Hoe ruisonderdrukking werkt in koptelefoons en waarom het je niet van alle externe geluiden bespaart
Gemengde Berichten / / May 15, 2021
Meedogenloze fysica voorkomt dat ruisonderdrukkingssystemen perfecte stilte creëren.
In 2020 hadden veel mensen vanwege de transitie naar telewerken een koptelefoon nodig om te communiceren met collega's op online conferenties en om afstand te nemen van leden van het huishouden. Gadgets met ruisonderdrukking zijn bijzonder populair geworden: ze hielpen om zich beter op het werk te concentreren vanwege het feit dat ze het niveau van externe ruis verminderden.
Maar dergelijke modellen bestaan al heel lang: huishoudelijke koptelefoons met een ruisonderdrukkingssysteem kwamen voor het eerst uit in 1989. Meer recentelijk vestigde Apple de aandacht op deze functie met de release van AirPods Pro en daarna AirPods Max.
Velen verwachten dat hoofdtelefoons met ruisonderdrukking het omgevingsgeluid volledig "uitschakelen", en zijn teleurgesteld als ze dat niet doen. Om te begrijpen waarom technologie de knop Dempen niet nabootst, moet u weten hoe deze werkt.
Hoe actieve ruisonderdrukking werkt
Actieve ruisonderdrukkingstechnologie migreerde naar huishoudelijke apparaten van het leger: al in het midden van de 20e eeuw werden dergelijke systemen gebruikt om het geluidsniveau in de cockpits van vliegtuigen en helikopters te verminderen. De eerste actieve hoofdtelefoon met ruisonderdrukking op het oor werd gemaakt
De geschiedenis van koptelefoons voor helikopters in 1957.Voor thuisgebruik werd de technologie aangepast door Bose - het waren de koptelefoons die in 1989 de pioniers op het gebied van noise-cancelling werden op de markt voor consumentenelektronica.
Het werkingsprincipe is als volgt: het microfoonsysteem detecteert het ruisniveau rond de koptelefoon en vervolgens wordt een signaal met dezelfde amplitude, maar in tegenfase, weergegeven in de luidsprekers. Hierdoor onderdrukken de golven van ruis en anti-ruis elkaar wederzijds. Om een antifase-golf te creëren, is het natuurlijk noodzakelijk dat de hoofdtelefoon is aangesloten op een soort stroombron, daarom wordt een dergelijk systeem actief genoemd.
Het in de praktijk implementeren is niet zo eenvoudig als het lijkt. Het draait allemaal om de aard van geluid. Het genereren van een signaal in tegenfase is een moeilijke taak: het moet snel en nauwkeurig worden voltooid. Snel, omdat het geluid kan veranderen, bijvoorbeeld in een café, ofwel kopjes kloppen op schoteltjes, of iemand wordt gefeliciteerd met zijn verjaardag, dat wil zeggen, wispelturig geluid achtergrond en je moet je eraan aanpassen. Precies, want de afwijking tussen fase en tegenfase kan tot onaangename vervorming leiden.
Dit is de reden waarom actieve ruisonderdrukking het beste is in het omgaan met eentonige laagfrequente geluiden zoals het gezoem van vliegtuigmotoren of ventilatie. Ze hebben een min of meer constante amplitude en de golflengte bij lage frequenties is vrij groot en vergeeft enige signaaldiscrepantie in fase en tegenfase. In het geval van een café wordt de basis van de ruis gecreëerd door midden- en hoogfrequente geluiden, waarvoor de golflengte veel korter is en de amplitude scherper verandert - ze stellen hogere eisen aan een antifasesignaal.
Moderne actieve ruisonderdrukkingssystemen hebben nog niet genoeg rekenkracht om de gesprekken van vreemden en het plotselinge gerommel het zwijgen op te leggen. Maar ze kunnen goed overweg met eentonig achtergrondgeluid.
Hoe passieve ruisonderdrukking werkt
Naast actieve ruisonderdrukking is er ook passieve ruisonderdrukking. Dit is, zou je kunnen zeggen, geluidsisolatie: je zet een koptelefoon op - en alles om je heen wordt gedempt. Het vereist geen elektriciteit en hangt alleen af van hoe strak het apparaat op de oren en het hoofd past. Als er een opening is, is het geluid hoorbaar.
Daarom compleet met in-ear koptelefoon er zijn meerdere paar oordopjes tegelijk, verschillend in grootte: ieders oren zijn anders, het is soms niet eenvoudig om de perfecte oorkussens te vinden. Als ze niet erg stevig zitten, biedt de gadget niet het juiste niveau van geluidsisolatie.
Maar perfect op elkaar afgestemde nozzles dempen effectief precies dat geluid waar actieve ruisonderdrukking niet tegen kan: midden- en hoge frequenties, scherpe, plotselinge geluiden. Omdat dit schema niet afhankelijk is van de snelheid van de elektronica, maar gewoon alles dempt, hoewel niet om de stilte te voltooien.
Passieve ruisonderdrukking speelt ook een belangrijke rol bij hoofdtelefoons van volledige grootte met grote oorschelpen. Hoe strakker de oorkussens tegen je hoofd worden gedrukt, hoe minder geluid je hoort en hoe minder mensen in de buurt van je muziek weten. Maar als u ongeschikte opzetstukken voor in-ear-koptelefoons kunt vervangen, dan kan er niets worden gedaan met full-size exemplaren die niet goed op het hoofd passen.
En toch kan perfecte stilte met zo'n gadget niet worden bereikt. De reden ligt opnieuw in de aard van het geluid en in de materialen. Geluid verspreidt zich overal waar een omgeving is. Fysieke obstakels kunnen het belemmeren, dus u kunt eenvoudig sluiten oren handen en overstem de wereld rondom.
Om een volledige geluidsisolatie te bereiken, moeten echter speciale geluidsabsorberende materialen worden gebruikt.
Herinner je je de grote bouwkoptelefoon die werd gedragen om te beschermen tegen harde geluiden zoals een drilboor? Er zit geen elektronische vulling in - ze bedekken gewoon de oren, creëren een fysieke barrière voor lawaai en maken je handen vrij. Tegelijkertijd geven ze nog steeds geen volledige stilte: de drilboor is hoorbaar, zij het saai.
Om het maximale uit zo'n koptelefoon te halen geluidsisolatie, moet u meer absorberend materiaal toevoegen, waardoor ze merkbaar zwaarder en volumineuzer worden. Stel je nu voor dat je alle benodigde elektronica moet aansluiten op de koptelefoon die al zwaarder wordt. Het model wordt erg zwaar.
Natuurlijk verbeteren fabrikanten zowel de materialen waarvan de koptelefoon is gemaakt als hun elektronische vulling, maar ze zijn nog lang niet in staat om een ideale stilte te creëren. Nu proberen ze een balans te vinden tussen het gebruikscomfort en de efficiëntie van de aangeboden functies.
Wat beïnvloedt de kwaliteit van ruisonderdrukking
Er zijn veel bedrijven op de markt die hoofdtelefoons met actieve ruisonderdrukking aanbieden, maar hoe weet je wie de beste heeft?
U kunt de kenmerken bekijken. Hoe meer microfoons er bijvoorbeeld in het ruisonderdrukkingssysteem werken, hoe nauwkeuriger het omgevingsgeluid wordt afgelezen en hoe correcter het antifasesignaal wordt opgebouwd. Hoe krachtiger en moderner de processor, hoe sneller het systeem zal reageren op veranderingen in het geluid rondom. In theorie.
Sommige bedrijven bieden zelfs aangepaste algoritmen voor ruisonderdrukking aan, zoals Sony, Bose, Samsung, Apple. Koptelefoons die met dergelijke systemen zijn uitgerust, hebben naast microfoons die naar het geluid buiten het apparaat luisteren, ook microfoons die het geluid binnenin oppikken.
Tijdens de kalibratie geeft de hoofdtelefoon testsignalen weer en lezen dezelfde interne microfoons het antwoord. Op basis van de kalibratieresultaten corrigeert het algoritme voor ruisonderdrukking zijn werk: het wordt nu aangepast aan de geometrie van specifieke oren en hoofd.
Passieve geluidsisolatie heeft ook invloed op de werking van het actieve ruisonderdrukkingssysteem. Als de koptelefoon los zit en door ruis gaat, zal het antifasesignaal niet zo effectief werken. De meeste hoofdtelefoons met actieve ruisonderdrukking van volledige grootte hebben grote, zachte oorkussens die de rondingen van uw hoofd omsluiten voor maximale geluidsisolatie.
Hoe je niet valt voor de trucs van marketeers
Het probleem met hoofdtelefoons met ruisonderdrukking is dat bedrijven sluw zijn: in reclames, wanneer ruisonderdrukking is ingeschakeld, verandert het feest rinkelende stilte, de plaats van de kloppende treinwielen wordt ingenomen door serene alpenweiden, en de schreeuwende baby in de volgende stoel lost op in nevel.
Maar vanwege de fysica van het ruisonderdrukkingsproces zelf, is het onrealistisch om een dergelijk effect te bereiken. Aanvankelijk noemde het bedrijf Bose zijn koptelefoon trouwens eerlijk gezegd Noise-Reducing - "ruisonderdrukking", maar schakelde daarna, net als anderen, over op de term Noise-Cancelling - "ruisonderdrukking".
Als gevolg hiervan gaan gebruikers, in de hoop op stilte, naar beneden in dergelijke koptelefoons Metro, schakel ruisonderdrukking in... Het gehuil van de wind in de tunnel verdwijnt, maar de studenten die praten over het doorstaan van de sessie met Stanislavsky's angst, niet. En de manier waarop iemand in de buurt hoest, is te horen. Saai, maar nog steeds hoorbaar.
Waar zijn mijn beloofde stilte, weilanden en alpiene frisheid? In dromen. Omdat de technologie dit niveau nog niet heeft bereikt.
Tegelijkertijd scheppen ontwikkelaars in marketingmateriaal graag op over het feit dat hun systeem ruisonderdrukking biedt, bijvoorbeeld tot -15 dB. Het eerste waar we op letten is het woord "voor". De tweede is dat niet is gespecificeerd onder welke omstandigheden het mogelijk is om deze -15 dB te bereiken. Dat wil zeggen, er zijn enkele cijfers, maar hoe je ze met de werkelijkheid kunt vergelijken, is niet erg duidelijk.
Een andere truc is het vervangen van concepten. Het komt voor dat in de beschrijving van hoofdtelefoons ruisonderdrukking een systeem wordt genoemd dat ruis tijdens spraakoverdracht tijdens oproepen dempt. Dat wil zeggen, uw gesprekspartner hoort u duidelijker. Maar het heeft geen invloed op de onderdrukking van externe ruis bij het luisteren naar muziek.
Waar komt het op neer
Ruisonderdrukkingstechnologie in de vorm waarin deze wordt gepresenteerd door de reclameafdelingen van fabrikanten hoofdtelefoon, bestaat niet. Bovendien is het effect ervan individueel en hangt het af van de fysieke parameters van een bepaalde luisteraar. Voor sommigen bieden full-size hoofdtelefoons voldoende passieve geluidsisolatie, zodat actieve ruisonderdrukking goed werkt. En bij een andere persoon, bijvoorbeeld vanwege een andere structuur van de jukbeenderen, zal de koptelefoon niet zo strak passen en zal het algoritme niet effectief zijn. Dus alles moet worden geprobeerd.
Modellen met actieve ruisonderdrukking zijn geschikt voor mensen die veel in transport reizen: in bussen, treinen en vliegtuigen. Het belangrijkste kenmerk van dergelijke koptelefoons is het vermogen om het monotone laagfrequente gezoem te dempen, en hij is het die het vaakst op reis gaat. Ze verschillen in hoogwaardige actieve ruisonderdrukking, bijvoorbeeld:
- Sony WH - 1000XM4,
- Soundcore Liberty Air 2 Pro,
- Sennheiser Momentum True Wireless 2,
- Marshall Monitor II ANC,
- Samsung Galaxy Buds Pro.
Degenen die proberen te ontsnappen uit lawaaierige kantoren en huishoudens, moeten speciale aandacht besteden aan de pasvorm van de koptelefoon en zoeken naar modellen die zo dicht mogelijk bij het hoofd of de gehoorgang passen. Deze koptelefoon vermindert het niveau van al het omgevingsgeluid, inclusief stemmen. Maar je kunt ze niet kiezen volgens het advies: je moet ze passen.
Als je een model tegenkomt dat nauwsluitend en behaaglijk zit en ook over actieve ruisonderdrukking beschikt, kun je je verheugen: je krijgt het beste van twee werelden. Maar je kunt nog steeds geen perfecte stilte bereiken.
Lees ook🧐
- 8 gaming-koptelefoons die u zich kunt veroorloven om te kopen
- Welke hoofdtelefoon u moet kiezen om geen spijt te krijgen van uw aankoop
- Huawei FreeBuds Pro review - bijna perfecte hoofdtelefoon met ruisonderdrukking