Активное шумоподавление (ANC) в наушниках: что это такое, зачем нужно, как работает

Одним из непременных атрибутов современных качественных наушников является так называемое активное шумоподавление. Оно же в англоязычном варианте ANC - Active Noise Cancellation.

Каждому понятно, что это как-то связано со снижением уровня шума, но вот о чем конкретно идет речь, не говоря уже о том, как данная технология вообще работает – многие представляют слабо.

Мы постараемся внести ясность в эти вопросы.

Шумодав шумодаву рознь

Для людей старшего поколения этот термин связан с устранением шума в аудиосигнале. Помните, были такие технологии еще в кассетниках – Dolby C? Дело, безусловно, важное, но если речь идет об ANC – имеется в виду нечто совсем иное.

Возможности современной техники позволяют ни много ни мало – заблокировать шум окружающей среды.

Т.е., работает, например, поблизости от вас мотор авто – а вы его не слышите, тогда как музыка, аудиокнига или подкаст, которые воспроизводятся через наушники, слышны совершенно отчетливо. Заманчиво, не так ли?


Само собой, добиться такого результата куда сложнее, чем просто выдавить шумы из фонограммы. Требуется не только цифровая либо аналоговая обработка, но и соответствующее аппаратное оснащение.

В этом качестве используются микрофоны. Для обыкновенной простенькой гарнитуры безо всяких ANC вполне достаточно единственного. А вот в более продвинутых их число может достигать… ну, пусть не десятков, но уж три-четыре штуки на каждое «ухо» - так уж точно.

Активное или пассивное?

Ну да, если есть одно – обязано быть и другое, не так ли? В наличии, а как же. Попросту говоря, пассивное шумоподавление представляет собой всего лишь шумоизоляцию, характер которой зависит от форм-фактора наушников.

Если речь идет о внутриканальных моделях, то здесь единственная возможность «не пустить» шумы окружающей среды – обеспечить плотное прилегание вставки к ушному каналу.

Весьма сомнительная, кстати, возможность: выигрыш в шумоизоляции плюс надежная фиксация, но критический проигрыш в комфорте. Неравноценный размен.


Даром, что ли, AirPods сохраняют свою неизменную форму вплоть до третьего поколения? Дело не только в брендовых заморочках, но и в элементарном удобстве ношения.

Накладные и полноразмерные наушники берут формой амбушюров и материалами, из которых они изготовлены. К нашей теме это имеет лишь косвенное отношение, поэтому останавливаться на данном вопросе не станем.

Скажем лишь, что пассивное шумоподавление дополняет активное.

Как работает ANC

Углубляться в физико-технические подробности технологии особо не станем: кому надо – тот найдет информацию на специализированных ресурсах.

Если вкратце, то используется принцип взаимного гашения звуковых волн, находящихся в противофазе. Что это означает? Синусоиду в школе, надеюсь, проходили все.

То, что звук – не поперечная, а продольная волна, в данном случае значения не имеет: принцип один и тот же.

Представьте себе две параллельных синусоиды. Одна – шум, а вторая – сгенерированный сигнал, фаза которого сдвинута так, чтобы при наложении получилась…


Правильно – прямая, проходящая через середину обеих синусоид. Т.е., нулевой уровень звука – в идеале. На самом деле все не так уж просто.

1. Во-первых, шум имеет частотный спектр, т.е., состоит из волн разной длины.
   
2. Во-вторых, как уровень шума, так и его спектральные характеристики неравномерны. Разговоры окружающих, движение авто, другие посторонние звуки – все это постоянно меняется.
   
   
   Читайте также: Adaptive Fast Charging: что это за технология и для чего она нужна в смартфоне.
3. В-третьих, звуковые волны не плоские: при работе с ними приходится учитывать все три измерения.
   

Именно поэтому сигналы собираются сразу с нескольких микрофонов, анализируются в режиме реального времени, и в таком же режиме на основе полученных данных формируются гасящие шум волны, воспроизводимые динамиком.

Причем микрофоны иногда (в т.н. гибридных схемах) имеются не только снаружи корпуса, но и внутри, чтобы система могла контролировать слышимый пользователем звук.

Недостатки и ограничения технологии

Первое, о чем следует сказать – это неспособность устройства приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды. Для подавления шума в летящем самолете требуются одни алгоритмы, для работы дома за столом – совсем другие.

Острота понемногу снимается использованием т.н. адаптивных фильтров.

Следующий минус – неравномерная эффективность работы ANC на разных участках спектра. Подавление высокочастотных шумов связано со значительными трудностями, поэтому преимущественно давятся низкочастотные.

Причем это относится именно к работе электроники.


А еще играет роль АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) микрофонов и динамиков. Для тех, кто не в курсе, поясняем: микрофон улавливает (а динамик воспроизводит) звуки различной частоты с разной эффективностью.

Поэтому на тех участках, где имеется т.н. «завал», эффективность шумоподавления может падать.

Еще один серьезный минус технологии – повышенное энергопотребление. Процессор, ответственный за обработку поступающих с микрофонов сигналов, довольно-таки прожорлив. Если речь идет о проводных наушниках, это не так уж страшно.

Но вот для беспроводных гарнитур, особенно для внутриканальных с их небольшими аккумуляторами, это весьма критично.

Нельзя не забывать и об основном плюсе таких устройств, который в определенных ситуациях может превращаться в минус. Речь об изоляции от звуков окружающей среды. В некоторых случаях это неудобно, в других (например, для водителей) – просто опасно.

Однако некоторые производители предпринимают определенные шаги в этом направлении. Например, есть модели, в которых обработка сигнала ведется таким образом, чтобы сообщения в вокзалах или аэропортах не гасились шумодавом.

Наконец, последний по списку, но далеко не последний по значимости недостаток – это высокая цена систем с ANC. В плюс к себестоимости обычного гаджета идет стоимость специализированного процессора и микрофонов.

Пираты не дремлют

Если вы склонны к экономии на спичках, то имеете отличный шанс получить «мотор», который «был похож на настоящий, но не работал». Популярные модели ведущих брендов частенько подделывают, выпуская имитации, совпадающие только внешне.

Особенно это касается Apple AirPods Pro, которые как раз и обладают функцией ANC. Всяческие поделки типа Air Pro 3, Air S Pro, TWS i100000 отличить от оригинала несведущему довольно-таки непросто.

Однако ни одна из них не имеет функции активного шумоподавления. Впрочем, подделывают не только «яблоко», но и Samsung, JBL, а также проводные модели.

В заключение

Технология активного шумоподавления уже давно вышла за рамки «перспективной». Ее отсутствие в моделях наушников верхнего ценового сегмента уже считается серьезным недостатком, говорящим в пользу выбора из числа конкурентов.


Большая часть недостатков не является по-настоящему критичной: с выходом новых моделей они или будут устранены, или сведены к приемлемому минимуму.

Что же касается пока что слишком высокой цены… Возможности ANC достаточно привлекательны, чтобы воздержаться от чрезмерной экономии и все-таки сделать выбор в пользу более дорогого гаджета.

Впрочем, уже сейчас можно купить за более чем скромную цену что-то типа QCY T1C, обзор которых мы делали в свое время – то, что еще недавно было эксклюзивом топового сегмента, стремительно дешевеет.