Как работают наушники с шумоподавлением

 Шум для одного человека — это музыка другого человека в наушниках, но независимо от вашего вкуса, окружающий шум — враг. К счастью, есть аудиооборудование, разработанное специально для максимального улучшения вашего звучания, не допуская окружающего шума, не жертвуя качеством звука вашей музыки. Этим оборудованием является наушники, и в этой статье  мы рассмотрим, как работают наушники, особенно наушники с шумоподавлением. 

Левчук Александр Николаевич
Левчук Александр Николаевич

Во время полета в Европу в 1978 году Амар Бозе, основатель корпорации Bose, надел наушники, поставляемых авиакомпаниями, и обнаружил, что шум реактивных двигателей мешает ему наслаждаться звуком. Он начал делать расчеты прямо в самолете, чтобы посмотреть, возможно ли использовать наушники в качестве шумопоглощающего средства. Bose представил первые наушники с шумоподавлением 10 лет спустя.

bose-quietcomfort-35
Bose QuietComfort 35

Как работают наушники с шумоподавлением?

Для того, чтобы понять как работают наушники, вы должны сначала понять звуковые волны.
Когда большинство людей думают о волнах, они думают о волнах воды, как видели их в океане или озере. Волна на мелководье является примером поперечной волны, которая вызывает возмущение в среде, перпендикулярной направлению продвигающейся волны. Также волны образуют гребни и впадины. Расстояние между любыми двумя гребнями (или любыми двумя впадинами) — это длина волны, а высота гребня (или глубина впадины) — амплитуда. Частота относится к числу гребней или впадин, которые проходят фиксированную точку в секунду.

наушники Plantronics BackBeat PRO 2
наушники Plantronics BackBeat PRO 2

Звуковые волны имеют много тех же характеристик, что и водные волны, но они являются продольными волнами, созданными механическими колебаниями в среде, которые производят серию сжатий и разрежений в среде. Например, когда вы трогаете гитарную струну, она начинает вибрировать. Вибрирующая нить сначала давит на молекулы воздуха (среды), а затем отрывается. Это приводит к области, где все молекулы воздуха сжаты вместе, и, прямо рядом с ним, области, где молекулы воздуха распространены далеко друг от друга. Поскольку эти сжатия и разрежения перемещаются из одной точки в другую, они образуют продольную волну, а возмущение в среде движется параллельно направлению самой волны.

Продольные волны имеют те же основные характеристики, что и поперечные волны. Сжатие соответствует гребню, а разрежение соответствует впадине. Таким образом, расстояние между двумя сжатием является длиной волны, а величина сжатой среды является амплитудой. Частота относится к числу сжатий, которые проходят фиксированную точку в секунду.

Наушники Sony MDR-1000X
Наушники Sony MDR-1000X

Для звуковых волн амплитуда определяет интенсивность или громкость звука. Частота определяет высоту тона , при этом более высокие частоты создают ноты с более высоким тоном, а более низкие частоты — ноты с более низким тоном. Мозг способен интерпретировать эти характеристики звука, но прежде, чем это может произойти, звуковые волны должны быть обнаружены органом чувств. Это, конечно, работа ушей. Чтобы узнать больше о том, как ухо распознает и интерпретирует звук, посмотрите, как работает слух, писал ЗДЕСЬ .

stroenie-uha
Строение уха

Далее мы рассмотрим, как наушники используют некоторые из этих принципов, чтобы помочь людям услышать музыку, аудиокниги или другие записанные материалы.

Электростатические и динамические преобразователи
Чтобы услышать, что записано на кассете, CD , DVD или плеере, данные, хранящиеся на носителе, должны быть преобразованы в звуковые волны. Это требует, чтобы сохраненная информация была превращена в электрический сигнал, который затем должен пройти через преобразователь, чтобы преобразовать поперечную электрическую волну в продольную звуковую волну, которую ухо может интерпретировать. Динамики играют роль преобразователей в аудиосистемах. Однако они могут быть расположены далеко от уха слушателя.
наушники Plica
Наушники были разработаны специально для решения этой проблемы. Наушники — это, по сути, динамики, которые над ухом удерживают ремешок, обруч или провод, надетый на голову. Они классифицируются по типу использования технологии преобразователя и по конструкции. Давайте сначала посмотрим на электростатические наушники.

Электростатические наушники

В электростатических наушниках используется явление, которое большинство людей знает как статическое электричество. Когда объект заряжается, он либо получает, либо теряет электроны. Объект, который получает электроны, отрицательно заряжен; объект, который теряет электроны, положительно заряжен. Объекты с одинаковым зарядом испытывают отталкивающие силы, в то время как противоположно заряженные объекты испытывают притяжение. Эта мощность известна как электростатическая.

MyST

Для создания этих мощностей в электростатических наушниках между двумя металлическими сетками или электродами подвешена тонкая диафрагма — гибкий лист из бумаги, пластика или металла, пленки. Когда применяется звуковой сигнал, вдоль сеток создаются различные препятствия.

Stax SR-009
Stax SR-009

Это подталкивает часть диафрагмы к одной решетке и тянет часть к противоположной решетке. Результирующие колебания в диафрагме производят звуковые волны, которые в конечном итоге обнаруживаются ухом.

Динамические наушники

Электродинамические (или динамические , для краткости) наушники состоят из трех функциональных частей — звуковой катушки, постоянного магнита и конусообразной диафрагмы. Узкий конец диффузора прикреплен к звуковой катушке и фактически генерирует звуковые волны. Это происходит благодаря быстрой вибрации в ответ на вибрирующую звуковую катушку, почти так же, как три кости уха вибрируют в ответ на движение барабанной перепонки.

Beyerdynamic Custom Studio_banner
Вибрация звуковой катушки становится возможной благодаря основным свойствам: 

Одинаковые магнитные полюса отталкивают друг друга, а противоположные полюса притягивают
Электрический ток, протекающий через проволочную катушку, создает магнитное поле, причем направление потока тока определяет полярность магнитного поля.
Когда звуковая катушка находится внутри неизменного магнитного поля постоянного магнита, эти два свойства реализуются.

Переключение электрического сигнала, который подается в катушку, вызывает быстрое переключение северного и южного полюсов назад и вперед. Когда северный и южный полюсы магнитной поля звуковой катушки переключаются, они притягиваются, а затем отталкиваются при взаимодействии с постоянным магнитом. Поскольку постоянный магнит зафиксирован, а звуковая катушка — нет, последний вибрирует и передает эти вибрации на диафрагму.
pioneer-se-master1

Динамические наушники являются наиболее распространенным типом наушников, поэтому давайте подробнее рассмотрим 2 основных конструкции этих наушников. 

  1. Наушники-вкладыши, наушники с открытым корпусом, слегка надеваются на ухо или над ним. Амбушюры, как правило, мягко набиты и свободно вращаются для улучшения прилегания и уменьшения точек давления. Поскольку такие наушники находятся на ухе, наушники-вкладыши пропускают звук во внешнюю среду и пропускают окружающий шум.
  2. Наушники с круглыми или закрытыми задними частями, полностью закрывают уши слушателя. Поскольку они образуют воздухонепроницаемое уплотнение, они блокируют внешний шум, не пропуская звук наружу. Это улучшает качество звука, но такие наушники, как правило, тяжелее и менее удобны.

Но как именно наушники с шумоподавлением могут «удалить» шум? 

Наушники с шумоподавлением
К сожалению для любителей музыки, многие типы окружающих звуков могут мешать или даже блокировать звуки, поступающие через их наушники. Если вы когда-нибудь пытались слушать плеер или смартфон в самолете, то вы хорошо знаете проблему: шум двигателей мешает слышать то, что звучит через наушники — даже когда они находятся в или на твоем ухе. К счастью, наушники с шумоподавлением могут обеспечить более приятное прослушивание.

Plantronics наушники BackBeat Go 600

Наушники с шумоподавлением бывают как активные, так и пассивные. Технически говоря, любой тип наушников может обеспечить некоторое пассивное шумоподавление. Это потому, что материалы самих наушников блокируют некоторые звуковые волны, особенно на высоких частотах. Наилучшие пассивные наушники с шумоподавлением, однако, представляют собой вид, специально разработанный для максимизации шумопоглощающих свойств.

Это означает, что они заполнены слоями поролона высокой плотности или другого звукопоглощающего материала, что делает их тяжелее, чем обычные наушники. Минус всего этого дополнительный вес — снижение шума примерно на 15-20 децибел (дБ). Но, учитывая, что реактивные двигатели создают шум от 75 до 80 дБ внутри кабины самолета, пассивные модели имеют некоторые серьезные ограничения. Вот тут-то и появляются активные наушники с шумоподавлением.
наушники BackBeat PRO 2

Наушники с активным шумоподавлением могут делать все, что могут делать пассивные — сама их структура создает барьер, который блокирует высокочастотные звуковые волны. Они также добавляют дополнительный уровень шумоподавления, активно удаляя низкочастотные звуковые волны. Как наушники с шумоподавлением достигают этого? Они на самом деле создают свои собственные звуковые волны, которые имитируют входящий шум во всех отношениях, кроме одного: звуковые волны в наушниках не совпадают по фазе с вторгающимися волнами.

Таким образом, 2 волны — одна из наушников с шумоподавлением и другая, связанная с окружающим шумом — имеют одинаковую амплитуду и частоту, но их гребни и впадины (сжатия и разрежения) расположены так, что гребни ( сжатия) одной волны совпадают с впадинами (разрежениями) другой волны и наоборот. По сути, две волны нейтрализуют друг друга, явление, известное как разрушительное вмешательство. Результат: слушатель может сосредоточиться на звуках, которые он хочет услышать.

Plantronics BackBeat PRO 2 отзывы
Plantronics BackBeat PRO 2 отзывы

Конечно, для достижения этого эффекта требуется несколько компонентов:

  • Микрофон. Да именно микрофон, помещенный в ушную чашку, «слушает» внешние звуки, которые нельзя пассивно блокировать.
  • Схема с шумоподавлением — электроника, также размещенная в чашке для наушника, распознает входной сигнал от микрофона и генерирует «отпечаток» шума, отмечая частоту и амплитуду входящей волны. Затем они создают новую волну, которая на 180 градусов не в фазе с волнами, связанными с шумом.
  • Динамик — «звук», созданный схемой шумоподавления, подается в динамики наушников вместе с обычным звуком; анти-звук стирает шум путем деструктивных помех, но не влияет на желаемые звуковые волны в нормальном звуке.
  • Аккумулятор — Термин «активный» относится к тому факту, что всей этой системе нужна энергия для создания эффекта шумоподавления. Источником этой энергии является аккумуляторная батарея.

Используя эти компоненты, наушники с шумоподавлением способны обеспечить дополнительное снижение шума на 20 децибел. Это означает, что около 70 процентов окружающего шума эффективно блокируется, что делает наушники с шумоподавлением идеальными для путешествий авиакомпаний и поездов, открытых офисов или в любом другом месте с высоким уровнем фонового шума.

Plantronics_BackBeat_PRO
Наушники с шумоподавлением хорошо справляются с различием между звуком, который хочет услышать меломан, и фоновым шумом, который он или она хотят скрыть, некоторые люди говорят, что они ухудшают качество звука, приглушая некоторые звуки. Пользователи также могут испытывать изменение давления воздуха, хотя порты, встроенные в чашку, предназначены для отвода воздуха, за динамиками. 

Несмотря на эти компромиссы, послушав 1 раз наушники с шумоподавлением, многие люди никогда не вернутся к обычным наушникам. Это потому, что наушники с шумоподавлением делают больше, чем просто уменьшают шум. Они также помогают снизить утомляемость во время путешествий, которая может возникнуть в результате воздействия низкочастотного шума в течение длительного периода времени. Вы даже можете использовать наушники с шумоподавлением, если вы не хотите слушать другой источник звука, но хотите устранить фоновый шум.

И даже немного тишины может быть музыкой для некоторых. 

headphones_x2

Вам нужен хороший фонокорректор, новый ламповый усилитель или отличный ЦАП, плеер, наушники, АС или другую звуковую технику, (усилитель, ресивер и т.д.) то пишите в ВК, помогу выгодно и с гарантией  приобрести хорошую звуковую технику…

Если вы являетесь производителем, импортером, дистрибьютором или агентом в области качественного воспроизведения звука и хотели бы связаться с нами, пожалуйста, пишите в 

 ВК  или ОК или ИНСТА  или по эл. почте: anl555@bk.ru   

Похожие сообщение