W jaki sposób funkcja aktywnej redukcji hałasu udaje się zredukować dźwięk z zewnątrz, a tym samym zapewnić cichą i niezakłóconą przyjemność słuchania muzyki? I czy absolutna cisza jest rzeczywiście możliwa? Redaktor GIGA Stefan wyjaśnia, w jaki sposób redukcja hałasu działa technicznie ze słuchawkami i czy istnieje ryzyko uszczerbku na zdrowiu.
Aktywna technologia redukcji szumów: grzbiet fali spotyka dolinę fali
Podstawą techniczną aktywnej redukcji szumów (ANC) jest zasada przeciwdziałania hałasowi. Oznacza to: dźwięk jest aktywnie „wygaszony” dźwiękiem. W przeciwieństwie do zatyczek do uszu, które po prostu wsuwają się do ucha i blokują dźwięk, izolując go – jest to proces pasywny.
Jak wygląda dźwięk, który możemy usłyszeć jako dźwięk, muzykę, mowę lub hałas? Dobrym przykładem jest wibrująca struna gitarowa: tutaj słyszymy wytwarzany dźwięk, a także widzimy, co go wytwarza. To, co słyszymy, to wibrujący ruch struny, który przenoszony jest na otaczające powietrze i tym samym dociera do ucha ludzkiego w postaci wibracji. Mózg interpretuje te delikatne wibracje jako dźwięk. Możemy zatem postrzegać drgania – a dokładniej mówiąc wahania ciśnienia i gęstości w powietrzu – jako dźwięk.
Podsumowuje to określenie „fala dźwiękowa” , jest to fala przenoszona przez powietrze i stale narastająca. Wiesz to już skądinąd: jeśli wrzucisz kamień do stawu, możesz cudownie obserwować, jak rozchodzą się generowane fale. Z góry wyglądają jak pierścienie o coraz większych rozmiarach, a z boku regularny wzór – w górę iw dół gór i dolin. Pojedyncza fala zawsze ma najwyższy i najniższy punkt.
Odrzucasz kamienie od siebie w tym samym stawie. Co się dzieje, gdy spotykają się dwie fale? Kręgi fal rozchodzą się, spotykają pośrodku i… – tego, co dalej, nie da się powiedzieć ogólnie, bo to zależy od dokładnego punktu w czasie.
Szczególnie wysoki grzbiet fali może powstać, jeśli moment jest odpowiedni i sumują się dwa grzbiety fali. Kiedy łączą się dwa koryta fal, powstaje szczególnie głęboka dolina. Trzeci przypadek jest podstawą aktywnej redukcji szumów : grzbiet fali spotyka dolinę fali i oba znoszą się nawzajem. Wiemy, że z matematyki: +1 i -1 sumują się do 0. W odniesieniu do dźwięku oznacza to, że jeśli dwie jednolite fale dźwiękowe spotykają się w odpowiednim momencie, mogą się wzajemnie znosić i jest cisza. W tym przypadku nauki przyrodnicze, a dokładniej fizyka, mówią o destrukcyjnej ingerencji . 
Słuchawki z aktywną redukcją szumów działają na tej zasadzie i dlatego są wyposażone w mikrofony . Stale pochłaniają dźwięki z otoczenia. Wbudowana elektronika przetwarza te sygnały z prędkością błyskawicy – im szybciej tym lepiej: odwraca fale dźwiękowe, generowany jest sygnał o przeciwnej polaryzacji, który przekazywany jest do słuchawek i „miksowany” z muzyką, jeśli jej słuchamy. Jeśli ten antyhałas uderza w błonę bębenkową w tym samym czasie, co oryginalny sygnał – tj. rzeczywisty hałas otoczenia – znoszą się nawzajem i słychać… nic.
Słuchawki z redukcją szumów muszą nie tylko odtwarzać muzykę, ale także generować obraz o przeciwnej biegunowości szumu otoczenia i mieszać go z milisekundową precyzją. Im lepiej wszystko działa, tym silniejszy efekt redukcji szumów.
Aktywna redukcja szumów: jak to brzmi?
Aktywna redukcja szumów jest szczególnie odpowiednia do wyłączania niskich częstotliwości. Technologia może pokazać swoje mocne strony w monotonnym buczeniu w samolocie. Tak naprawdę zasada wywodzi się również z lotnictwa, gdzie piloci mają problem z tym, że hałas silnika zagłusza ruch radiowy. Dzięki aktywnej redukcji szumów znacznie lepiej słyszysz głos rozmówcy w zestawie słuchawkowym i nie musisz go tak głośno podkręcać.
W eksperymencie zarejestrowaliśmy, jak działa silna redukcja szumów (najlepiej założyć słuchawki podczas oglądania wideo):
Przy wysokich częstotliwościach metoda jest mniej skuteczna ze względu na zakłócenia, a zasada działa gorzej również przy bardzo głośnych dźwiękach. Ale pomaga w tym coś jeszcze: ekranowanie przez dobre dopasowanie i całkowite zamknięcie ucha. Podobnie jak w przypadku ochrony słuchu na placu budowy: Hałas młota pneumatycznego nie dociera do ucha, energia fali dźwiękowej najwyraźniej rozprasza się na obudowie ochronników słuchu. Fizycznie poprawne jest to: jest przekształcane w energię cieplną. Jeśli dobra bierna ekranowanie i skutecznym aktywnym szumów są łączone, Słuchawki redukujące są szczególnie dobre.
Ale: Nawet najlepszy model słuchawek nie zapewni ciszy absolutnej , trzeba by było zmierzyć każde ucho z osobna i odpowiednio dopasować elektronikę. Część hałasu otoczenia jest również wychwytywana przez kość czaszki i w ten sposób przenoszona do błony bębenkowej. Słuchawki nie mogą tego przechwycić i ukryć. Każdy, kto po raz pierwszy doświadczy aktywnej redukcji hałasu, nadal będzie zdumiony. Nadal możesz postrzegać swoje otoczenie – ale znacznie ciszej, jakbyś zamknął za sobą drzwi. Następnie włącz muzykę i wrażenia są doskonałe.
Czy redukcja hałasu jest szkodliwa dla zdrowia?
ANC może powodować u niektórych osób uczucie ucisku – nie jest to szczególnie przyjemne. Ale: czy słuchawki z redukcją szumów mogą rzeczywiście zaszkodzić Twojemu zdrowiu? Nie , jest odwrotnie, ponieważ dr inż. Hannes Seidler (Uniwersytet Techniczny w Dreźnie, Klinika Wydziału Lekarskiego i Poliklinika ENT Medicine Ear Research Center Dresden) wyjaśnił na naszą prośbę. Oto jego szczegółowa odpowiedź:
Co robi aktywna redukcja szumów? Każdy dźwięk jest przenoszony jako fala ciśnienia w powietrzu iw ten sam sposób dociera do ucha. Jeśli istnieje fala, która kołysze się w górę iw dół, mógłbym stworzyć drugą falę, która kołysze się dokładnie w przeciwnym kierunku. Jeśli oba nakładają się prawidłowo, ugięcia kompensują się i nie słychać już dźwięku. Więc odpocznij.
Idealnie by tak działało. Niestety, nasze źródła hałasu są w większości punktowe i dlatego emitują okrągłe fale dźwiękowe. Jeśli nałożę na siebie dwie z tych formacji, to, co można zobaczyć na jeziorze po tym, jak dwa kamienie wpadły do wody, będzie następowało: gdy przecinają się dwa okrągłe pola fal, na wodzie pozostają spokojne miejsca, a gdzie indziej pozostają szczególnie wyraźne grzbiety fal. W przełożeniu na akustykę oznacza to, że redukcja hałasu w jednym punkcie jest kupowana kosztem wzrostu hałasu w innym miejscu.
Słuchawki z aktywną redukcją szumów zawierają mikrofony, specjalne wzmacniacze i głośniki, aby wykorzystać ten proces do redukcji szumów zewnętrznych, tak aby znacznie mniej ich docierało do wejścia przewodu słuchowego. W przypadku niskich i średnich tonów redukcję można uzyskać w całej przestrzeni kapsuły słuchawek (powodem jest długość fali dźwiękowej w powietrzu do wielkości słuchawek). W przypadku dźwięków o wysokim tonie może być on rzeczywiście głośniejszy w niektórych miejscach w muszli słuchawkowej. Dlatego ważne jest dopasowanie słuchawek. Wtedy te głośniejsze dźwięki nie docierają do naszego przewodu słuchowego, a tym samym do ucha wewnętrznego. Nie ma też uszkodzenia słuchu.
Uszkodzenie słuchu może nastąpić tylko wtedy, gdy rzeczywiście pożądana muzyka jest słuchana zbyt głośno. To jest dokładnie to, czego już nie potrzebujesz, ponieważ hałas na zewnątrz jest cichszy. A więc: Słuchawki z redukcją szumów pomagają uniknąć uszkodzenia słuchu!
Słuchawki z redukcją szumów
Najnowsze zalecenia dotyczące słuchawek z redukcją szumów zawsze znajdziesz w naszym poradniku zakupowym:
Wielu producentów oferuje aktywne słuchawki z redukcją szumów – zarówno klasyczne nauszne z pałąkiem na głowę, jak i kompaktowe douszne do podłączenia. Modele są zwykle nieco droższe niż konwencjonalne słuchawki i wymagane są dodatkowe baterie, wbudowany akumulator lub połączenie przez Lightning lub USB Type-C.
Oto lista popularnych modeli słuchawek ANC, które przetestowała firma GIGA. Kliknij nazwę, aby otworzyć odpowiedni raport z testu.
Apple AirPods Pro Beats Solo Pro Słuchawki Bose 700 Bose QuietComfort 35 II Bowers & Wilkins PX5 Sony WH-1000XM4 Sony WF-1000XM4
W praktyce żadne słuchawki ANC nie osiągają stanu absolutnej ciszy, zawsze przedostaje się odrobina szumu otoczenia. Przede wszystkim głosy (dzieci) i bardzo głośne dźwięki popychają nawet najlepsze słuchawki z redukcją szumów do granic możliwości. W biurze (domowym), ale także w bibliotece uniwersyteckiej słuchawki ANC to błogosławieństwo i pomoc w pracy w skupieniu.