Как работает шумоподавление в наушниках

Шум - это все вокруг нас. Будь то плачущий ребенок, гул кондиционера или оживленный лепет ваших коллег по офису. Тихое место для работы или отдыха становится действительно ценным товаром. При этом технология шумоподавления может вернуть "дзен" в вашу жизнь.

Вопрос в том, как работает шумоподавление? Давайте рассмотрим принципы этой технологии, чтобы вы могли сделать осознанный выбор при покупке качественных наушников с шумоподавлением в 2020 году.

Базовый обзор звука

Звук - это энергия, перемещающаяся в виде волны через какую-либо форму материи. Обычно мы слышим звук, передаваемый по воздуху. Например, струна гитары колеблется в воздухе, разбивая молекулы воздуха. Эти молекулы сталкиваются со своими соседями и так далее.


Когда волна, движущаяся по воздуху, ударяется о барабанные перепонки, она перемещает их с той же частотой, что и гитарная струна. Ваш мозг преобразует это движение в электрические сигналы, которые вы затем воспринимаете как звук. Это очень упрощенное объяснение того, что такое звук.

Как работают наушники с шумоподавлением

Наушники с шумоподавлением - это чудо техники. На внешней стороне наушников есть микрофоны, которые измеряют окружающий шум за пределами наушников. Этот звук анализируется бортовой электроникой с помощью математического алгоритма. У каждого производителя наушников есть свой алгоритм "секретного соуса", каждый из которых работает с разным уровнем эффективности.


Алгоритм используется для расчета антишумовой волны, необходимой для деструктивного воздействия на окружающий шум в том месте, где вы находитесь. Затем устройство, известное как преобразователь, которое, по сути, представляет собой тип динамика, генерирует антишумовую волну.

В конечном итоге, когда вы включаете функцию шумоподавления, вас внезапно окутывает (почти) тишина. Это позволяет вам наслаждаться звуком с гораздо большей точностью или просто наслаждаться тишиной и покоем.

Активное и пассивное шумоподавление

Процесс, который мы только что описали, обычно упоминается в технических характеристиках продукта как «активное шумоподавление». Что сбивает с толку, поскольку некоторые наушники утверждают, что имеют так называемое «пассивное» шумоподавление, но это совсем другое.

Очень важно не путать эти две функции. На самом деле не существует такого понятия, как пассивное шумоподавление. На самом деле этот термин означает, что данная пара наушников была разработана для блокировки звука с использованием звукоизоляции. Это означает, что материалы и конструкция наушников в некоторой степени изолируют вас от внешнего шума. С этой точки зрения, засовывание пальцев в уши также является «пассивным шумоподавлением».


Можно много сказать о паре наушников, которые предлагают отличную звукоизоляцию, но связать это с шумоподавлением - это по большей части маркетинг.

Ограничения активного шумоподавления

Текущая технология активного шумоподавления не может полностью блокировать шум. Она работает хорошо, только тогда, когда дело касается постоянных предсказуемых источников шума. Представьте себе реактивный двигатель, гул кондиционера или компрессор холодильника. Современное активное шумоподавление невероятно хорошо убирает этот тип звука.

И наоборот, внезапные непредсказуемые звуки представляют собой гораздо большую проблему. Обычно сюда входят громкие человеческие разговоры, разбитие стеклянной чашки или любой другой шум, который алгоритм не успевает проанализировать. При этом новые передовые системы с более быстрыми процессорами и более сложными алгоритмами также начинают бороться с этими типами шума.


Один интересный пример такой специализированной технологии активного шумоподавления - электронные наушники, используемые при стрельбе из винтовок, пистолетов и другого огнестрельного оружия. И шумоподавление в airpods pro здесь и рядом не стояло.

В этих наушниках используется пассивная звукоизоляция, чтобы блокировать весь звук, как и в обычных наушниках для стрельбы. Однако у них есть внешние микрофоны, которые пропускают звук вокруг вас, чтобы поддерживать ситуационную осведомленность. Так что вы можете легко поговорить с другим человеком. Однако максимальная громкость всего звука вокруг вас поддерживается на уровне комфортного максимума.

Эти системы часто могут обеспечивать направленный звук, а также усиливать тихие звуки, одновременно подавляя выстрелы. Это не совсем та же технология, что и обычные наушники с шумоподавлением, но она тесно связана.

Подавление шума на базе искусственного интеллекта

Довольно новой разработкой является применение технологии искусственного интеллекта для удаления нежелательного шума из звукового сигнала. К сожалению, оно неэффективно для шумоподавления в данный момент. Поскольку не может происходить в реальном времени.


Однако, если вы пытаетесь связаться с кем-то по Skype или сделать запись голоса в шумной обстановке, человеку на другом конце может быть сложно понять, что вы говорите. Используя искусственный интеллект, этот аудиопоток можно проанализировать и удалить все, кроме вашего голоса.

Например, приложение Nvidia RTX Voice использует специальное оборудование для глубокого обучения на своих видеокартах RTX для обработки звука с микрофона. Итак, печатает ли кто-то на клавиатуре, пылесосит пол или занимается строительными работами, все это не будет слышно вашей аудитории. Вы можете увидеть демонстрацию этой невероятной технологии здесь.


Поскольку между тем, где вы говорите в микрофон, и другим человеком, который слышит звук, достаточно времени, чтобы ИИ выполнял свою работу, нет никаких проблем с точки зрения ограничений в реальном времени. Возможно, с развитием технологий эти сверхэффективные методы удаления шума AI будут работать и как форма шумоподавления в наушниках.

Как работают микрофоны с шумоподавлением

Переходя от наушников, в еще одно место, где подобная технология может быть очень полезна для большинства людей, особенно сейчас, когда многие из нас полагаются на удаленную работу, - это микрофоны с шумоподавлением.


Опять же, даже несмотря на то, что в маркетинговом языке используется термин «шумоподавление», эти микрофоны не создают шум, препятствующий возникновению помех от источника шума. Вместо этого они берут звук в целом, а затем применяют к нему тот же алгоритм идентификации шума. Удаление его из входного аудиопотока перед передачей.

Вы даже получаете встроенные решения для шумоподавления микрофонов на базе искусственного интеллекта. К примеру такие как этот адаптер от ASUS. Подключите его к USB-порту, подключите к нему гарнитуру, и маленький электронный мозг внутри устранит нежелательные шумы, оставив только ваш кристально чистый голос.

Звук тишины

В 2020 году многие действительно не замечают, как сильно вас утомляет постоянный шум современной жизни, пока вам не удастся его заблокировать. Надев пару хороших наушников с шумоподавлением, вы можете почувствовать себя освежающим ветром, уносящим ваше низкое беспокойство.

Теперь, когда вы знаете, как работает шумоподавление в наушниках, вы можете принимать более обоснованные решения о выбранном вами противошумном комплекте. Если вы купите правильные наушники, вы обнаружите, что звук тишины действительно лучшая музыка, которую вы можете получить.