Как работает шумоподавление в наушниках

Недавно мы выпустили подборку наушников для программистов, большинство из них — с шумоподавлением. Давайте разбираться, как работает эта магия.

Какой шум, какое подавление?

Представьте ситуацию: вы программируете в офисе, а рядом менеджеры по продажам шарашат холодными звонками по базе клиентов. Пять человек с утра до вечера галдят свои продажные скрипты. Сосредоточиться невозможно, мозги вытекают.

Даже если вы наденете очень плотные наушники, то этот гомон всё равно будет проникать под амбушюры и долетать до ваших ушей. Он будет тише, чем обычно, но он будет. Сознание всё равно будет переключаться на этих людей.

Чтобы полностью отсечь внешние шумы, наушники должны быть очень плотными и тяжёлыми, как будто тебя душат подушкой. Или можно использовать беруши — специальные мягкие вкладыши в ушные каналы (их часто используют люди, которые работают в громких помещениях — клубах, на концертах и т. д.). Но всё это довольно неприятно, а сидеть с «бананами в ушах» непрактично.

Можно заглушить окружающий шум, перебив его музыкой в наушниках или другим шумом — например, шумом моря или оживлённого кафе. Один шум заглушит другой, и голоса менеджеров в вашей голове как будто пропадут. Но продолжительное прослушивание громкого шума может навредить слуху.

Чтобы нам помочь, инженеры изобрели активное шумоподавление — это технология, которая помогает носителю наушников заглушить окружающие шумы.

Как это работает

Любой звук, и шум в том числе, — это звуковые волны, которые распространяются в воздухе. Эта волна не сильно отличается от волны на поверхности пруда — только не в воде, а в воздухе.

Из школьного курса физики вы слышали о понятии интерференции: если две волны накладываются друг на друга, то они могут либо усилить друг друга, либо погасить.

Получается, что в теории мы можем погасить любой внешний шум, если смешаем его с точно таким же шумом, только «отзеркаленным» — по-другому говорят, что это звук в противофазе, с перевёрнутой фазой, инвертированной фазой. В общем, противоположный по фазе:

Аналогия такая: представьте, что вы идёте наверх по эскалатору, который движется вниз. Если идти точно с такой же скоростью, то получится, что вы стоите на месте. Со звуком то же самое: когда встречаются две волны, одна из которых в противофазе (отзеркаленная), то они компенсируют друг друга.

Как это устроено в наушниках

Чтобы слышать то, что происходит вокруг, в наушники встраивают чувствительные микрофоны. Они слышат окружающий шум и посылают сигнал на специальный процессор, который отвечает за шумоподавление. Задача процессора — тут же «отзеркалить» звук.

Для этого в некоторых наушниках делают отдельный динамик, который выдаёт нужный сигнал, или подмешивают его к основному звуку. В любом случае это гасит шум, и вы его не слышите.

Что не умеет шумодав

Не все звуки можно погасить таким способом — очень высокие и очень низкие частоты всё равно будут иногда пробиваться даже через шумоподавление. Поэтому, если вы стоите рядом с отбойным молотком, вы в любом случае будете ощущать вибрации и низкочастотный шум от его работы. Но с улицей или с офисным галдежом шумодав справляется отлично.

Я слышу как будто «давление на уши», это нормально?

В некоторых наушниках при включённом шумодаве вы можете ощущать, будто на ваши уши что-то давит. На самом деле никакого дополнительного давления на барабанную перепонку нет — это просто психоакустический эффект, когда вы слышите тишину. Достаточно включить музыку, и ощущение пропадёт.

Это вредно для здоровья?

Науке пока неизвестны негативные последствия от работы наушников с шупоподавлением. Но известно, как постоянный шум влияет на уровень стресса и психическое здоровье. Он влияет. Поэтому шумодав сейчас скорее полезен, чем вреден.

На наушниках села батарейка. Шумодав будет работать?

Не будет. Чтобы шумодав работал, нужен процессор и микрофоны, а им нужно питание от батареи.

Почему я всё ещё слышу некоторые звуки при включённом шумоподавлении?

Несколько причин:

Разумеется, технология шумоподавления ещё не так эффективна, как хотелось бы. Но даже так — лучше, чем ничего. Наслаждайтесь :-)