Aktiv støjreduktion, Active noise cancelling eller blot ANC. Active Noise Cancellation (ANC) bruger støjreducerende højttalere til at reducere uønsket baggrundsstøj. I denne artikel sætter vi fokus på de forskellige teknologityper bag Aktiv støjreduktion.
ANC-hovedtelefoner findes i et hav af modeller, men de er ikke alle bygget ens. Herunder gennemgår vi alt, hvad du behøver at vide om de forskellige typer af støjreducerende teknologier.
Active Noise Cancellation (ANC) teknologi er en fast bestanddel af den moderne hovedtelefonindustri. Selvom ANC stadig ikke er en grundlæggende funktion, er det ikke længere reserveret til de dyreste hovedtelefoner på markedet. Faktisk findes det et anstændigt udvalg af øretelefoner og endda ægte trådløse produkter med en eller anden form for støjreducerende teknologi – til en pris – hvor de fleste kan være med.
Dog er det langtfra alle ANC-implementeringer der skaber hvad støjreducerende teknologier rent faktisk er i stand til.
Læs også: Sådan forhindrer du Windows i at gemme filer på OneDrive
Faktisk er der en del forskellige måder at implementere ANC-teknologi på, som hver især har betydning for kvaliteten og typen af støj, som et headset er i stand til at eliminere. Herunder gennemgår vi forskellene mellem disse typer, og hvad de betyder for dit næste køb af hovedtelefoner.
Indholdsfortegnelse
Hvordan fungerer støjreducerende hovedtelefoner?
I din søgen efter høretelefoner kunne du meget vel være stødt på modeller, der har aktiv støjreduktion (ANC) integreret, men hvad er ANC, og hvordan virker det?
Hvis du pendler eller typisk lytter til musik, hvor der er meget omkringliggende støj, som vil forstyrre helhedsbilledet i musikken, findes der ingen bedre opgradering, end støjreducerende hovedtelefoner. Mange mennesker tror fejlagtigt, at for at få bedre lydkvalitet, skal de bruge flere penge, men det er bestemt en sandhed med modifikationer: Du skal også forhindre støj, der kan kompromittere eller overdøve din musik, før lyden når dine ører. Masser af virksomheder arbejde med integration af aktive støjreducerende (ANC) hovedtelefoner, og nogle er bedre end andre. Faktum er, at ANC, er et af de vigtigste salgsargumenter for trådløse headset.
Men hvordan fungerer støjreducerende hovedtelefoner? Og hvorfor er det så fedt?
Hvad er lyd, og hvad er støj?
For at forstå, hvordan man kan annullere støj, er det vigtigt først at forstå, hvad det er. Lyden, som du hører, er i virkeligheden bare komprimeringen og dekompressionen af partiklerne i mediet i det, der strømmer igennem. Billedlyd fungerer lidt som en krusning, der bevæger sig gennem luften. Disse bevægelige partikler fører til meget små, hurtige ændringer i lufttrykket. Vi kalder målingen af disse ændringer i lufttryksamplitude. Dine ører og hjerne registrerer og dechifrerer disse ændringer i tryk som lyd. Hvis du kortlægger amplituden over tid, ender du med noget som bølgeformen vist ovenfor. Jo større amplitude, jo højere lyd. Jo hurtigere ændringer, jo højere tonehøjde.
Lyd kan i bund og grund være ønsket eller uønsket, det kan være behageligt eller ubehageligt. Støj defineres normalt som uønskede, ubehagelige eller meget høje lyde.
Hvordan eliminerer hovedtelefoner ekstern støj?
Dine hovedtelefoner fjerner omgivende støj ved at bruge et trick kaldet “faseinversion/phase inversion” for at skabe “anti-støj”. Konceptet er enkelt, men det er svært at det rigtige lydbillede.
Isolerer vi to identiske lydbølger og stille dem på linje med hinanden, så de passer til toppene og dalene i kurverne, siges de to bølger at være “i-fase/in-phase “, hvilket, når de summeres, resulterer i en endnu større lydbølge (højere lyd). Men hvad sker der med lydbilledet, hvis du forsinker en af lydbølgerne med præcis en halv bølgelængde, og matcher faldet med toppen af den anden som på billedet nedenfor?
De to lydbølger siges så at være “out of phase” og trækker sig fra hinanden, da de positive tryk fra den ene bølge virker mod den andens negative tryk og omvendt. Dette er den grundlæggende fysik bag støjreduktion, men hvordan fungerer det i hovedtelefoner?
Støjreduktion i mikrofoner
For at skabe anti-støj skal hovedtelefoner konstant overvåge og sample omgivende støj ved hjælp af bittesmå indbyggede mikrofoner. De “lytter” til den omgivende støj omkring dig, og efterfølgende vil teknologien tage over. Ud over lyden fra musikken, skaber hovedtelefonerne lyd, der er nøjagtigt modsat disse lydbølger for at annullere støjen, så alt, hvad du hører, er musikken, der kommer fra dine hovedtelefoner – og ikke noget, der foregår udenfor.
Selvfølgelig er alt dette teoretisk. I praksis er støjreduktion en svær nød at knække, og langt fra den perfekte løsning. Konstante lyde som den lave brummen fra jetmotorer på fly er nemmere for hovedtelefoner at genkende og eliminere sammenlignet med pludselige, tilfældige lyde som folk, der taler, smæk med døre med videre.
Mens fysikken forbliver den samme, er nogle virksomheder bedre til integrering af aktiv støjreduktion end andre.
Kan støjreducerende hovedtelefoner forårsage svimmelhed?
Gennem mine mange år i hardwarebranchen, er jeg flere gange stødt på folk, der omtaler, at støjreducerende hovedtelefoner kan forårsage svimmelhed og desorientering, når de bruger støjreducerende hovedtelefoner. Jeg har faktisk selv oplevet dette ved Poly Voyager 8200 UC (tidligere Plantronics)
I nogle tilfælde resulterer dette i hovedpine og kvalme – men hånden på hjertet tror jeg, at de fleste tilfælde skyldes det, at noget andet er udløst af ANC, ikke omvendt. ANC burde ikke alene være i stand til at være forårsag disse problemer.
En teori går på, at støjreducerende teknologi kan generere ekstremt lavfrekvente vibrationer, der stimulerer balancereceptorer forbundet med vores ørers stereocilier, vores hørende hårceller. Hvad der teoretisk sker er, at disse receptorer fejlagtigt kommunikerer til hjernen, at hovedet bevæger sig, på trods af at ens øjne er fikserede. Blandede beskeder som denne kan teoretisk narre hjernen til at tro, at den oplever bevægelse og resulterer i svimmelhed.
Oplever du dette med ANC headsets, kan en løsning på dette være, at reducere ANC-intensiteten. Dette kan ofte gøres i mange ledsagende høretelefonapps. En anden løsning er at købe et par støjreducerende hovedtelefoner, der ikke har fuld integrering af aktiv støjreduktion. Den suboptimale ANC kan være frustrerende eller skuffende for dem, der ikke lider af bivirkninger, men det kan i sidste ende vise sig, at være det rigtige for dig. Den endelige løsning er helt at give afkald på aktiv støjreduktion, hvilket ikke er den bedste løsning for hyppige rejsende brugere, men måske den mest behagelige.
Det største problem med ANC er sampling af omgivende lyde nøjagtigt nok til at give den maksimale grad af dæmpning. Mikrofoner skal fange støjen, og fasen af annulleringsbølgeformen, der forlader hovedtelefondriverne, skal passe perfekt til støjens fase, når den når dit øre. Disse systemer skal finjusteres, men selv da vil du aldrig se 100 % annullering. I stedet er mellem 20-40dB støjreduktion ret almindelig, hvilket reducerer baggrundsstøjniveauet, du hører, til mellem en fjerdedel til en sekstendedel af dets oprindelige niveau.
Et andet vigtigt punkt at overveje er, at den støj, du hører på indersiden og ydersiden af hovedtelefoner, er meget forskellig. Sammenlign for eksempel den passive isolering af lukkede hovedtelefoner versus earbuds. Denne forskel i lydoptagelse ændrer væsentligt kvaliteten og mulighederne for aktiv støjreduktion mellem de to typer headset. Dette rejser spørgsmålet, hvor placerer du bedst mikrofonen for at opfange og udligne støj? Uden for høretelefonerne, indeni, eller måske en lille smule fra begge verdener fungerer bedst?
Hvad er feedforward aktiv støjreduktion?
Feedforward ANC er uden tvivl den enkleste form for aktiv støjreduktion. Med feedforward-teknologi er de støjfangende mikrofoner placeret på ydersiden af høretelefonerne. Dette er ret praktisk til ANC-earbuds, hvor der er begrænset plads til en mikrofon inde i bærerens øre.
Feedforward ANC bruger en digital signalprocessor (DSP) eller dedikeret ANC-behandlingshardware til at kortlægge støjsignalet til det, som brugeren faktisk vil høre på indersiden af hovedtelefonerne. Det er dog langt fra ligeså så præcist som at placere en mikrofon inde i ørekoppen (noget vi kender fra high-end headset som Bose QuietComfort 45 og Sony WH-1000XM4). Også støjreducerende egenskaber ændrer sig mellem brugerne. En løs pasform kan for eksempel tillade ekstra højfrekvent støj at trænge igennem, hvilket støjbehandlingen ikke kan tage højde for.
At placere mikrofonen uden for hovedtelefonerne har sine fordele og ulemper. Den eksterne mikrofon har den bedste støjfølsomhed, hvilket gør den god til mellemfrekvens støjreduktion. Som sådan kan den bruges til at isolere specifikke lyde, såsom tale eller trafik, til mere avancerede ANC- og omgivende lydstyringsteknologier. Feedforward ANC er dog mere følsom over for støj fra vinden og andre former for tilfældig støj. Disse uforudsigelige lyde kan faktisk blive forstærket, da de ikke opfanges inde i ørekoppen for at blive annulleret.
Hvad er feedback aktiv støjreduktion?
Med feedback ANC er mikrofonen placeret inde i ørekoppen eller inde i bærerens øre med earbuds. At vælge den rigtige placering i ørekoppens indre, åbner op for nye udfordringer. Den største fordel ved feedback ANC er, at støj opfanget af mikrofonen mere præcist afspejler støj, som bæreren hører, uanset den nøjagtige placering og pasform af hovedtelefonerne. Tænk på feedback ANC som en selvkorrigerende mekanisme. Dette gør også hovedtelefonerne mere modstandsdygtige over for udefrakommende vindstøj, men enheder kan modsat også miste højfrekvent støjreducerende følsomhed, da mindre af denne støj sandsynligvis passerer gennem hovedtelefonerne udefra.
Denne teknologitype kræver stadig en processor til at håndtere støjfiltrering. For eksempel må feedback-støjreduktion kæmpe med det faktum, at brugerens lyd (det ønskede signal) sandsynligvis også vil blive fanget af den interne mikrofon. Dette skal filtreres fra og også korrigeres for høretelefonernes frekvensprofil, når de bæres.
Som med alle feedback-systemer kan der opstå forstærkning af støj. Der er en lille risiko for, at systemet opfanger sit eget anti-støjsignal og øger niveauet af forstærkning i et forsøg på at annullere det; dette kan faktisk øge mængden af støj eller endda producere en ringende feedbacklyd. Dette forekommer dog sjældent, men sker oftens i modeller, der ikke tager tilstrækkelige forholdsregler. Der er også mindre behandlingstid med feedback-designet, da det arbejder på lyd meget tæt på øret. Som sådan er feedback ANC mest effektiv ved lave frekvenser, som har længere bølgelængder.
Hvad er hybrid aktiv støjreduktion?
Hybrid aktiv støjreduktion tilbyder det bedste fra begge verdener. Som du måske har gættet, kombinerer Hybrid aktiv støjreduktion både feedforward- og feedbackmikrofoner og behandler signalet for at dække alle punkter i ANC.
Med Hybrid aktiv støjreduktion får du den bedste støjdæmpningsfrekvensdækning og de laveste chancer for feedbackproblemer. Ydermere kan hybrid ANC stadig bruges til omgivende støj og lydisoleringsfunktioner, samtidig med at fordelene ved skræddersyet ANC bevares.
Ulempen er, at hybrid ANC er dyrere. Ikke alene er der to mikrofoner, men disse mikrofoner skal være af høj kvalitet for at undgå at introducere ekstra støj i lydbilledet. Hovedtelefoner kræver også mere kraftfuld dedikeret behandlingshardware for at håndtere den ekstra lydbehandling. Producenterne fordobler også al frekvens- og performancetestning for at maksimere det støjreducerende outcome. Disse typer af hovedtelefoner findes man også i de dyreste produkter på markedet og typisk også i det professionelle segment, men de tilbyder ANC fra øverste skuffe.
Kilde & Billederettigheder: Popsci, Pexels
