Тишина из двух звуков: как наушники глушат шум

Азамат едет в маршрутке. Мотор гудит, колёса шумят, а в наушниках почти тишина. Первая мысль — плотные подушечки закрывают уши. Но они лишь часть ответа. Главное звучит парадоксально: чтобы стало тихо, наушники добавляют ещё один звук. Разберём на условном примере; принцип описан в открытых патентах на активное шумоподавление и в справочных материалах производителей наушников.

Звук — это волна

Звук — это колебания давления: воздух то сжимается, то разрежается. Если нарисовать это на ленте, получатся горбы и ямы. Гул мотора — ровная волна: горбы идут один за другим примерно одинаково.

Микрофон снаружи слышит шум первым

На внешней стороне наушника стоит маленький микрофон. Он ловит гул раньше, чем тот дойдёт до уха. Этот небольшой запас времени и нужен, чтобы успеть ответить.

Перевернуть волну

Процессор переворачивает волну: где у шума горб, у нового звука яма. Динамик играет эту перевёрнутую волну вместе с музыкой. Когда горб встречает яму, сжатие гасит разрежение, и вместо гула остаётся почти ровная линия. Шум не исчезает полностью, но становится намного тише.

Всё решает время

Если перевёрнутая волна опоздает на половину шага, горб встретит не яму, а такой же горб — и шум станет громче. Поэтому у самого уха стоит второй микрофон. Он слышит, что осталось после гашения, и процессор всё время подправляет свою волну.

Одна волна вместо многих

В маршрутке шумят мотор, колёса и дорога. Но у уха всё это складывается в одну общую волну. Наушнику не нужно разбирать, что именно гудит: он переворачивает волну целиком.

Где метод работает хуже

Лучше всего гасится низкий ровный гул: такие волны длинные и повторяются, их легко предсказать. Голос соседа или звон монет — короткие и резкие, процессору за ними угнаться трудно. Их приглушают сами подушечки, как закрытое окно приглушает улицу. Поэтому в наушниках с шумоподавлением гул самолёта заметно стихает, а голоса слышно лучше.

Что из этого следует

Наушники не прячут от шума — они ему отвечают: на каждый горб — яма. Тот же приём «измерил — ответил — проверил остаток» работает и в бизнесе: датчик замечает отклонение, система сразу его поправляет, а второй контур проверяет, получилось ли. Так устроены и климат в теплице, и контроль качества на линии, и автоматические поправки в учёте.

Этот материал в соцсетяхTelegram