Активное шумоподавление в наушниках и почему от него болит голова

Система активного шумоподавления. История и принцип работы

Музыка уже давно стала самым надежным компаньоном человека. Под любое настроение, состояние, эмоции и переживания всегда находится мелодия, которая может согреть и душу, и сердце, и мысли. О портативной музыке производители задумались еще в середине прошлого века. В 1979 году компания Sony представила первый кассетный портативный плеер Walkman TPS-L2. Спустя несколько десятилетий эта разработка была признана одним из величайших изобретений компании. В 1984 японский производитель, шагая в ногу со временем, выпускает первый CD-плеер Sony Discman D50. Летом 1998 на рынок врывается первый MP3-плеер – MPMan F10, емкостью 32 МБ. И все это время эволюцию плееров сопровождало развитие гарантов качественного и хорошего звука – наушников.

История развития системы активного шумоподавления (дальше – САШ) начинается в далеком 1934 году, когда изобретатель Пол Люг получает патент, описывающий принцип гашения синусоидальных сигналов, излучаемых громкоговорителем. В 1950 Лоуренс Фогель впервые применяет систему подавления шума в кабинах вертолетов и салонах самолетов.

До наушников САШ добралась еще в 1957 году, когда Уиллард Микер на представленной рабочей модели накладных наушников сумел отсечь шум на звуковом диапазоне от 50 до 500 Гц. Первая же серийная модель наушников с системой активного шумоподавления была представлена компанией Bose в конце 80-х и использовалась в авиации.

Bose Quiet Comfort: начало

Принцип работы САШ, с точки зрения физики, весьма прост. Любой звук представлен волной, а значит можно создать его зеркальное отражение – инвертированную волну, которая полностью сгасит исходную.

Внутри наушников, оснащенных системой активного шумоподавления, расположены микрофоны. Их задача – измерение уровня окружающего шума. Получаемый извне звуковой сигнал преобразуется в инвертированную волну и передается на основной динамик. Новая волна действуют в противофазе (за вычетом полезного сигнала – музыки) к шуму и, таким образом, сводит его звучание к нулю.

Головная боль

Реалии сегодняшнего рынка значительно отличаются от того, который был всего 10-15 лет назад. Перед тем, как отправляться в магазин, покупатель тщательно изучает отзывы, пересматривает и перечитывает десяток-другой обзоров, и только потом решается на покупку.

В числе отзывов, посвяшенных категории наушников с активной системой шумоподавления таких именитых брендов, как Bose, Phiaton, Sony, Beats вы найдете множество положительных моментов. Да, производители действительно сделали многое, чтобы наушники не только хорошо звучали, но и удобно сидели и отличались интересным дизайном. Вчитывайтесь в строки повнимательнее и вы увидите, что небольшой процент счастливых обладателей жалуются на постоянные головные боли и тошноту при ношении наушников с САШ. Что это – заказные отзывы конкурирующих сторон или реальность, с которой сталкивается далеко не каждый? Так почему же при использовании, казалось бы, совершенных наушников, позволяющих наслаждаться кристально чистым звуком без посторонних шумов, начинает болеть голова?

Причина первая: а когда на море качка.

Если хотя бы раз в жизни вам приходилось испытывать на себе всю горечь плачевного состояния, которое сопровождается морской болезнью – поспешу вас расстроить. Вы можете входить в категорию несчастливых 5-7% людей, для которых наушники с системой активного подавления шумов останутся бесполезным технологическим прорывом.

Морская болезнь и головные боли, вызванные наушниками с САШ, имеют много общего. В момент, когда человек спокойно отдыхает в каюте корабля, мозг понимает, что организм находится в состоянии покоя. Вместе с этим, корабль постоянно качается на волнах и это движение улавливает наш внутренний акселерометр – вестибулярный аппарат. Движущаяся в ушном канале эндолимфа раздражает нервные окончания, которые посылают импульс в мозг, давая понять, что организм находится в состоянии движения. Но ведь вы раскинулись в кресле уютной каюты!

Надев наушники с системой активного подавления шумов и отправившись на улицу, вы, сами того не понимая, обманываете мозг. Идущие на встречу прохожие, шумная трасса, гул колес, резкий ветер – органы зрения четко рисуют картинку того, что вы на улице. Но органы слуха свидетельствуют о полной тишине. Такое расхождение приводит мозг в замешательство. Увы, головная боль обеспечена.

Причина вторая: монотонный раздражитель.

Причина третья: тишина – не всегда спокойствие.

Представьте, что вы очутились в такой комнате. Спустя несколько секунд вы начнете слышать писк комара. Через несколько минут – урчание живота и стук сердца. Пять минут пребывания в абсолютной тишине начнут нагонять на организм состояние тревоги и волнения. Больше 45 минут в таком помещении не выдерживал ни один человек.

Причина четвертая: враг мой бас

В зависимости от высоты, все звуковые частоты при эквалайзинге принято разделять на: высокие, средние и низкие. Система активного подавления шума лучше всего справляется именно с отсечением низких частот, которыми преимущественно и насыщен окружающий нас шум улицы. Хуже всего дела обстоят с высокими, поскольку существует риск задавки полезного звукового сигнала, представленного музыкой.

Зеркальная звуковая волна, воспроизводимая в противофазе с целью подавления окружающего шума, больше всего насыщена именно низкими частотами. Низкие частоты вызывают максимальные вибрации при воздействии на жидкость, а если учитывать тот факт, что вестибулярный аппарат человека заполнен эндолимфой, то постоянные вибрации от гулкого баса и вызывают головную боль.

Причина пятая: конструкционный недостаток

Еще одной причиной, по которой владельца наушников с системой активного шумоподавления могут постоянно сопровождать головные боли является слишком тугое оголовье. Впрочем, это общая проблема накладных наушников и винить саму САШ в этом вряд ли стоит.

Как избежать бесполезного приобретения

Безусловно, наушники, оснащенные системой активного шумоподавления, имеют ряд преимуществ: комфорт при прослушиваниия музыки, высокий уровень детализации звука и безопасный уровень громкости. Увы, предугадать как именно отреагирует ваш организм на САШ невозможно. Перед тем, как отдать свои кровные, а затем, в прямом смысле слова, не жаловаться на головную боль, попробуйте взять наушники, оснащенные САШ, у друзей или знакомых. Помните, чтобы понять действительно ли САШ негативно влияет на ваше состояние, необходимо послушать наушники более, чем 2-2,5 часа.

Новые AirPods Pro, которые Apple представила меньше двух недель назад, получились по-настоящему крутыми наушниками. Несмотря на внутриканальную конструкцию, которая подходит далеко не всем, инженеры компании применили ряд уникальных решений, обеспечивающих комфортное ношение, вроде выравнивания внешнего и внутреннего давления и анатомической конструкции, обеспечивающей плотную посадку. Что и говорить про остальные нововведения, которые выводят звучание наушников на качественно новый уровень. Однако нашлась в них как минимум одна неприятная особенность, проистекающая из их функционального наполнения.

Активное шумоподавление в AirPods Pro может стать причиной головных болей

Некоторые пользователи пожаловались, что испытывают головную боль при использовании AirPods Pro. По их словам, опытным путём им удалось выяснить, что болезненные ощущения возникают в моменты работы технологии активного шумоподавления. Однако стоит отключить её, как боль начинает утихать, пока не прекращается полностью. Эту проблему нельзя назвать массовой, однако отрицать её существования тоже нельзя. Впрочем, всё ли так плохо?

Главная проблема AirPods Pro

Читайте также: Тим Кук объяснил, кому и зачем нужны AirPods Pro

Чтобы понять, что происходит, нужно разобраться с тем, как работает технология активного шумоподавления в AirPods Pro. Дело в том, что для подавления внешних звуков наушники используют систему микрофонов, определяя шумы, поступающие извне, и, по сути, формируя так называемый антишум. Несмотря на то что различить его практически невозможно, скорее всего, именно он оказывает давление на слух, из-за которого определённая категория пользователей, страдающая от индивидуальной непереносимости шумов той частоты, начинают испытывать головные боли.

Болит голова от шумоподавления

Впрочем, головные боли, провоцируемые технологией активного шумоподавления, — это проблема не только AirPods Pro. Как показывает практика, на подобный эффект жалуются пользователи самых разных наушников от разных производителей. Получается, что это своего рода особенность, которую некоторые пользователи воспринимают за недостаток. Не то чтобы я сомневался в том, что определённая категория людей страдает от головной боли из-за работы активного шумодава, просто это скорее исключение, чем настоящее правило, учитывая, как мало тех, кто пожаловался на болезненные ощущения.

Читайте также: Блогеры похвалили новые AirPods Pro за удобство и шумоподавление

Наверное, многие ещё помнят, как три года назад, когда Apple только представила iPhone X, все, кому не лень, пытались обмануть Face ID. Причиной для такого энтузиазма стало заявление Apple о том, что технология распознавания лиц в 20 раз надёжнее Touch ID, потому что обрабатывает гораздо больше биометрических данных, чем сканер отпечатков. Однако довольно скоро выяснилось, […]

Единственное устройство из ассортимента Apple, которое хоть как-то может претендовать на звание медицинского, — это Apple Watch. Несмотря на то что врачи до сих пор весьма настороженно относятся к способностям фирменных смарт-часов компании, они исправно продолжают спасать жизни, оповещая своих носителей о тахикардии, аритмии и длительном отсутствии движений. С выходом watchOS 7 Apple Watch получат […]

Несколько лет назад я не представлял себе, что буду пользовать полноразмерными накладными или мониторными наушниками. Тем не менее, сейчас у меня всегда есть с собой компактные затычки и полноценная накладная беспроводная модель. Как правило, есть что-то на тесте, и поэтому я пользуюсь ими. Это совершенно разные модели — от самых недорогих до полноценного Hi-End. Уже […]

Активное шумоподавление в наушниках и почему от него болит голова 9:34, 5.02.2015 | Разное | автор: Дмитрий Бардаш

Музыка уже давно стала самым надежным компаньоном человека. Под любое настроение, состояние, эмоции и переживания всегда находится мелодия, которая может согреть и душу, и сердце, и мысли. О портативной музыке производители задумались еще в середине прошлого века. В 1979 году компания Sony представила первый кассетный портативный плеер Walkman TPS-L2. Спустя несколько десятилетий эта разработка была признана одним из величайших изобретений компании. В 1984 японский производитель, шагая в ногу со временем, выпускает первый CD-плеер Sony Discman D50. Летом 1998 на рынок врывается первый MP3-плеер — MPMan F10, емкостью 32 МБ. И все это время эволюцию плееров сопровождало развитие гарантов качественного и хорошего звука — наушников.

Система активного шумоподавления. История и принцип работы История развития системы активного шумоподавления (дальше — САШ) начинается в далеком 1934 году, когда изобретатель Пол Люг получает патент, описывающий принцип гашения синусоидальных сигналов, излучаемых громкоговорителем. В 1950 Лоуренс Фогель впервые применяет систему подавления шума в кабинах вертолетов и салонах самолетов.

До наушников САШ добралась еще в 1957 году, когда Уиллард Микер на представленной рабочей модели накладных наушников сумел отсечь шум на звуковом диапазоне от 50 до 500 Гц. Первая же серийная модель наушников с системой активного шумоподавления была представлена компанией Bose в конце 80-х и использовалась в авиации.

Bose Quiet Comfort: начало

Принцип работы САШ, с точки зрения физики, весьма прост. Любой звук представлен волной, а значит можно создать его зеркальное отражение — инвертированную волну, которая полностью сгасит исходную.

Внутри наушников, оснащенных системой активного шумоподавления, расположены микрофоны. Их задача — измерение уровня окружающего шума. Получаемый извне звуковой сигнал преобразуется в инвертированную волну и передается на основной динамик. Новая волна действуют в противофазе (за вычетом полезного сигнала — музыки) к шуму и, таким образом, сводит его звучание к нулю.

Реалии сегодняшнего рынка значительно отличаются от того, который был всего 10–15 лет назад. Перед тем, как отправляться в магазин, покупатель тщательно изучает отзывы, пересматривает и перечитывает десяток-другой обзоров, и только потом решается на покупку.

В числе отзывов, посвяшенных категории наушников с активной системой шумоподавления таких именитых брендов, как Bose, Phiaton, Sony, Beats вы найдете множество положительных моментов. Да, производители действительно сделали многое, чтобы наушники не только хорошо звучали, но и удобно сидели и отличались интересным дизайном. Вчитывайтесь в строки повнимательнее и вы увидите, что небольшой процент счастливых обладателей жалуются на постоянные головные боли и тошноту при ношении наушников с САШ. Что это — заказные отзывы конкурирующих сторон или реальность, с которой сталкивается далеко не каждый? Так почему же при использовании, казалось бы, совершенных наушников, позволяющих наслаждаться кристально чистым звуком без посторонних шумов, начинает болеть голова?

Причина первая:, а когда на море качка. Если хотя бы раз в жизни вам приходилось испытывать на себе всю горечь плачевного состояния, которое сопровождается морской болезнью — поспешу вас расстроить. Вы можете входить в категорию несчастливых 5–7% людей, для которых наушники с системой активного подавления шумов останутся бесполезным технологическим прорывом.

Морская болезнь и головные боли, вызванные наушниками с САШ, имеют много общего. В момент, когда человек спокойно отдыхает в каюте корабля, мозг понимает, что организм находится в состоянии покоя. Вместе с этим, корабль постоянно качается на волнах и это движение улавливает наш внутренний акселерометр — вестибулярный аппарат. Движущаяся в ушном канале эндолимфа раздражает нервные окончания, которые посылают импульс в мозг, давая понять, что организм находится в состоянии движения. Но ведь вы раскинулись в кресле уютной каюты!

Надев наушники с системой активного подавления шумов и отправившись на улицу, вы, сами того не понимая, обманываете мозг. Идущие на встречу прохожие, шумная трасса, гул колес, резкий ветер — органы зрения четко рисуют картинку того, что вы на улице. Но органы слуха свидетельствуют о полной тишине. Такое расхождение приводит мозг в замешательство. Увы, головная боль обеспечена.

Представьте, что вы очутились в такой комнате. Спустя несколько секунд вы начнете слышать писк комара. Через несколько минут — урчание живота и стук сердца. Пять минут пребывания в абсолютной тишине начнут нагонять на организм состояние тревоги и волнения. Больше 45 минут в таком помещении не выдерживал ни один человек.

Причина четвертая: враг мой бас В зависимости от высоты, все звуковые частоты при эквалайзинге принято разделять на: высокие, средние и низкие. Система активного подавления шума лучше всего справляется именно с отсечением низких частот, которыми преимущественно и насыщен окружающий нас шум улицы. Хуже всего дела обстоят с высокими, поскольку существует риск задавки полезного звукового сигнала, представленного музыкой.

Зеркальная звуковая волна, воспроизводимая в противофазе с целью подавления окружающего шума, большего всего насыщена именно низкими частотами. Низкие частоты вызывают максимальные вибрации при воздействии на жидкость, а если учитывать тот факт, что вестибулярный аппарат человека заполнен эндолимфой, то постоянные вибрации от гулкого баса и вызывают головную боль.

Причина пятая: конструкционный недостаток Еще одной причиной, по которой владельца наушников с системой активного шумоподавления могут постоянно сопровождать головные боли является слишком тугое оголовье. Впрочем, это общая проблема накладных наушников и винить саму САШ в этом вряд ли стоит.

Как избежать бесполезного приобретения Безусловно, наушники, оснащенные системой активного шумоподавления, имеют ряд преимуществ: комфорт при прослушиваниия музыки, высокий уровень детализации звука и безопасный уровень громкости. Увы, предугадать как именно отреагирует ваш организм на САШ невозможно. Перед тем, как отдать свои кровные, а затем, в прямом смысле слова, не жаловаться на головную боль, попробуйте взять наушники, оснащенные САШ, у друзей или знакомых. Помните, чтобы понять действительно ли САШ негативно влияет на ваше состояние, необходимо послушать наушники более, чем 2–2,5 часа.

   Ещё интересное: Bose вернулись в Apple StoreБолее месяца назад на всех сайтах появилась информация о том,… Apple собирается убрать продукцию Bose из Apple StoreApple готовится полномасштабной чистке своих розничных магазинов от устройств компании… Игрокам NFL запретили появляться в кадре в наушниках BeatsБлагодаря новым договорённостям с Bose, игроки NFL больше не смогут… Дмитрий Бардаш, 9:34 Будь первым

Любой здравомыслящий человек понимает, что реклама врет. Любая и всегда. Полтора века назад "патентованныя парижскiя капли для леченiя ипохондрiи" не лечили абсолютно ничего, а возможно, еще и немножечко вредили. Сегодняшний "уникальный собачий корм с кусочками утиной печени" не содержит ни единого фрагмента настоящей утки, за исключением случайно залетевших перьев (скорее всего, куриных). И с рекламой современных hi-tech-гаджетов происходит ровно то же самое.

Вспомните, сколько раз вам говорили, что смартфон нового поколения "делает идеальные фотографии!", и все равно ровно через год появляется следующий, у которого "камера еще лучше". Отдельного внимания в этом вопросе заслуживают наушники – за последнее десятилетие этих гаджетов появилось столько, что разбегаются и глаза, и уши.

Маркетологи всех мастей слаженным хором поют дифирамбы новейшим системам шумоподавления. Эксперты различного масштаба проводят тесты наушников и рассказывают, как здорово они отсекают окружающий шум. Рекламные ролики показывают, как измученный пользователь надевает такие наушники в грохочущем метро или посреди океанского шторма и вдруг оказывается в мире кристальной тишины и волшебных звуков чарующей музыки студийного качества.

Все это – неправда. Или, если помягче, – подмена действительного желаемым.

Сначала необходимо разобраться в том, как же работают системы активного шумоподавления. Для снижения уровня нежелательных звуков они используют эффект противофазы. Каждый такой наушник оборудован динамиком, собственным чипом и микрофоном. Микрофон улавливает окружающие звуки и отправляет их в слуховой канал, но перед этим чип обрабатывает их, инвертировав фазу. Все мы помним, что звук – это волна, и на экране компьютера он чаще всего выглядит, как извилистая линия, синусоида. Если перевернуть эту синусоиду "вверх ногами", то в том месте, где у нее выступающий "горб", появится "ямка". Это и есть инвертирование фазы. Самое интересное, что если сложить два сигнала – обычный и инвертированный, то они взаимно уничтожат друг друга, дав на выходе тишину.

Но так происходит только в идеальных, лабораторных условиях. В реальности на пути этого процесса возникает столько преград, что результат чаще всего получается очень далеким от идеала. Может быть, вы знаете, как выглядят студийные микрофоны: они довольно крупные и тяжелые. Такие размеры и масса нужны для того, чтобы микрофон воспринимал как можно больший частотный диапазон, от самых низких до самых высоких звуков.

А теперь вспомните, какого размера бывают потребительские наушники, особенно "вкладыши", за миниатюризацию которых сейчас активно бьются производители. Их микрофоны крохотные, воспринимающие лишь ограниченный спектр звуков, в основном средние частоты. Даже если представить, что противофаза действительно сработает на все сто, она сможет приглушить только эти самые среднечастотные звуки, но самые низкие и самые высокие частоты останутся нетронутыми. Для того чтобы система могла эффективно улавливать большинство звуков хотя бы в воспринимаемом человеком диапазоне, каждый наушник должен быть размером с мужской ботинок – только так в корпус можно будет поместить чувствительный микрофон, систему обработки, высококачественный динамик и аккумулятор, способный все это питать.

Но и это еще не все. Производители наушников стыдливо умалчивают о том, что далеко не все окружающие звуки проникают к барабанным перепонкам через ушные раковины. Наше тело – тоже проводник звука, пусть и не очень хороший. Огромная часть шумов проникает в нас через кости черепа, и это как раз в основном звуки низкого частотного диапазона. Как бы прекрасно ни работал шумодав, он ничего не сможет сделать со звуками, воздействующими на перепонку с обратной стороны. Да, они намного тише, но они все равно есть.

Есть и другие причины, почему шумоподавление не работает так, как хотят маркетологи. Например, для того чтобы гарантированно заглушить звук, нужно, чтобы инвертированный сигнал поступал абсолютно синхронно, что называется, "момент-в-момент". Но достичь этого ни одна система не способна – время тратится на запись, обработку и воспроизведение сигнала. Кроме того, не учитываются возникающие гармоники и резонансы, которые система не в состоянии отследить.

В общем, по нашему мнению, системы шумоподавления в наушниках – громкий маркетинговый ход, позволяющий повышать цены на устройства. Удивительно, что большинство пользователей не понимают, что шумодав не работает так, как заявлено. А для немногих недовольных у производителей всегда есть железобетонная отмазка: они списывают это на индивидуальные особенности некоторых пользователей и даже заверяют, что таких людей до 10 процентов. Вы слышите окружающий шум? Так это же прекрасно! Вы – редкий счастливчик со слишком хорошим слухом! И все счастливы.

Минутка истории

Первые наушники Bose с активным шумоподавлением

Как работает

Внешний шум попадает в микрофон наушника, инвертируется и подается в динамик. В итоге волны с улицы и их отзеркаленные копии взаимно уничтожают друг друга, и в теории слушатель наслаждается музыкой в абсолютной тишине, без лишнего шума и призвуков.

Есть два основных способа сделать инверсию сигнала. Первый — аналоговый, на транзисторах, схемы подобных шумодавов просты, появились довольно давно и сегодня нередко применяются в аудиотехнике, к примеру, предусилителях и звуковых картах.

Несмотря на все высокие технологии, активное шумоподавление работает наиболее эффективно лишь с определенным диапазоном частот — от 100 до 1000 Гц. Это связано с ограниченным АЧХ небольших микрофонов, установленных в наушниках. Впрочем, частоты ниже 100 Гц глушить бесполезно — они настолько мощные, что все равно улавливаются всем телом. Частоты выше 1000 Гц хорошо глушат только наушники с несколькими микрофонами, один из которых настроен на низкие частоты, а другой — на высокие.

Тем не менее, именно на участке от 100 до 1000 Гц находятся наиболее раздражающие шумы: гул транспорта, завывание ветра, разговоры других людей. Так что активной шумоизоляции, работающей на этих частотах, в сочетании с пассивной — вполне достаточно для снижения шума на 20-30 Дб. В таких наушниках будет на 70 % тише, чем в обычных.

Помимо потребительского рынка технология активного шумоподавления востребована операторами станков на шумных производствах, персоналом аэропортов, пилотами, спортсменами (особенно байкерами, гонщиками и стрелками), а также всеми, кому нужно общаться в условиях повышенной шумности.

Минусы активного шумоподавления

Кроме ограниченного спектра частот и очевидной зависимости от батарейки (позволяющей системе работать 15–30 часов), у активного шумоподавления есть и более существенные недостатки.

Второй большой минус связан с качеством звучания. Многие слушатели отмечают его ухудшение при включенном режиме активного шумоподавления. Хотя многие топовые модели выдают по-настоящему взрослый и качественный звук, их младшие собратья не всегда могут этим похвастаться. Нередко шумодав — это компромисс между качеством звука и комфортом.

Наконец, третий недостаток. Для некоторых он может оказаться решающим. Дело в том, что у 5–7 % пользователей наушники с активным шумоподавлением вызывают симптомы, схожие с морской болезнью. Как правило, если человека часто укачивает в обычной жизни, то нормально пользоваться этой технологией вряд ли получится. Это происходит из-за попытки обмануть вестибулярный аппарат. Ведь человек слышит не только ухом, но и всем телом. При этом уши никаких звуков не слышат, в итоге мозг думает, что тело в полном покое, хотя оно посылает совершенно противоположные сигналы. Из-за этого могут возникать тошнота и головные боли.

Так выглядит безэховая камера

Так или иначе, очень важно перед покупкой наушников с активным шумоподавлением послушать их 2-3 часа, чтобы понять реакцию своего организма на эту технологию.

Преимущества наушников с шумодавом

На 2019 год производители решили большинство недостатков. Появилось множество моделей наушников с по-настоящему качественным шумоподавлением. Они дают ощущение полной тишины, словно слушатель находится в заглушенной студии звукозаписи. Пользователи отмечают, что особенно хорошо они справляются с назойливыми монотонными шумами: метро, улица, поезд, автобус, самолет и т.д.

Начинка AirPods Pro

По-настоящему почувствовать себя в вакууме космоса позволят только накладные полноразмерные наушники. Их размер дает возможность разместить в них сразу несколько микрофонов. Один устанавливается снаружи и улавливает средние и высокие частоты, а второй — внутри для низкочастотного гула. В сочетании с мягкими амбушюрами, отлично защищающими от внешнего мира, получается эффект почти абсолютной тишины.