ANC – co to jest? Jak działa aktywna redukcja szumów w słuchawkach?

Autor: Maciej Jagodziński

Czyż nie byłoby wspaniale, gdybyśmy mogli chociaż na chwilę wyciszyć irytujące nas dźwięki z otoczenia? Sąsiad akurat postanawia rozpocząć wiercenie, za oknem auta trąbią w korku, ktoś w biurze z boksu obok szepcze niczym startujący boeing? Jest na to sposób – aktywna redukcja szumów (ANC). Co to jest i jak działa?

Zobacz także: Ranking słuchawek Bluetooth do rozmów

 

Co to jest aktywna redukcja szumów?

Aktywna redukcja szumów, czyli ANC, to technologia pozwalająca na komfortowe słuchanie muzyki czy prowadzenie rozmów w bardzo hałaśliwym otoczeniu. Słuchawki, w których zastosowano ten system, charakteryzują się dużo lepszym tłumieniem dźwięków z zewnątrz. Ale właśnie – czy na pewno tłumieniem? Zasada działania jest bardzo prosta – mikrofon umieszczony na zewnątrz słuchawek zbiera dźwięki z otoczenia, a specjalny układ elektroniczny analizuje je i odwraca ich fazy, wpuszczając do słuchawek dźwięk o negatywnej fazie. Innymi słowy, słuchawki z ANC kontrują dźwięki z otoczenia, co daje nam wrażenie błogiej ciszy.

słuchawki anc w pociągu

Dźwięk przemieszcza się za pomocą fal i naturalnie wygasa z czasem. Technologia ANC generuje przeciwstawne fale do wyłapywanych dźwięków, dzięki temu wyrównuje stale ruchomą falę dźwiękową. Zasada podobna jak działanie wagi – na jednej szali układamy kilogram, więc żeby zachować równowagę, na drugiej układamy taki sam ciężar. Czy można zatem powiedzieć, że aktywna redukcja szumów redukuje dźwięki? Nie do końca. Przecież ANC szumy tworzy! Generuje sygnał przeciwstawny do pobieranego z otoczenia, dzięki czemu obie fale wzajemnie się znoszą. To jednak dla ludzkiego ucha w pełni wystarcza, dzięki czemu słyszymy… cóż, nic!

Krótka historia ANC

Idea tłumienia niechcianych dźwięków poprzez emitowanie przeciwstawnych do nich jest znana od wielu, wielu lat. Dzieci doskonale ją rozumieją, gdy zatykają uszy i nucą głośne „la la la la, nie słyszę Cię”, gdy nie mają ochoty dalej prowadzić konwersacji z rówieśnikami. Co prawda, jest to dość prosty sposób generowania fal przeciwstawnych, ale na początkowych etapach działa. Jak wiadomo, większość wynalazków lub wielkich teorii powstała w wyniku obserwacji świata i jest całkiem możliwe, że doktor filozofii i medycyny Paul Lueg, który pracował jako fizyk przez wiele lat, po zaobserwowaniu tego zjawiska postanowił stworzyć w 1933 roku ideę, która nadała początek technologii ANC. Patent, który opisywał, w jaki sposób niwelować hałas za sprawą dźwięków o przeciwstawnej im fali, został mu przyznany rok później. Tak powstała idea.


Pierwszy system ANC

Jednak pierwszy stworzony system powstał w 1950 roku za sprawą Lawrence’a J. Fogela – inżyniera pracującego dla U.S. Army Signal Corps. Zaprojektował on urządzenie bazujące na idei Luega, dzięki któremu piloci w samolotach i helikopterach mogli prowadzić rozmowy bez zakłóceń szumów silników i wirników. Chociaż samo urządzenie zostało opatentowane 10 lat później, to nie było typowym urządzeniem ANC, a raczej poprawiało rozpoznawalność dźwięków. Mija prawie dziesięć kolejnych lat i w roku 1957 niejaki Willard Meeker opracował model teoretyczny i stworzył prototyp urządzenia tłumiącego dźwięki, który zamontował w słuchawkach robotniczych.


headset piloci anc


ANC w słuchawkach dla pilotów

ANC w słuchawkach dostępnych dla ludności cywilnej, poza laboratoriami i wojskowymi projektami, pojawiło się dopiero w 1986 roku za sprawą… Amara Gopala Bose! Tak, tego Bose od tak bardzo znanych obecnie sprzętów audio. Legenda głosi, a każdy uwielbia legendy, że w 1978 roku pan Bose podczas lotu z Zurychu do Bostonu był tak niezadowolony z jakości oferowanych na pokładzie linii lotniczych słuchawek, że postanowił wziąć sprawy w swoje ręce. Bose opracował program badawczy, którego głównym celem było rozwinięcie idei i wstępnych prototypów aktywnej redukcji szumów. I tak powstał pierwszy headset dla pilotów Dicka Rutana i Jeana Yeagera, którzy korzystali z niego podczas pierwszego lotu dookoła świata bez lądowania. Trzeba przyznać, że moment na reklamę Bose wybrał idealny! Na pierwszy model komercyjny, który również był headsetem dla pilotów, trzeba było poczekać niecałe trzy lata, do roku 1989.


anc headset pilota


ANC w słuchawkach komercyjnych

Jednak lata 80. to był czas nieustającej konkurencji i tak równolegle do amerykańskich badaczy niemieccy inżynierowie z Sennheisera z polecenia Lufthansy zaczęli konstruować swoją wersję słuchawek tłumiących szumy. Wyścig zakończyli co prawda na drugim miejscu, bo swój headset zaprezentowali rok po amerykańskim modelu, w 1987 roku, ale mimo wszystko wygrali go, otrzymując światowy certyfikat FAA-TSO (Technical Standard Order of the Federal Aviation Administration). A dlaczego wygrali? Ponieważ Sennheiser wcześniej otrzymał zgodę na sprzedaż produktu. Pomimo że Bose jako pierwsze pokazało prototyp. Jednak nie ma co się dziwić – produkt niemieckich inżynierów już wtedy przypominał dzisiejsze zestawy słuchawkowe.

O to, kto wynalazł działający system ANC, nadal toczone są spory, mimo że patenty powstały blisko 30 lat wcześniej, i zarówno Bose, jak i Sennheiser korzystały z patentu Luega i Fogela.


Gdzie można spotkać technologię ANC?

Aktywna redukcja szumów, której nazwa swoją drogą powinna być bardziej zbliżona do aktywnego tłumienia, jest już bardzo popularna i spotkać ją możemy w obu rodzajach słuchawek – tych dousznych i nausznych. Różnica w konstrukcji słuchawek wymusza inną moc aktywnej redukcji szumów. Dlaczego? Z bardzo prostego powodu – słuchawki nauszne, w przeciwieństwie do dousznych, mają duże muszle nakładane na uszy. Same te elementy już tłumią dźwięki, ponieważ, jakkolwiek by patrzeć (słyszeć?), zasłaniają całe ucho. To tak, jakbyśmy zakryli uszy dłońmi – mamy w efekcie stłumione dźwięki. I właśnie dlatego w konstrukcji nausznej technologia ANC dokonuje mniejszej ingerencji w sygnał, co może się przekładać na lepszą jakość dźwięku.

słuchawki anc miasto

W przypadku słuchawek dousznych z ANC stopień tłumienia pasywnego – czyli niewymagającego elektroniki, jest dużo mniejszy niż w przypadku słuchawek nausznych. Dlatego udział elektroniki w aktywnej redukcji szumów jest dużo większy. Nie oznacza to jednak, że tłumienie jest słabsze! Mało tego, jest ono na poziomie porównywalnym ze słuchawkami tłumiącymi pasywnie, jednakże większy udział elektroniki oznaczać może spadek jakości w innych aspektach dźwięku – to wszystko zależy od konstrukcji słuchawek. Innymi słowy – końcowa jakość produktu to najczęściej efekt kompromisu pomiędzy wizją inżynierów a stosunkiem aktywnej i pasywnej redukcji szumów.


słuchawki anc w biurze

 

Jakie są rodzaje ANC?

Jest kilka rodzajów technologii ANC, które mają wpływ na to, jak działa aktywna redukcja szumów. Oczywiście zależy to od rodzaju i mocy przetwornika, ale to leży w kwestii producenta i często jest niemierzalne. To, co możemy skategoryzować, to ilość zastosowanych zewnętrznych mikrofonów w konstrukcji.

 

  • Jeden mikrofon – zbiera wszystkie dźwięki, a jeden monofoniczny sygnał tłumiący trafia jednocześnie do obu uszu. Jest to najbardziej budżetowe rozwiązanie.
  • Dwa mikrofony – najbardziej rozpowszechnione rozwiązanie, po jednym mikrofonie na każdy kanał. Świetnie sprawdza się, gdy szumy z otoczenia mają różny charakter – z jednej strony jednostajny dźwięk silnika, z drugiej rozmawiający ludzie.
  • Od czterech do sześciu mikrofonów – najbardziej zaawansowany system, każdy kanał rejestruje zakłócenia niezależnie po swojej stronie, jednocześnie je redukując i odejmując od sygnału głosowego, czyli naszej mowy. 

 

Polecane słuchawki
  • 949 zł
  • 699 zł
  • 229 zł
  • 349 zł
  • 649 zł
  • 699 zł
  • 279 zł
  • 549 zł
  • 649 zł
  • 649 zł

Niektóre modele typu hi end wyposażone są w mikrofony zamontowane wewnątrz muszli. Zbierają i analizują one wszystko to, co realnie dostaje się do wnętrza. Rozwiązanie to stosuje się w sprzętach profesjonalnych. Na rynku dostępne są też profesjonalne headsety dla pilotów, dla wszystkich, którzy chcieliby się poczuć jak Janek z Czterech pancernych i psaKonstrukcja ANC wykorzystywana jest zarówno na rynku konsumenckim, jak i profesjonalnym. Korzystają z niej piloci samolotów nie tylko osobowych, ale również wojskowych.


Wiemy, jak działa, ale jak się nazywa?

Technologia ANC – czyli aktywna redukcja szumów – znana jest pod kilkoma nazwami, w zależności od producentów. Każdy – korzystając z tej samej idei – stworzył technologię, którą chciał się wyróżnić, dlatego przyjął własne nazewnictwo. Dopiero od niedawna zaczęto ujednolicać nazwę do jednej – ANC. Swoją drogą przekład na język polski nie jest do końca trafny, choć trzeba przyznać, że chwytliwy, ponieważ najbardziej trafne przetłumaczenie – aktywne tłumienie, cóż… nie zapala błysku w oku. Dlatego właśnie przyjęła się aktywna redukcja szumów. Oto kilka przykładów, jak producenci nazywają ANC:

  • Acoustic Noise Cancelling (ANC) – Bose, AKG
  • NXTGen Active Noise Cancelling – JBL
  • Noise Cancelling (NC) – Audio-Technica
  • NoiseGard – Sennheiser
  • Active Noise Cancellation (ANC) – standard

 

Polecane słuchawki
  • 309 zł
  • 319 zł
  • 449 zł
  • 699,99 zł
  • 1 599 zł
  • 1 549 zł
  • 249,99 zł

O ile większość nazw opiera się na innym rozwinięciu skrótu ANC, o tyle niektórzy producenci decydują się na kompletne odejście od tematu (Sennheiser). Niemniej jednak powoli wszyscy zaczynają stosować wspólne nazewnictwo, mianowicie ANC – aktywna redukcja szumów. Chociaż nazwa mogłaby być bardziej trafna, gdyż w procesie tłumienia szum jest przecież wytwarzany, co prawda o odwrotnej fazie, ale nadal jest szumem. Technologia nie pozwala jeszcze na tłumienie wybranych dźwięków, a przecież nie wszystkie tłumione dźwięki to hałas lub szum.

 

Aktywna redukcja szumów w słuchawkach – podsumowanie

Technologia aktywnej redukcji szumów (ANC – Active Noise Cancellation) zwiększa przyjemność słuchania muzyki lub prowadzenia rozmów w hałaśliwym otoczeniu. System jest wyjątkowo skuteczny, tłumiąc jednostajne dźwięki o niskiej częstotliwości, np. szum silnika, hałas wentylatorów w biurze czy szum w samolocie. Sama technologia przydaje się również nie tylko podczas aktywnego korzystania ze słuchawek, ale również wtedy, gdy chcemy na chwilę zaznać ciszy w hałaśliwym miejscu.

Zasada działania jest prosta – mikrofony zewnętrzne wyłapują wszelkie dźwięki z otoczenia, specjalne przetworniki analizują je i emitują dźwięk o przeciwstawnej fali. W efekcie nie słyszymy nic. No prawie nic. Przy czym warto zachować zdrowy rozsądek, korzystając z tego systemu – spacer przez miasto po zatłoczonym mieście może skutkować brakiem reakcji na dzwonki rowerów lub – co gorsza – klaksony aut. A to może się skończyć nieciekawie. Jedno jest pewne – raz ANC, zawsze ANC!


100% osób oceniło ten artykuł jako przydatny
100% osób oceniło ten artykuł jako przydatny