Aktywna redukcja szumów (ANC) w słuchawkach. Co to jest, jak działa?

Możliwość odcięcia się od dźwięków tła przy słuchaniu muzyki to jedna z najważniejszych i najbardziej pożądanych funkcji dobrych słuchawek. Dzięki niej możemy skupić się na ulubionym utworze, usłyszeć wszelkie dźwiękowe niuanse i fakturę słuchanego „kawałka”. W dobrze izolowanych słuchawkach (zwłaszcza jeśli często słuchamy poza domem) nie trzeba też stale zwiększać głośności w pobliże maksimum, co pomoże nam zadbać o uszy i uchronić się przed potwierdzonym badaniami naukowymi negatywnym wpływem długotrwałego hałasu na jakość pracy narządu słuchu.

W tym momencie na rynku równolegle (mogą zresztą w tym samym czasie działać w jednym urządzeniu) funkcjonują dwa podstawowe sposoby odcinania słuchacza od szumów otoczenia – i choć nazywają się podobnie, to do działania wykorzystują zupełnie inne instrumentarium. Są to Noise Isolating (pasywna redukcja szumów) oraz Active Noise Cancelling (czyli aktywna redukcja szumów).

Pasywna redukcja szumów (noise isolating)

W przypadku słuchawek wyposażonych w funkcję tego typu nie ma żadnych dedykowanych układów elektronicznych odpowiedzialnych za wyciszanie lub eliminację hałasów. Izolacja od zewnętrznych dźwięków odbywa się poprzez ich fizyczną budowę i wzmocnioną izolację akustyczną. Jest to sposób znany od lat i stosowany w słuchawkach od wielu generacji – nie wymaga szczególnie zaawansowanej techniki. Noise isolating najlepiej sprawdza się (i jest najczęściej stosowany) w przypadku słuchawek dousznych i dokanałowych, gdzie końcówka słuchawki odpowiednio dopasowana do kanału słuchowego pełni rolę swoistej bariery dla szumu, o podobnym działaniu do klasycznej zatyczki do ucha, tyle tylko, że jest jeszcze wyposażona w głośnik. W sklepach znajdziemy też jednak modele wokółuszne wykorzystujące ten sposób tłumienia hałasów, są one jednak zwykle mniej skuteczne.

To, że słuchawki są wyposażone także i w pasywną redukcję szumów, zwykle łatwo rozpoznać po dodatkach. By efekt „uszczelnienia” działał optymalnie, końcówka słuchawki musi idealnie przylegać do ścian kanału słuchowego lub okrywać szczelnie małżowinę uszną. W tym celu do takich słuchawek zwykle dołączonych jest kilka rozmiarów silikonowych końcówek – tak by każdy użytkownik mógł dobrać odpowiednią dla siebie. W przypadku słuchawek wokółusznych z pasywną redukcją szumów bardzo charakterystyczną cechą jest mocne przywieranie gąbek muszli do skóry głowy (co ma zapewnić efektywniejszą izolację). Bywa, że nacisk jest tak duży, iż po kilku godzinach używania słuchawki takie musimy zdjąć z głowy, by od nich odpocząć – to zresztą jedna z ich istotnych wad.

Aktywna redukcja szumów – ANC

Słuchawki z Active Noise Cancelling, czyli w bezpośrednim tłumaczeniu z „aktywną redukcją hałasu” (w skrócie oznaczana jako ANC) to już zupełnie inna klasa, zdecydowanie bardziej zaawansowanych technologicznie urządzeń. Redukcja hałasu jest tu aktywna nie tylko z nazwy – w słuchawkach tego typu faktycznie znajduje się cała aparatura ze specjalnym, dedykowanym procesorem oraz mikrofonami, które mają jedno, kluczowe zadanie: wyłapywać zbędne dźwięki z otoczenia i je natychmiast neutralizować wygenerowaną przeciwfazą.

Zasada działania słuchawek z ANC wykorzystuje zjawisko fizyczne znoszenia się fal dźwiękowych o takiej samej częstotliwości i odchyleniu, ale przeciwnej fazie. Co ciekawe podstawy teoretyczne tego zjawiska oraz pierwsze urządzenia demonstrujące jego działanie zaprezentowano jeszcze przed II wojną światową (w 1933 roku), jednak dopiero w latach 80 XX wieku znaleziono dla niej praktyczne zastosowanie. W generator przeciwfazy zaczęto wówczas bowiem wyposażać słuchawki pilotów, co miało chronić ich słuch przed rykiem silników ich maszyn.

W skutecznym działaniu systemów z ANC kluczowa jest szybkość – dźwięk rozchodzi się w powietrzu z prędkością ok. 340 metrów na sekundę, dlatego elektroniczna część słuchawek z tą funkcją musi reagować szybciej. Mikrofony (im ich więcej, tym lepiej) wyłapują dźwięki tła, zanim dotrą one do naszych uszu, szybki procesor dokonuje odpowiednich obliczeń i wytwarzana jest fala dźwiękowa o przeciwnej fazie – co w efekcie „wygasza” hałasy otoczenia.

Od kilku lat z powodzeniem wykorzystuje się aktywną redukcję szumów także w konsumenckich słuchawkach do słuchania muzyki. Bardziej dopracowane i zaawansowane modele są w stanie tak skutecznie „oczyszczać” to, co dochodzi do uszu słuchacza ze wszelkich zbędnych dźwięków, że nawet w otwartej, miejskiej przestrzeni nic nas nie rozprasza, ani nie przeszkadza.

Bywa, że mechanizm ten działa tak skutecznie, iż by zapobiec niepotrzebnym zaskoczeniom, słuchawki umożliwiają czasowe lub częściowe wyłączenie tej funkcji, by w razie potrzeby przepuścić część dźwięków. Przydaje się to np. podczas treningu/biegu na ulicy, kiedy chcemy (pozostając w słuchawkach) usłyszeć przejeżdżające rowery czy auta. A także, chociażby na lotnisku, czy dworcu, gdzie słuchamy muzyki lub audycji radiowej, ale jednocześnie oczekujemy, iż dotrą do nas wygłaszane przez megafony komunikaty o odlatujących samolotach czy wjeżdżających na peron pociągach.

Na ogół technologia ANC najlepiej sprawdza się w redukowaniu tonów niskich i średnich, natomiast nieco gorzej radzi sobie z tonami wysokimi. Każda generacja przynosi tu jednak poprawę w stosunku do poprzednich i mechanizmy redukcji szumów są coraz wydajniejsze.

Dlaczego warto używać słuchawek z ANC?

Przede wszystkim dlatego, że odciążają one uszy – nie trzeba zwiększać głośności w celu izolacji od hałasu z zewnątrz. To idealne rozwiązanie dla osób, które dużo podróżują lub spędzają wiele czasu „na mieście”, gdzie mamy do czynienia z wysokim poziomem zakłóceń z tła. Z kolei w warunkach domowych często wystarczają słuchawki z pasywną redukcją szumów.

Choć teoretycznie ANC powinno dawać dużo lepsze efekty niż klasyczny noise isolating, to w praktyce bywa z tym różnie, często to zresztą kwestia bardzo indywidualna. Zdarzają się modele pasywne o bardzo dużej skuteczności. Z drugiej strony są też osoby o tak specyficznej budowie ucha, że nie pasują im żadne silikonowe wkładki – dla nich ANC to często jedyne wyjście, by skutecznie izolować się od hałasów.

Wady ANC

Do głównych wad urządzeń wyposażonych w funkcję aktywnej redukcji szumów należy zwiększone zapotrzebowanie na energię – procesor i mikrofony potrzebują osobnego zasilania. Ma to wpływ na długość działania słuchawek w jednym cyklu ładowania, te bez ANC działają dłużej. Na szczęście w większości modeli można to usprawnienie wyłączyć wówczas, gdy nie potrzebujemy z niego korzystać.

Część audiofili unika słuchawek z ANC, gdyż uważa (tego typu wpisy można co jakiś czas spotkać na forach internetowych), że generują one coś w rodzaju „buczenia”, które dla osób u osób o bardzo wyczulonym słuchu może przeszkadzać bardziej niż sam hałas z zewnątrz. Jest to kwestia bardzo osobista, jednak w większości przypadków nic podobnego – poza znaczną poprawą komfortu słuchania – nie odczujemy.

Tomasz Sławiński