نویز کنسلینگ فعال (ANC) چطور کار می‌کند؟

نویز کنسلینگ فعال (Active Noise Cancellation یا به اختصار ANC) فناوری‌ای است که با میکروفون‌های کوچک صدای محیط را می‌شنود و همان لحظه یک موج صوتی معکوس از بلندگوی هدفون پخش می‌کند تا دو موج یکدیگر را خنثی کنند. نتیجه این است که صدای یکنواخت و بم اطراف، مانند غرش موتور هواپیما، صدای قطار یا وزوز کولر، به‌مراتب آرام‌تر به گوش شما می‌رسد. در این مقاله توضیح می‌دهیم نویز کنسلینگ دقیقاً چطور کار می‌کند، چه صداهایی را حذف می‌کند و چه صداهایی را نه، و هنگام خرید هدفون به چه نکته‌هایی توجه کنید.

نویز کنسلینگ بر چه اصلی کار می‌کند؟

صدا موجی از فشار هواست که مدام فشرده و باز می‌شود. اگر دو موج هم‌اندازه دقیقاً برعکس هم باشند، یعنی جایی که یکی فشرده است دیگری باز باشد، با هم جمع می‌شوند و یکدیگر را خنثی می‌کنند. به این پدیده «تداخل ویرانگر» می‌گویند و تمام کار نویز کنسلینگ بر آن استوار است. بوز (Bose) در توضیح این فناوری می‌نویسد که میکروفون‌های هدفون صدای اطراف را اندازه می‌گیرند و پردازش دیجیتال یک سیگنال معکوس می‌سازد که بخشی از آن صدا را خنثی می‌کند.

یک سامانه‌ی نویز کنسلینگ از سه جزء اصلی ساخته می‌شود:

• میکروفون: صدای محیط را بیرون یا درون گوشی دریافت می‌کند. اپل در راهنمای ایرپادز توضیح می‌دهد که میکروفون رو به بیرون صدای محیط را تشخیص می‌دهد و میکروفون رو به داخل صدای باقی‌مانده درون گوش را می‌شنود.
• پردازنده: از روی صدای دریافت‌شده، موج معکوس را محاسبه می‌کند. این کار باید بسیار سریع باشد؛ هر تأخیری یعنی دو موج دیگر دقیقاً برعکس هم نیستند.
• بلندگو (درایور): همان بلندگویی که موسیقی را پخش می‌کند، موج «ضدنویز» را هم هم‌زمان با موسیقی پخش می‌کند.

نکته‌ی مهم این است که نویز کنسلینگ صدا را «مسدود» نمی‌کند، بلکه صدای تازه‌ای می‌سازد که صدای ناخواسته را خنثی کند. به همین دلیل بدون پخش موسیقی هم کار می‌کند و می‌توانید فقط برای آرامش، ANC را روشن بگذارید.

ایزوله‌سازی غیرفعال و نویز کنسلینگ فعال چه فرقی دارند؟

هر هدفون یا هندزفری، حتی بدون هیچ مدار الکترونیکی، مقداری از صدای بیرون را با بدنه‌ی خود می‌گیرد. بوز این دو لایه را از هم جدا می‌کند: ایزوله‌سازی غیرفعال (Passive Isolation) که از جنس فیزیک است، یعنی کاپ هدفون، بالشتک و میزان چفت‌شدن روی گوش؛ و نویز کنسلینگ فعال که یک لایه‌ی الکترونیکی روی آن اضافه می‌کند. این دو مکمل یکدیگرند و هیچ‌کدام به‌تنهایی همه‌ی کار را انجام نمی‌دهد.

همین مکمل‌بودن توضیح می‌دهد چرا یک هدفون نویز کنسلینگ خوب هم بدنه‌ی خوش‌چفتی دارد و هم مدار دقیقی؛ ایزوله‌سازی غیرفعال صداهای تیز را می‌گیرد و نویز کنسلینگ صداهای بمی را که از بدنه عبور می‌کنند.

سه نوع نویز کنسلینگ: فیدفوروارد، فیدبک و هیبرید

تفاوت اصلی انواع ANC در جای میکروفون است. توضیح اپل درباره‌ی ایرپادز، یعنی ترکیب یک میکروفون رو به بیرون و یک میکروفون رو به داخل، نمونه‌ی روشنی از نوع سوم یعنی هیبرید است.

فیدفوروارد (Feedforward)

میکروفون بیرون از گوشی است و صدای محیط را پیش از رسیدن به گوش شما می‌شنود. پردازنده پیش‌بینی می‌کند چه مقدار از این صدا به داخل نشت می‌کند و موج معکوس آن را می‌سازد. همین میکروفون‌های بیرونی معمولاً برای حالت شفافیت هم به کار می‌روند.

فیدبک (Feedback)

میکروفون درون گوشی و نزدیک بلندگوست و صدایی را می‌شنود که واقعاً به گوش شما رسیده است. مزیتش این است که اثر نشت صدا و اندازه‌نبودن کامل هدفون روی گوش را هم می‌بیند و اصلاح می‌کند.

هیبرید (Hybrid)

ترکیب هر دو است: میکروفون بیرونی صدای محیط را زودتر خبر می‌دهد و میکروفون داخلی آنچه باقی مانده را اصلاح می‌کند. اپل همین سازوکار را برای ایرپادز توضیح می‌دهد: صدای بیرون با ضدنویز خنثی می‌شود و صدای ناخواسته‌ی درون گوش هم با میکروفون داخلی شنیده و خنثی می‌شود.

تعداد میکروفون‌ها به‌تنهایی نوع ANC را نشان نمی‌دهد، چون بخشی از میکروفون‌ها برای مکالمه‌اند. برای نمونه، در ویژگی‌های هدفون بی‌سیم سونی WH-1000XM5 در فروشگاه، چهار میکروفون با فناوری بیم‌فرمینگ (Beamforming) آمده است؛ بیم‌فرمینگ یعنی تمرکز میکروفون‌ها روی صدای دهان شما هنگام تماس.

نویز کنسلینگ چه صداهایی را حذف می‌کند و چه صداهایی را نه؟

این مهم‌ترین بخش برای انتظار درست از هدفون است. سونی در راهنمای پشتیبانی WH-1000XM5 صریحاً می‌گوید نویز کنسلینگ روی صداهای بم بهترین اثر را دارد، مانند صدای کابین هواپیما، قطار، همهمه‌ی اداره و کولر، و روی صداهای زیرتر مثل صدای حرف‌زدن آدم‌ها اثر بسیار کمتری دارد.

دلیل ساده است: صدای بم و یکنواخت قابل پیش‌بینی است و موج آن آهسته‌تر تغییر می‌کند، پس پردازنده فرصت دارد موج معکوس را درست بسازد. صدای زیر و ناگهانی، مثل بوق، به‌هم‌خوردن ظرف یا صحبت، سریع و نامنظم است و ساختن موج معکوس دقیق برایش دشوار است. خوشبختانه همین صداهای زیر را ایزوله‌سازی غیرفعال بهتر می‌گیرد.

• خوب حذف می‌شود: موتور هواپیما و اتوبوس، صدای ریل قطار و مترو، کولر و فن، وزوز یکنواخت محیط کار.
• کمتر حذف می‌شود: صحبت اطرافیان، اعلام‌های بلندگو، بوق، صداهای ناگهانی.

پس اگر هدفون نویز کنسلینگ را برای مترو یا پرواز می‌خواهید، انتظار سکوت تقریباً کامل در برابر صدای موتور منطقی است؛ اما اگر هدفتان نشنیدن صدای هم‌کاران در دفتر است، بخش مهمی از کار بر دوش چفت‌بودن هدفون و پخش موسیقی است.

حالت شفافیت و نویز کنسلینگ تطبیقی

بیشتر هدفون‌های نویز کنسلینگ امروزی حالت مقابل را هم دارند: حالت شفافیت (Transparency) یا صدای محیط (Ambient Sound). در این حالت میکروفون‌های بیرونی صدای اطراف را به داخل گوشی می‌فرستند تا بدون برداشتن هدفون صدای اطرافیان یا اعلام ایستگاه را بشنوید. اپل توضیح می‌دهد که در این حالت صدای بیرون به گوش شما راه داده می‌شود و هم نویز کنسلینگ و هم حالت شفافیت وقتی بهترین کارکرد را دارند که سری گوشی کاملاً اندازه‌ی گوش باشد.

نوع دیگر، نویز کنسلینگ تطبیقی (Adaptive ANC) است که میزان حذف نویز را خودکار با محیط تنظیم می‌کند. اپل در مدل‌های جدیدتر ایرپادز از «صدای تطبیقی» (Adaptive Audio) نام می‌برد و سونی از «کنترل صدای تطبیقی» (Adaptive Sound Control) که سطح نویز کنسلینگ را بر اساس حرکت شما تغییر می‌دهد. در فروشگاه هم هدفون بلوتوثی ناتینگ CMF Buds 2 Plus با نویز کنسلینگ فعال تطبیقی و شش میکروفون معرفی شده است.

چرا نویز کنسلینگ هدفون شما ضعیف به نظر می‌رسد؟

سونی در راهنماهای پشتیبانی هدفون‌هایش چند علت رایج را برای ضعیف‌بودن اثر نویز کنسلینگ برمی‌شمارد. پیش از آنکه هدفون را معیوب بدانید، این موارد را بررسی کنید:

1. حالت اشتباه: اگر هدفون روی حالت صدای محیط یا شفافیت باشد، اثر نویز کنسلینگ کم می‌شود. حالت را در اپلیکیشن سازنده یا با دکمه‌ی هدفون عوض کنید.
2. اندازه‌نبودن سری گوشی: در هندزفری‌های توگوشی، سری کوچک یا بزرگ باعث نشت صدا می‌شود. سونی پیشنهاد می‌کند سری‌های دیگر را امتحان کنید تا گوش کاملاً بسته شود.
3. تنظیم خودکار: کنترل صدای تطبیقی ممکن است سطح حذف نویز را با حرکت شما کم کند. اگر اثر یکنواخت می‌خواهید، آن را خاموش کنید.
4. نوع صدا: اگر صدای مزاحم صحبت یا صدای زیر است، همان‌طور که گفتیم نویز کنسلینگ برای آن ساخته نشده است.

عینک، موی بلند زیر بالشتک و کلاه هم در هدفون‌های روگوشی همین اثر نشت را دارند؛ هر چیزی که چفت‌شدن را به هم بزند، هم ایزوله‌سازی غیرفعال و هم نویز کنسلینگ را تضعیف می‌کند.

انتخاب هدفون نویز کنسلینگ: یک مسیر تصمیم ساده

در دسته‌ی هدفون و هندزفری بلوتوثی دیجی‌نوبل هم مدل‌های روگوشی و هم توگوشی با نویز کنسلینگ فعال پیدا می‌کنید. برای انتخاب، این پرسش‌ها را به ترتیب از خود بپرسید:

1. بیشتر کجا استفاده می‌کنید؟ برای پرواز و سفرهای طولانی، هدفون روگوشی با بالشتک بزرگ ایزوله‌سازی غیرفعال بیشتری دارد و ساعت‌ها راحت‌تر است. برای مترو، پیاده‌روی و ورزش، هندزفری توگوشی سبک‌تر و جمع‌وجورتر است.
2. نوع ANC چیست؟ در مشخصات دنبال واژه‌های «هیبرید» یا «تطبیقی» بگردید؛ این‌ها معمولاً نشان می‌دهند هم میکروفون بیرونی و هم داخلی در کارند یا سطح حذف نویز خودکار تنظیم می‌شود.
3. حالت شفافیت دارد؟ اگر در خیابان یا محل کار از آن استفاده می‌کنید، حالت شفافیت برای ایمنی و شنیدن اطرافیان لازم است.
4. به مقاومت در برابر آب و عرق نیاز دارید؟ برای ورزش، گواهی IP را ببینید. برای نمونه هندزفری بلوتوثی ناتینگ CMF Buds Pro 2 با نویز کنسلینگ فعال، میکروفون سه‌گانه با حذف صدای باد و گواهی IP55 در برابر رطوبت و عرق معرفی شده است.
5. سری گوشی‌های اضافه همراه دارد؟ چون چفت‌شدن روی اثر نویز کنسلینگ تعیین‌کننده است، داشتن چند اندازه سری اهمیت دارد.

برند و شرایط گارانتی هر کالا در صفحه‌ی همان محصول نوشته شده است؛ پیش از خرید آن را بخوانید. برای شرایط بازگرداندن کالا هم به رویه بازگرداندن کالا مراجعه کنید.

پرسش‌های رایج

آیا نویز کنسلینگ به گوش آسیب می‌زند؟

نویز کنسلینگ صدای تازه‌ای با بلندی زیاد نمی‌سازد؛ موج معکوس فقط هم‌اندازه‌ی صدای محیط است تا آن را خنثی کند. حتی با کم‌شدن صدای محیط، بسیاری از کاربران موسیقی را با بلندی کمتری گوش می‌دهند. برخی افراد در روزهای اول حس فشار خفیفی در گوش دارند که معمولاً با عادت‌کردن برطرف می‌شود.

آیا نویز کنسلینگ بدون پخش موسیقی هم کار می‌کند؟

بله. مدار ANC مستقل از موسیقی کار می‌کند و می‌توانید فقط برای کم‌کردن صدای محیط، مثلاً در هواپیما یا هنگام مطالعه، آن را روشن کنید.

چرا با روشن‌کردن نویز کنسلینگ هنوز صدای حرف‌زدن را می‌شنوم؟

چون صدای حرف‌زدن زیرتر و نامنظم‌تر از صدای موتور یا کولر است. سونی هم تأکید می‌کند که اثر نویز کنسلینگ روی صدای انسان بسیار کمتر از صداهای بم است.

آیا نویز کنسلینگ باتری را زودتر تمام می‌کند؟

بله، چون میکروفون‌ها و پردازنده دائم کار می‌کنند. به همین دلیل سازندگان معمولاً زمان پخش را جداگانه با نویز کنسلینگ روشن و خاموش اعلام می‌کنند؛ عدد دقیق را در صفحه‌ی هر محصول ببینید.

منابع

1. اپل: حالت‌های حذف فعال نویز و شفافیت در ایرپادز
2. سونی: ضعیف‌بودن اثر نویز کنسلینگ در WH-1000XM5
3. راهنمای سونی: کافی‌نبودن اثر حذف نویز در WF-SP800N
4. بوز: هدفون‌های نویز کنسلینگ چطور کار می‌کنند

ویرایش: حمیدرضا صالح

این مطلب را تحریریه دیجی‌نوبل با کمک هوش مصنوعی و بر پایه منابعِ فهرست‌شده در پایان آن تهیه کرده است. اگر نکته‌ای نادرست دیدید، از راه صفحهٔ «تماس با ما» یا چت آنلاین خبرمان کنید.