Obecnie coraz częściej możemy wejść w posiadanie słuchawek dousznych, dokanałowych, czy nausznych z technologią ANC (Active Noise Cancelling), czyli po prostu technologii aktywnej redukcji hałasu. Dziś przyjrzymy się temu, skąd się wzięła i jak działa.
Od frustracji po aktywną redukcję hałasu
Powiedzenie, że potrzeba jest matką wynalazku przy aktywnej redukcji hałasu, to strzał w dziesiątkę. Od potrzeby wszystko się bowiem zaczęło, bo kiedy Amar Bose w 1978 roku rozpoczął swój ponad 6000-kilometrowy lot z Zurychu do Bostonu, sfrustrował się zapewnionymi przez linię lotniczą słuchawkami. Lekki zestaw okazał się bowiem nieskuteczny w myśl wyciszenia warkotu silników, nie pozwalając oddać się muzycznym przyjemnościom.
Od tego lotu rozpoczęła się historia ANC, bo sfrustrowany Bose był nie “jakimś tam pasażerem”, a profesorem elektrotechniki na MIT i szefem własnej firmy elektronicznej, Bose Corporation. Jeszcze podczas lotu wpadł na pomysł rozwiązania swojego nowego problemu, kładąc podwaliny pod pierwsze słuchawki z redukcją hałasu z zewnątrz dla konsumentów. Do tej pory bowiem patenty dotyczyły bardziej profesjonalnych zastosowań.
Czytaj też: To najlepsze słuchawki douszne z redukcją szumu. Tak przynajmniej reklamuje je Bose
Projekt technologii aktywnej redukcji hałasu w słuchawkach szybko nabrał tempa, a Bose Corporation wykorzystał kilka kluczowych nowinek na rynku z lat 70. ubiegłego roku, sięgając przede wszystkim po mały mikrofon elektretowy. Ten składał się z materiału o wysokiej rezystancji utrzymującego trwały ładunek, co uwalniało inżynierów od potrzeby stosowania wysokiego napięcia i prądu.
Mikrofon znalazł się w pobliżu wejścia do przewodu słuchowego i przechwytywał hałas z otoczenia. Za resztę odpowiadała już pozostała elektronika, która porównywała hałas na zewnątrz słuchawek z tym, którego te miały odtwarzać i jednocześnie generowała dźwięk o przeciwnej fazie, aby użytkownik słyszał tylko melodie… albo nic. Po prostu przyjazny dla wypoczywania „biały szum”, co w dobie pracy zdalnej może sprawić, że ANC stanie się naszym najlepszym przyjacielem.
Wróćmy jednak do tego, że pierwsze prototypy nie podbiły od razu świata. Od nich minęło kilka lat i góra kasy przeznaczona na ich rozwój, aby w 1986 roku dwóch pracowników firmy Bose pojawiło się pod drzwiami niejakiego Dicka Rutana. Słysząc wcześniej o jego planach okrążenia świata razem z pilotką Jeany Yeager w samolocie bez lądowania na tankowanie. Ich samolot nie posiadał żadnego wygłuszenia, dlatego w kokpicie hałas sięgał poziomu nawet 110 decybeli. Długotrwałe uszkodzenie słuchu było więc ryzykiem tej wyprawy.
Jednak po zaprezentowaniu technologii aktywnej redukcji hałasu przez inżynierów, były pilot USAF dał Bose zielone światło do pracy nad słuchawkami z ANC, które finalnie znalazły się na uszach Dicka i Jeany podczas ich grudniowego dziewięciodniowego oblotu świata.
Tak właśnie Bose rozpoczął wprowadzanie swojego wynalazku na pierwszy rynek, czyli lotniczy. Firma rozpoczęła produkcję słuchawek lotniczych serii 1 w 1989 roku, czyli pierwszego modelu z redukcją szumów dla prywatnych pilotów. Rynek konsumencki nadal był daleko, ale opracowanie technologii TriPort, pozwalającej na stosowanie mniejszych, lżejszych i wygodniejszych nauszników, umożliwiło wprowadzenie na rynek ogólny pierwszych słuchawek Bose w ramach rodziny QuietComfort w 2000 roku.
Wspomniana technologia TriPort sprowadzała się do sposobu na efektywne wykorzystanie poziomu głośności poprzez precyzyjne otworów za głośnikiem wewnątrz słuchawek. To pomagało słuchawkom generować więcej dźwięków o niskiej częstotliwości, pozostawiając jednocześnie dużo miejsca na pasywne blokowanie tych o wysokich częstotliwościach.
Lata mijały, a ANC zawitało do słuchawek dousznych w ramach modeli QuietComfort 20 w 2013 roku, a pięć lat później firma mogła pochwalić się 44% udziałem na rynku słuchawek z aktywną redukcją hałasu.
Jak działa aktywna redukcja hałasu
Kilka dekad minęło od tych pierwszych prototypów słuchawek z aktywną redukcją hałasu, ale to wcale nie oznacza, że pierwotny pomysł uległ zmianie. Tak. Uległ ulepszeniom, ale w gruncie rzeczy to ciągle ten sam schemat działania. Jak tłumaczył niegdyś Dan Gauger, członek zespołu inżynierów firmy Bose, który odpowiada za słuchawki ANC:
Aby wyeliminować hałas musisz wziąć wszystkie częstotliwości. Dla każdego z nich musisz wytworzyć szum o tej samej częstotliwości, tej samej amplitudzie, ale o przeciwnej fazie. Musisz więc połączyć +1 z –1.
Brzmi prosto? W teorii oczywiście tak, a wszystko, czego aktywna redukcja hałasu potrzebuje do działania, to wbudowanych w słuchawki zewnętrznych mikrofonów, specjalnego układu w słuchawkach, tradycyjnej membrany.
Te pierwsze zbierają hałas z zewnątrz i w czasie rzeczywistym przekazują go sterownikowi, który „odwraca” pasmo częstotliwości hałasu, przekazując je do grającego ciągle przetwornika, generującego te odwrócone pasmo razem z np. muzyką. Dodatkowo nad wszystkim czuwa jeszcze jeden mikrofon, dając znać wspomnianemu układowi, czy nie należy poczynić pewnych regulacji.
