Aktif gürültü azaltma teknolojisi nedir? Nasıl Çalışır?

Aktif Gürültü Önleme (ANC), dış sesleri engellemek için “sinyal işleme” denilen işlemi yaparak dış sesleri engelleyen orta-üst düzey kablosuz kulaklıkların bir özelliğidir. Basitçe söylemek gerekirse, ANC işlevi, dikkat dağıtıcı gürültünün çoğunun filtrelenmesini sağlar.

Aktif gürültü azaltma nasıl çalışır?

Aktif  gürültü azaltma , bir kulaklığın veya kulak içi kulaklıkların etrafına yerleştirilmiş bir dizi mikrofon ve faz iptali olarak bilinen bir konsept aracılığıyla çalışır. İlk adım, dinleyicinin ne duyduğunu belirlemek için bu mikrofonları kullanmaktır.

Mikrofonlar bu sesi yakaladığında , kulaklığın içindeki dijital sinyal işleme donanımı ve yazılımı çalışmaya başlar. İşlerin karmaşıklaştığı yer burasıdır. Muhtemelen daha önce ” ses dalgası ” terimini duymuşsunuzdur. Ses havadaki bir dizi titreşimdir. Bir dalga formunun tepe noktası, diğer dalga formunun zıt yönünde bir tepe noktası ile aynı anda meydana gelir, bu nedenle birbirlerini etkili bir şekilde iptal ederler. Kulaklıklarında çalışma prensibi böyledir.

Pasif yalıtım: basit konsept, karmaşık uygulama

Herhangi bir aktif mekanizma olmadan pasif olarak izole etmek çok karmaşık değil… en azından teoride. Bunun için gürültü kaynağı ile dinleyici arasına yerleştirilen dayanıklı, kalın, tercihen yoğun bir malzemenin kullanılması dinleyiciyi izole etmek için yeterlidir. Eğer bu yalıtım yeterli değilse, daha fazlasını eklemek gerekir. Bu aslında kapalı bir kulaklığın köpük kulaklıklarının işlevidir, tabi konforun yanı sıra.

Ama işte karşınızda: ne kadar çok yalıtım istiyorsanız, o kadar çok yalıtım eklemeniz gerekir; ya da her kalınlığın farklı bir rol oynaması için bir yalıtım sandviçi tasarlamak için becerikli karışımlara göre farklı malzemelerin katmanlarını değiştirin. Ama kulaklık kalınlığı da büyümeye devam eder.

Yazının başında dediğimiz gibi kayıt stüdyosu veya konser salonu için ses yalıtımı yapmak sorun olmaz, izolasyonu koyacak yer konusunda sorun çıkmaz. Diğer taraftan, Bir kulaklık için ise alan sınırlıdır ve nihai ürün çok büyük, çok ağır, çok çirkin olmamalıdır.

Sonuç olarak, pasif yalıtımda ve eski kulaklıkların patlamasından bu yana yakın zamanda kaydedilen ilerlemeye rağmen (özellikle kulak kepçesinin daha iyi sızdırmazlığını sağlayan şekilli köpük), 20 dB azaltmayı aşması nadirdir.

Kulak içi kulaklıklar, pasif izolasyona önemli bir kazanç sağlamıştır: doğrudan işitme kanalına yerleştirilmiştir, ses engellemesi daha kolay ve daha etkilidir.

Sonuç olarak, çift flanşlar veya köpükler ile 26 dB zayıflamayı aşmak mümkündür. Bu sayede kulak üstü kulaklıkların yani headphonesların yalıtımından dört kat daha etkilidir.

Ancak bu mutlak sessizlik arayışında daha fazla ilerleme kaydetmek için, göçebe kulaklığı şantiye gürültü önleyici kulaklığa dönüştürmeden daha ileri gitmek zordur. Aktif teknolojinin kullanımı zorunlu hale gelir.

Uzay Endüstrisinde ANC

20. yüzyılın ikinci yarısında, Soğuk Savaş’ın ortasında, uzay fethi ABD için bir öncelik haline geldi. Apollo programının başarısından sonra NASA, uzayda düzenli yolculuklara ve müdahalelere izin veren bir uzay mekiği geliştirmeye başladı.

Proje sona ermek üzereyken beklenmedik ama büyük bir sorun ortaya çıktı. Kokpitte çıkan gürültü kesinlikle çok yüksek seviyelerdeydi. Hiçbir şey bu gürültüyü düşürmek için yardımcı olmadı, zamanın en iyi gürültü önleyici kulaklıkları bile işe yaramadı. Mürettebat, roketin gürültüsüne maruz kalsaydı, kulak zarlarını jemen kaybederdi. Bu şartlar altında uçuşun gerçekleşmesi ve projenin devam etmesi imkansızdı.

Profesyonel ses sektöründe zaten köklü bir marka olan Bose, aktif ses teknolojisine yönelik gürültü önleyici kulaklıklar geliştirmek için çalışıyordu. Üstüne üstlük, prensibin uygulanması çok karmaşık değildi ve küçük bir hacme sığabiliyordu.

ANC Teknolojisinin Geleceği

Mevcut nesil aktif gürültü önleyici kulaklıklar, atalarından çok daha iyi performans gösteriyor. Bilgisayar gücü ve artan mikrofon sayısına ek olarak, üreticiler insan kulağının hassasiyetini de incelediler. Gerçekten de, ikincisi, az çok ciddi veya keskin olmalarına bağlı olarak, farklı seslere aynı şekilde tepki vermez. Yeni algoritmalar en zahmetli olana odaklanır.

Audio Technica ATH-ANC9, kullanım bağlamına bağlı olarak farklı gürültü azaltma profilleri sunan ilk kulaklıktır.

Audio-Technica kısa süre önce bir profil sistemi tanıttı: zaten huzurlu bir yerde, cadde ortasında veya ofiste sessiz olmak isteyip istemediğinize bağlı olarak – her ortamın farklı bir gürültü profili vardır – kulaklıklar farklı maskeler kullanır ve dinleme yerine göre ayarlanabilirler.

Şimdiye kadar bu kulaklıkların ürettiği fiziksel histen rahatsız olan kullanıcılar tarafından bile aktif gürültü azaltmanın desteklenmesine olanak tanıyan önemli ilerleme oldu.

Gelecekte, yalıtkan kulaklıklar değil, odalar veya tüm yerler olacak. Aslında, dalgalar arasındaki etkileşimlerin ve müdahalelerin yönetimi, yarının mekansallaştırılmış ses yayın sistemleri üzerine devam eden çok sayıda araştırmanın merkezinde yer almaktadır.

Bu nedenle, Ircam’da (Akustik/Müzik Araştırma ve Koordinasyon Enstitüsü), WFS (WaveField Sentezi veya Dalga Alanı Sentezi), bir oda içinde bir kaynak sanal sesi yeniden üretmek için bilgisayarlar tarafından hizalanan ve kontrol edilen birkaç yüz hoparlör kullanır. Ve bu “sahte” kaynağı odanın herhangi bir yerine yerleştirmek mümkündür! Bir dinleyici, ses hoparlör raylarından gelirken, koltuk komşusunun az önce onunla konuştuğuna inanabilir.

Bir odanın herhangi bir yerine konumlandırılmış sanal bir kaynağı simüle etmek mümkünse, o zaman belirli bir dinleyiciyi “hedeflemek” veya tam tersine tüm alanı susturmak da mümkündür.

Böylece daha sonra, örneğin bir kütüphanede, çevredeki seslerden kendini soyutlayarak, huzur içinde kitap okuyabilmek kuşkusuz mümkün olacaktır ve hemen yanınızda olan iş arkadaşınız seçtiğiniz bir “halo” fon müziği ile şarkı söylüyormuş gibi görünecektir.

Arabalarda aktif gürültü azaltma

İlk bakışta bariz görünmüyor, ancak aktif gürültü azaltma şimdiden arabalarda yerini aldı!

Burada olağandışı bir şey yok: kabindeki rahatsızlığın çoğu motor gürültüsünden ve lastik sesinden geliyor. Sonuç olarak, aktif gürültü azaltma uzmanları, işleme devrelerini devraldı ve bunları yolcu bölmesinde bulunan mikrofonlara ve ayrıca motor devrini gerçek zamanlı olarak ileten araç bilgisayarına bağladı. DSP’ler (belirli hesaplamalara ayrılmış işlemciler), yolcu bölmesinde zıt bir sinyal yaymaktan sorumludur.

Yani sonuçlarda motor daha az gürültülü, havanın ve lastiklerin sürtünmesi de var ama korna sesleri beklendiği gibi maskelenmiyor…