Aktivní potlačení hluku (Active Noise Cancelling či zkráceně ANC) je dnes nedílnou součástí téměř všech bezdrátových sluchátek. Umožňuje potlačit rušivé hluky z okolí pro nerušený poslech hudby nebo pro lepší soustředění. V tomto článku si formou otázek a odpovědí vysvětlíme, jak tato technologie funguje, popíšeme několik odlišných typů a zmíníme i další podobné technologie.
V této souvislosti se také čím dál častěji setkáváme se spojením „hybridní ANC“. Co tento pojem znamená? Je hybridní technologie lepší než „ta obyčejná“? A jaké jsou vlastně typy ANC? To vysvětluje jeden z nejzkušenějších odborníků ve výrobě bezdrátových sluchátek, dánská společnost Jabra.
Hlavní využití ANC je v rušném prostředí
Jak lze potlačit hluk? Zjednodušeně se zvuk dá popsat jako vlny o určité frekvenci a amplitudě. Různé zvukové vlny na sebe působí (interferují) a jednou z možností je skládání opačných vln (stejná frekvence, opačná amplituda). Takové vlny se navzájem vyruší. Hluk zvenčí snímá mikrofon na vnější straně sluchátka a vyšle měniči pokyn k vyslání zvuku s opačnou zvukovou vlnou.
Lze ANC používat pouze pro odfiltrování rušivých zvuků? Může to znít nelogicky, ale mnoho lidí si nasadí sluchátka s ANC, aniž by si do nich pouštěli hudbu či jakýkoli jiný zvuk. Používají je vyloženě pro odfiltrování rušivých zvuků, například pro lepší soustředění při učení nebo cestování letadlem.
Proč je ANC jen u bezdrátových sluchátek? Drátová a bezdrátová sluchátka se zásadně liší. U těch drátových analogový signál posílá telefon a sluchátka ho bez úprav přehrají. U bezdrátových sluchátek telefon vysílá digitální signál, ten se až ve sluchátkách mění na analogový, který pohání měniče reproduktorů. U bezdrátových sluchátek tedy není problém při přeměně z digitálního na analogový signál (v DA převodníku) přidat zvuky zachycené mikrofonem a poupravit je. U drátových sluchátek by byl problém s tím, že jack (TRRS konektor) nemá dostatek linek, aby dopravil nevyžádané hluky z více mikrofonů do telefonu. Mimo to je tam i spousta dalších složitých omezení.
Zhorší ANC výdrž na baterii? Ano. Některá sluchátka dokonce uvádějí výdrž na baterii při využití i nevyužití ANC. Tato technologie ke svému fungování potřebuje mikrofony i další výpočetní výkon.
Dá se ANC vypnout nebo regulovat? Kvalitnější sluchátka umožňují ovládání síly efektu označovanou jako příposlech, případně i úplně vypnout ANC. Někdy je ovládání nastavení ANC v příslušné aplikaci na telefonu, jindy se dá přepínat přímo na sluchátkách.
Proč vůbec snižovat efekt ANC nebo jej vypínat? Například z bezpečnostních důvodů – při pohybu ve městě zvuk umožňuje aspoň základní povědomí o okolním dění. A dále pro větší výdrž baterie nebo ve specifických situacích, kdy si ANC neporadí s hlukem správně a namísto potlačení jej třeba zesiluje.
Zhorší ANC kvalitu hudby? Zde záleží na více parametrech, zaprvé na kvalitě implementace ANC ve sluchátkách a dále na typu rušivého hluku. U levných a nekvalitních sluchátek může docházet k problémům, kdy ANC hluk téměř nepotlačuje nebo kdy nezvládne správně vytvořit opačnou zvukovou vlnu a vzniká další ruch. Dále záleží i na typu ANC. Existují tři základní způsoby, jak hluk regulovat, popíšeme si je na následujícím listu.
Dopřednovazební ANC
Různé typy ANC záleží na umístění mikronu či mikrofonů na sluchátkách. Při dopřednovazebním zapojení (odborně je nazýváno jako aktivní potlačení hluku se snímáním hluku referenčním mikrofonem) je mikrofon osazen vně sluchátek, díky čemuž slyší hluk dříve a má více času na vygenerování opačného zvuku. Tento způsob zapojení umožňuje lépe zachytávat a následně potlačovat vyšší zvukové frekvence (až 2 kHz).
Toto zapojení má ale i velké nevýhody. Mikrofon nemůže slyšet skutečné zvuky vycházející ze sluchátek, takže algoritmus nedokáže zpětně vyhodnotit, zdali svou práci odvedl dobře. V takových situacích posluchači nezbývá než ANC vypnout.
Ilustrace dopřednovazebního zapojení ANC
Toto umístění mikrofonu se navíc spoléhá na to, že posluchač má sluchátka nasazená správně a že mu dobře sedí v uchu. Jakékoli odchylky v takovém případě jednak propouštějí více hluku kvůli fyzickým mezerám. Špatné nasazení sluchátek může znamenat snímání zvuků mikrofony z jiných úhlů, což může zapříčinit špatné vygenerování opačných zvuků.
Další nevýhodou je citlivost na vítr a užší pracovní okno, v němž ANC rozpoznává frekvence. Tento způsobe je obecně vhodnější pro vyšší zvukové frekvence mezi 1 a 2 kHz, u nižších může mít problémy a potlačení není tolik efektivní.
Zpětnovazební ANC
Mikrofon se v tomto případě nachází uvnitř sluchátka, což mu umožňuje slyšet výsledné zvuky a sám se může korigovat, aby byl uživatelský zážitek co nejlepší. To umožňuje reagovat na nedobře nasazená sluchátka. Dále funguje v širším pracovním okně různých frekvencí a nevadí mu vítr.
I tento způsob umístění mikrofonu trpí na neduhy. Hlavně je složitější na implementaci do sluchátek, protože může trpět na zpětnou vazbu – když je mikrofon příliš blízko reproduktorům, což se projevuje velmi nepříjemným kvílivým zvukem.
Ilustrace zpětnovazebního zapojení ANC
Dalším výrazným problémem je, že mikrofon slyší jak zvuky z reproduktoru, tak i nechtěný hluk a musí tyto dvě složky rozeznat. Pokud se to nepodaří, stane se, že odfiltruje nejen okolní hluk, ale i část hudby, nejčastěji basy.
Výrobci v popisech svých sluchátek často neuvádějí, kde je mikrofon na sluchátkách umístěn, tedy zda se jedná o dopřednovazební či zpětnovazební ANC. To ale úplně nevadí, protože existuje třetí zapojení, které je nejuniverzálnější, v poslední době se u zcela bezdrátových sluchátek (TWS – true wireless) používá nejčastěji a výrobci se jím obvykle chlubí.
Hybridní ANC
Toto zapojení kombinuje mikrofony uvnitř i vně sluchátek, nejlepší modely dokonce disponují i více než dvěma mikrofony na sluchátko. To umožňuje obejít problémy předchozích umístění mikrofonu a podává nejlepší možné výsledky.
Pokud se dá popsat nějaká nevýhoda, více mikrofonů stojí více peněz a vyžaduje složitější implementaci, takže se objevuje hlavně v dražších sluchátkách.
Ilustrace hybridního zapojení ANC
Pokud tedy hledáte sluchátka s opravdu kvalitním potlačením hluku, hybridní ANC je ta správná technologie. To ale neznamená, že ještě neexistují další metody, které se snaží potlačit hluk a o kterých je dobré něco vědět.
Mechanické odstínění
Pro dobré potlačení okolního hluku je klíčové, aby sluchátka dobře přiléhala a nenechávala nikde mezery, skrze které se zvuk nejsnadněji dostane až do ucha. Hlavně u náhlavních sluchátek se řeší otevřená a uzavřená konstrukce – ta první má kvalitnější zvukový výstup a ta druhá nepropouští zvuky nejen z okolí do sluchátek, ale i ze sluchátek ven.
U špuntových sluchátek, která se používají zejména s mobily, záleží na konkrétním tvaru špuntů. Běžné špunty velmi dobře přiléhají ke zvukovodu ucha, což dobře potlačuje okolní hluky. Existují však i speciálně tvarované špunty, které naopak propouští více zvuku (např. kvůli bezpečnosti při sportování). Jedná se v podstatě o mechanickou obdobu ANC i s možností regulace.
Usínání nepomáhá pouze utlumení hluku, ale i tzv. bílý šum, který uklidňuje
Maskování hluku
Setkat se můžete ještě s pojmem „maskování hluku“. Tato technologie, kterou používají například sluchátka Bose, se snaží obelstít mozek konstantním zvukem, který má odvádět pozornost hlavně od nepravidelných rušivých elementů. Jedná se tedy o pasivní princip, který nereaguje na konkrétní rušivé podněty, takže se jim nemůže přizpůsobit na míru a jeho efektivita tedy záleží na prostředí.
Metoda maskování hluku je vhodná například při usínání, protože maskovací zvuk má uklidňující účinky a například chrápání odstraňuje lépe než ANC. Dále mezi výhody patří i cena, protože nedynamické potlačení hluku bez nutnosti reakcí na vnější podmínky je jednodušší na design i výrobu.
