فناوری حذف نویز یا همان نویز کنسلینگ، تجربه‌ی گوش دادن به انواع موسیقی و صداها را به طور چشمگیری دگرگون کرده و امکان غوطه‌ور شدن در دنیای موسیقی و صوت را بدون مزاحمت‌های دنیای بیرون فراهم کرده است. این فناوری عمدتاً در قالب دو رویکرد نوآورانه به کار گرفته می‌شود: حذف نویز فعال (ANC) و حذف نویز محیطی (ENC). هر دو فناوری با اهداف متفاوتی، تعاملات صوتی ما را ارتقا می‌دهند. در این مطلب به تفاوت‌های دو فناوری نویز کنسلینگ ANC و ENC می‌پردازیم.

نویز کنسلینگ چیست؟

حذف نویز یا نویز کنسلینگ به مجموعه‌ای از فناوری‌ها و تکنیک‌هایی گفته می‌شود که برای کاهش یا حذف صداهای ناخواسته‌ی محیطی طراحی شده‌اند. این مجموعه‌ی گسترده شامل هر دو روش حذف نویز غیرفعال و حذف نویز فعال است که هر کدام برای دستیابی به کاهش نویز به اصول متفاوتی متکی هستند.

نویز کنسلینگ غیرفعال به طور فیزیکی مانع رسیدن امواج صوتی به گوش می‌شود. این روش می‌تواند به سادگی با استفاده از موادی که صدا را در هدفون‌ها، ایرفون‌ها یا گوش‌گیرها جذب یا منعکس می‌کنند، برای جلوگیری از ورود صداهای ناخواسته به کانال گوش، انجام وظیفه کند. اثربخشی حذف نویز غیرفعال تا حد زیادی به نحوه‌ی قرارگیری و مواد استفاده شده در ساخت دستگاه بستگی دارد که آن را به ویژگی اساسی در بسیاری از هدفون‌ها و گوشی‌های محافظ گوش تبدیل کرده است.

در مقابل، نویز کنسلینگ فعال یک فناوری پیچیده‌تر است که از ابزارهای الکترونیکی برای کاهش صدای ناخواسته محیط استفاده می‌کند. این روش شامل ایجاد سیگنال‌های ضد نویز است که با صدای محیط مقابله می‌کنند. میکروفون‌های قرار گرفته در نزدیکی گوش، صداهای خارجی را جمع‌آوری می‌کنند و سپس سیستم حذف نویز فعال، یک موج صوتی با فاز مخالف (ضد نویز) برای خنثی کردن صداهای خارجی قبل از رسیدن به گوش شنونده تولید می‌کند. این فناوری به ویژه در برابر صداهای کم‌فرکانس، مانند صدای غرش موتور هواپیما یا دستگاه‌های تهویه مطبوع، مؤثر است و این روزها در بسیاری از هدفون‌ها از این فناوری استفاده می‌شود.

مفهوم نویز کنسلینگ از زمان ثبت اختراع اصول نظری آن توسط دکتر پل لوگ در سال ۱۹۳۳ به‌طور قابل توجهی تکامل یافته است. در حالی که کار لوگ با نشان دادن چگونگی حذف امواج صوتی با امواج صوتی مخالف، زمینه‌ای برای حذف نویز فعال ایجاد کرد، کاربرد عملی این نظریه در طول دهه‌ها گسترش یافته است. اولین هدست حذف نویز فعال موجود در بازار که توسط شرکت بوز در سال ۱۹۸۹ معرفی شد، نقطه عطفی برای معرفی این فناوری به عموم کاربران بود.

حذف نویز فعال (ANC) چیست؟

حذف نویز فعال (Active Noise Cancellation) یا به اختصار ANC، فناوری‌ای است که در هدفون‌ها و هندزفری‌ها به منظور کاهش صداهای ناخواسته محیطی به کار می‌رود. این تکنولوژی با استفاده از میکروفون‌هایی که صداهای خارجی را تشخیص می‌دهند، یک سیگنال «ضدنویز» معکوس تولید می‌کند تا از طریق تداخل مخرب، صدای اصلی را خنثی سازد. این فرآیند به طور مؤثری صداهای با فرکانس پایین مانند صدای هواپیما یا غرش وسایل حمل و نقل عمومی را حذف کرده و تجربه شنیداری لذت‌بخش‌تری را رقم می‌زند. فناوری نویز کنسلینگ فعال از سه بخش اصلی تشکیل شده است:

• شناسایی صدا: هدفون‌های ANC از میکروفون‌های خارجی برای تشخیص صداهای محیط استفاده می‌کنند. این میکروفون‌ها طیف وسیعی از فرکانس‌ها را از صدای بم مانند غرش موتور تا فرکانس‌های بالاتر مانند گفتگوهای افراد را دریافت می‌کنند. دقت در تشخیص این صداها حیاتی است؛ زیرا مشخص می‌کند که سیستم ANC چقدر می‌تواند به طور مؤثر نویز مورد نیاز برای حذف را شناسایی کند. محل قرارگیری و کیفیت این میکروفون‌ها به طور قابل توجهی بر عملکرد کلی سیستم تأثیر می‌گذارد.
• معکوس‌سازی سیگنال: پس از تشخیص صدای محیط، سیستم ANC این صدا را پردازش می‌کند تا یک موج صوتی معکوس ایجاد کند. این معکوس‌سازی فاز با چرخاندن ۱۸۰ درجه‌ای موج صوتی انجام می‌شود. با استفاده از الگوریتم‌ها و یک پردازنده داخلی برای تجزیه و تحلیل و معکوس کردن موج صوتی، فرایند موردنظر به طور همزمان با دریافت صدای محیط صورت می‌گیرد.
• خنثی‌سازی صدا: سپس صدای معکوس در کنار صدای اصلی از طریق درایورهای هدفون پخش می‌شود. این مرحله بر اساس اصل تداخل مخرب عمل می‌کند، جایی که صدای اصلی و معکوس آن با هم برخورد کرده و یکدیگر را خنثی می‌کنند. هماهنگی صدای معکوس با صدای محیط باید کامل باشد؛ زیرا حتی تاخیرهای جزئی می‌توانند اثر حذف نویز را کاهش دهند و حتی باعث برخی اثرات ناخوشایند شوند.

فناوری ANC بر اساس مکانیسم و کاربرد آن به سه نوع اصلی تقسیم می‌شود:

• سیستم Feedforward: این سیستم با قرار دادن میکروفون‌ها در بیرون گوشی، صدای خارجی را قبل از رسیدن به گوش تشخیص داده و حذف می‌کند. این روش در فرکانس‌های بالاتر عملکرد بهتری دارد و برای صداهای محیطی مناسب است؛ اما به دلیل قرارگیری میکروفون در بیرون، در برابر صدای باد ضعیف عمل کرده و توانایی اصلاح خطاهای پیش‌بینی در زمان واقعی را ندارد.
• سیستم Feedback: این سیستم از میکروفون‌های داخلی برای تجزیه و تحلیل صدایی که به گوش می‌رسد استفاده می‌کند و در فرکانس‌های پایین تا متوسط حذف نویز بهتری ارائه می‌دهد. این ساختار امکان تنظیمات پویا برای سیگنال حذف نویز را فراهم می‌کند و در نتیجه ناهماهنگی‌ها را اصلاح می‌کند، اما در برابر نویز با فرکانس بالا کمتر مؤثر است.
• ANC ترکیبی: این سیستم میکروفون خارجی و داخلی را ترکیب می کند و حذف نویز جامع را در طیف وسیعی از فرکانس‌ها ارائه می دهد. این روش اثربخشی حذف نویز را بهینه می کند، اما به دلیل ادغام سیستم دوگانه، پیچیدگی و هزینه زیادی را به همراه دارد و هدف آن متعادل کردن نقاط قوت و ضعف دو سیستم حذف نویز اشاره شده است.

حذف نویز محیطی (ENC) چیست؟

فناوری نویز کنسلینگ محیطی (ENC) برای بهبود وضوح صدا در مکالمات طراحی شده است. این فناوری با جدا کردن و تقویت صدای گوینده و در عین حال کاهش نویز پس‌زمینه در حین مکالمات صوتی، به داشتن ارتباطاتی شفاف کمک می‌کند. این فناوری به خصوص در محیط‌های پر سر و صدا مفید است و به شما اطمینان می‌دهد که مکالمات صوتی شما واضح و بدون مزاحمت باشند. اما این فناوری دقیقا چگونه کار می‌کند:

• چینش میکروفون‌ها و دریافت هدایت‌شده‌ی صدا: این فناوری از آرایه‌های میکروفون برای دریافت صدا از جهت‌های مختلف استفاده می‌کند. این چیدمان به سیستم اجازه می‌دهد تا به طور مؤثر بین صدای گوینده و نویز پس‌زمینه تمایز قائل شود. استفاده از چندین میکروفون که اغلب در اطراف دستگاه قرار می‌گیرند، تکنیکی به نام “تشکیل پرتو” (beamforming) را فعال می‌کند. این تکنیک با کاهش دریافت صداهای محیطی، حساسیت میکروفون را بر روی منبع صدا (گوینده) متمرکز می‌کند.
• تفکیک صدا و نویز: هسته فناوری ENC توانایی پردازش و تمایز بین صدای گوینده و نویز پس‌زمینه است. این کار از طریق الگوریتم‌های پیچیده پردازش سیگنال انجام می‌شود که صدای ضبط شده توسط میکروفون‌ها را تجزیه و تحلیل می‌کند.
• کاهش نویز و جداسازی صدا: پس از شناسایی نویز پس‌زمینه توسط سیستم ENC، این سیستم برای کاهش یا حذف این صداها از سیگنال صوتی وارد عمل می‌شود. این فرآیند شامل فیلتر کردن و گاهی اوقات تکنیک‌های تفریق برای حذف فرکانس‌های نویز ناخواسته است که در نهایت صدای گوینده را به صورت مجزا و واضح‌تر ارائه می‌دهد. تمام این فرآیندهای پردازش در زمان واقعی و توسط پردازنده داخلی انجام می‌شود.

سخن پایانی

فناوری حذف نویز فعال (ANC) محیطی آرام برای شنیدن ایجاد می‌کند و برای لحظاتی که می‌خواهید مانند یک شنونده حرفه‌ای از موسیقی لذت ببرید یا بدون حواس‌پرتی صدای پس‌زمینه به پادکست گوش دهید، ایده‌آل است. این فناوری با شناسایی صداهای خارجی و تولید امواج صوتی مخالف آن‌ها، صداهای مزاحم را خنثی می‌کند. به این ترتیب، می‌توانید از تجربه‌ای فراگیرتر، چه در یک کافه شلوغ، چه در هواپیما یا در یک دفتر پر سر و صدا، لذت ببرید.

از طرف دیگر، حذف نویز محیطی (ENC) بر اطمینان از شنیده شدن صدای شما به طور واضح در حین تماس‌های صوتی تمرکز دارد. این فناوری از مجموعه‌ای از میکروفون‌ها برای مجزا کردن صدای شما و به حداقل رساندن نویز اطراف استفاده می‌کند. این ویژگی برای تماس‌های تلفنی، کنفرانس‌های ویدیویی و ضبط صدا بسیار مفید است و تضمین می‌کند که حتی در محیط‌های پر سر و صدا به طور واضح توسط فرد مقابل شنیده می‌شوید.

این فناوری‌ها با کمک به ما برای حذف صداهای پس‌زمینه و تمرکز بر آنچه می‌خواهیم بشنویم، تأثیر شگفت‌انگیزی داشته‌اند. علاوه بر این، این دو فناوری با هم تداخلی ندارند؛ در واقع، برخی از بهترین هدست‌های موجود در بازار هر دو ویژگی را با هم ترکیب می‌کنند و راه‌حلی جامع برای هم شنیدن فراگیر و هم ارتباط واضح ارائه می‌دهند. با پیشرفت تکنولوژی، جای امیدواری زیادی وجود دارد که در سال‌های آینده شاهد بهبودها و ویژگی‌های جدیدی در فناوری‌های حذف نویز باشیم.

منبع: XDA
ترجمه: دیجیکالا