هرکول | فروشگاه اینترنتی هرکول
0 محصولات نمایش سبد خرید

هیچ محصولی در سبد خرید نیست.

با تکنولوژی حذف نویز فعال یا ANC در هدفون و هندزفری آشنا شویم.

با تکنولوژی حذف نویز فعال یا ANC در هدفون و هندزفری آشنا شویم.

این روز ها استفاده از هدفون ها و هندزفری ها یکی از ملزومات زندگی انسان ها شده است. بازار کالاها و لوازم جانبی موبایل پر شده است از انواع و اقسام برندها و تکنولوژی های مختلف که گاهی به دلیل زیاد بودن حق انتخاب، کاربران و مصرف کنندگان دچار سردرگمی می شوند. یکی از جدید ترین تکنولوژی هایی که در زمینه هندزفری، ایربادز، هدست و هدفون ظهور یافته است، تکنولوژی ANC یا حذف فعال نویز است. اما به راستی این تکنولوژی چیست و چگونه عمل می کند. آیا وجود آن ضروری است؟ آیا ANC مضراتی هم دارد یا خیر. ما در تیم فنی هرکول در این مقاله قصد داریم تا به بررسی مو شکافانه این تکنولوژی بپردازیم. برای شناخت دقیق تر موضوع ابتدا نیاز است تا یک مقدمه در زمینه صوت و تعریف اصلاحات فنی این حوزه داشته باشیم. پس با ما همراه باشید.

صدا چیست و ما چگونه آن را درک می کنیم؟

زمانی که به یک جسم صلب مانند یک زنگ، ضربه ای وارد می شود و جسم شروع به لرزش می کند، در اثر حرکت سریع جسم سطوح جسم با مولکولهای هوا برخورد می کنند. این برخورد یک تغییر افت و خیزی کوچک در فشار هوای اطراف به وجود می آورد. مشابه یک چنین افت و خیزی را می توان در برخورد یک جسم با سطح آب مشاهده کرد. ساختمان گوش میانی و گوش داخلی ما به گونه ای است که به این افت و خیز های کوچک بسیار حساس است. ما این افت و خیزهای فشار و تشخیص آن توسط گوش را به نام “صدا” می شناسیم. بنابر این صدا همان لرزش هواست که ما می توانیم بشنویم.
گوش انسان به رنج وسیعی از اصوات حساس است. صدایی که باعث احساس درد در گوش می شود(مانند صدای ماشین های مسابقه ای یا یگ گروه موسیقی هارد راک) حداقل میلیون ها بار از میزان تحمل گوش شدیدتر است. به منظور فشرده سازی این رنج عظیم صداهای قابل شنوایی به یک مقیاس قابل قبول، اندازه گیریهای صوت مانند مقیاس زلزله در یک مقیاس لگاریتمی بیان می شود. واحد این مقیاس صوتی دسی بل(dB) است. می توان گفت که تمامی صوت های قابل شنوایی انسان در رنج تقریبی ۰ تا ۱۲۰ دسی بل است. برای یک صدای مشخص می توان گفت که به ازای هر ۱۰دسی بل افزایش در صدا به گونه ای است که شنونده احساس می کند صدا دو برابر شده است.
گوش همچنین توانایی تشخیص رنج وسیعی از فرکانس ها را داراست. گوش ما نسبت به اصوات فرکاس متوسط و فرکاس بالا حساسیت بیشتری دارد. به منظور اندازه گیری صدا به همان طریقی که گوش می شنود، ابزار اندازه گیری مانند میکروفون ها شامل فیلترهای الکترونیکی هستند که به وزن دهنده معروف اند. شکل زیر یک صداسنج معمولی که با استفاده از منبع نویز در خانه و جامعه ساخته شده را نشان می دهد.

 

تکنولوژی حذف نویز ANC

نویز صوتی چیست و چرا برای ما خوشایند نمی باشد؟

رفتار یک نوع صدا بسته به حساسیت، دامنه نویز و تجربه قبلی شنونده می تواند به عنوان “نویزصوتی” تشخیص داده شود. به هر حال نویز غالباً به عنوان یک صدای “ناخواسته” و “نامطلوب” در نظر گرفته می شود. این صدای ناخواسته شاید به این دلیل است که صدا شامل کاراکترهای نامطلوب مانند اغتشاشات صوتی، مولفه های ضربه ای و یا قطع و وصل شدن های پیوسته است. شاید این کاراکترها برای انجام برخی کارها مانند استراحت کردن و خوابیدن، مکالمه یا گوش دادن به موسیقی تلویزیون رادیو یا صداهای طبیعی مزاحمت ایجاد کند.
نویزصوتی به صورت گسترده در طبیعت به عنوان آلودگی شناخته شده است. اگر چه تفاوتهای آشکاری میان نویزصوتی و آلودگی های آب و هوا وجود دارد. در مورد آلودگی آب و هوا همگان اتفاق نظر دارند که این آلودگی ها امری ناخوشایند است. اما در مقوله نویز صوتی گاهی اوقات این مساله از دید دیگران یک امر خوشایند می باشد مانند کلوپ های موتورسیکلت یا طرفداران یک گروه موسیقی راک. این نویزها در یک مکان ممکن است بسیار خوشایند و مفرح باشند ولی همین صداها ممکن است در یک هدفون یا هندزفری خیلی ناخوشایند باشند و می بایستی حذف شوند.
تاثیرات نویز صوتی بر روی انسان
بر اساس میزان قرار گیری ما در معرض صداهای ناخواسته، نویز می تواند تاثیرات منفی مختلفی داشته باشد:
می تواند موجب اختلال در کارهای مهم و ضروری شود، می تواند موجب آزار یا ترس شود. آستانه اختلال در فعالیت هایی مانند سخنرانی یا خواب در مکانهای مختلف کاملاً مشخص شده است. مثلاً در مناطق مسکونی میانگین نویز اندازه گیری شده نبایستی از۵۵ دسی بل بیشتر باشد. نویز آزار دهنده در سخنرانی حدود ۳۵ تا ۴۵ دسی بل است.
این که بتوان یک آستانه نویز برای جلوگیری از آزرده شدن افراد تعریف کرد کار بسیار دشواری است. میزان آزرده شدن بر اساس حالات و روحیات افراد متفاوت است. در مورد عوارض منفی نویز صوتی در سلامتی افراد در جامعه فاکتورهای فیزیکی زیادی دخیل هستند از این جهت یافتن میزان دقیق این عوارض کار مشکلی است. تنها می توان گفت که مشکلات شنوایی اثر مستقیم این عوارض است.
می توان گفت که معمولاً اگر فردی مدت زمان زیادی(بیش از۷ یا ۸ ساعت) در معرض نویز صوتی ۸۰ تا ۸۵ دسی بل در روز قرار گیرد به طور آشکار دچار اختلالات شنوایی خواهد شد. این اختلال ابتدا با از دست دادن حساسیت شنوایی به فرکانس های بالا ظاهر می شود و پس از مدتی به اختلال در فهم مکالمات تبدیل می شود. این مساله یک نمونه از عوارض نویزهای صوتی اطراف ماست که می بایستی برای حفظ سلامتی افراد این نویزها حذف شده یا اثر آنها کاهش داده شود.

 

تاریخچه حذف نویز صوتی

بزرگ شدن شهرها، زیاد شدن جمعیت، پیشرفت تکنولوژی و افزایش تجهیزات صنعتی مانند موتورها، ترانسفورماتورها، فن ها و …، افزایش نویز صوتی و عوارض ناشی از آن را به همراه داشته شده است. تجربه نشان داده است که در محیطهای صنعتی نویز های ناسازگار شنیداری اثر بدی بر روی سلامت فیزیولوژی و فیزیکال افراد می گذارد. تا کنون تلاش های زیادی برای کاهش نویز صوتی انجام شده است. کنترل نویز به صورت گسترده از دو قسمت تشکیل شده اند: فعال و غیر فعال. روش های غیر فعال حذف نویز مانند جاذب ها یا عایق های صوتی مدت زمان زیادی به عنوان تنها راه حل موجود برای کاهش نویز صوتی مطرح بودند. اگر چه این روش ها در کاهش نویزهای فرکانس بالا به خوبی عمل می کنند ولی در فرکانس های پایین عملکرد قابل قبولی را از خود نشان نمی دهند. پر هزینه بودن، نیاز به حجم زیاد عایق و عدم موثر بودن روش های غیر فعال در فرکانس های پایین منجر به ایجاد روش های فعال حذف نویز شد.
طراحی یک کنترل کننده ی فعال نویز متشکل از یک میکروفون و یک بلندگو برای اولین بار توسط Leug مطرح شد. او ایده ی خود را در سال ۱۹۳۶ در آمریکا به ثبت رساند. این شخص برای اولین بار مفهوم کنترل فعال نویز را مطرح کرده است. در طرح Leug مبدلی در مسیر منبع نویز قرار دارد که قادر به تولید نویز حذف کننده می باشد ، شکل زیر. اگر چه پیشنهاد Leug موثر به نظر می رسید اما تکنولوژی مورد نیاز جهت عملی شدن این ایده وجود نداشت .

تکنولوژی حذف نویز ANC

 

اگر بخواهیم سیستم حذف نویز فعال یا همان Active Noise Cancellation را خیلی ساده بیان کنیم می توانیم بگوییم در این تکنیک صداهاي ناخواسته بوسيله ي توليد يك موج صوتي مشابه (هم دامنه) ولي با فاز مخالف از بين مي برد. تداخل امواج نويزهاي ناخواسته و موج کنترل، منجر به حذف هر دو صدا مي شود. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، شكل موج اوليه نويزهاي ناخواسته صداي حذف كننده و نويز باقيمانده است. درصد موفقيت در حذف نويز، به ميزان درست تشخيص دادن فاز و دامنه ي موج اوليه دارد.

تکنولوژی حذف نویز ANC

خوب خیلی ساده شد! یعنی هر نویزی که وجود داشت، با تولید یک موج مشابه و برعکس و ارسال آن می توان هر نویزی را از بین برد. اما متاسفانه باید بگوییم که در دنیای واقعی اصلا اینطور نیست. هزاران عامل برای عملی نشدن این کار وجود دارد. اول از همه اینکه شناخت نویز به دلیل ماهیت تصادفی بودن آن تقریبا غیر ممکن است. پس نمی توان هیچ نویزی را کامل از بین برد. اما خوشبختانه پیشرفت بشر در ریاضیات و علوم مهندسی سیگنال به حدی رسیده که می تواند با طراحی بهینه فیلتر های تطبیقی پیشرفته، برخی نویز ها را تا حد زیادی از بین ببرد.

چه نویز هایی با تکنولوژی ANC تضعیف می شوند؟

قبل از اینکه یک محصول دارای تکنولوژی ANC خریداری کنید لازم است بدانید که اصولا چه نویزهای صوتی ای توسط این تکنولوژی تضعیف می شود. اگر تا کنون فکر می کردید که همه نویز ها با این تکنولوژی حذف می شود باید بگوییم که قدری در اشتباه بوده اید و باید قدری انتظارات خود را کاهش دهید. اصولا باید گفت که نویز های با فرکانس خیلی شدید قابل حذف نیستند. بگذارید با یک مثال قدری ساده تر توضیح دهیم. فرض کنید در یک اتومبیل در حال حرکت نشته اید و پنجره خودرو باز است. در این حالت یک نویز ناخواسته به دلیل حرکت جریان هوا و باد به طور آزاردهنده ای در گوش شما می پیچد. اگر یک هندزفری داشته باشید که دارای تکنولوژی ANC باشد می تواند قدری این نویز را برای شما کاهش دهد. اما در همان لحظه سنگی به شیشه می خورد و صدای دیگری تولید می کند. اینجاست که باید بگوییم تکنولوژی ANC قادر به حذف نویز صوتی نیست.

معایب هدفون های حذف نویز

هدفون های حذف نویز دارای اشکالات زیر هستند:
قیمت آنها معمولاً بیشتر از هدفون های معمولی است.
کنترل نویز فعال به برق نیاز دارد که معمولاً از طریق پورت USB یا باتری تأمین می شود که باید گاه گاهی تعویض یا شارژ شود. بدون برق ، برخی از مدل ها حتی به اندازه یک هدفون معمولی هم کارایی ندارند.
وجود باتری مضاعف برای حذف نویز و لوازم الکترونیکی اضافی ممکن است اندازه و وزن هدفون را در مقایسه با هدفون معمولی افزایش دهد.
مدارهای حذف نویز ممکن است کیفیت صدا را کاهش دهند و صدای خش خش با فرکانس بالا را اضافه کنند ، اگرچه کاهش نویز ممکن است باعث افزایش کیفیت صدا شود.

سخن پایانی

در کل می توان گفت که تکنولوژی حذف نویز فعال هنوز به بلوغ کامل نرسیده است. اما محصولات با کیفیتی در بازار وجود دارند که با استفاده از ترکیب حذف نویز فعال و غیر فعال توانسته کیفیت صوتی خروجی بسیار مناسبی را برای مشتریان خود به ارمغان آورند. در این مقاله سعی بر آن شده است تا خواننده با ماهیت فیزیکی تکنولوژی حذف نویز فعال آشنا شود. همچنین مزایا و معایب این تکنولوژی را بشناسد.

0
دیدگاه‌های نوشته

X