Cómo funciona la cancelación de ruido en los auriculares y por qué no se salva de todos los sonidos externos

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 03:53

La física despiadada evita que los sistemas de cancelación de ruido creen un silencio perfecto.

En 2020, debido a la transición al teletrabajo, muchas personas necesitaban auriculares para comunicarse con sus colegas en conferencias en línea y distanciarse de los miembros del hogar. Los dispositivos con cancelación de ruido han ganado una popularidad particular: ayudaron a concentrarse mejor en el trabajo debido a que redujeron el nivel de ruido externo.

Pero ha habido modelos de este tipo durante mucho tiempo: los auriculares domésticos con un sistema de cancelación de ruido aparecieron por primera vez en 1989. Más recientemente, Apple ha llamado la atención sobre esta característica con el lanzamiento de AirPods Pro y luego AirPods Max.

Muchos esperan que los auriculares con cancelación de ruido "apaguen" por completo el sonido ambiental, y se sienten decepcionados cuando no lo hacen. Para comprender por qué la tecnología no imita el botón Silenciar, debe comprender cómo funciona.

Cómo funciona la cancelación activa de ruido

La tecnología de cancelación activa de ruido migró a los electrodomésticos desde el ejército: ya a mediados del siglo XX, dichos sistemas se utilizaron para reducir el nivel de ruido en las cabinas de aviones y helicópteros. Los primeros auriculares con cancelación activa de ruido en la oreja se crearon para helicópteros en 1957.

Para uso doméstico, la tecnología fue adaptada por Bose: fueron sus auriculares los que se convirtieron en los pioneros de la cancelación de ruido en el mercado de la electrónica de consumo en 1989.

El principio de funcionamiento es el siguiente: el sistema de micrófono detecta el nivel de ruido alrededor de los auriculares, y luego se reproduce una señal con la misma amplitud, pero en antifase, en los altavoces. Como resultado, las ondas de ruido y anti-ruido se suprimen mutuamente. Por supuesto, para que se cree una onda antifase, los auriculares deben estar conectados a algún tipo de fuente de alimentación, por lo que dicho sistema se llama activo.

Implementarlo en la práctica no es tan fácil como parece. Se trata de la naturaleza misma del sonido. Generar una señal en antifase es una tarea difícil: debe completarse de forma rápida y precisa. Rápido, porque el ruido puede cambiar, por ejemplo, en un café, o las tazas están golpeando los platillos, o alguien está siendo felicitado por su cumpleaños, es decir, un fondo sonoro voluble y hay que adaptarse a él. Exactamente, porque la desviación entre fase y antifase puede provocar una distorsión desagradable.

Esta es la razón por la que la cancelación activa de ruido es mejor para lidiar con sonidos monótonos de baja frecuencia como el zumbido de los motores de los aviones o la ventilación. Tienen una amplitud más o menos constante, y la longitud de onda a bajas frecuencias es bastante grande y perdona alguna discrepancia de señal en fase y antifase. En el caso de un café, la base del ruido es creada por sonidos de frecuencia media y alta, para los cuales la longitud de onda es mucho más corta y la amplitud cambia más bruscamente; tienen mayores requisitos para una señal antifase.

Los sistemas modernos de cancelación activa de ruido aún no tienen suficiente potencia informática para silenciar las conversaciones de extraños y los ruidos repentinos. Pero manejan bien el ruido de fondo monótono.

Cómo funciona la cancelación pasiva de ruido

Además de la cancelación activa de ruido, también existe la cancelación pasiva de ruido. Se puede decir que esto es insonorizado: te pones los auriculares y todo a tu alrededor se amortigua. No requiere electricidad y depende solo de qué tan apretado se ajuste el dispositivo a los oídos y la cabeza. Si hay algún espacio, se escuchará el ruido.

Es por eso que los auriculares internos vienen con varios pares de auriculares, de diferentes tamaños: las orejas de todos son diferentes y, a veces, no es fácil encontrar las almohadillas perfectas. Si no se asientan con mucha firmeza, el dispositivo no proporcionará el nivel adecuado de aislamiento acústico.

Pero las boquillas perfectamente combinadas amortiguan con eficacia exactamente el mismo ruido que la cancelación activa de ruido no puede hacer frente: frecuencias medias y altas, sonidos agudos y repentinos. Porque este circuito no depende de la velocidad de la electrónica, sino que simplemente amortigua todo a su alrededor, aunque no para completar el silencio.

La cancelación pasiva de ruido también juega un papel importante en los auriculares de tamaño completo con copas grandes. Cuanto más apretadas estén las almohadillas contra su cabeza, menos ruido escuchará y menos personas que estén cerca sabrán acerca de su música. Pero si puede cambiar accesorios inadecuados para auriculares internos, entonces no se puede hacer nada con los de tamaño completo que no se ajustan bien a la cabeza.

Y de todos modos, no se puede lograr un silencio perfecto con un dispositivo de este tipo. De nuevo, la razón radica en la naturaleza del sonido y en los materiales. El sonido se propaga dondequiera que haya un medio. Los obstáculos físicos pueden evitarlo, por lo que simplemente puede cubrirse los oídos con las manos y ahogar el mundo que lo rodea.

Sin embargo, para lograr un aislamiento acústico completo, se deben utilizar materiales absorbentes del sonido especiales.

¿Recuerda los grandes auriculares de construcción que se usaban para protegerse de los sonidos ásperos como un martillo neumático? No hay relleno electrónico en ellos, simplemente cubren los oídos, creando una barrera física para el ruido y liberando sus manos. Al mismo tiempo, todavía no dan un silencio total: el martillo neumático es audible, aunque sordo.

Para obtener el máximo aislamiento acústico en estos auriculares, debe agregar más material absorbente, lo que los hará notablemente más pesados y voluminosos. Ahora imagina que tendrás que conectar toda la electrónica necesaria a los auriculares que ya están ganando peso. El modelo se volverá muy pesado.

Por supuesto, los fabricantes están mejorando tanto los materiales con los que están hechos los auriculares como su relleno electrónico, pero todavía están lejos de crear un silencio ideal. Ahora están tratando de lograr un equilibrio entre la comodidad de uso y la eficiencia de las funciones ofrecidas.

¿Qué afecta la calidad de la reducción de ruido?

Hay muchas empresas en el mercado que ofrecen auriculares con cancelación activa de ruido, pero ¿cómo saber quién tiene los mejores?

Puedes echar un vistazo a las características. Por ejemplo, cuantos más micrófonos funcionen en el sistema de reducción de ruido, con mayor precisión se leerá el nivel de zumbido ambiental y más correctamente se construirá la señal antifase. Cuanto más potente y moderno sea el procesador, más rápido responderá el sistema a los cambios en el ruido. En teoria.

Algunas empresas incluso ofrecen algoritmos personalizados de reducción de ruido, como Sony, Bose, Samsung, Apple. Los auriculares equipados con estos sistemas, además de los micrófonos que escuchan el ruido fuera del dispositivo, también tienen micrófonos que captan el ruido en el interior.

Durante la calibración, los auriculares reproducen señales de prueba y los mismos micrófonos internos leen la respuesta. Según los resultados de la calibración, el algoritmo de reducción de ruido corrige su trabajo: ahora se ajusta a la geometría de orejas y cabeza específicas.

El aislamiento acústico pasivo también afecta al funcionamiento del sistema de reducción de ruido activo. Si los auriculares están sueltos y atraviesan el ruido, la señal antifase no funcionará con la misma eficacia. La mayoría de los audífonos con cancelación activa de ruido de tamaño completo cuentan con almohadillas grandes y suaves para los oídos que abrazan las curvas de su cabeza para un aislamiento máximo del sonido.

Cómo no caer en los trucos de los especialistas en marketing

El problema con los audífonos con cancelación de ruido es que las empresas mienten: en los comerciales, cuando se activa la cancelación de ruido, la fiesta es reemplazada por un silencio sonoro, el lugar de las ruedas del tren lo toman los prados alpinos serenos y el bebé grita en el siguiente asiento se disuelve en la bruma.

Pero debido a la física del proceso de reducción de ruido en sí, no es realista lograr tal efecto. Inicialmente, por cierto, la compañía Bose llamó honestamente a sus auriculares Reducción de ruido - "reducción de ruido", pero luego, como otros, cambió al término Cancelación de ruido - "cancelación de ruido".

Como resultado, los usuarios, esperando el silencio, bajan en tales auriculares en el metro, encienden la cancelación de ruido … El aullido del viento en el túnel desaparece, pero los estudiantes que hablan de pasar la sesión con la angustia de Stanislavsky no lo hacen.. Y se puede escuchar la forma en que alguien tosió cerca. Aburrido, pero aún audible.

¿Dónde están mi prometido silencio, prados y frescura alpina? En sueños. Porque la tecnología aún no ha llegado a este nivel.

Al mismo tiempo, en los materiales de marketing, a los desarrolladores les gusta presumir del hecho de que su sistema proporciona reducción de ruido, por ejemplo, hasta -15 dB. Lo primero a lo que prestamos atención es la palabra "antes". La segunda es que no se especifica en qué condiciones se pueden alcanzar estos −15 dB. Es decir, hay algunas cifras, pero no está muy claro cómo compararlas con la realidad.

Otro truco es la sustitución de conceptos. Sucede que en la descripción de los auriculares, la cancelación de ruido es un sistema que amortigua el ruido durante la transmisión de voz durante las llamadas. Es decir, tu interlocutor te escucha con más claridad. Pero no afecta la supresión del ruido externo al escuchar música.

¿Cuál es el resultado final?

La tecnología de cancelación de ruido en la forma en que la presentan los departamentos de publicidad de los fabricantes de auriculares no existe. Además, el efecto es individual y depende de los parámetros físicos de un oyente en particular. Para algunos, los auriculares de tamaño completo proporcionan un aislamiento de sonido pasivo adecuado para que la cancelación activa de ruido funcione bien. Y en otra persona, por ejemplo, debido a una estructura diferente de los pómulos, los auriculares no encajarán tan apretados y el algoritmo será ineficaz. Así que hay que probarlo todo.

Los modelos con cancelación activa de ruido son adecuados para quienes viajan mucho en transporte: en autobuses, trenes y aviones. La característica principal de estos auriculares es la capacidad de amortiguar el zumbido monótono de baja frecuencia, y es él quien acompaña con mayor frecuencia en los viajes. Se diferencian en la cancelación activa de ruido de alta calidad, por ejemplo:

• Sony WH - 1000XM4,
• Soundcore Liberty Air 2 Pro,
• Sennheiser Momentum True Wireless 2,
• Marshall Monitor II ANC,
• Samsung Galaxy Buds Pro.

Aquellos que intentan escapar de oficinas y hogares ruidosos deben prestar especial atención al ajuste de los auriculares y buscar modelos que se ajusten lo más posible a la cabeza o al canal auditivo. Estos auriculares reducen el nivel de todo el ruido alrededor, incluidas las voces. Pero no puede elegirlos según los consejos: debe probárselos.

Si te encuentras con un modelo que se ajusta perfectamente y viene con cancelación activa de ruido, puedes alegrarte: obtienes lo mejor de ambos mundos. Pero aún no puedes lograr un silencio perfecto.