هدفون نویز کنسلینگ چگونه کار می‌کند؟
اگر اهل رفت و آمد به خارج از خانه با وسیله‌ی حمل و نقل عمومی هستید یا می‌خواهید به موسیقی خود در جایی غیر از اتاق خوابتان گوش دهید، هیچ چیزی بهتر از هدفون حذف نویز یا هدفون نویز کنسلینگ نمی‌تواند نیاز شما را به خوبی برطرف کند. بسیاری از مردم بر این باورند که برای به دست آوردن کیفیت صدای بهتر، باید بیشتر هزینه کنند، اما این ممکن است فقط نیمی از واقعیت باشد؛ چرا که نویز و صداهای اطراف هم به شدت بر کیفیت چیزی که می‌شنوید تاثیر دارد و می‌تواند کیفیت موسیقی شما را به خطر بیاندازد یا حتی بر نت‌های آن غلبه کند. در همین راستا بسیاری از شرکت‌های حوزه‌ی فناوری دست به ساخت هدفونهای حذف نویز فعال (ANC) زد‌ه‌اند و تعداد کمی از آن‌ها به قدری خوب عمل کرده‌اند که یکی از اصلی‌ترین لوازمی که می‌فروشند، هندفون نویز کنسلینگ است. اما هدفونهای حذف نویز چگونه کار می‌کنند و چرا تا این حد جالب توجه هستند؟
صدا چیست، نویز چیست؟
هر چه دامنه‌ی موج بزرگتر باشد، صدا بلندتر است و طبیعتا هرچه تغییرات دامنه سریع‌تر اتفاق بیافتند، زیر و بمی بیشتر در اصوات را خواهیم شنید.
برای درک چگونگی کارکرد سیستم‌های نویز کنسلینگ یا همان حذف نویز، ابتدا باید بدانیم که صوت چیست؟ به طور کلی امواج صدا همانطور که انتظار دارید، تنها حاصل فشردگی ذرات در محیطی (هوا) هستند که در آن جریان دارند. در حالت کلی این ذرات متحرک منجر به تغییرات بسیار جزئی و سریع در فشار هوا می‌شوند که اندازه‌گیری تغییرات دامنه‌ی فشار هوا توسط گوش انسان اتفاق می‌افتد. درواقع گوش و مغز انسان این تغییرات فشار را به عنوان صدا تشخیص می‌دهد و رمزگشایی می‌کند.
شمایی از طول موج و دامنه در یک موج
اگر دامنه‌ی موج را در طول زمان ترسیم کنید، در نهایت به چیزی شبیه شکل بالا خواهید رسید. هر چه دامنه‌ی موج بزرگتر باشد، صدا بلندتر است و طبیعتا هرچه تغییرات سریع‌تر اتفاق بیافتند، زیر و بمی بیشتر در اصوات را خواهیم شنید. حال اگر صداهای تولید در محیط ناخواسته باشند و برای مغز انسان حالتی خوشایند نداشته باشند، به عنوان نویز شناخته می‌شوند. نویز معمولاً به عنوان صداهای ناخواسته، ناخوشایند یا بسیار بلند تعریف می‌شود.
هدفون نویز کنسلینگ و تداخل ویرانگر
جالب است بدانید که این دسته از هدفون‌ها با استفاده از ترفندی به نام «وارونگی فاز» امواجی به نام «ضد نویز» را می‌سازند که نویز محیطی را حذف می‌کند. اگر چه چنین ترفندی ممکن است به نظر ساده برسد اما ساخت وسیله‌ای که بتواند آن را پیاده کند، چندان راحت نیست. به منظور درک سازوکار دستگاه در نظر بگیرید که دو موج یکسان یا هم فاز نامیده می‌شوند اگر قله‌ها و دره‌های آن‌ها کاملا بر هم مطبق باشند. به این معنی که دو موج کاملا روی هم بیافتند. در چنین حالتی اگر این موج‌ها با یکدیگر جمع شوند حتی ممکن است منجر به یک موج بزرگتر یعنی صدایی بلندتر شوند. اما چه اتفاقی می‌افتد اگر یکی از موج اولی اختلاف فازی به اندازه‌ی یک دوم با موج دومی داشته باشد، در چنین موقعیتی دو موج بر هم منطبق نیستند.
تداخل امواج به شکل سازنده و ویرانگر
ناحیه‌ای از فضا را تصور کنید که در آن دو موج در آن در حال حرکت هستند. تداخل امواج نوعی برهم‌نهی محسوب می‌شود که در آن دو موج به هم برخورد کرده و ممکن است یکدیگر را تخریب یا تقویت کنند. با توجه به همین اصل هدفون نویز کنسلینگ می‌تواند تداخل ویرانگر امواج صوتی را با تغییر دامنه‌ی یکی از موج‌ها به یک دوم، طول موج دیگری ایجاد کند که منجر به فشرده‌سازی موج‌ها و ایجاد موج برآیند با دامنه‌ی صفر می‌شود و طبیعتا در این حالت نویز خنثی می‌شود.
شمایی از برخورد دو موج و ایجاد تداخل ویرانگر و سازنده
توضیحاتی که دادیم فیزیک اساسی پشت کارکرد دستگاه‌های حذف نویز از جمله هدفون است، اما چگونه هدفون شما می‌تواند از این اصل فیزیکی استفاده کند؟
هدفون نویز کنسلینگ چطور اصوات مزاحم را حذف می‌کند؟
به منظور ایجاد امواج ضد نویز، هدفون باید دائماً نویز محیط را با استفاده از میکروفون‌های داخلی کوچکی که در ساختار خود دارد کنترل و نمونه‌برداری کند. درواقع هدفون نویز کنسلینگ شما به سر و صدای محیط اطراف گوش می‌دهد و سپس صدای سایر چیزها را که نویز تلقی می‌شوند را حذف می‌کند. در واقع در ساختار هدفونهای نویز کنسیلینگ آرایه‌ای به شکل سوراخ‌هایی ریز به منظور ضبط صداهای اطراف شما وجود دارد که دستگاه‌ها آن‌ها را ثبت و سپس نحوه‌ی لغو آن‌ها را با در نظر گرفتن موج تداخل کننده‌ی مناسب برای هر یک از آن‌ها محاسبه می‌کند.
در ساختار هدفونهای نویز کنسیلینگ آرایه‌ای به شکل سوراخ‌هایی ریز به منظور ضبط صداهای اطراف شما وجود دارد که دستگاه‌ها آن‌ها را ثبت و سپس نحوه‌ی لغو آن‌ها را با در نظر گرفتن موج نداخل کننده‌ی مناسب برای هر یک از آن‌ها محاسبه می‌کند.
اگر چه توضیحاتی که تا بدین جا به شما ارائه کردیم، کاملا صحیح بود اما جالب است بدانید که در عمل، حذف نویز فرآیندی دشوار و به دور از ایدئال است. چرا که حذف صداهایی مداوم مانند صدای موتور هواپیما برای این دسته از محصولات راحت‌تر از صداهای ناگهانی و تصادفی مانند صحبت کردن افراد در اطراف شما یا صدای گریه‌ی نوزادی در صندلی کناری است!
آیا هدفون حذف نویز می‌تواند باعث سرگیجه شود؟
تعداد کمی از شنوندگان موسیقی با هدفونهای نویز کنسلینگ ادعا می‌کنند که سرگیجه را در هنگام استفاده از این محصولات تجربه کرده‌اند. حتی در مواردی ممکن است، حالت تهوع و سردرد هم در کنار سرگیجه در فرد ظهور پیدا کند. اگرچه این مساله کم پیش می‌آید اما باز هم افرادی هستند که چنین تجربه‌ای را داشته باشند. یکی از تئوری‌های رایج در مورد علت ایجاد چنین حالاتی در انسان، این است که ممکن است هدفونهای نویز کنسلینگ با ایجاد ارتعاشاتی با فرکانس بسیار پایین گیرنده‌های تعادل متصل به سلول‌های مویی گوش (ساختارهای مو مانندی در گوش که در پاسخ به صدا خم می‌شوند) را تحریک کنند. با تحریک این بخش از گوش اتفاقی که می‌افتد این است که این گیرنده‌ها علیرغم ثابت بودن مردمک چشم‌ها، به طور نادرست به مغز اطلاع می‌دهند که سر در حال حرکت است. بنابراین این پیام‌های ترکیبی می‌توانند مغز را فریب دهند تا فکر کند در حال تجربه حرکت است، در نتیجه اینجاست که سرگیجه ظاهر می‌شود.
حذف صداهایی مداوم مانند صدای موتور هواپیما برای این دسته از محصولات راحت‌تر از صداهای ناگهانی و تصادفی مانند صحبت کردن افراد در اطراف شما یا صدای گریه‌ی نوزادی در صندلی کناری است.
یک راه حل برای برای این دسته از افراد، کاهش شدت قابلیت حذف نویز یا ANC است. راه حل دیگر این است که یک هدفون حذف نویز بخرید که در بین مدل‌های بالارده نیست. ANC کمتر از حد مطلوب ممکن است برای کسانی که از عوارض جانبی استفاده از آن رنج نمی‌برند، نا امید کننده باشد، اما می‌تواند برای آن دسته از افرادی که با گذاشتن هدفون حذف نویز سرگیجه و تهوع می‌گیرند، گزینه‌ای مناسب باشد.
منبع: SOUNDGUYS
