ANC W SŁUCHAWKACH CZ. I - HISTORIA

Waldemar Nowak opowiada krótką historię o tym skąd się wziął Noise Cancelling w słuchawkach. Autor: Waldemar Nowak • 23 października 2016

23 października 2016 22:04

Waldemar Nowak INFOAUDIO.PL

Infoaudio Poradniki ANC W SŁUCHAWKACH CZ. I - HISTORIA

Noise Cancelling (Active Noise Cancelling/NoiseGard/NC/ANC) to hasło wytrych i światełko w tunelu dla firm walczących o co bardziej majętnych klientów poszukujących słuchawek o większej funkcjonalności.

AKTYWNE TŁUMIENIE W SŁUCHAWKACH CZ. II - TECHNIKA

Active Noise Cancelling

Aktywne tłumienie pomimo, że jako zjawisko fizyczne polegające na wygaszaniu dwóch fal nałożonych na siebie w przeciwfazie jest znane od dawna nie jest aż tak bardzo dostępne w sprzęcie popularnym jak na to zasługuje. Barierę w rozpowszechnianiu sprzętu z ANC stanowią oczywiście liczne trudności techniczne. W skrócie chodzi o przekucia tego prostego zjawiska w skuteczne działanie, przy jednoczesnym poszanowaniu dla muzyki. Ważne są także problemy konstrukcyjne słuchawek, które niestety mają przełożenie na cenę.

To co uchodziło kilka lat temu w słuchawkach dla pilotów gdzie do czynienia mamy wyłącznie z komunikacją głosową (niuanse w tembrze głosu kontrolera z wieży nie mają znaczenia) w przypadku muzyki jest nie do pomyślenia. Liderzy rynku NC to głównie starzy wyjadacze, którzy zmagają się z tematem od dawna i mają go w przysłowiowym małym palcu, albo przedsiębiorstwa posiadające ogromne działy naukowo-badawcze dysponujące znacznymi funduszami, albo "licencjobiorcy" wszelkiej maści. Moje doświadczenie podpowiada, że takie zjawisko jak tanie dobre słuchawki z NC nie istnieje, a przynajmniej ja takich jeszcze nie miałem w ręku.

Komu? Kiedy? Po co?

Gdy pierwszy raz zakładałem na głowę słuchawki z noise cancellingiem - a były to Bose QuiteComfort 3 pod koniec 2008 roku - usłyszałem propagandowy słowotok sprzedawcy o cudownych cechach użytkowych, o idealnym sprawdzaniu się podczas lotów samolotem itd. itp.. W sklepie stał nawet specjalny emulator warkotu silników maszyny turboodrzutowej. Po tym doświadczeniu słuchawki z noise cancelling'iem wrzuciłem na dno pamięci, bo przecież nie latam codziennie, ani nawet raz w tygodniu, właściwie to raz w miesiącu również nie. Więc do czego mi takie...

[img:1:L]

Bose QuietComfort 3 słuchawki, które na lata stały się synonimem noise cancellingu. W prasie amerykańskiej do dziś panuje kult marki i każdy testowany nowy model z NC jest porównywany do któregoś z modeli Bose. W USA iPhone = telefon, a Adidas = buty, Coca Cola = picie, oni inaczej chyba nie potrafią.

O prawdziwym potencjale użytkowym, jaki tkwi w tego typu konstrukcjach przekonałem się dopiero trzy lata temu podczas pisania bodajże pierwszego w kraju dużego grupowego testu modeli z aktywnym tłumieniem ANC (Active Noise Cancelling). Od tamtej pory przestałem je traktować jak dziwadła, wyprodukowane dla zdefiniowanego i wąskiego grona klientów.

Podczas eksperymentów w terenie okazało się, że rzeczywiście znakomicie sobie radzą z wszelkimi nużącymi odgłosami komunikacyjnymi na niskich częstotliwościach: pociąg / metro / tramwaj / autobus / samolot (nie można napisać uczciwego testu ANC bez polatania samolotem - to chyba oczywista oczywistość). Równie atrakcyjnym użytkowo okazało się fenomenalne wręcz odcięcie pasywne niektórych modeli od zwykłych rozmów czy stukotu klawiatury (średnie częstotliwości) umożliwiające skoncentrowanie się na bieżącym zajęciu: w pracy / domu / na uczelni. Natomiast najbardziej zaskakującym okazało się uświadomienie sobie, że tego typu słuchawki sprawdzają się również jako zaawansowane technicznie ochraniacze słuchu gdy: sąsiad od rana spalinówką kosi trawnik / pracuję pilarką łańcuchową / używam elektronarzędzi / chcę się zdrzemnąć na hamaku podczas wizyty u teściów, a dzieciaki szwagra nie milkną na sekundę - w takich sytuacjach nawet nie włączam muzyki, po prostu włączam ANC i mogę zamknąć oczy. O zbawiennym działaniu tego typu słuchawek przekona się każdy kto: mieszka przy brukowanej ulicy / za oknem ma szkołę / komu właśnie postawili pod nosem ogródek piwny, a chciałby latem mieć otwarte okna - w takich przypadkach sprzęt z aktywnym tłumieniem powinien znajdować się wręcz na standardowym wyposażeniu mieszkania.

Równolegle do nurtu konsumenckiego rozwijane są również profesjonalne konstrukcje - ANC znajdziemy na: pokładach promów kosmicznych, w naziemnym sprzęcie wojskowym, samolotach wojskowych i cywilnych. Kilka linii lotniczych od lat oddaje do dyspozycji swoich biznesowych pasażerów właśnie tego typu słuchawki. Jak się ostatnio dowiedziałem również nasz rodzimy przewoźnik przymierza się do wyposażenia w nie Dreamlinerów.

[img:5:L]

Na głowie PSB M4U 2. Najpierw namówiłem kilku współpasażerów do wzięcia udziału w testach (dość sprawnie to poszło), a następnie wkręciłem do zabawy stewardów. Po sprawdzeniu jak TO działa w warunkach "bojowych" większość podróżnych (w tym załoga) wyraziła chęć nabycia słuchawek tłumiących. Co ciekawe nie wyłonił się jeden zwycięzca - osoby testujące zwracały uwagę na bardzo różne cechy użytkowe dzięki czemu poznałem kompletnie odmienne punkty widzenia od mojego - w swoich recenzjach dzielę się tą wiedzą. Nie mogę pokazać zdjęć z personelem - chyba sami rozumiecie - to był bardzo nietypowy lot

Historia

[img:2:R]

Gdy piszę te słowa mamy rok 2016 i nie uwierzycie, no po prostu nie uwierzycie, ale pomysł na tłumienie niechcianych dźwięków poprzez nakładanie na nie fali o odwróconej fazie powstał aż 82 lata temu! Jako pierwszy wniosek patentowy opisujący działanie tego zjawiska złożył fizyk Paul Lueg w 1933 r. na terenie Niemiec i rok później w 1934 w USA gdzie otrzymał w 1936 roku - U.S. Patent 2.043.416 "Process of silencing sound oscillation".

Oryginalny rysunek z amerykańskiej dokumentacji patentowej Paula Luega z 1934 r. ilustrował możliwość wytłumienia sygnału wewnątrz rury

Nikt wtedy jeszcze nie myślał o zastosowaniu tego pomysłu w słuchawkach, w ogóle słuchawki były jeszcze w powijakach, a pierwszy stereofoniczny model miał zostać skonstruowany dopiero za 10 lat. Na razie mówimy więc o idei, która potrzebowała kolejnych 56 lat, by trafić na rynek konsumencki.

[img:3]

Lawrence J. Fogel dążył do poprawy jakości komunikacji pomiędzy członkami
latających załóg - rysunki z wniosku patentowego 1954 r.

Następnym wynalazcą, który zajął się już konkretnie słuchawkami był Lawrence J. Fogel, który na początku lat 50. pracował dla U.S. Army Signal Corps, gdzie zajmował się m.in. problemem poprawy komunikacji głosowej w kabinach śmigłowców. W 1954 roku zgłosił do opatentowania pomysł, który opisuje pierwowzór tego, co znamy obecnie jako słuchawki z aktywnym tłumieniem, a wtedy było to po prostu urządzeniem do poprawy rozpoznawalności dźwięków w warunkach wysokiego hałasu otoczenia. Stosowny patent został opublikowany w roku 1960 - U.S. Patent 2.966.549. Fogel opatentował jeszcze kilka wynalazków z dziedziny audio, warto więc w wolnej chwili sobie o nim więcej poczytać, bo to jedna z tych nieco zapomnianych postaci, z owoców pracy której korzystamy codziennie nie zdając sobie nawet z tego sprawy. Kolejną cegiełkę dołożył w 1957 roku Willard Meeker oparacowując model teoretyczny i tworząc działający prototyp słuchawek tłumiących zakres 50-500 Hz, osiągający w niektórych zakresach do 20 dB skuteczności.

Aktywna redukcja hałasu opuściła laboratoria za sprawą P. D. Wheelera, który zdefiniował problem z punktu widzenia potrzeb pilotów - pasywny hełm skutecznie radził sobie z częstotliwościami powyżej 500 Hz lecz słabo z niższymi i to właśnie na niższych częstotliwościach skoncentrował on swoją uwagę. Gotowy produkt wielkości walizki został przetestowany w samolocie Hercules osiągając skuteczność 18 dB.

[img:4:R]

Tak wyglądała elektronika (elektryka???) oparta na lampach obsługująca
około roku 1957 Active Noise Reduction Headset. Audiofilski sprzęt, no nie?

Do świata lotnictwa cywilnego słuchawki z aktywnym tłumieniem trafiły za sprawą doktora Amara Bose, który jak głosi legenda w 1978 roku podczas lotu z Zurichu do Bostonu próbował skorzystać ze słuchawek oferowanych na pokładzie samolotu - podobno słychać było niewiele, więc konstruktor wspaniałomyślnie postanowił coś z tym fantem zrobić i opracował program badawczy, którego głównym celem miała być aktywna redukcja odgłosów otoczenia.

[img:6]

Amar Gopal Bose - Amerykanin hinduskiego pochodzenia, człowiek legenda, który potrafił nawet najśmielsze pomysły przekuwać w czyn. Zmarł w 2013 r. w wieku 83 lat. Inżynier elektryk oraz inżynier dźwięku. W ciągu 45 lat swojej kariery naukowej doczekał się tytułu profesora w Instytucie Technologii w Massachusetts. Założyciel i prezes firmy Bose. Przed śmiercią przekazał większość udziałów firmy na rzecz Instytutu by ten dalej kontynuował jego misję badawczą.

Po 8 latach prac projektowych pokazał światu swój prototyp headsetu, który został wykorzystany w 1986 roku przez pilotów Dicka Rutana i Jean Yeager w pierwszym locie dookoła świata bez lądowania. Pierwszy model komercyjny (również headset dla pilotów) pojawił się na rynku w roku 1989 i w niczym nie przypominał współczesnych filigranowych konstrukcji.

[img:7:R]

Tak wyglądał ów słynny prototyp z 1986 r. na głowie Jean Yeager - to chyba jedyna zachowana fotografia, na innych zdjęciach z tamtego słynnego lotu pilotka siedząc za sterami samolotu Rutan Voyager używa charakterystycznego turkusowego headseta marki David Clark.

Równolegle do prac amerykańskich również w Europie działano na polu tłumienia. W 1984 roku Lufthansa zamówiła w firmie Sennheiser podobną konstrukcję. Czyżby wiedzieli o pracach amerykańskich, a może sami wpadli na taki sam pomysł?

W 1987 zaprezentowany zostaje headset LHM 45. Pomimo, że ma to miejsce aż rok po jankesach, to właśnie konstrukcja niemiecka jako pierwsza na świecie otrzymuje certyfikat FAA-TSO (Technical Standard Order of the Federal Aviation Administration).

[img:8]

Patrząc na produkt Sennheisera LHM 45 (HMEC 45) na zdjęciu z 1987 r. można odnieść wrażenie, że nie rok, a dziesięciolecie dzieli obie konstrukcje - na korzyść Sennheisera oczywiście. Wszelkie podobieństwo pilota do Krzysztofa Ibisza jest przypadkowe.

I tu się pojawia pewien drobny problem "polityczno-ideologiczny" związany z palmą pierwszeństwa, bowiem ani Bose ani Sennheiser nie wymyślił noise cancellingu, obie firmy skorzystały z patentu tego samego człowieka (firma Bose przemilcza ten fakt i przypisuje cały laur zasług swojemu założycielowi). Bose jako pierwszy pokazał działający prototyp, ale to Sennheiser wcześniej wypuścił na rynek gotowy produkt, wcześniej również produkował własne mikrofony i headsety dla lotnictwa. To, że amerykanie próbują sobie przypisać palmę pierwszeństwa, a Google im w tym pomaga chyba nikogo nie dziwi, ale co jest ważniejsze z punktu widzenia rynku i konsumentów? Prototyp czy produkt?

TESTY SŁUCHAWEK Z AKTYWNYM TŁUMIENIEM

AKG N60 NC
Audio Technica ATH-MSR7NC
Beoplay H8
Definitive Technology Symphony 1
Denon Globe Cruiser AH-GC20
JBL Everest Elite 700NC
Phiaton Chord MS530
Polk Audio UltraFocus 8000
PSB M4U 2
Samsung Level On Pro
Sennheiser Momentum M2 AEBT Ivory

reklama

Lampy cz. III - wymieniamy lampy