Como funciona o cancelamento de ruido passivo e ativo (ANC)? [básico sobre fones]

Se há um fator campeão que colabora para que se aumente cada vez mais o volume dos nossos fones de ouvido, esse fator sem dúvida alguma é o ruído externo ou "barulho" . Por isso iremos ver nesse artigo sobre cancelamento de ruido passivo e ativo (ANC).

Por Hardware Pular para comentários
Como funciona o cancelamento de ruido passivo e ativo (ANC)? [básico sobre fones]

Se há um fator campeão que colabora para que se aumente cada vez mais o volume dos nossos fones de ouvido, esse fator sem dúvida alguma é o ruído externo ou "barulho" nos mais diversos ambientes de uma cidade ou em uma viagem de avião. Por esse motivo, muitos acham que quanto maior o "volume" do fone de ouvido, maior será a sua qualidade, o que é um grande engano! O ruído alto juntamente com a falta de informação dos usuários de fones de ouvido é o maior incentivador desse erro de julgamento do que é bom ou ruim.

Para se analisar corretamente um fone de ouvido, devemos estar em um ambiente silencioso ou possuir um fone que consiga isolar de alguma forma o ruído ambiente para ouvir com clareza o que está sendo reproduzido. Pois afinal de contas, analisaremos as capacidades de definição, extensão, separação, palco, entre outras características e não se "tocam alto". Um fone só não tocará bem se ele não estiver bem amplificado por questões de impedância e sensibilidade (neste artigo explico melhor sobre o assunto).

 

Isolamento passivo e isolamento ativo

Existem dois tipos de isolamento nos fones de ouvido, o isolamento passivo e o isolamento ativo.

O isolamento passivo é aquele que é feito de maneira natural, através da própria estrutura do fone (saiba mais sobre a estrutura aqui), sem gasto de energia alguma. Em fones in-ear ele é conseguido pela inserção da eartip (saiba mais sobre aqui) no canal auditivo causando um bloqueio de forma efetiva ou ainda através de uma versão customizada do fone de ouvido (é feito um molde do ouvido da pessoa para fabricar uma estrutura geralmente feita de acrílico com o contorno exato do canal auditivo do usuário). Em headphones o isolamento é conseguido através de cups (conchas) completamente seladas feitas de diversos materiais (madeira, plástico, metal, etc) com a parte interna revestida de materiais isolantes para isolar o ruído externo e ao mesmo tempo amortecer as reverberações geradas pelo driver do fone de ouvido.

O isolamento ativo já é aquele que é feito de maneira eletrônica, através de microfones, alto-falantes e um circuito para processamento do áudio, com gasto de energia (necessita de bateria para funcionar). Em headphones ele é mais fácil de ser aplicado em detrimento de sua estrutura maior e mais eficiente, proporcionando assim, possibilidades de melhorias por conta da maior disponibilidade de espaço. Nos fones in-ear, além de possuírem uma estrutura muito menor para a implantação da tecnologia, necessitam de estar muito bem encaixados no ouvido para realmente ser efetivo o cancelamento de ruído ativo.

 

Porque cancelamento de ruído ativo /Active Noise Cancelling (ANC)?

Com o tempo nos acostumamos ao ruído da cidade, do trabalho ou durante uma viagem seja de ônibus, metrô ou avião e acabamos nos esquecendo do quão estressante e danoso o "barulho" é para a nossa saúde mental e auditiva.

O ruído por vezes nos tira a concentração da atividade que estamos realizando como, por exemplo, no trabalho em que precisamos focar bem para pensar mais facilmente e fazer ações de maneira precisa. Impedem-nos de ouvir algo com clareza, de nos comunicar com as pessoas como, por exemplo, em um show, quando um avião passa, em uma construção, etc. Evitam que tenhamos uma boa noite de sono. Tudo isso trás um grande stress e afeta consideravelmente a nossa saúde.

Como se não bastasse, a exposição contínua a ruídos pode prejudicar a nossa saúde auditiva de forma irreversível dependendo do nível de decibéis (dB) e tempo que estamos expostos.

Muitas pessoas por vezes não compram os fones de ouvido com ANC para ouvir música a maior parte do tempo e sim para obter um nível de silêncio maior no dia a dia e conseguir fazer as suas atividades com mais calma e eficiência. Elas partem para essa solução quando já não se consegue isolar o ruído externo de forma passiva, consegue-se aproximadamente de forma passiva isolar até 25db, onde o ruído chega, por exemplo, a 85dB ou até mesmo 100dB de forma contínua durante muito tempo.

Obs: Saiba como conservar e realizar a limpeza do seu fone de ouvido aqui.

 

Como o ANC surgiu e como ele funciona?

O inventor do cancelamento de ruído ativo foi Dr. Lawrence Jerome Fogel, ele projetou os primeiros sistemas de cancelamento de ruído ativo em fones de ouvido e patenteou seus projetos especificamente para o campo de aviação onde na época havia muito a necessidade por conta dos altos níveis de ruido (decibéis), longos tempo de exposição e dificuldade tremenda de comunicação entre os pilotos de jatos.

O cancelamento de ruído se popularizou quando pesquisadores do MIT juntamente com a Bose Corporation, de Amar Bose, lançaram seus famosos fones de ouvido da série QuietComfort nos anos 2000 com a tecnologia. Inicialmente foram criados headphones voltados para a utilização na aviação como já foi dito acima, mas com o tempo acabou sendo lançados fones para também para o consumidor comum por conta de suas várias possibilidades de aplicação.

Para que fique mais claro o fenômeno que ocorre no cancelamento de ruído ativo, explicaremos antes como ocorre o cancelamento das ondas de som. "Frequência" é comprimento de uma onda sonora (a distância de um pico ao seguinte ou de um lado ao outro).

Se quisermos "cancelar" essa freqüência de som, precisaremos eliminar os vales e as cristas da onda para que fique plana (silenciosa). A maneira mais simples de conseguir isso é introduzir exatamente o mesmo som (freqüência), porém fora de fase. Fase é uma palavra que descreve o tempo de uma freqüência. Quando duas ondas de mesmas freqüências ocorrem simultaneamente com picos (peak) e vales (trough) sincronizados, chamamos de "In Phase" (em fase). Quando suas cristas e vales se opõem, nós os chamamos de "Out of Phase" (fora de fase). O diagrama abaixo mostra nossa freqüência inicial e nossa freqüência introduzida, tanto dentro quanto fora de fase.

Estrutura de uma ondaEstrutura de uma onda

 In Phase (em fase) e Out of Phase (fora de fase)"In Phase" (em fase) e "Out of Phase" (fora de fase)

 

Quando introduzimos a mesma freqüência, porém "Out of Phase" da freqüência inicial, com os vales e cristas opostas à freqüência inicial, o encontro dessas ondas causará o cancelamento total do som, o silêncio.

Encontro da frequencia In Phase original com a frequencia Encontro da frequencia "In Phase" original com a frequencia "Out of Phase"

 

O cancelamento de ruído ativo basicamente funciona através de quatro componentes que funcionam da seguinte forma:

 Esquema do funcionamento do cancelamento de ruído ativoEsquema do funcionamento do cancelamento de ruído ativo

 

  •     Microfone - São instalados vários microfones tanto externamente quanto internamente para captar o som externo e o som produzido pelos alto falantes e fornecer a informação de áudio para o circuito de cancelamento de ruído processar.
  •     Circuito de cancelamento de ruído - O chip de processamento do cancelamento de ruído detecta os áudios gerados pelos microfones e gera impressões "impressões digitais" dos ruídos. Ele observa a frequência e a amplitude que a onda de som chega. Então, analisando o som externo e o interno, é criada pelo processador uma onda "artificial" que é uma versão oposta, com depressão, a onda do som externo.
  •     Alto-falante - A onda artificial criada pelo circuito de cancelamento de ruído é transmitida para ser reproduzida através de pequenos alto-falantes no fone apontados para a parte de fora das cups. Esse som gerado pelos pequenos falantes, por estar em oposição exata à onda do som externo, acaba gerando o cancelamento da onda do ruído externo gerando assim o silêncio.

Obs: Para que o som gerado por esses alto falantes não interfira na música, há microfones dedicados a captar o som gerado dentro das cups onde a pessoa está ouvindo o som. Porém não se tem isso em todos os fones com ANC, somente nos mais caros.

  •     Bateria - O cancelamento de ruído é ativo pelo fato da necessidade de energia para fazer com que o sistema funcione. A fonte dessa energia é geralmente uma bateria recarregável de íon-lítio.

 

O cancelamento de ruido bloqueia totalmente o som externo?

Infelizmente não. Até mesmo os melhores headphones com ANC possuem problemas para bloquear todos os tipos de sons gerados no ambiente. Ruídos contínuos são mais fáceis de serem bloqueados do que ruídos repentinos/aleatórios.

Essa dificuldade de cancelamento de sons aleatórios repentinos ocorre porque há um atraso de tempo até que os pequenos alto-falantes do sistema ANC possam gerar o som para cancelamento do ruído. Isso significa que os fones de ouvido, para possuírem um cancelamento ativo eficiente, têm que "adivinhar" como o ruído será reproduzido antes mesmo de ele ser gerado. Em outras palavras, os headphones precisam estimar o perfil de áudio do ruído ambiente reproduzir o som mais adequado possível aos sons gerados para haver o melhor cancelamento de sons ambiente.

Sons de baixa frequência como, por exemplo, motor de um avião, motor de carros, motor de ônibus, têm um comprimento de onda maior, sendo mais lentos e geralmente tendem a ser mais repetitivos. Em contrapartida, as ondas sonoras de alta frequência como, por exemplo, bebês chorando, pessoas falando, incorporam mais informações, mudam com maior freqüência, são mais rápidas e, portanto, são muito menos previsíveis e difíceis de lidar.

Alta frequência  e baixa frequência Alta frequência e baixa frequência

 

O ANC afeta a qualidade do som?

O ANC infelizmente influencia na qualidade do som. Ele cria um ruído de fundo na música fazendo com que o som não soe tão natural. Os usuários também podem experimentar uma mudança na pressão do ar, embora haja aberturas nas cups dos headphones para a saída do ar movimentado pelos drivers dos headphones. Por estes motivos, os audiófilos acabam preferindo, por primarem pela qualidade de som, fones de ouvido que cancelam o ruído de forma passiva.

Exemplo dessa interferência são headphones como Bose QC35 e Sennheiser PCX550 que quando o ANC é desligado, nota-se uma melhora na qualidade de som. Porém não se apavore, em fones de ouvido com ANC mais caros se colocam microfones internos justamente para atenuar essa interferência na música. Atualmente o headphone com melhor implementação da tecnologia ANC é o Sony 1000XM3 onde se consegue anular o som externo com o mínimo de interferência na música.

 

Conclusão

Os fones de ouvido com cancelamento de ruído ativo são muito úteis no dia a dia de muitas pessoas que sofrem com os barulhos das cidades, durante o seu trabalho e nas viagens. Por conta disso não há como negar que o ANC é uma funcionalidade muito tentadora para muitos.

Entretanto, os benefícios gerados pelo cancelamento de ruído ativo, se bem implementado, vem junto com um alto custo para se adquirir com preços girando em torno de US$250 a US$400 aproximadamente nos melhores headphones do mercado para essa tecnologia.

Há também a questão da balança entre a qualidade de som a se perder e a praticidade de utilização a se ganhar com um headphone sem fio Bluetooth com ANC para o dia a dia. O usuário para isso terá que analisar o que trará mais benefícios para ele de acordo com o peso que ele dará para as características dos fones de ouvido de acordo com as atividades que ele exerce no seu dia a dia.

Espero que esse artigo tenha esclarecido algumas duvidas de vocês, meus caros leitores. Comentem abaixo o que acharam!

Esse artigo é feito em parceria com o Grupo Fones de Ouvido High-End:

Compartilhe com seus amigos:
Vitor Valeri
Vitor Valeri Fundador dos canais "Fones High-End" nas principais redes sociais e hobbysta de fones de ouvido há 10 anos, hoje é responsável pela redação sobre a temática juntamente com games (outra paixão). Formado em Saúde Coletiva, anda sempre em busca de inovação e conhecimento.
FACEBOOK // INSTAGRAM: @vitor_valeri // TWITTER: @Vitor_Valeri
Quer conversar com o(a) Vitor, comente:
Minha foto
    Últimas notícias