Se há um fator campeão que colabora para que se aumente cada vez mais o volume dos nossos fones de ouvido, sem dúvidas é o ruído externo ou "barulho", seja nas ruas da cidade, nos escritórios de coworking, em ônibus, aviões, entre outros. Por esse motivo, muitos acham que quanto maior o "volume" do fone, maior será a qualidade, o que é um grande engano.
Para se analisar corretamente o som de um fone de ouvido, devemos estar em um ambiente silencioso ou possuir um fone que consiga isolar de alguma forma o ruído ambiente, pois assim você conseguirá ouvir com clareza o que está sendo reproduzido. Afinal de contas, analisaremos as capacidades de definição, extensão, separação, palco sonoro, entre outras características, e não se "tocam alto".
O que é cancelamento de ruídos?
Existem dois tipos de isolamento nos fones de ouvido, o isolamento passivo e o isolamento ativo. É importante saber diferenciá-los, pois mesmo em um fone com cancelamento de ruído ativo (ANC), é importante que se tenha um bom isolamento passivo para que realmente funcione como se deve.
O isolamento passivo é aquele que é feito de maneira natural, através da própria estrutura do fone [1], sem gasto de energia alguma. Em fones de ouvido do tipo in-ear [2], ele é conseguido pela inserção das ear tips [3] no canal auditivo, causando a atenuação do ruído de forma efetiva. Já em fones do tipo over-ear e on-ear, o isolamento é conseguido através de ear cups (conchas) [1] e das ear pads [3], onde tanto as cups quanto as pads ("almofadas") podem ser feitas de diversos materiais de forma a selar completamente os alto-falantes (drivers) [4]. Para que o som soe mais natural, é necessário que a parte interna das ear cups seja revestida de materiais isolantes, isolando o ruído externo e amortecendo as reverberações geradas pelo driver do fone de ouvido.
O isolamento ativo é aquele que é feito de maneira eletrônica, através de microfones, alto-falantes (drivers) e um circuito para processamento do áudio com DSP (Digital Signal Processing) [5]. Como é necessário o fornecimento de energia para que esse mecanismo funcione, chamamos de "ativo", pois precisa de um par de baterias. Em headphones over-ear e on-ear, ele é mais fácil de ser aplicado, pois há mais espaço em sua estrutura, possibilitando até uma performance superior comparado aos intra-auriculares, já que permite a montagem de projetos mais complexos. Em in-ears, temos diversos problemas que podem interferir na obtenção de um bom resultado no cancelamento de ruído ativo (ANC), incluindo uma estrutura muito pequena e um bom encaixe, algo de extrema importância, que expliquei como fazer adequadamente em neste tutorial.
- Artigo sobre a estrutura dos fones de ouvido
- Artigo sobre os tipos de fones de ouvido
- Artigo sobre o que são ear tips e ear pads
- Artigo sobre o que são drivers e quais as tecnologias existentes
- Artigo sobre o que é DSP
Como o cancelamento de ruído funciona?
Para que fique mais claro o fenômeno que ocorre o cancelamento de ruído ativo (ANC), é necessário entender como ocorre o cancelamento das ondas de som, onde o resultado é o silêncio. Para compreender o processo, é essencial que você saiba que "frequência" é comprimento de uma onda sonora (a distância de um pico ao seguinte ou de um lado ao outro), pois tudo irá girar em torno dela.
Geralmente, os fones de ouvido com ANC costumam cancelar apenas uma faixa de frequência do som. O motivo disso é que infelizmente não é possível cancelar qualquer barulho do ambiente devido às próprias limitações da tecnologia, como explicarei mais abaixo.
Se quisermos "cancelar" uma faixa de frequência do 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 (frequência), porém fora de fase. Fase é uma palavra que descreve o tempo de uma frequência. Quando duas ondas de mesmas frequências 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 frequência inicial e nossa frequência introduzida, tanto dentro quanto fora de fase.
Quando introduzimos a mesma frequência, porém "Out of Phase" da frequência inicial, com os vales e cristas opostas à frequência inicial, o encontro dessas ondas causará o cancelamento total do som, o silêncio.
O cancelamento de ruído ativo (ANC) basicamente funciona através de quatro componentes. São eles:
- Microfones
- Circuito de cancelamento de ruído
- Alto-falantes (driver)
- Bateria
Para que o ANC (Cancelamento de ruído ativo) funcione, é utilizado um conjunto de microfones, posicionados externamente e internamente, para captar o som externo e o som produzido pelos alto falantes (drivers). Isso servirá para fornecer a informação de áudio necessário para o circuito de cancelamento de ruído realize o processamento do som.
O chip de processamento do cancelamento de ruído detecta os áudios gerados pelos microfones e gera "impressões digitais" dos ruídos. Ao fazer isso, ele observa a frequência e a amplitude em que a onda de som chega. Então, analisando o som externo e o interno, é criado pelo processador uma onda "artificial", que é uma versão oposta à dos áudios do ambiente (som externo).
A onda artificial, criada pelo circuito de cancelamento de ruído, é então transmitida para pequenos alto-falantes no fone, que estão apontados para a parte de fora dos fones de ouvido. Esse som gerado pelos pequenos falantes, por estar em oposição exata à onda do som externo, acaba gerando o cancelamento do som do ambiente, gerando assim o silêncio.
Por que utilizar o cancelamento de ruído?
Com o tempo nos acostumamos ao ruído da cidade, do trabalho ou durante uma viagem, seja de ônibus, metrô ou avião. Isso faz com que esqueçamos 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, onde precisamos focar bem, para que possamos pensar e agir maneira mais rápida e precisa. Além disso, o barulho nos impede de ouvir algo com clareza, de nos comunicar com as pessoas como quando estamos em um show ou no momento em que um avião passa ou ao caminharmos próximo a uma construção, por exemplo. Como se não bastasse, os ruídos podem impedir que tenhamos um sono de qualidade. Tudo isso traz um grande stress e afeta consideravelmente a nossa saúde.
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. Por conta disso, muitas pessoas acabam comprando fones de ouvido com ANC sem ter como objetivo principal ouvir música, mas sim 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, pois há atualmente o limite para a atenuação barulhos de forma passiva é de até 25db, mas há lugares aonde os ruídos chegam, por exemplo, a 85dB ou até mesmo 100dB, de forma contínua durante muito tempo.
Como o ANC surgiu?
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 por conta dos altos níveis de ruido (decibéis) durante longos períodos de exposição, gerando uma 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. Inicialmente foram criados headphones voltados para a aviação, como foi dito acima, mas com o tempo, a empresa acabou desenvolvendo fones de ouvido para o consumidor comum, devido às diversas possibilidades de aplicação.
Por que o cancelamento de ruído é chamado de "ativo"?
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 íons-lítio.
O cancelamento de ruido bloqueia totalmente o som externo?
Infelizmente não. Até mesmo os melhores headphones over-ear e on-ear 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.
Há uma dificuldade do ANC de bloquear ou atenuar os sons que são aleatórios, repentinos, pois ocorre um há um delay entre a captação do áudio, processamento do mesmo e a reprodução das ondas invertidas pelos alto-falantes para que o silêncio seja gerado. Neste caso, é necessário que os fones de ouvido com ANC "adivinhem" 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 para haver um melhor cancelamento dos barulhos do local onde se está.
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 frequência, são mais rápidas e, portanto, são muito menos previsíveis e difíceis de lidar.
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.
Um exemplo dessa interferência, são os headphones Bose QC35 e Sennheiser PCX550, que quando o ANC é desligado, nota-se uma melhora na qualidade de som. Porém, não se apavore, pois em fones de ouvido com ANC mais caros, o fabricante implementa microfones internos para que essa interferência na música seja atenuada. Atualmente, o headphone com melhor implementação da tecnologia ANC é o Sony WH-1000XM5, 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 [6] 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 dúvidas de vocês, meus caros leitores. Comentem abaixo o que acharam!
[6] Artigo sobre tudo de fones de ouvido Bluetooth
Esse artigo é feito em parceria com o Grupo Fones de Ouvido High-End:
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