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ノイズキャンセリングの原理

2021-04-24

こんにちは

スマートデザインの南口です

 

以前、Air Podsに関して記事を書いたのですが

ノイズキャンセリングがとても優れている点に私は感動しました

そこで今回はノイズキャンセリングの原理を書いていきたいと思います

 

どういう原理でノイズキャンセリングが行われているか

ということを考えるためには

音が波の性質を持っていることを理解する必要があります

「音が波の性質を持っている」とは

音を解析すると画像のような波形を示すということです

 

▼このようなイメージ

 

原理の説明なので

今回は簡単な正弦波で説明します

下の画像で

例えば雑音が緑色の波だった時、

全く逆位相のオレンジ色の波を同時に流して重ねあったらどうなるでしょう

答えは互いが互いを打ち消しあい

赤の線になり、見かけ上では音がなくなったようにみえます

これを破壊的干渉といい、

簡単に言うとノイズキャンセリングはこのようにして雑音を消しているのです

▼ノイズキャンセリングの原理

 

音を消すために別の音を流すなんてちょっと不思議で面白いですよね!?(圧)

 

では、実際にAir Pods Proの構造を見ながら考えてみましょう

ノイズキャンセリングを使用することで

音楽は聞こえないようにならず

雑音のみを選択的に聞こえないようになります

 

ただ単に全ての音が聞こえないようになるのではなく

不用な音のみを聞こえないようにすることって疑問に思いませんか?

 

それはAir Pods Proの場合、雑音の

それを可能にしているのが

この耳の外側にあるマイク部分です

 

▼赤い丸の中の黒い部分がマイク。なるほどメッシュになっていて音を取り込めるようになっている。

 

雑音と逆相の音が流れれば雑音は消えるので

このマイクが周囲の雑音を拾い、

逆相の音を流しているのです

これにより雑音が消え、音楽が聞こえやすくなるのです

 

一旦整理しましょう

Air Pods Proで音楽を聴いているときに

耳に入ってくる音は

➀音楽

②雑音

③Air Pods Proが生成した②の逆位相の音

の3種類ということになり、

②と③は打ち消しあうので、結果的に➀の音楽のみが際立つということです

 

以上がAir Pods Proのノイズキャンセリングの原理です

かなり簡略化しているので

雑音をフーリエ変換して、簡単な関数に変換したりだとか

そういう話はまた今度にしておきましょう

 

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