فناوری نویز کنسلینگ ایرپاد پرو چگونه کار می‌کند؟ | بررسی علمی ANC اپل

فناوری نویز کنسلینگ ایرپاد پرو چگونه کار می‌کند؟ جادوی مهندسی صدا در محصولات اپل

وقتی برای اولین بار ایرپاد پرو (AirPods Pro) را در گوش خود قرار می‌دهید و قابلیت حذف نویز را فعال می‌کنید، حس عجیبی از سکوت ناگهانی را تجربه خواهید کرد؛ انگار دکمه «بی‌صدا کردن دنیای اطراف» را فشار داده‌اید. اما این سکوت چطور در کسری از ثانیه ایجاد می‌شود؟ آیا ایرپاد فقط راه ورود صدا را مسدود می‌کند یا فرآیند پیچیده‌تری در جریان است؟

اپل در سری ایرپاد پرو از ترکیب ایزولاسیون فیزیکی و پردازش صوتی فوق‌سریع استفاده می‌کند تا یکی از قدرتمندترین سیستم‌های حذف نویز فعال یا ANC (Active Noise Cancellation) را در دنیای گجت‌های پوشیدنی ارائه دهد. در ادامه، نگاهی دقیق و مهندسی به پشت صحنه این فناوری می‌اندازیم.

تفاوت حذف نویز غیرفعال (Passive) و فعال (Active) در ایرپاد پرو

قبل از اینکه سراغ تراشه‌ها و الگوریتم‌های اپل برویم، باید بدانیم که سکوت ایرپاد پرو از دو مرحله تشکیل شده است:

1. حذف نویز غیرفعال (Passive Noise Isolation): اولین سد دفاعی در برابر صداهای محیط، سری‌های سیلیکونی (Ear Tips) ایرپاد پرو هستند. برخلاف ایرپادهای معمولی که ساختار پلاستیکی سختی دارند، سری‌های سیلیکونی مجرای گوش را کاملاً کیپ می‌کنند و مانع از ورود فیزیکی بخش زیادی از صداهای فرکانس بالا (مثل صدای صحبت کردن اطرافیان) می‌شوند.

2. حذف نویز فعال (Active Noise Cancellation - ANC): صداهای بم و فرکانس پایین (مثل غرش موتور هواپیما، صدای کولر یا همهمه مترو) به راحتی از سد سیلیکونی عبور می‌کنند. اینجاست که فناوری الکترونیکی اپل وارد میدان می‌شود تا صدا را با استفاده از خودِ صدا از بین ببرد!

مبنای علمی : ANC چطور «صدا» باعث حذف «صدا» می‌شود؟

صدا در واقع مجموعه‌ای از امواج فشاری است که در هوا حرکت می‌کنند و دارای قله (فشار بالا) و دره (فشار پایین) هستند. فناوری نویز کنسلینگ فعال بر پایه یک اصل فیزیکی به نام تداخل ویرانگر (Destructive Interference) یا وارونگی فاز (Phase Inversion) کار می‌کند.

سیستم صوتی ایرپاد پرو موج صدای مزاحم محیط را دریافت می‌کند و بلافاصله یک موج صوتی جدید می‌سازد که دقیقاً قرینه و برعکس (۱۸۰ درجه اختلاف فاز) موج اصلی است. وقتی قله موج صدای محیط با دره موج تولید شده توسط ایرپاد برخورد می‌کند، این دو یکدیگر را خنثی می‌کنند و نتیجه چیزی جز سکوت نخواهد بود؛ دقیقاً مثل جمع کردن عدد با که حاصل آن صفر می‌شود.

مراحل عملکرد نویز کنسلینگ در ایرپاد پرو (گام به گام)

اپل برای اجرای بی‌نقص این فرآیند فیزیکی، سه قطعه سخت‌افزاری کلیدی را در هر کدام از گوشی‌های ایرپاد پرو هماهنگ کرده است:

۱. میکروفون‌های رو به بیرون (Outward-facing Microphones)

روی بدنه بیرونی هر ایرپاد، یک میکروفون توری‌شکل قرار دارد. وظیفه این میکروفون شنیدن صداهای محیط اطراف، قبل از رسیدن آن‌ها به گوش شماست. به محض اینکه صدایی شناسایی شود، اطلاعات آن به تراشه اصلی ارسال شده و ایرپاد یک موج ضدنویز (Anti-noise) معادل آن تولید و پخش می‌کند.

۲. میکروفون‌های رو به داخل (Inward-facing Microphones)

نقطه تمایز اصلی ایرپاد پرو با بسیاری از هدفون‌های معمولی بازار در همین بخش است. اپل یک میکروفون دیگر را در داخل گوشی و دقیقاً رو به مجرای گوش شما قرار داده است. این میکروفون به فضای داخل گوش شما گوش می‌دهد تا ببیند چه مقدار از صدای ناخواسته موفق شده از سد سری سیلیکونی و مرحله اول ضدنویز عبور کند. سپس این صداهای باقی‌مانده را هم با تولید موج معکوس دوم خنثی می‌کند. همچنین، این میکروفون صدای موسیقی در حال پخش را بر اساس ساختار آناتومیک گوش شما بهینه می‌کند قابلیت (Adaptive EQ).

۳. مغز متفکر: تراشه‌های سری H پل H1 و H2

تمام فرآیند دریافت صدا، تحلیل موج و تولید موج معکوس باید قبل از این انجام شود که موج صدای محیط فاصله چند میلی‌متریِ بیرون ایرپاد تا پرده گوش شما را طی کند!

• در ایرپاد پرو نسل ۱، تراشه  H1این کار را با سرعت ۲۰۰ بار در ثانیه انجام می‌دهد.

• در ایرپاد پرو نسل ۲، تراشه قدرتمند  H2این سرعت را به عدد شگفت‌انگیز ۴۸,۰۰۰ بار در ثانیه رسانده است که باعث می‌شود نویز کنسلینگ نسل دوم تا دو برابر قوی‌تر از نسل اول عمل کند و حتی صداهای ناگهانی را هم به خوبی مهار کند.

مقایسه حالت‌های مختلف کنترلی صدا در ایرپاد پرو

اپل با استفاده از همین سخت‌افزار میکروفون‌ها و تراشه‌ها، چند حالت شنیداری مختلف را در اختیار کاربر قرار می‌دهد:

چرا گاهی نویز کنسلینگ ایرپاد پرو ضعیف می‌شود؟

بسیاری از کاربران بعد از چند ماه استفاده حس می‌کنند قدرت حذف نویز ایرپادشان نسبت به روز اول کمتر شده است. این موضوع معمولاً به آپدیت‌های نرم‌افزاری ربطی ندارد و به دو دلیل ساده اتفاق می‌افتد:

1. کثیف شدن توری میکروفون‌ها: همان‌طور که گفتیم، نویز کنسلینگ وابسته به شنیده شدن صدای محیط توسط میکروفون‌های بیرونی است. اگر منافذ توری مشکی‌رنگ روی بدنه ایرپاد با گرد و غبار، چربی پوست یا پرز لباس مسدود شوند، میکروفون نمی‌تواند صدای محیط را به درستی تشخیص دهد و در نتیجه موج ضدنویز دقیقی تولید نمی‌شود.

2. انتخاب سایز نامناسب سری سیلیکونی: اگر سری سیلیکونی به خوبی در گوش چفت نشود و هوا به داخل نشت کند، کل محاسبات آکوستیک میکروفون داخلی به هم می‌ریزد. (پیشنهاد می‌شود حتماً از بخش تنظیمات بلوتوث آیفون، تست Ear Tip Fit Test  را اجرا کنید تا از مناسب بودن سایز سری‌ها مطمئن شوید).

سوالات متداول (FAQ)

آیا نویز کنسلینگ ایرپاد پرو به گوش آسیب می‌زند؟

خیر. امواج ضدنویز تولید شده توسط ایرپاد صرفاً امواج صوتی معمولی با فاز معکوس هستند و هیچ‌گونه اشعه یا فشار فیزیکی خطرناکی ایجاد نمی‌کنند. حس «کیپ شدن گوش» یا فشار خفیفی که برخی افراد در ابتدای استفاده تجربه می‌کنند، یک خطای حسی در مغز به دلیل حذف ناگهانی فرکانس‌های پایین محیط است و کاملاً بی‌خطر است.

آیا استفاده از قابلیت ANC مصرف باتری ایرپاد پرو را بیشتر می‌کند؟

بله. از آنجایی که در حالت ANC میکروفون‌ها و پردازنده H1/H2 به صورت مداوم و هزاران بار در ثانیه در حال پردازش صدا هستند، شارژدهی ایرپاد حدود ۱ تا ۱.۵ ساعت نسبت به حالت عادی (Off) کمتر می‌شود.

آیا نویز کنسلینگ ایرپاد پرو روی گوشی‌های اندرویدی هم کار می‌کند؟

بله، پردازش حذف نویز به صورت مستقل در داخل تراشه خود ایرپاد انجام می‌شود. با نگه داشتن سنسور فشاری (Force Sensor) روی ساقه ایرپاد، می‌توانید حتی زمان اتصال به گوشی اندرویدی یا لپ‌تاپ ویندوزی، بین حالت ANC و Transparency جابه‌جا شوید.