はじめに
この記事では、ノイズキャンセリングの仕組みと機能について専門用語を使わずに簡単に解説します。
最近では「AirPods Pro」を始めとするイヤホンに搭載されている機能のノイズキャンセリングですが、その仕組みを知って使ったり、購入しているでしょうか。この記事では、専門知識がない人にもわかるように難しい用語を使わずに仕組みを説明しています。機能の仕組みや原理を知っていると、比較したり評価するときにも楽しみが一つ増えるので、少しでも興味があればこの記事で学んで見てはいかがですか。
記事の最後にはノイズキャンセリング搭載のおすすめのイヤホンも紹介しているので、そちらも興味があれば最後まで読んでみてください。
ノイズキャンセリングの仕組みを解説
「音」とはなにか
ノイズキャンセリングの仕組みを解説する前に「音」が何か知っていますか。
知っているという人も多いかと思いますが、これから説明するノイズキャンセリングの仕組みを理解するためには必須ですので、簡単に説明しておきます。
結論を言うと、「音」は「波」です。
皆さんが聞いている「音」は空気が振動する「波」が耳に届くことで聞こえています。
そして、その「波」には大きく分けると３つの特徴があり、それによって「音」の聞こえ方が決まってきます。
- 「波」の「揺れの幅」 ＝ 「音」の「大きさ」
- 「波」の「揺れの速さ」 ＝ 「音」の「高さ」
- 「波」の「揺れの形」 ＝ 「音」の「音色」
「音は空気が振動する波」と「波の3つの特徴」が頭に入ったら、本題のノイズキャンセリングの仕組みを解説していきます。
ノイズキャンセリングの種類
一言にノイズキャンセリングと言っていますが、ノイズキャンセリングは大きく分けると２つに分類することできます。
それは、
- パッシブノイズキャンセリング
- アクティブノイズキャンセリング
の2つです。
パッシブノイズキャンセリングというのは、簡単に言うと耳栓をするのと同じ原理です。
つまり、ヘッドホンのイヤーパッドやカナル型イヤホンなどで、耳と外部を物理的に遮断することでノイズが耳に届かないようにするという方法です。
一方で、アクティブノイズキャンセリングは、電気回路や制御を用いることで、リアルタイムで外部の音を打ち消すことでノイズを除去します。
「AirPods Pro」を始めとする最新のイヤホンに採用されているのが、このアクティブノイズキャンセリングです。
急に電気回路や制御と言っても難しいと思いますので、このあとの記事ではアクティブノイズキャンセリングについて、その仕組みを専門用語を使うことなく、簡単にわかりやすく解説します。
はじめに説明した「音」＝「波」ということが頭に入っていれば、その仕組み自体は比較的簡単に理解できるので安心してください。
アクティブノイズキャンセリングの仕組み
それでは「アクティブノイズキャンセリング」の仕組みを解説していきます。
先程は電気回路や制御を使用してノイズキャンセリングを行うと説明したため、全くイメージができていないという人もいるかも知れませんが、その原理自体はとてもシンプルです。
アクティブノイズキャンセリングが何を行っているか一言で簡単に言うと、
「１＋（−１）＝０」
これだけです。
つまり、ノイズの音の波に対して全く逆の波を足し合わせることで、
波が打ち消しあって無音になるということです。
なんとなくイメージが付いてきたと思いますので、イヤホンを例に上げて具体的に説明していきたいと思います。
ノイズキャンセリング機能が付いているイヤホンには、耳の外側の音、つまり外部からのノイズをキャッチするマイクが付いています。
そして、そのマイクで拾った音の波を、イヤホン内部の電気回路や制御で解析します。
解析した音の波に対して全く逆の音を音楽とは別に足し合わせることで、耳に届くまでにはノイズが消えているというのが、アクティブノイズキャンセリングの仕組みです。
外部音取り込みモードの解説
せっかくなので、最近のイヤホンによく搭載されている機能の「外部音取り込みモード」についても仕組みを解説していきたいと思います。
ノイズキャンセリングの仕組みがイメージできているなら、外部音取り込みモードも 簡単に理解できます。
こちらも結論を言うと、
「イヤホンの外の音をイヤホンの内部で再現している」
だけです。
つまり、ノイズキャンセリングでは音の波を解析して逆の音を足し合わせていましたが、外部音取り込みモードでは、音の波を解析して、その音を音楽などに足し合わせているのです。
とてもシンプルで簡単な原理ですが、多くのメーカーではそのまま音を再現するのではなく、「環境ノイズ波は消して、人の声ははっきりと」するなどの工夫をすることで、自然に外部音が聞こえるように制御しています。
例えば、外部音をキャッチしたあとの解析で音の波の中から「人の声」「ノイズ」を分けて、ノイズに関してはノイズキャンセリングの仕組みで逆の音を足し合わせて、人の声などはそのまま再現することで、自然な聞こえ方が実現されます。
簡単な説明でしたが仕組みはなんとなくイメージできましたか。
外部音取り込みモードもノイズキャンセリングと仕組み的には、ほとんど変わりませんので、ついでに覚えておくと良いと思います。
おすすめのイヤホンを紹介
ノイズキャンセリングも外部音取り込みモードも思ったよりもシンプルな仕組みだと思った人も多いのではないでしょうか。しかし。実際にイヤホンに実装しようとすると高い技術力が必要です。
音速は「約340 m/s」で非常に早く、ノイズキャンセリングは少しタイミングがずれるだけで、逆にノイズ増強になってしまうこともあります。
機能が高いイヤホンはそれなりに値段が高いですが、それにはメーカーの高い技術が詰まっていると言うことなのです。
それでは最後に、ノイズキャンセリング機能が優秀なイヤホンを2つ紹介したいと思います。
この2つに関しては細かい仕様はこの記事では解説しませんが、どちらも高性能なノイズキャンセリングと外部音取り込みモードを搭載しているので、おすすめです。
終わりに
この記事ではノイズキャンセリングの仕組みについて、できるだけ簡単に解説をしていきました。
専門用語は使わないようにして説明したので、細かいところは少し違うかもしれませんが、大体のイメージが伝われば嬉しいです。
ガジェットや家電の仕組みがわかると商品を選ぶ楽しみが一つ増えると思うので、新機能など興味を持ったことは調べてみると面白いと思います。
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