블루투스 무선 이어폰이 대중화되면서 노이즈 캔슬링이란 기술은 필수가 돼가고 있습니다. 노이즈 캔슬링은 시끄러운 주변 소음을 차단하거나 제거해 소리를 잘 들을 수 있도록 돕는 기술입니다. 어떻게 소음을 차단하는지 노이즈 캔슬링의 원리에 대해 알아보겠습니다.
노이즈캔슬링 원리
노이즈 캔슬링은 1950년대 개발돼 1987년에 파일럿의 난청 방지용 헤드셋에 적용됐습니다. 비행기 내에서 느껴지는 제트 엔진의 소음은 교통량이 많은 대낮의 교통 소음과 맞먹어 지속적으로 듣게 되면 불쾌감뿐만 아니라 난청으로 이어집니다. 그 당시 파일러들은 소음성 난청을 심각한 직업병으로 은퇴를 하게 됐습니다. 이런 문제를 노이즈 캔슬링 기술로 해결했고 현대에 이르러 개인용 오디오 기기에 사용됐습니다.
노이즈 캔슬링 기술방식
- 액티브 노이즈 캔슬링(ANC : Active Noise Canceling) : 소음을 소음으로 막는 방식으로 파장의 간섭현상을 이용해 진동의 크기는 같지만 방향이 다른 파장끼리 서로 상쇄시켜 소음을 제거합니다. ex)에어팟
- 패시브 노이즈 캔슬링(PNC : Passive Noise Canceling) : 귀마개처럼 물리적으로 귀를 막아 소음을 차단하는 단순한 방식으로 귀를 덮는 헤드폰이나 헤드셋이나 가수들이 사용하는 인이어도 이에 속합니다.
- 인바이런멘탈 노이즈 캔슬링(ENC : Environmental Noise Canceling) : 소음을 소음으로 막는 ANC와 작동원리는 비슷하지만 2개 이상의 마이크로 소리를 수집한 다음 수집한 소리 신호의 차이만큼 증폭을 시켜 주변 소음을 제거합니다. 통화나 구글 어시스턴스를 사용할때 용이합니다. ex)QCY-T11
액티브 노이즈 캔슬링(ANC)
진동의 크기가 같고 방향이 다른 두 파동이 만나면 상쇄되는 소리의 간섭현상을 이용한 것으로 이어폰이나 헤드셋에 탑재된 외부 마이크가 외부 소음을 감지해 수집된 소음의 파형을 실시간으로 분석한 다음 소음과 반대 파형을 발생시켜 외부 소음을 제거하는 방식입니다. 다시 말해 탑재된 마이크로 소리를 듣고 실시간으로 소리를 분석해 스피커를 통해 반대 파장으로 외부 소리를 상쇄시켜 오롯이 원하는 소리만 들을 수 있게 하는 것입니다.
장점
- 주변 소음이 들리지 않아 작은 볼륨으로 들을 수 있어 청력보호에 도움이 됩니다.
- 비행기 소음이나 지하철, 버스, 기차 등에서 발생하는 규칙적으로 발생하는 소음에는 효과가 좋습니다.
단점
- 외부 마이크, 고성능 칩 등의 기술 등이 필요해 가격이 나갑니다.
- 소음과 반대 파장을 발생시킬때 외부가 아닌 내부로 보낼 경우 멀미 등의 현상을 발생시킬 수 있습니다.
- 순간적인 소음 또는 말소리와같이 불규칙한 소음은 상쇄시킬 수 없습니다.
패시브 노이즈 캔슬링(PNC)
손으로 귀를 막으면 소리가 덜들리듯이 물리적으로 귀를 막아 소음을 차단하는 방법으로 이어 팁, 이어 패드 등을 흡음재 소재를 사용해 소리를 흡수하고 물리적으로 귀를 크게 덮는 오버 이어나 헤드폰 방식을 사용하거나 커널형으로 주변 소음을 차단합니다. 물리적으로 소리를 차단하기 때문에 가격이 저렴하지만 완전히 차단하는 것이 아니므로 외부 소리가 들립니다.
인바이런멘털 노이즈 캔슬링(ENC)
ENC는 두개의 소리 신호를 입력받아 신호의 차이만큼 증폭시켜 소음을 제거하는 방식으로 두 개 이상의 마이크가 사용됩니다. 일반적으로 두 마이크 중 하나는 통화 중인 상대방의 사람의 목소리를 수집하고 상대방의 음성을 정확하게 계산해서 보호하고 다른 마이크는 주변 환경의 소음 신호를 입력받아 제거합니다.
입과 가까운 A마이크는 더 큰 소리 신호를 감지하고 상대적으로 떨어진 B마이크는 A보다 작은 소리 신호를 입력받습니다. A음성신호에서 B음성신호의 음성차이만큼 증폭시켜 소리를 분명하게 만듭니다. 외부 환경 소리 또한 같은 원리로 함께 입력받는데 두 마이크에 도달하는 음파가 거의 같아 두 신호를 빼면 거의 0에 도달해 선명도가 크게 향상되게 합니다.
ANC와 ENC의 차이점
- ANC는 헤드셋 사용자가 원래의 소리 신호를 깨끗하게 얻을 수 있습니다.
- ENC는 통화하는 상대방이 소음으로부터 보호가 됩니다. 즉 통화나 음성 AI시스템을 활용할때 용이합니다.
다시 말해 ANC는 사용자의 청취 환경을 더 조용하게 만들고, ENC는 통화 상대방의 청취 환경을 더 조용하게 만듭니다.
노이즈 캔슬링 부작용 및 단점
- 노이즈캔슬링 기술은 주변의 소리를 차단해 듣고 싶은 소리를 명확하고 분명하게 들을 수 있는 장점이 있지만 이 장점이 단점이 됩니다. 길거리나 운전 중에 소리를 들어야 하는 상황에서는 사용할 시 위험 감지를 못해 사고로까지 이어질 수 있습니다.
- ANC 같은 경우에는 고산지대나 터널 등 기압이 높은 곳 또는 소리가 불규칙적으로 발생하는 곳에서 통증이나 멀미 현상을 느낄 수 있습니다. 또한 외부로 나가야 할 반대 파장이 내부(귀로) 들어오는 오작동으로도 멀미를 느낄 수 있습니다.
- 외 의도염이 발생할 우려가 있습니다. 외 의도는 귀의 입구에서 고막에 이르는 관인데 고막에 가깝게 착용하는 이어폰인 경우 외 의도가 세균이 번식하기 좋은 습한 환경을 만들어 가려움 또는 통증을 유발할 수도 있습니다. 또한 음압을 모아 전달하기 때문에 청각세포에 부담이 가기도 합니다.
노이즈 캔슬링은 주변 소음을 얼마나 제거할지를 조절하는 기술이므로 각 형태의 원리를 이해하고 적절한 환경에서 사용한다면 부작용과 단점보단 긍정적은 요소가 더 많은 기술입니다.
쿠팡 파트너스 활동의 일환으로 이 포스팅은 일정액의 수수료를 제공받습니다.