Công Nghệ Giảm Tiếng Ồn: Khám Phá ENC và ANC

Giảm tiếng ồn đang trở thành một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống hiện đại, đặc biệt với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tai nghe và thiết bị âm thanh. Bài viết này sẽ đi sâu vào hai công nghệ giảm tiếng ồn hàng đầu hiện nay: ENC (Environmental Noise Cancellation) và ANC (Active Noise Cancellation), phân tích nguyên lý hoạt động, hiệu quả và những điểm mạnh, yếu của từng công nghệ.

Công Nghệ ENC (Environmental Noise Cancellation)

Nguyên lý hoạt động của ENC

ENC, hay còn gọi là công nghệ khử tiếng ồn môi trường, hoạt động dựa trên nguyên tắc thu nhận và xử lý tín hiệu âm thanh từ môi trường xung quanh. Hệ thống này thường sử dụng ít nhất một micro, đặt gần nguồn âm thanh của người dùng (thường là ở gần miệng). Micro này ghi nhận âm thanh môi trường xung quanh đồng thời với giọng nói của người dùng. Sau đó, một bộ xử lý tín hiệu số (DSP) sẽ phân tích và tách biệt giọng nói khỏi tiếng ồn. Tiếng ồn được lọc bỏ hoặc giảm thiểu đáng kể trước khi tín hiệu được truyền đi, đảm bảo chất lượng âm thanh cuộc gọi rõ ràng hơn, loại bỏ tiếng ồn nhiễu từ môi trường. Khác với ANC, ENC tập trung vào việc làm cho giọng nói của người dùng được nghe rõ hơn, giảm thiểu tiếng ồn bên ngoài đối với người nghe ở đầu bên kia của cuộc gọi hơn là giảm tiếng ồn cho chính người dùng. Ví dụ: trong một cuộc gọi video ở quán cà phê ồn ào, ENC sẽ giúp người nghe ở đầu bên kia nghe rõ giọng nói của bạn hơn là bạn nghe rõ hơn âm thanh xung quanh mình.

Hiệu quả của ENC trong môi trường khác nhau

Hiệu quả của ENC phụ thuộc rất nhiều vào đặc điểm của môi trường âm thanh. Trong một số trường hợp, ENC hoạt động xuất sắc, trong khi ở những trường hợp khác, nó lại cho kết quả không như mong muốn.

Văn phòng và không gian học tập

Trong môi trường văn phòng yên tĩnh hoặc không gian học tập tương đối tĩnh lặng, ENC hoạt động rất hiệu quả. Đa số tiếng ồn trong các môi trường này nằm trong dải tần số dễ xử lý, như tiếng gõ bàn phím, tiếng trò chuyện nhỏ, tiếng máy tính hoạt động. ENC có thể giảm đáng kể tiếng ồn nền, giúp cuộc gọi trở nên trong trẻo và rõ ràng hơn.

Giao thông công cộng

Trên xe buýt, tàu điện ngầm hay máy bay, ENC vẫn có thể giảm bớt tiếng ồn, nhưng hiệu quả sẽ bị hạn chế hơn so với môi trường văn phòng. Tiếng ồn trong giao thông công cộng thường có tần số cao, mạnh và không đều, khó xử lý hơn. ENC có thể giảm một phần tiếng ồn động cơ, nhưng sẽ không hoàn toàn loại bỏ được tiếng ồn từ hành khách khác nói chuyện lớn tiếng hay những âm thanh đột ngột không dự đoán trước.

Không gian ngoài trời

Trong các không gian ngoài trời, ENC thường gặp nhiều khó khăn. Vì tiếng ồn ở đây rất phức tạp, đa dạng tần số và không dự đoán được – tiếng gió, tiếng chim, tiếng còi xe, tiếng người nói chuyện… ENC chỉ có thể làm giảm một phần tiếng ồn môi trường và không thể loại bỏ hoàn toàn chúng.

Nhà máy và công trường

Trong môi trường nhà máy và công trường, với cường độ tiếng ồn cực lớn và đặc tính không đều, đột ngột (tiếng máy móc, tiếng kim loại va chạm…), ENC gần như không có tác dụng. Công nghệ này không thể xử lý hiệu quả những tiếng ồn mạnh, đột biến, và có tần số cao.

Điểm Mạnh và Hạn Chế của ENC

Điểm mạnh của công nghệ ENC

ENC có một số ưu điểm vượt trội: Thứ nhất, ENC tương đối tiết kiệm năng lượng so với ANC. Thứ hai, ENC có thể làm giảm tiếng ồn hiệu quả ở một số môi trường nhất định, đặc biệt trong các cuộc gọi điện thoại, giúp cải thiện đáng kể chất lượng âm thanh, làm cho giọng nói người dùng rõ ràng hơn. Thứ ba, ENC thường được tích hợp trong các thiết bị giá thành thấp, giúp tăng khả năng tiếp cận công nghệ này cho người dùng.

Hạn chế trong việc giảm tiếng ồn

Công nghệ giảm tiếng ồn, dù đã phát triển vượt bậc, vẫn còn những hạn chế đáng kể. Hiệu quả của việc giảm tiếng ồn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại tiếng ồn, môi trường, thiết kế của thiết bị và thuật toán xử lý tín hiệu. Một số hạn chế phổ biến:

• Tần số tiếng ồn: Các công nghệ hiện tại thường hiệu quả hơn với các tần số tiếng ồn nhất định. Ví dụ, tiếng ồn đều đặn như tiếng máy bay hay tiếng quạt máy dễ dàng được giảm thiểu hơn so với các tiếng ồn đột ngột, không đều như tiếng còi xe hay tiếng người nói chuyện. Đây là do thuật toán cần thời gian để “học” và tạo ra tín hiệu chống lại tiếng ồn. Tiếng ồn có tần số cao cũng khó loại bỏ hơn, vì sóng âm ngắn và nhanh thay đổi. Một nghiên cứu của Đại học Southampton năm 2022 cho thấy hiệu quả ANC giảm đáng kể ở tần số trên 5kHz, đặc biệt là đối với những tiếng ồn có nhiều tần số phức tạp.

• Môi trường phức tạp: Trong môi trường có nhiều nguồn tiếng ồn khác nhau cùng tồn tại, công nghệ giảm tiếng ốn khó có thể hoạt động hiệu quả. Ví dụ, trong một quán cafe đông người, có tiếng trò chuyện, tiếng máy xay cà phê, tiếng nhạc, thì việc loại bỏ tất cả các loại tiếng ồn này đồng thời là rất khó khăn. Thuật toán sẽ phải xử lý một “bảng giao hưởng” âm thanh phức tạp, dẫn đến việc giảm tiếng ồn không hoàn hảo, thậm chí gây ra hiện tượng “lệch pha” hoặc tạo ra âm thanh méo mó.

• Thiết kế vật lý: Hiệu quả giảm tiếng ồn cũng phụ thuộc vào thiết kế vật lý của tai nghe hoặc thiết bị. Tai nghe khép kín (closed-back) có khả năng cách âm thụ động tốt hơn so với tai nghe mở (open-back), giúp giảm thiểu một phần tiếng ồn trước khi công nghệ chủ động bắt đầu hoạt động. Độ kín khít giữa tai nghe và tai người dùng cũng ảnh hưởng đáng kể. Một khoảng hở nhỏ giữa tai nghe và tai sẽ cho phép tiếng ồn lọt vào, làm giảm hiệu quả giảm tiếng ồn.

• Thời lượng pin: Công nghệ giảm tiếng ồn chủ động, đặc biệt là ANC, tiêu thụ khá nhiều năng lượng. Việc sử dụng liên tục các tính năng này sẽ làm giảm đáng kể thời lượng pin của thiết bị. Đây là một điểm yếu đối với người dùng thường xuyên sử dụng tai nghe trong thời gian dài.

• Giá thành: Công nghệ giảm tiếng ồn tiên tiến thường có giá thành cao hơn so với các công nghệ truyền thống. Việc tích hợp nhiều micro, bộ xử lý tín hiệu mạnh mẽ đều làm tăng giá thành sản phẩm.

Công Nghệ ANC (Active Noise Cancellation)

Nguyên lý hoạt động của ANC

Active Noise Cancellation (ANC) hay công nghệ khử tiếng ồn chủ động hoạt động dựa trên nguyên tắc triệt tiêu sóng âm. Hệ thống ANC sử dụng một hoặc nhiều micro để thu nhận âm thanh từ môi trường xung quanh. Sau đó, một bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) phân tích tín hiệu này và tạo ra một sóng âm có biên độ bằng nhau nhưng ngược pha. Khi hai sóng âm này gặp nhau, chúng triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến việc giảm đáng kể tiếng ồn.

Quá trình này có thể được chia thành các bước sau:

1. Thu nhận tiếng ồn: Micro thu thập âm thanh môi trường xung quanh.

2. Phân tích tín hiệu: DSP phân tích tần số và biên độ của sóng âm, xác định các thành phần tiếng ồn chính.

3. Tạo sóng ngược pha: DSP tạo ra sóng âm có cùng tần số, biên độ nhưng ngược pha với sóng âm đã được thu nhận.

4. Phát sóng triệt tiêu: Loa trong tai nghe phát ra sóng âm ngược pha này.

5. Triệt tiêu tiếng ồn: Sóng âm ngược pha và sóng âm gốc triệt tiêu lẫn nhau, làm giảm đáng kể mức độ tiếng ồn.

Tuy nhiên, quá trình này không hoàn hảo. ANC thường hiệu quả nhất với các tiếng ồn có tần số tương đối thấp và đều đặn. Với các tiếng ồn đột ngột, phức tạp hoặc có tần số cao, hiệu quả của ANC sẽ giảm đi đáng kể. Thời gian phản hồi cũng là yếu tố ảnh hưởng, vì cần một khoảng thời gian ngắn để hệ thống tạo ra sóng ngược pha.

Ứng dụng phổ biến của ANC

Tai nghe để nghe nhạc

ANC được tích hợp rộng rãi trong các tai nghe không dây cao cấp, nhằm mang lại trải nghiệm nghe nhạc tốt hơn, đặc biệt trong môi trường ồn ào. Việc giảm tiếng ồn bên ngoài giúp người dùng thưởng thức âm thanh rõ ràng hơn, chi tiết hơn, không bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn xung quanh. Ví dụ, khi nghe nhạc trên máy bay, ANC giúp loại bỏ tiếng ồn động cơ, tiếng nói chuyện của hành khách, tạo không gian riêng tư, thư giãn cho người dùng.

Tai nghe trong môi trường ồn ào

Ngoài nghe nhạc, ANC cũng rất hữu ích trong các môi trường ồn ào khác, chẳng hạn như văn phòng bận rộn, phương tiện giao thông công cộng, hoặc không gian làm việc tập trung. ANC giúp loại bỏ các tiếng ồn gây mất tập trung, giúp người dùng tập trung vào công việc hoặc học tập hiệu quả hơn. Ví dụ, người dùng có thể sử dụng tai nghe ANC để làm việc trong cà phê mà không bị phân tâm bởi tiếng trò chuyện ồn ào xung quanh.

So Sánh giữa ENC và ANC

Đặc điểm kỹ thuật

Đặc điểm	ENC (Environmental Noise Cancellation)	ANC (Active Noise Cancellation)
Nguyên lý	Tạo tín hiệu chống ồn dựa trên việc thu nhận và xử lý tín hiệu âm thanh môi trường. Thường sử dụng nhiều micro.	Tạo sóng âm ngược pha để triệt tiêu sóng âm gốc.
Số lượng micro	Ít nhất 2, thường nhiều hơn để xác định hướng và loại tiếng ồn.	Ít nhất 1, thường là 2 hoặc nhiều hơn để tăng hiệu quả.
Hiệu quả	Khá hiệu quả với tiếng ồn đều đặn, ít hiệu quả với tiếng ồn đột ngột, tần số cao.	Hiệu quả cao hơn với tiếng ồn đều đặn, nhưng vẫn có hạn chế với tiếng ồn phức tạp, tần số cao.
Tiêu thụ điện năng	Thường thấp hơn ANC.	Thường cao hơn ENC.

Mục tiêu sử dụng

ENC tập trung vào việc cải thiện chất lượng âm thanh của cuộc gọi bằng cách giảm tiếng ồn môi trường xung quanh, đảm bảo người nghe ở đầu dây bên kia có thể nghe rõ giọng nói. ANC tập trung vào việc tạo ra môi trường nghe nhạc hoặc làm việc yên tĩnh cho người dùng, cho phép họ thưởng thức âm nhạc hoặc tập trung vào công việc mà không bị phân tâm bởi tiếng ồn xung quanh.

Hiệu quả trong thực tế

Trong thực tế, cả ENC và ANC đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. ENC hiệu quả hơn trong việc giảm tiếng ồn cho cuộc gọi, đặc biệt là trong môi trường ồn ào nhưng tương đối ổn định. ANC tạo ra hiệu quả giảm tiếng ồn tốt hơn cho trải nghiệm nghe nhạc hoặc làm việc, nhưng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và có thể đắt hơn. Hiệu quả của cả hai công nghệ đều phụ thuộc vào chất lượng của thiết bị, thuật toán xử lý tín hiệu và môi trường sử dụng. Không có công nghệ nào là hoàn hảo và hiệu quả tuyệt đối trong mọi tình huống.

Kết luận

Bài viết đã trình bày chi tiết về công nghệ giảm tiếng ồn, tập trung vào hai công nghệ chính là ENC (Environmental Noise Cancellation) và ANC (Active Noise Cancellation). Chúng ta đã thấy rằng, mặc dù cùng hướng tới mục tiêu giảm thiểu tiếng ồn, nhưng hai công nghệ này lại hoạt động theo những cơ chế khác nhau, dẫn đến hiệu quả và ứng dụng khác biệt. ENC tập trung vào việc cải thiện chất lượng cuộc gọi bằng cách loại bỏ tiếng ồn xung quanh để giọng nói được truyền tải rõ ràng hơn, trong khi ANC nhắm đến việc tạo ra trải nghiệm nghe nhạc hoặc làm việc tốt hơn bằng cách triệt tiêu tiếng ồn tác động trực tiếp đến người dùng. Việc hiểu rõ sự khác biệt này là rất quan trọng để người dùng lựa chọn được sản phẩm phù hợp với nhu cầu của mình. Cuối cùng, bài viết cũng nhấn mạnh tiềm năng phát triển của công nghệ chống ồn và tầm quan trọng của việc lựa chọn sản phẩm chất lượng cao để đạt được hiệu quả tối ưu.

Lời khuyên khi chọn công nghệ giảm tiếng ồn

Việc lựa chọn công nghệ giảm tiếng ồn phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào nhu cầu sử dụng. Không có một giải pháp hoàn hảo cho mọi trường hợp. Dưới đây là một số lời khuyên hữu ích:

• Xác định nhu cầu chính: Bạn cần công nghệ giảm tiếng ồn để cải thiện chất lượng cuộc gọi (ENC) hay để tận hưởng âm thanh tốt hơn trong môi trường ồn ào (ANC)? Nếu bạn thường xuyên họp trực tuyến hoặc gọi điện thoại trong môi trường nhiều tiếng ồn, thì ENC là sự lựa chọn phù hợp. Ngược lại, nếu nhu cầu chính là nghe nhạc, xem phim hay làm việc trong môi trường ồn ào, ANC sẽ mang lại trải nghiệm tốt hơn.

• Xét môi trường sử dụng: Hiệu quả của công nghệ giảm tiếng ồn phụ thuộc vào loại tiếng ồn. ANC hoạt động tốt nhất với tiếng ồn đều đều, liên tục như tiếng máy bay hay tiếng gió, nhưng có thể kém hiệu quả với tiếng ồn đột ngột, không đều như tiếng còi xe hay tiếng động cơ. ENC lại tỏ ra hiệu quả trong việc loại bỏ tiếng ồn nền trong cuộc gọi, nhưng không mạnh mẽ như ANC trong việc triệt tiêu tiếng ồn tác động trực tiếp đến người nghe.

• Xem xét ngân sách: Tai nghe tích hợp ANC thường có giá cao hơn so với tai nghe sử dụng ENC. Bạn cần cân nhắc giữa ngân sách và nhu cầu sử dụng để đưa ra quyết định hợp lý.

• Đọc đánh giá sản phẩm: Trước khi mua, hãy đọc kỹ các đánh giá từ người dùng khác để nắm bắt được hiệu quả thực tế của công nghệ giảm tiếng ồn trên từng sản phẩm. Chú ý đến các đánh giá về hiệu quả giảm tiếng ồn trong các tình huống sử dụng khác nhau.

• Thử nghiệm trực tiếp (nếu có thể): Nếu có cơ hội, hãy thử trực tiếp tai nghe để cảm nhận chất lượng giảm tiếng ồn. Điều này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định chính xác hơn.

Ví dụ, một người thường xuyên đi lại bằng phương tiện công cộng và cần nghe nhạc rõ ràng sẽ cần một chiếc tai nghe có ANC tốt. Trong khi đó, một người thường xuyên gọi điện thoại trong văn phòng cần một chiếc tai nghe có ENC tốt để đảm bảo chất lượng cuộc gọi. Một người làm việc trong môi trường xây dựng ồn ào cần cân nhắc xem công nghệ nào hiệu quả hơn trong môi trường có nhiều tiếng ồn đột ngột. Không nên chỉ tập trung vào việc lựa chọn ANC hoặc ENC mà không xem xét hoàn cảnh sử dụng.

Tương lai của công nghệ chống ồn

Công nghệ chống ồn đang không ngừng phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc. Trong tương lai, chúng ta có thể kỳ vọng những bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực này:

• Cải thiện độ chính xác: Các thuật toán xử lý tín hiệu âm thanh sẽ ngày càng tinh vi hơn, cho phép công nghệ chống ồn loại bỏ tiếng ồn một cách chính xác hơn, kể cả tiếng ồn phức tạp và không đều. Điều này sẽ dẫn đến trải nghiệm người dùng tốt hơn, đặc biệt trong những môi trường ồn ào phức tạp.

• Giảm kích thước và tiêu thụ năng lượng: Các linh kiện điện tử sẽ nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng hơn, cho phép tích hợp công nghệ chống ồn vào nhiều thiết bị hơn, ngay cả những thiết bị nhỏ gọn như tai nghe true wireless. Thời lượng pin của các thiết bị sẽ được cải thiện đáng kể.

• Cá nhân hóa trải nghiệm: Công nghệ chống ồn sẽ được cá nhân hóa dựa trên thói quen sử dụng và sở thích của mỗi người dùng. Hệ thống sẽ tự động điều chỉnh mức độ giảm tiếng ồn dựa trên môi trường xung quanh và hoạt động người dùng đang thực hiện.

• Tích hợp với các công nghệ khác: Công nghệ chống ồn có thể được tích hợp với các công nghệ khác như trí tuệ nhân tạo (AI) để tạo ra những trải nghiệm hoàn toàn mới mẻ. Ví dụ, AI có thể phân tích loại tiếng ồn và điều chỉnh thuật toán giảm tiếng ồn một cách thông minh hơn, giúp giảm tiếng ồn một cách hiệu quả hơn và loại bỏ tiếng ồn không mong muốn.

• Ứng dụng mở rộng: Công nghệ chống ồn không chỉ giới hạn trong tai nghe. Trong tương lai, nó sẽ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác như ô tô, máy bay, và các thiết bị gia dụng, mang lại môi trường sống và làm việc yên tĩnh hơn.

Ví dụ, các nhà nghiên cứu đang tích hợp AI để phân biệt giữa tiếng ồn không mong muốn cần loại bỏ và tiếng ồn hữu ích (ví dụ như tiếng nói của một người nào đó trong cuộc họp). Điều này cho phép người dùng tiếp tục nghe các âm thanh quan trọng trong khi vẫn tận hưởng môi trường yên tĩnh. Tương lai của công nghệ chống ồn hứa hẹn sẽ mang lại trải nghiệm âm thanh tốt hơn, yên tĩnh hơn và cá nhân hoá hơn cho người sử dụng.