Gürültü Engelleme Nasıl Çalışır? Sese Karşı Karşıt Ses

Bir uçakta ya da trende gürültü engelleyen bir kulaklık takıp açın; motorun gürültüsü sanki biri dünyanın sesini kısmış gibi kaybolur. Sesi fiziksel olarak engelleyen bir şey öncekinden fazla değildir. Bunun yerine kulaklıklar, gürültüyü yok etmek için tasarlanmış kendi seslerini üretir.

Ses bir dalgadır

Ses havada bir basınç dalgası olarak ilerler: Havanın sıkıştığı ve sıkışma denen minik bölgeler, yayıldığı ve seyrelme denen bölgelerle sırayla dizilir. Bir grafikte bu, tepeleri ve çukurları olan bir dalga gibi görünür.

İki ses dalgası buluştuğunda toplanır. Tepeleri üst üste gelirse ses yükselir. Ama birinin tepesi diğerinin çukuruyla buluşursa birbirini söndürür. Buna yıkıcı girişim denir ve gürültü engellemenin sırrı budur.

Karşı gürültü üretmek

Aktif gürültü engelleyen kulaklıklarda şunlar bulunur:

1. Çevrenizdeki sesi sürekli kaydeden mikrofonlar. Pek çok kulaklık, gelen gürültüyü duymak için kulaklığın dışında bir mikrofon ve kulağınıza gerçekte neyin ulaştığını kontrol etmek için içeride bir mikrofon kullanır.
2. Gürültüyü analiz edip onun tam tersi olan dalgayı, yani karşı gürültüyü hesaplayan hızlı bir işlemci.
3. Karşı gürültüyü müziğiniz ya da aramanızla karıştırarak çalan hoparlör.

Gürültü ve karşı gürültü kulağınızda buluştuğunda büyük ölçüde birbirini söndürür. Sistemin çok hızlı çalışması gerekir: Karşı gürültü azıcık bile geç kalırsa artık gürültüyle hizalanmaz ve söndürme başarısız olur.

Neyi susturur, neyi susturamaz?

Aktif engelleme en iyi yaklaşık 1.000 hertzin altındaki düşük frekanslı, düzenli seslerde çalışır: jet motorlarının uğultusu, trenlerin gürlemesi, klimanın vınlaması. Bu sesler öngörülebilirdir ve uzun dalga boyları vardır; onlarla adım adım ilerlemek kolaydır.

Ani ya da tiz seslerde, örneğin konuşmalarda, köpek havlamasında ya da kapı çarpmasında çok daha az etkilidir. Bunlar, doğru biçimde tahmin edilip söndürülemeyecek kadar hızlı değişir. Yakınınızda konuşan birini çoğu zaman hâlâ duyabilmenizin nedeni budur.

Burada pasif yalıtım devreye girer. Kulaklık kapları, köpük yastıklar ve silikon uçlar, malzemelerle durdurulması daha kolay olan yüksek frekanslı sesleri fiziksel olarak engeller. En iyi kulaklıklar ikisini birleştirir.

90 yıllık bir fikir

İlke eskidir. 1930’larda Alman fizikçi Paul Lueg, bir hoparlörden gelen karşıt bir dalgayla sesi söndürme fikrini patentledi. Ama dönemin elektroniği çok yavaştı. Kullanışlı sistemler ancak onlarca yıl sonra geldi: İlk ticari gürültü engelleyen kulaklıklar 1980’lerin sonunda, işitmelerini korumak ve telsiz iletişimini netleştirmek için pilotlara yönelik yapıldı. Ardından tüketici kulaklıkları geldi; bugün gürültü engelleme minicik kablosuz kulak içi kulaklıklara sığıyor.

Benzer teknoloji bazı otomobillerde kabin içindeki yol ve motor gürültüsünü söndürmek için, endüstride de kanal ve fan gürültüsünü azaltmak için kullanılıyor.

Özetle

• Gürültü engelleyen kulaklıklar dışarıdaki gürültüyü kaydetmek için mikrofonlar kullanır.
• Bir işlemci, gürültünün ayna görüntüsü olan bir karşı gürültü dalgası üretir.
• Dalgalar buluştuğunda yıkıcı girişimle birbirini söndürür.
• En iyi motorlar ve trenler gibi düşük ve düzenli seslerde çalışır.
• Konuşmalar ve ani sesler daha zor söndürülür; orada pasif yalıtım yardımcı olur.
• Fikir 1930’larda Paul Lueg tarafından patentlendi; ilk ticari kulaklıklar pilotlar içindi.