요즘 이어폰의 노이즈캔슬링 원리는 무엇인가요?

Question

최근에 사용을 해보니 정말 신기할 정도로 외부 소리가 잘 들리지 않더군요. 무슨 원리로 외부의 소리를 이어폰이 치단하는 것인지 궁금해요. 또 인체에는 아무 영향을 안주나요?

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

소리라는것은 파동의 형태로 에너지가 전달됩니다.
그래서 파장과 진폭, 주파수 등의 성질을 가집니다.

파동에너지와 파동에너지가 만나 중첩되어 진폭이 줄어들면 소리도 서로 상쇄되어 사라집니다.
이 원리에 착안하여 바깥에서 들려오는 소음을 그대로 상쇄시켜 노래만 나오도록 변환해줍니다.

감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 심헌용 과학전문가입니다.

파장의 상쇄라고 생각하시면 됩니다. 이전보다 기술의 발전으로 인해 외부에서 들려오는 소리에 대해 무선 이어폰에서 즉각 반응하여 그 소리에 대해 반대되는 파장을 발생시켜 소리를 상쇄시키는 것입니다.

예를 들어 외부의 소리가 0101010 이런식으로 발생한다면, 이어폰에서는 이와 반대되도록 1010101 이라는 신호를 즉각 발생시키는 것입니다. (이는 예시를 든것이며, 실제로는 소리는 파동의 형태이며 x-y 좌표계에서 x축을 기준으로 그래프를 그립니다. )

이해를 하기 쉽게 사진을 첨부합니다.

대부분의 무선 이어폰의 노이즈 캔슬링은 낮은 주파수의 소리를 상쇄시킵니다. 높은 주파수(전철이 다니는 소리, 오토바이의 배기음 소리, 비행기 소리 등)를 상쇄시키기 위해서는 현재 무선 이어폰의 크기에서는 기술이 부족하기 때문입니다. 대신에 주변의 잡음, 말소리 등의 비교적 낮은 주파수의 소리는 상쇄시킬 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링은 외부 소음에 대해 반대되는 음파를 발생시켜 상쇄시킴으로써 소음을 차단해주는 원리입니다.

<원리>

노이즈캔슬링 기술은 파동의 간섭 중 상쇄를 이용한 것입니다. 소리는 공기를 진동시키는 파동이고 외부의 소음은 전부 파동이라고 생각할 수 있습니다. 이 파동을 이어폰이 감지하여 반대로 진동을 시켜 상쇄시켜주는것입니다. 이러한 원리가 적용된 이어폰이 노이즈 캔슬링입니다

<파동에 간섭>

파동이란 에너지의 흐름이고, 특정한 주파수나 파장을 가지고 있습니다. 흔히 기타줄을 튕기는것도 파동이라고 생각하시면 되고, 빛이나 소리도 파동입니다.

우리는 어릴적 줄넘기를 가지고 막 흔들면서 웨이브를 준적이 있을겁니다. 그런데 이 웨이브를 만약 반대편에서 같은 흔들림을 주면 더욱 증폭됩니다. 하지만 반대편에서 반대의 흔들림을 주면 웨이브는 상쇄되고 말것입니다. 이렇게 증폭되고 상쇄되는것을 두 파동의 간섭 현상이라고 합니다.

Answer 4

안녕하세요. 박상진 과학전문가입니다.

소리같은 파동은 상쇄간섭을 합니다.

캔슬링하고자 하는 소리를 녹음한 후 반대 위상의 소리를 발생시켜주면 원래 소리와 상쇄간섭이 일어나 캔슬링되는 원리입니다.

Answer 5

안녕하세요. 한태범 과학전문가입니다.

모든 이어폰에는 수동형 소음 제거(Passive NC, PNC) 방식이 있습니다. 흡음재를 사용해 소음을 흡수하는 것으로 이어팁이나 이어패드를 이용한 소음 차단이 이에 해당됩니다. 하지만 노이즈 캔슬링 헤드폰을 일컫을 때는 보통 전자적으로 주변 환경의 소음을 제거하는 능동형 소음 제거(Active NC, ANC) 방식을 말합니다. 모든 소리는 음파로 전달되는데 전폭, 파장 그리고 주파수로 설명할 수 있습니다.

Answer 6

소리는 파장입니다.

이 파장은 중첩되면 보강 간섭이 일어나거나 상쇄 간섭이 일어나게 됩니다.

노이즈 캔슬링은 상쇄간섭을 이용하여 파장의 진폭을 줄여 소리를 차단합니다.

외부의 잡음에 대해 반대되는 파동을 같은 시간에 발생시켜 소리를 상쇄시킵니다.

따라서 인체에 해가 될 것은 없습니다.