騒音が大きすぎる～ヘッドホンで騒音を減らすには？ノイズキャンセリングヘッドホンは良いですか？

街のシンフォニーは必ずしも耳に心地よいものではない。

6時半に目覚まし時計が静寂を破った。

午後7時、地下鉄の轟音、プラットホームの広告、乗客の会話が、指揮者のいない都会のシンフォニーを構成します。

7:40、会社の下の道路では、車のエンジン音、タイヤの摩擦音、工事現場の騒音が私たちの聴覚神経を試しています。

8時、オフィスでは電話の呼び出し音、会話の音、キーボードの音が絶え間なく絡み合い、オフィスセレナーデが響き渡る。

画像ソース: soogif

私たちは幼い頃、流れる水や鳥のさえずり、虫の鳴き声など、自然の音に囲まれていました。今日では、これらの音は街の喧騒に取って代わられています。幸いなことに、ノイズキャンセリングヘッドホンの登場により、私たちは短時間でも騒音から逃れられるようになりました。

画像出典: Pixabay

01ノイズキャンセリングヘッドホンはどのようにしてノイズ低減を実現するのでしょうか？

ノイズキャンセリング ヘッドフォンの秘密を探る前に、まずはパッシブ ノイズ リダクションとアクティブ ノイズ リダクションという 2 種類のノイズ リダクションを区別しましょう。

パッシブノイズリダクション：物理的隔離の技術

つまり、物理的な隔離によって外部のノイズを遮断することです。この方法は、イヤーマフや耳栓を通して耳にしっかりとフィットするヘッドフォンの設計に依存し、特殊な吸音材を使用して密閉性を高めます。それは、外界からの騒音を遮断するために手で耳を塞ぐようなものです。

パッシブノイズリダクションは高周波ノイズに対してより効果的であり、コストも比較的低くなります。これは市場で一般的なノイズ低減方法です。しかし、より優れた遮音性を実現するために、ヘッドフォンでは、よりコンパクトなヘッドバンド設計や、外耳道を埋めるためのより大きな空洞が必要になることが多く、装着時の快適性が犠牲になる可能性があります。

アクティブノイズキャンセリング：テクノロジーの魔法

アクティブノイズ低減技術の登場により、快適性とノイズ低減効果のバランスが実現しました。その原理は、次の 3 つの簡潔なステップで説明できます。

周囲のノイズをキャプチャする: まず、ヘッドセットのマイクが環境内のノイズ音波 (音波 (A) と呼びます) を検出してキャプチャします。

逆音波の生成：次に、イヤホン内部のインテリジェントシステムが音波 A の反対の音波、つまり音波 (-A) を素早く計算します。

融合と再生：最後に、この逆音波（-A）と聞きたい音楽音波（B）を組み合わせて、新しい融合波形（-AB）を形成し、再生します。このようにして、元の外部ノイズ音波（A）は逆音波（-A）によって中和され、耳には比較的純粋な音楽音波（B）だけが残ります。

それは「ポジティブな力」を使って「ネガティブな干渉」を解消するようなものです。アクティブノイズキャンセリングヘッドフォンは、テクノロジーの「魔法」を利用して静かなリスニング空間を実現します。

原理は単純に思えるが、1878年にイギリスの物理学者ジョン・ウィリアム・ストラト（第3代レイリー男爵）がこの概念を提唱してから、アメリカのBOSE社がパイロット向けの初のノイズキャンセリングヘッドホンを発売した1986年まで、ほぼ100年を要した。

技術的な難しさは主に 2 番目のステップにあります。一方、アクティブノイズキャンセリングヘッドホンが受信するノイズは単一の音波ではなく、あらゆる方向から来る予測不可能な音波です。一方、デジタル信号プロセッサは、これらの予測不可能なデータを非常に短時間で処理、反転、再生する必要があり、これらのプロセスは 100 万分の 1 秒以内に完了する必要があります。

02ノイズキャンセリング耳栓の原理とどう違うのですか？

では、アクティブノイズキャンセリングヘッドフォンとノイズキャンセリング耳栓の違いは何でしょうか?前述のように、アクティブ ノイズ キャンセリング ヘッドフォンの核となるのは、外部のノイズと同じ振幅で逆位相の音波を発生させてノイズを中和することです。防音用耳栓の原理は主に物理的な遮断です。

画像出典: Pixabay

物理的な遮音材の遮音効果に大きく依存するパッシブノイズ低減耳栓と比較して、アクティブノイズ低減はノイズ低減効果が優れているだけでなく、聴覚をよりよく保護できます。もちろん、価格も比較的高めです。

03ノイズキャンセリングヘッドホンは耳に優しいですか？

以前は、騒がしい環境で従来のヘッドホンを着用しても、外部の周囲の騒音に悩まされることがありました。音楽や音声を明瞭に聞くために、ユーザーは安全レベル（80 デシベル）を超える音量に上げることが多く、聴覚障害のリスクが大幅に高まります。

アクティブ ノイズ キャンセリング ヘッドフォンは周囲のノイズを低減または遮断し、低音量でもクリアな音質を楽しめるため、外耳道の環境がより静かになります。したがって、聴覚に対して一定の保護効果があります。

画像出典: Pixabay

ただし、ノイズキャンセリングヘッドホンを長時間使用すると、聴力に一定の影響が出る可能性があります。ノイズキャンセリングヘッドホンを長時間着用した後、ヘッドホンを外すと周囲の音が異常にクリアで大きくなることに気づく、という経験をしたことがある人は多いはずです。これは、騒音の少ない状態が長時間続くと、耳が「耳が聞こえない」と勘違いして音が聞こえなくなるためです。受容器は、聴覚の感度と反応性を高めて、音が「聞こえない」状況を補います。この感度の増加により、耳は騒音の大きい環境に対してより強く反応するようになり、聴覚疲労やその他の不快な症状を引き起こす可能性もあります。

さらに、ノイズキャンセリングヘッドホンを長時間装着すると、外耳道が圧迫されて塞がれてしまいます。まず、外耳道の密閉された湿った環境は細菌の増殖を助長します。第二に、長時間圧迫すると外耳道が損傷しやすくなり、細菌が侵入して感染症を引き起こし、外耳炎になる可能性が高まります。

04 日常の耳の保護のヒント

1. ヘッドホンの使用時間: 聴覚への潜在的なダメージを軽減するため、ヘッドホンを 1 日あたり 60 分以上連続して装着することはお勧めしません。また、音量は最大音量の 60% 以内に抑えてください。

2. 騒がしい環境への対処: 騒がしい環境では、聴覚に有害な高デシベルレベルまで音量を上げないように、耳栓またはノイズキャンセリングヘッドフォンを使用することをお勧めします。

画像出典: Pixabay

3. 耳を休める: 定期的に耳に「休暇」を与えましょう。時々ヘッドフォンの使用をやめたり、通話時にスピーカーフォン モードを使用して耳を休めるようにしてください。

4. 耳のケア：入浴や水泳の後はすぐに清潔なタオルで耳を乾かし、外耳道を乾燥した状態に保って、湿気による細菌の繁殖や感染症のリスクを減らします。耳垢を外耳道の奥深くまで押し込んだり、鼓膜を傷つけたりしないように、綿棒を使って耳の奥深くまで入れないようにしてください。過度な掃除による外耳道の問題を避けるために、耳垢を適度に掃除してください。

5. 健康的なライフスタイル: 早歩きやジョギングなどの有酸素運動を積極的に行ったり、ヨガや瞑想などのリラックスできる活動に参加したりすることで、血液循環を促進し、聴力に良い影響を与えます。同時に、ビタミンを補給し、喫煙をやめ、ジャンクフードを避けて、ニコチン、一酸化炭素、悪玉コレステロールが血管や聴力に及ぼす悪影響を軽減しましょう。

出典：重慶科学技術博物館

著者: 魏毅、重慶医科大学博士、中国トップ10の科学普及大使の一人

レビュー専門家: Huang He、Li Chunli、Xu Xiaoping

声明: オリジナルコンテンツと特別な注記を除き、一部の写真はインターネットから引用したものです。これらは商業目的ではなく、科学普及資料としてのみ使用されます。著作権は原作者に帰属します。著作権侵害があった場合は削除いたしますのでご連絡ください。