ノイズキャンセリングの仕組みと落とし穴

ノイズキャンセリング

ノイズキャンセリングは、その名の通り、「ノイズ」を「キャンセル」。

つまり雑音を消してくれる機能のことです。イヤホンなどについてますね。

ノイズキャンセリングイヤホンなどを使ったときにはびっくりするほど外の雑音が遮断されるのですが、どう言った仕組みなのでしょう？

ノイズキャンセリングの仕組み

そもそも音とは何かというと、空気の振動です。

グラフに表すとこのようになっており、横軸は時間、縦軸は空気の揺れ具合（変位）です。

（ここでは、空気がとあるパターンで揺れてるんだなぁ・・・くらいで大丈夫です。笑）

ノイズキャンセリングがやっていることは簡単に言えば、

まずイヤホンは外の音を聞き取り（黒いグラフ）、解析した後にその音とは全く逆の揺れ具合の音を作り出し、イヤホンから流します（赤いグラフ）。

黒い波も赤い波も、それぞれ単体で聞けばただのノイズですが、二つの音を同時に聞くことにより互いに打ち消され、以下のような青い音（無音）が耳に聞こえることになります。

ノイズキャンセリングの弱点

低い音なら大丈夫

しかし実際には解析して逆の音を出すには若干のタイムラグが生じます。（赤い音は少し遅れます。）

タイムラグは微々たるものなのでここまでで扱った「緩やかな波」＝「低い音」ではほぼ問題なくノイズをキャンセルすることができます。

しかし「激しい波」＝「高い音」ではどうなるでしょう。

高い音の場合

音が高い場合はこのような激しい波となります。

この場合でもノイズキャンセリングは全く同じ動きをしようとするのですが・・・

解析し、出来上がった音波が赤いグラフですが、タイムラグのせいで丸で囲ったところなどはキャンセルどころかノイズを強めてしまっています。

結果、正規の大発明『ノイズ倍増イヤホン』が完成しました。

まとめ

ノイズキャンセリングイヤホンは外の音を聞き取り、逆の音を作り出すことによってノイズをキャンセルしてくれる便利な道具ですが、解析の時に生じるタイムラグによって高い音ではむしろノイズを増強してしまうようです(￣^￣)