노이즈 캔슬링 이어폰의 과학적 원리를 무엇일까?
시끄러운 지하철이나 외부 소음 속에서 무선 이어폰을 귀에 꽂고 특별한 기능을 사용하는 순간 거짓말처럼 소음이 사라지는 일이 발생합니다. 오직 내 이어폰에서만 소리가 나오는 것처럼 고요한 상황이 만들어지는데요. 이 기술은 액티브 노이즈 캔슬링이라는 것입니다.
얼마전만 해도 이어폰의 기능이 들어가면 상당히 고가의 제품이였습니다. 그래서 일반적인 사람들의 경우에는 기본적인 기능만 충실한 제품을 사용하기 일수였습니다. 하지만 액티브 노이즈 캔슬링이라는 기술이 우리에 일상으로 들어와 스트레스를 줄여주고 있습니다. 귀를 정확하게 꽉 막는 것이 아닌데도 어떻게 외부 소음을 줄여서 음악이 들리는 것일까요? 오늘은 노이즈 캔슬링 이어폰의 원리와 파동의 상쇄 간섭을 알아보겠습니다.
소음의 정체는 무엇?
소음을 지우는 상쇄 간섭
노이즈 캔슬링 내부에서의 반응
- 소음 수집: 이어폰 바깥쪽에 있는 미세한 마이크가 외부에서 나는 시끄러운 소음을 수집하여 분석합니다.
- 반대 파동 계산: 이어폰 내부에 칩셋에서 소음의 파동을 분석하고 이와 반대되는 파동을 계산합니다.
- 소음 발산: 계산된 반대 파동을 우리가 듣는 음악과 섞어서 사람의 귀에 전달하게 됩니다. 이때 외부의 소음과 반대 파동의 소음으로 음악만 이어폰에서 잘 들리게 됩니다.
소음은 안들리는데 왜 사람 목소리는 잘 들릴까?
비행기 소리나 지하철의 외부 소음은 차단이 잘 되는데 왜 사람의 목소리나 자동차 경적 소리는 왜 잘들리는지 의문을 가질 수도 있습니다.
하지만 이것은 이어폰의 고장이 아니라 액티브 노이즈 캔슬링 기술의 한계입니다. 이어폰이 마이크를 이용해 외부 소음으 받아들이고 분석하여 다시 내보내기 까지 시간이 걸립니다. 그리고 일정하게 소음이 나는 비행기 소리는 저음역대이고 파악이 쉬워서 완벽하게 반대되는 파동을 만들어 낼 수 있습니다.
하지만 사람의 목소리나 불규칙적인 소리, 고음역대의 소리는 파동의 모양이 제멋대로 변하기 때문에 실시간으로 예측하고 계산하기에 시간이 부족합니다. 그렇기 때문에 소음을 상쇄할 수 없는 상태가 됩니다. 물론 이것이 단점만 있는 것이 아니라 자동차의 경적으로부터 안전한 상황을 만들어 주기도 합니다.
노이즈 캔슬링과 백색 소음
- 노이즈 캔슬링: 파동의 반대방향을 만들어 물리적으로 지워버리는 기술입니다.
- 백색 소음: 일정한 주파수를 가진 빗소리, 파도 소리처럼 편안한 소리를 말합니다. 소리를 지워버리는 것이 아니라 편안한 소리를 내어 다른 신경쓰이는 소리를 덮어버리는 착각을 하게 되는 현상을 만들어내는 것입니다.
- 노이즈 캔슬링 기술은 물리적으로 벽을 만들어 내는 것이 아니라 반대되는 소음을 만들어 파동을 0으로 만들어 버리는 상쇄 간섭을 이용하는 것입니다.
- 이어폰 속의 마이크와 칩셋이 실시간으로 분석하여 소음을 안들리게 하는 과정을 거칩니다.
- 비행기 엔진이나 저주파 소음을 지우기 쉽지만 사람 소리나 고주파 소음은 지우기 어렵습니다.
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