Tipos de cancelación activa de ruido ANC

agosto 25, 2024 Gonzalo Amade

Hoy en día encontramos un gran número de auriculares y audífonos con esta tecnología de cancelación activa de ruido (Active Noise Cancelling) que nos ayudan a conseguir una mayor inmersión en lo que estamos escuchando. Tanto marcas de prestigio como firmas menos conocidas tienen en sus catálogos algún auricular con esta tecnología denominada ANC. Pero ¿Son todos los ANC iguales? ¿Qué diferencias hay entre los distintos tipos de ANC?.

Índice

¿Qué es el ANC en auriculares?
Cancelación activa de ruido feedforward
Cancelación activa de ruido retroalimentada
Cancelación activa de ruido híbrida
Cancelación Activa de Ruido Asistida por IA
Tabla comparativa de tipos de ANC
¿Qué auriculares tienen el mejor ANC?

¿Qué es el ANC en auriculares?

Definiremos brevemente cómo funcionan los auriculares con cancelación de ruido. El ANC (Active Noise Cancelling) se basa se basa en el principio de la cancelación de fase de las ondas de sonido. Las ondas sonoras que están desfasadas 180 grados, o inversas entre sí, se cancelan cuando se suman. Para hacernos una idea es como sumar -1 a +1, el resultado es 0. Lo que se hace con la cancelación de ruido es grabar el ruido de fondo, invertir la señal de ruido para crear «antirruido» y luego sumarla a la señal de salida que incluye música o cualquier otro sonido. Esa señal antiruido cancela el ruido de ambiente en el momento en el que llega al oído. Este ingeniosa idea se planteó hacia 1930 pero no pudo ser hasta muchas décadas después que se implantara en auriculares. Pudo empezar a implementarse en auriculares a medida que avanzaba la miniaturización de componentes electrónicos y su precisión y velocidad así como otros elementos necesarios.

El principal problema con la ANC es el muestreo de los sonidos ambientales con la precisión suficiente para proporcionar el máximo grado de atenuación. Los micrófonos que se integran en el auricular deben capturar el ruido, y la fase de la forma de onda de cancelación que sale de los controladores de auriculares debe alinearse perfectamente con la fase del ruido cuando llega a su oído, de lo contrario sería ineficaz, molesto e incluso perjudicial. Estos sistemas deben ajustarse con precisión y, a medida que avanza la tecnología se consiguen mayores eficiencias, pero conseguir una cancelación del 100% es muy difícil. En cambio, entre 20 y 40 dB de reducción de ruido es bastante común, lo que reduce el nivel de ruido de fondo que se escucha entre un cuarto y un dieciseisavo de su nivel original que ya es una buena cifra.

Otro punto clave a tener en cuenta es que el ruido que se escucha en el interior y el exterior de los auriculares es muy diferente. El propio auricular ejerce una supresión pasiva de ruido, sobre todo modelos de cápsulas cerradas, por lo que el sonido que hay fuera del auricular y el que hay dentro no es el mismo. Esta diferencia entre el exterior y el interior en la captura de sonido cambia sustancialmente la calidad y las capacidades de la cancelación activa de ruido entre los dos tipos de auriculares. Y aquí es dónde los ingenieros se preguntan: ¿Dónde colocar mejor el micrófono para capturar y cancelar el ruido? ¿Dentro o fuera de los auriculares? ¿Y se hacemos algo combinando las dos técnicas?

Cancelación Activa de Ruido Feedforward

El tipo Feedforward de Cancelación de Ruido Activo (ANC) es el sistema más sencillo y el primero en implementarse en auriculares. En este sistema, los micrófonos de captura de ruido se colocan en el exterior de los auriculares para recoger el ruido ambiente. Esta ubicación externa es práctica para auriculares con espacio limitado en su interior como es el caso de auriculares In Ear o True Wireless. Se utiliza un procesador de señal digital (DSP) o hardware dedicado para ajustar la señal de ruido captada en el exterior a lo que el usuario escucha en el interior.

Esta fórmula es menos precisa que colocar micrófonos en el interior del auricular pero una de las ventajas es que se consigue captar con mayor claridad el ruido ambiente para su neutralización y es eficaz en la supresión de ruidos en las frecuencias medias como la voz humana o el tráfico. Sin embargo, por contra, al estar los micrófonos en el exterior, están más expuestos a captar ruidos espontáneos o el propio viento pudiendo amplificarse o generando un efecto no deseable. Por este motivo es importante que los micrófonos que se usan para este fin sean adecuados y exista un sistema antiviento o un sistema de protección acústica.

También hay que mencionar, que la eficacia en la cancelación del ruido puede variar entre usuarios debido al ajuste del auricular que pueda dejar pasar ruido de fondo dentro de la cápsula al no estar bien colocados.

Cancelación Activa de Ruido Retroalimentada

La cancelación activa de ruido de retroalimentación o feedback en auriculares implica colocar el micrófono dentro del auricular o cerca de la oreja del usuario. Esta ubicación permite que el micrófono capte el ruido de manera más precisa, reflejando el sonido que el usuario realmente escucha, independientemente del ajuste de los auriculares. Esta tecnología actúa como un mecanismo de autocorrección y es menos susceptible al ruido del viento y otros efectos externos. Sin embargo, puede perder eficacia en la cancelación de ruidos de alta frecuencia, ya que estos son menos propensos a pasar a través de los auriculares desde el exterior debido al propio apantallamiento acústico del auricular, o reducción pasiva de ruido.

La tecnología ANC de retroalimentación también requiere un procesador para filtrar el ruido y ajustar la señal deseada capturada por el micrófono interno. Un desafío es evitar la retroalimentación o amplificación fuera de control, donde el sistema puede recoger su propia señal antirruido y aumentar el nivel de amplificación, esto puede generar más ruido o un sonido de retroalimentación molesto. Aunque este efecto es raro, puede suceder si en el diseño del auricular no se han tomado las precauciones adecuadas. Hoy en día este sistema está muy evolucionado y es bastante efectivo consiguiendo buenos resultados en la supresión de ruido. Además, este tipo de ANC es más efectivo en frecuencias bajas debido a sus longitudes de onda más largas y el tiempo de procesamiento reducido, ya que se trabaja sobre el audio que está cerca del oído.

Cancelación Activa de Ruido Híbrida

La cancelación activa de ruido híbrida o Hybrid ANC en auriculares combina lo mejor de la cancelación de ruido de retroalimentación y de avance (feedforward). Esta tecnología híbrida utiliza micrófonos tanto internos como externos para ofrecer una cobertura de frecuencia de atenuación de ruido más amplia y consigue reducir las posibilidades de problemas de retroalimentación. Además, permite mantener funciones de aislamiento acústico y control de ruido ambiental, al tiempo que proporciona una cancelación de ruido activa (ANC) precisa y personalizada.

Comentamos que es «personalizada» porque muchos de los auriculares que implementan esta tecnología permiten configurar el nivel de reducción de ruido o incluso ajustarlo para cada ambiente de tal forma que se gane en eficacia en determinadas situaciones.

Sin embargo, el principal inconveniente del ANC híbrido es su costo más elevado. La necesidad de dos micrófonos de alta calidad y un hardware de procesamiento dedicado y más potente para manejar el procesamiento de la señal incrementa el precio. Además, estos auriculares requieren pruebas de frecuencia y rendimiento más exhaustivas para maximizar la eficacia de la cancelación de ruido. Como resultado, los auriculares con ANC híbrido suelen ser más caros, pero ofrecen la mejor calidad de cancelación de ruido disponible en el mercado.

Cancelación Activa de Ruido Adaptativa

La cancelación de ruido adaptativa es un complemento de la cancelación activa de ruido híbrida. Consiste básicamente en que el auricular puede detectar el tipo de ruido y su magnitud para ajustar la reducción en base a los criterios del usuario. Se consiguen muy buenos resultados en la reducción de ruido y hemos visto como algunos fabricantes han modificado sus últimos modelos para incorporar esta variante más avanzada. Prácticamente la mayoría de los auriculares que se consideran premium incorporan cancelación de ruido adaptativa.

Cancelación Activa de Ruido Asistida por IA

Independientemente del tipo de cancelación que un fabricante utilice en uno de sus auriculares, existe un método que asiste al proceso de cancelación mediante el uso de Inteligencia Artificial (IA). Con este sistema de apoyo lo que se consigue es detectar de forma automática la necesidad de reducir el ruido y el tipo de ruido a minimizar para conseguir buenos resultados de forma rápida y precisa. Podríamos decir que es una variante del sistema de reducción de ruido adaptativo pero procesado por un módulo IA.

De momento, este sistema se implanta en auriculares cuyo sistema de reducción de ruido es sencillo y menos perfeccionado para conseguir emular a los sistemas más complejos consiguiendo reducir, sobre todo, el coste del auricular al emplear menos componentes. La reducción del ruido no llega a los niveles de modelos referencia, estando en torno a los 25dB pero se consiguen resultados muy aparentes. También es cierto que con el tratamiento excesivo de la señal de audio usando filtros, y no reduciendo el ruido desde el origen, hace que tengamos un sonido más maquillado que en otros desarrollos.

Podemos ver este sistema en auriculares como los Xiaomi Redmi Buds 5A y algún otro que incorporan los mismos chips de procesamiento y ANC de tipo retroalimentado.

Tabla comparativa de tipos de ANC

Tipo de Atenuación	Ubicación del Micrófono	Fortalezas	Debilidades
Cancelación pasiva de ruido	No dispone	No precisa fuente de alimentación Mejor THD o fidelidad a la fuente de audio	Sensibilidad a determinadas frecuencias
Cancelación activa de ruido feedforward	Exterior	Mejor para cancelar ruidos en frecuencias medias	Menor atenuación del ruido incidental
Cancelación activa de ruido retroalimentada	Interior	Mejor para cancelar ruidos externos como viento, golpes, ruidos espontáneos.	Atenuación más pobre en frecuencias altas
Cancelación activa de ruido híbrida	Combinado Exterior / Interior	Combina los puntos fuertes de ambos tipos de cancelaciones de ruido	Es un sistema más complejo y caro que repercute en el precio final.
Cancelación activa de ruido ajustable o adaptativa	Complemento de la híbrida	Mejora la atenuación en ambientes únicos o personales	Requiere de un proceso de ajuste y aumenta el precio final.

¿Qué auriculares tienen el mejor ANC?

En la actualidad los sistema de reducción activa de ruido que se incluyen en auriculares de gama alta está muy evolucionados y cada marca presenta sus propias versiones pero los mejores incluyen el sistema de cancelación de ruido híbrida. Firmas como Sony, Bose o Sennheiser son las que incorporan los mejores sistemas. En el caso de Sennheiser es una de las firmas pioneras en incorporar estos sistemas. Hace unos años experimentaba con el sistema ANC en auriculares destinados para pilotos de aviación como el HMEC 26 considerado uno de los mejores o el S1 Digital, un alarde de tecnología. En estos casos se prestaba especial atención a la salud auditiva de los pilotos. Estos desarrollos los implantó posteriormente en sus modelos de calle y muchos de los sistemas de reducción de ruido que podemos encontrar en la actualidad proceden de estos desarrollos, incluido el sistema híbrido que ya fue aplicado en sus auriculares de piloto hace años. Lo mismo ocurre con Bose, competencia de Sennheiser en el campo de la aviación, que siguió sus propias evoluciones en el ANC.

Por este motivo, si se buscan sistemas de reducción activa de ruido buenos, de los mejores que se pueden encontrar son los de Bose o los de Sennheiser. Sin embargo, los desarrollos de marcas como Sony o JBL son también muy punteros. Cada una de las firmas tiene sus propias variantes e influye mucho los micrófonos que se instalan así como la parte electrónica que controla el ANC.

Puedes ver nuestro TOP 10 en auriculares Bluetooth con ANC de gama alta dónde están los mejores auriculares con esta tecnología.