イヤホンのノイズキャンセリング機能 〜原理と人に与える効果〜

ノイズキャンセリングとは

まず、ノイズキャンセリングとは何でしょうか。ノイズキャンセリングとは、イヤホンやヘッドホンを装着して音楽などを聴く際に、外部の騒音を低減させる技術です。

周囲の雑音が低減するので、クリアなサウンドで音楽を聴くことができます。また、勉強や仕事に集中したいときにも、ノイズキャンセリング機能が役立ちます。車の走行音や工事音などの騒音も気にならないでしょう。

ノイズキャンセリングの仕組み

では、ノイズキャンセリングの仕組みはどうなっているのでしょうか。音は目に見えない空気を振動させる波（音波）となって周囲に広がります。音の発生源と耳との間に何かしらの障害があれば、音波は耳に届く前に打ち消されてしまい、その音を聞くことができなくなります。

ノイズキャンセリングはこの原理を利用しています。大きく分けて、以下の2種類の方法があります²。

- パッシブノイズキャンセリング（PNC）
- アクティブノイズキャンセリング（ANC）

パッシブノイズキャンセリング（PNC）

パッシブノイズキャンセリングとは、内部回路による信号処理技術を使わず、デバイスの構造によって騒音を防ぐ仕組みです。

具体的には、イヤーピースやイヤーパッドを耳にフィットする形状にしたり、素材を工夫したりして、音の発生源と耳との間に物理的な壁を作ります。耳栓をイメージすれば分かりやすいでしょう。

パッシブノイズキャンセリングは電源や電池が不要で、安価で簡単な方法ですが、高周波数帯域の騒音は防ぎづらいという欠点があります。

アクティブノイズキャンセリング（ANC）

アクティブノイズキャンセリングとは、内部回路による信号処理によって発生させた逆位相の音を重ねて周囲の音を打ち消す仕組みです。

マイナスとプラスを合わせてゼロにするようなイメージです。アクティブノイズキャンセリングのイヤホンは、搭載しているマイクで外部のノイズを集音します。そして、内部回路の信号処理で逆位相の音を作りだして、それを音楽と同時に再生します。その結果、外部のノイズが消えて音楽だけが耳に届きます。

アクティブノイズキャンセリングは電源や電池が必要で、高価で複雑な方法ですが、低周波数帯域の騒音も効果的に防げるという利点があります。

アクティブノイズキャンセリングの種類

アクティブノイズキャンセリングはさらに以下の3種類の方式に分かれています。

- フィードフォワード方式
- フィードバック方式
- ハイブリッド方式

フィードフォワード方式

フィードフォワード方式のイヤホンやヘッドホンは、デバイスの外向きにマイクを配置しています。そのマイクで外部のノイズを集音し、逆位相の音を生成することでノイズを低減させます。イヤホンからはこの逆位相の音と音楽がミックスして再生され、耳には音楽だけが聞こえるという仕組みです。

フィードフォワード方式は、外部のノイズを早くキャッチできるため、高周波数帯域の騒音に強いという特徴があります。しかし、イヤホンの装着状態や耳の形によっては、残留ノイズが発生する可能性があります。

フィードバック方式

フィードバック方式の場合、デバイスの内側の耳に近い位置にマイクを配置しています。このマイクが外部ノイズと音楽の両方を集音した信号からノイズ成分を抽出し、その逆位相の音を生成することで外部ノイズを打ち消す仕組みです。

フィードバック方式は、より耳に近い音の外部ノイズを打ち消すため、低周波数帯域の騒音に強いという特徴があります。しかし、処理が複雑で負荷も大きいため、フィードバック方式のみを搭載するイヤホンはほとんど存在しません。

ハイブリッド方式

そこで、イヤホンでも高性能なノイズキャンセリング性能を実現するために、フィードフォワード方式とフィードバック方式両方の利点を組み合わせた「ハイブリッド方式」が存在します。

まずフィードフォワードマイクで集音したデバイスの外側のノイズを打ち消し、さらにフィードバックマイクで集音した残留ノイズを最終段で打ち消すことで、効率よく優れたノイズキャンセリング性能を発揮できます。

ただし、フィードフォワードマイクとフィードバックマイクそれぞれが必要となり、製造コストの増加や筐体設計の制限が生じるなどのデメリットもあります。

ノイズキャンセリングが人に与える効果

では、ノイズキャンセリングが人に与える効果は何でしょうか。以下に主なものを挙げます。

- 音楽や動画などのコンテンツを高音質で楽しめる

- 周囲の雑音や会話などに気を取られずに集中できる

- 騒音によるストレスや疲労を軽減できる

- 音量を上げすぎなくて済むため、聴力への負担を減らせる

これらの効果は、Bluetoothイヤホンだけでなく、有線や完全無線などのタイプでも同様です。ただし、Bluetoothイヤホンはコードレスであることから、持ち運びや装着感が優れているというメリットもあります。

おわりに

今回は、Bluetoothイヤホンのノイズキャンセリング機能について、その原理と人に与える効果をわかりやすく解説しました。ノイズキャンセリング機能は、音楽や動画などのコンテンツを高音質で楽しんだり、勉強や仕事に集中したりするのに役立つ技術です。

ノイズキャンセリング機能を搭載したBluetoothイヤホンは、種類や性能がさまざまです。自分の用途や好みに合ったものを選ぶためには、連続再生時間や操作方法などのポイントにも注意してください。


以上、Bluetoothイヤホンのノイズキャンセリング機能の原理と人に与える効果についてでした。ぜひ参考にしてください。