노이즈 캔슬링
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블루투스 헤드폰 계에서 이 기능으로 가장 유명한 소니 WH-1000XM4와 BOSE QC 35
음향기기에서 음악 감상이나 모니터링 같은 청취 행위를 할 때 방해가 되는 외부 소음을 상쇄, 혹은 차단하는 기술. 처음에는 항공기 탑승자의 소음으로 인한 불편을 해결하기 위해 개발되었다.
소리는 파동이기 때문에, 역 위상의 파동을 같은 시간에 발생시키면 파동은 서로 상쇄되어서 변위가 사라지게 할 수 있다. 이를 파동의 간섭이라고 하는데, 이러한 소리의 특성을 이용해서 역위상의 파동을 연산하고 쏘아내는 것을 통해서 소음을 상쇄하는 기술이다.
헤드폰이나 이어폰 뿐만 아니라 헤드셋 등의 마이크에도 들어간다. 콜센터 직원용 헤드셋이 대표적이며 레이싱카나 항공기 같이 극단적으로 시끄러운 환경에서 쓰이는 마이크에도 노이즈 캔슬링 기술이 필수적이다. 이 경우엔 사람 목소리 대역폭보다 저, 고역대 소리를 상당히 날려버리고 신호를 전송하는 것인데 요즘은 단순히 대역폭을 잘라버리는게 아니라 소음을 감지해서 날려버리기에 시끄러운 환경에서도 자연스러운 목소리를 들을 수 있다.
그리고 정숙성을 요구하는 자동차에도 쓰이고 있는데. 자동차의 엔진 소음와 각종 기계들이 내뿜는 잡소음들을 잡으려면 흡음재를 더 넣어야 하지만, 흡음재는 무게도 나가고 부피도 많이 차지하기에 마구 구겨넣을 수 없다. 그래서 자동차 곳곳에 마이크를 설치해 노이즈 캔슬링으로 줄여나가고 있는데. BOSE는 카 오디오 시스템도 많이 납품하긴 하지만 차량용 노캔 기기도 많이 납품하고 있다.
노이즈 캔슬링은 크게 '''액티브 노이즈 캔슬링'''(Active Noise Cancellation, ANC)와 '''패시브 노이즈 캔슬링'''(Passive Noise Cancellation, PNC)으로 구분된다. 하지만 그냥 노이즈 캔슬링 헤드폰이라고 하면 ANC 헤드폰만을 지칭하는 용어이며, 패시브 노이즈 캔슬링 Passive Noise Cancellation(PNC)은 엄밀하게는 노이즈 캔슬링이 아니다. ANC 기술과 비교해 물리적인 소음 차폐 능력을 PNC로 부를 뿐, 파동의 간섭과 무관하기 때문에 기술적으로 전혀 다르기 때문이다. ANC가 음향분야에 적용되기 전부터 물리적 소음 차폐는 노이즈 아이솔레이션/어테뉴에이션 같은 단어를 사용해왔다. 공연을 위한 스테이지 인 이어 모니터(IEM)에는 소음 차단 능력이 필수이다. IEM중 하나인 ER4는 1990년대 박스에도 노이즈 아이솔레이션이라는 문구가 있고 슈어, 웨스톤, ue 같은 2000년대 초반에 나온 IEM들도 마찬가지다.
이 기술은 1930년대에 처음 개발되었고 헤드폰 용으로 만드려는 시도는 1950년대에도 있었다. 하지만 본격적으로 액티브 노이즈 캔슬링 헤드폰 기술이 개발되기 시작한 것은 1978년 BOSE에서였다. 이후 이 기술을 전차승무원 헤드폰에 적용시켜 느슨하게 쓰면 소리가 전차소음에 묻혀버리고 꽉 조여 쓰자니 압박 때문에 머리가 아픈 기존 헤드폰에 비해 높은 평가를 받았다고 한다.
1984년에는 독일 루프트한자 항공사가 자국 음향기기 회사 젠하이저에게 주문을 넣어 1987년에 젠하이저에서 제품을 출시하였고 보스에서도 10여 년의 연구 뒤 1989년에 항공용 제품을 출시하였다. 즉 액티브 노이즈 캔슬링은 거의 80dB에 달하는 기내 소음으로 인한 소음성 난청에 시달리던 항공기 승무원들에게 먼저 사용된 기술인 것이다. 그 후로 항공기 승객용을 필두로 민간 상대로도 상용화되어 음악 감상 시 정숙한 배경을 만들어 주는데 쓰이게 된다.
과거 다른 회사의 제품들은 과거 BOSE만큼 압도적인 성능을 내지 못 했으나 이후 소니를 비롯해 많은 업체가 뛰어들어 예전만큼 독보적이지는 않다. [1]
액티브 노이즈 캔슬링에 대한 재미있는 참고 영상. 1분 40초 부터 원래 음원과 역위상으로 만들어낸 음원을 스테레오 스피커 한 쪽씩 동시에 재생하는데, 일반적인 스테레오 스피커로 들으면 노이즈가 낀 듯한 탁한 음악으로만 들리지만 옛날 휴대전화 등의 모노 스피커로 들어 보면 원래 음원을 역위상 음파가 상쇄해 완전히 소리를 제거한 것을 확인할 수 있다.
마이크로 소리를 수음하고, 이를 디지털 데이터화한 뒤, 역 위상의 파장을 만들어내서 소리를 내는 스피커에서 쏘아낸다는 구조이다. 원리상 규칙적이고 지속적인 소음이 아니라면 상쇄하기 쉽지 않다. 즉, 사람 말소리로 대표되는 불규칙한 소음은 상쇄 효율이 좀 떨어지지만 반대로 헬기 로터음, 모터 회전 소음, 엔진음 등의 규칙적이고 지속적인 노이즈를 차단하는데는 탁월한 효과를 보인다.
외부 소리를 상쇄하는 역파장을 만들기 위해서는, 들려오는 소리가 마이크에 닿자마자 마이크에서 소리를 디지털 데이터화 하고 이 소리의 역파장의 소리를 연산하고 튜닝된 것에 맞춰서 도로 스피커로 내보내야 한다.
기계음과 같이 계속해서 들려오는 일정한 패턴의 소음이라면 쉽게 상쇄가 가능하다. 이전에 마이크에 거쳐 들어온 소리를 기준으로 다음에 들어올 소음을 예측하여 적절한 타이밍에 맞춰서 역파장을 생성해서 쏘아내는 연산을 하는 것이 가능하기 때문이다. 반면 짤막한 소음이나 실시간으로 변화하는 불규칙한 소음을 이 방법처럼 상쇄하면 소리가 지나간 다음에 역파장의 소리를 쏘게 된다. 상쇄 시킬 소음 파장이 없는데 역파장의 소리를 쏘아낸 것이니 또 다른 소음을 생성한 꼴이 되는 것이다.
말 그대로 찰나간 잠깐 들려오는 불규칙적인 소리, 즉 '''사람의 말소리'''를 차단하기 위해서는 위의 방법으로는 불가능하고, 소리가 마이크에 닿은 때부터 연산을 시작해서 소리가 귀에 들어가기 이전 단계에서 이를 상쇄하는 역파장을 만들어내야 한다. 소리가 헤드폰 이어컵의 얇은 두께를 거쳐가는 그 짧은 시간 이내에 이 모든 과정을 완료하여야 가능한 일이다. 하지만 연산속도는 둘째 치고 당장 소리를 재생하는 스피커나 드라이버만 보더라도 드라이버 재질의 물성이 관여할 수밖에 없고, 그 진동의 전파 속도 등을 감안하면 마이크에서 찰나간 들려온 소리를 실질적으로 차단하기는 쉽지 않다. 다만 기술 발전으로 연산 속도 등에서 큰 개선이 있었던지라, 최근 출시되는 제품들은 일상에서 접할 만한 대부분의 소음을 지속시간이 짧더라도 상당히 잘 캔슬해낸다.
액티브 노이즈 캔슬링 방식을 크게 나누자면, 피드 백 방식과 피드 포워드 방식, 그리고 두 방식을 모두 이용한 하이브리드 방식이 있다. 외부 소음을 감지하는 마이크의 위치에 따른 구분으로, 마이크가 유닛 안에 내장되어 있다면 피드 백 방식, 이어컵 외부에 있다면 피드 포워드 방식으로 구분된다. 피드 백 방식의 경우에는 정밀하고 높은 성능의 소음 차단이 가능하며, 피드 포워드 방식의 경우에는 음질에 미치는 영향이 적고 보다 컴팩트한 설계가 가능하다.
노이즈 캔슬링 기능이 우수하다고 평가 되는 노이즈 캔슬링 헤드폰들은 하이브리드로 만든 모델이 대부분이다. 단순히 소음을 차단하는 것만이 아닌, 주변 환경의 다양한 경우를 인지하고 소음 제거량을 사용자의 조작에 의해, 혹은 스스로 조절하는 기능을 가진 제품들이 많이 출시되어 있다. 외부 소음을 차단하는 것을 기본 골자로 하지만, 경우에 따라서는 오히려 외부의 특정 대역 소리를 재생해 주변과의 단절을 막아서 지하철을 타고 가다 내릴 역을 놓친다든가 하는 불상사를 막아주는 것이다.
확실히 더 조용하다. 성능이 좋은 제품들은 과장 좀 보태서 "세상에 혼자 있는 기분"이라거나 "우주 공간으로 날아간 기분"같은 수식어를 자주 달고 나오며, 위의 패시브 노이즈 캔슬링이 잡아내지 못하는 저음역대의 연속적인 사운드[2]를 거의 없애 버린다(물론 귀를 틀어막아 버리는 제대로 된 pnc 방식에 비하면 100Hz대의 저음역대를 제외하면 소음 차단 성능이 떨어진다). 이는 조용한 청취 환경으로 이어지며, 나아가 외부 소음이나 이 때문에 손실되는 사운드를 듣기 위해 볼륨을 올리다가 과도한 음압 노출로 인한 청력 손상도 막아준다는 점에서 큰 메리트를 가진다. 덕분에 장력과 차음성의 비례라는 한계에서 해방되는 것도 장점이 된다. 이어폰의 경우에는 세미오픈형[3] 정도까지도 커버가 되기 때문에 커널형 특유의 이물감을 싫어하는 사람도 접근할 수 있다.
ANC가 가장 빛을 발하는 환경은 비행기의 장거리 여행이나 지하철, 버스 등의 환경이다. 특히 ANC 기능 자체가 항공업계 종사자를 위해 만들어진 것이 시작이었던만큼 비행기를 자주 탑승하는 사람들에게 효과가 좋다. 비행기 탑승의 경우 눈치를 잘 못 채더라도 실내에 크게 웅웅거리는 엔진 소음 때문에 받는 스트레스가 은근히 있다보니 착용하면 신세계가 열린다. 통근 시 지하철이나 버스를 애용하거나 출장을 자주다니는 직장인처럼 비행기 여행이 잦은 직업이라면 준수한 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰이 돈 값을 하는 경우도 많다.
가격이 비싸다[4]. 발음체 이외의 부품이 추가로 들어가며, 개발비가 높을수밖에 없기 때문이다. 선구자인 Bose가 사업 시작부터 12년동안 5000만 달러를 쏟아부을 정도로 엄청난 투자를 했으며. 당장 마이크가 여러개 들어가는게 기본이다. 보통 오버이어 노이즈 캔슬링 헤드폰 기준으로 이어컵 바깥쪽에 한쌍은 절대적으로 필요하고, 노이즈 캔슬링 성능이 준수하다는 평을 듣는 헤드폰 기준으로는 이어컵 외부에 두쌍 이상의 마이크가 들어간 모델도 있다. 여기에 요즘 노이즈 캔슬링 헤드폰 중 좋다는 물건들은 대부분 하이브리드라 이어컵 안쪽에 한쌍도 웬만하면 들어간다. 이어컵 내부의 소음 환경과 외부의 소음 환경을 비교해서 상쇄 파장을 일으키기 위해서 내부 소리도 측정해야하기 때문이다. 이렇게 소음상쇄파장을 만들어내기 위해서는 DSP도 들어간다는 말이다. 어떤 상쇄 파장 신호를 낼지 연산해야하기 때문이다. 여기에 DSP를 거쳐야하기 때문에 디지털 신호가 필요하므로 유선 헤드폰의 경우엔 3.5mm 잭을 통해서 받은 신호를 디지털로 도로 바꾸기 위한 ADC가 당연히 들어가며, 무선 모델도 마이크에서 받은 소리는 아날로그이므로 디지털화 시키기 위해서 ADC는 빠질수가 없다. 물론 이를 도로 드라이버에 재생하기 위한 DAC도 다 들어간다. 결국 마이크 여러 쌍 + DSP + ADC + DAC가 다 들어가야한다.[5] 이걸 다 기동시켜야하다보니 전력소모가 많으므로 3.5mm 등에서 나오는 전력공급으로는 택도 없다보니 별도의 배터리도 들어가는게 일반적이다. 예외적으로 독자규격이나 그에 가까운 단자, 혹은 애플의 라이트닝 케이블 같은 케이블을 쓴다면 전력공급을 더 많이 당겨오는것을 통해 배터리를 없앨수 있지만 절대다수의 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰은 그렇게 하지 않고 배터리를 내장한다.
여기에 튜닝 난이도가 덤으로 얹어진다. 노이즈 캔슬링 튜닝도 만만치 않은데, 노이즈 캔슬링 기능을 잘못 튜닝하면 외부에서 바람불거나 하는 불규칙한 소음이 들려올때 그 소리를 상쇄시키기 위해서 생성한 소리가 불규칙한 소음이다보니 소음을 상쇄시키지 못하고, 역으로 또다른 생성된 소음으로서 들리는 소음 증폭의 문제가 있기 때문이다. 이 노이즈 캔슬링으로 인해 잘못 증폭된 소음 문제를 줄이기 위해선 튜닝에 신경을 써서 해야한다. 노이즈 캔슬링 성능도 마찬가지. 즉, DSP와 마이크 설계, 그리고 튜닝을 통해서 이런 문제를 완화시키면서 노이즈 캔슬링 성능을 끌어올려야 한다는 말이다. 또한 내부에서 재생되는 노래소리는 상쇄시키면 안되므로 냅다 그냥 들리는 소리를 다 노이즈 캔슬링으로 상쇄 처리해서는 안된다는 문제도 존재한다. 즉, 내부의 노랫소리는 정상적으로 재생시키면서, 외부의 소음의 일부를 잘못 상쇄시키거나 증폭시키는 일이 없는 채로, 나머지 외부 소음은 비교적 잘 상쇄시켜야한다. 이 세가지 사이에서 절묘하게 줄타기를 하면서 튜닝해야한다. 당연한 말이지만 헤드폰의 음질을 튜닝하는것은 별도의 문제다. 다른 헤드폰 처럼 음질 튜닝은 음질 튜닝대로 해야하는데[6] 덤으로 얹어지는 튜닝 난이도가 이 정도인데다 들어가는 부품도 더 들어가야하니 제대로 만들었다면 다른 이어폰이나 헤드폰보다 더 비쌀 수 밖에 없다. 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰과 비견될만한 가격대의 비싼 헤드폰은 음질에 그만큼 많은 시간과 돈을 들여서 개발을 할수 있는 반면, 노이즈 캔슬링 헤드폰 제조사는 그 이외에 신경쓸 것이 많으므로 그럴수가 없다.
다만 음질에 신경을 쓰는 하이엔드 이어폰/헤드폰은 노이즈 캔슬링을 사용하지 않는 점을 고려해보면 딱히 튜닝 난이도가 높다고 하기에는 힘들다. 보스나 소니의 노이즈 캔슬링 이어폰/헤드폰은 일반적으로 다이나믹 드라이버(DD)를 하나 사용한다. 그러나 같은 소니에서도 음질은 신경을 쓴 고가 이어폰은 일반적으로 더 고급 방식으로 여겨지는 밸런스드 아마추어(BA)를 여러 개 사용하고, DD와 BA를 함께 사용하는 하이브리드 방식도 있다. 이런 경우에는 크로스오버 네트워크 설계 등 추가적인 튜닝이 더 들어간다.
그나마 배터리+DAC+DSP등은 블루투스 이어폰이나 헤드폰에도 들어가야하는 부품이다보니 의도치 않게 부품 공유가 가능해서 근래에는 블루투스화가 빠르게 이루어지는 분야이기도 하다. 2017년 말 기준 40만원 안팍으로 형성된 비싼 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰 신제품은 대부분 블루투스 라인업으로 넘어온 상태라고 해도 과언이 아니다. 근데 이 경우에도 튜닝 난이도는 더 높아지는 문제가 생기는데, 노이즈 캔슬링 그 자체가 DSP를 통해서 소리에 영향을 주는것이다보니, 음질을 맞출려면 노이즈 캔슬링을 감안해서 튜닝해야 한다. 요즘 40만원 넘어가는 고가 무선 노이즈 캔슬링 헤드폰들은 노이즈 캔슬링을 끈 상태에서 듣는 기능이나 유선 모드 등도 지원하는데, 이 말은 노이즈 캔슬링이 기동안할때의 음질 튜닝을 또 따로 해줘야하며, 유선모드에선 보통 3.5mm를 쓰므로 DAC/DSP를 안 거친 상태이므로 그 상태에서의 소리 또한 무선에서 노이즈 캔슬링을 킨 경우랑 소리가 다르다. 결국 여기에 맞춰서도 튜닝을 해줘야한다. 여기에 유선모드에서 노이즈 캔슬링만 킨 경우라던지, 무선모드에서 노이즈 캔슬링만 킨 상태라던지 하는걸 전부 다 해줄려면 결국 튜닝해줘야할 모드가 최대 4개나 된다는 말이다. 헤드폰 제조사 입장에서 생각한다면 이는 과장 좀 붙여서 음질 튜닝에만 최대 헤드폰 4개 어치의 음질 튜닝을 헤드폰 하나 만드는데 해줘야한다는 말이다.
당장 BOSE의 ANC 제품군들 같은 경우 수입사의 폭리를 감안하더라도 선뜻 지불하기가 어려운 가격이며(국내 가격이 무려 40~50만 원에 육박한다.) 다른 회사의 제품들도 비슷한 체급의 다른 헤드폰보다 훨씬 비싸다. 가격이 낮은 노이즈 캔슬링 헤드폰은 음질을 기대하기 이전에 역으로 소음을 잘못 증폭시키다보니 노이즈 캔슬링이 아니라 노이즈 앰플리파잉이 되므로 돈이 안되면 아예 안 사는게 낫다고 보는 관점이 매우 많다. 개발비는 제품 단가랑 달리 1대당 깨지는 액수가 아니므로 애플이나 삼성전자, 하다못해 LG전자 등의 대기업들이 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰 시장을 메인스트림 시장으로 끌어내린 뒤 막대한 판매량을 구현한다면 저렴해지는게 가능할수도 있지만 그런 것이 아니라면 저렴한 노이즈 캔슬링은 애매한 물건이 될 가능성이 높다. 아무래도 개발비가 높고 제품 단가도 높을법하니 그럴수 밖에... 상대적으로 저렴한 제품이 없는 것은 아니지만 노이즈 캔슬링 성능과 음질 둘다 잡는 것은 힘들수 밖에 없다. 일단 최근에는 중국산 '''초'''저가형 ANC 제품들이 나와 1~2만원 정도의 가격으로 맛보기 정도는 해 볼 수 있으므로 막귀나 ANR가 뭔지 궁금한 사람들이 써 보기에는 괜찮다.
그리고 조용하다고는 해도 '''완벽한 소음 차단은 불가능하다.''' 엔진 소리는 잘 잡는데 불규칙적인 사람 떠드는 소리나 고음역대의 쇳소리 같은 소리엔 무지 약한 편이다. 위에서 언급했다시피 오히려 소음을 상쇄할려다가 역으로 잡음이 노이즈 캔슬링을 위한 드라이버에서 소음을 증폭시켜버리는 문제도 있다. 잘 만든 노이즈 캔슬링일수록 이 문제를 더 신경써서 만들어서 대부분의 환경에서 약간 거슬리는 정도에 불과하도록 만들수는 있지만, 못 만들면 못 만들수록 노이즈 캔슬링이 역으로 소음 내는 물건으로 만드는 치명적인 문제를 일으킨다. 좀 과장하자면 못만든 액티브노캔 이어폰을 지하철에서 쓰면 지하철소음은 지하철소음대로 제대로 안잡히고 사람소리는 차단이고자시고 그냥 그대로 들려버리니 사실상 의미가 없는수준. 오히려 사람소리에 반응해 화이트노이즈까지 발생해 귀가 더 시끄러워져 소음이 2배로 늘어나는 뭣같은 사태가 발생한다.
그 이외의 단점을 언급하자면 조용해지는 것 때문에 사람 목소리에 더 신경이 쓰이게 된다는 역설적인 단점도 생긴다. 도서실에서 작은 소음만 듣더라도 거슬리는 현상과도 같다. 게다가 원래 노이즈 캔슬링이라는 게 주면 환경을 조용하게 유지해 주는 것이기 때문에 내가 얼마나 시끄러운 소리를 내는지 모르는 단점도 포함된다. 예를 들어 식당에서 이 기능을 사용한다면 나에게는 의자 끄는 소리 등의 소음이 작게 들리겠지만 남에게는 시끄러운 소리가 될 수 있다는 것이다. 그리고 개인차가 좀 있기는 하나 작동 중에 기묘한 느낌을 준다. 그냥 먹먹하고 이상한 느낌으로 끝날 수도 있겠지만 민감한 사람의 경우에는 어지럼증, 메스꺼움, 심지어 멀미까지 겪기도 한다. 한 번도 ANC 제품을 써 본 적이 없는데 사고는 싶다면 청음샵 같은 곳에서 못해도 30분 이상은 들어보는 게 좋다.
그나마 최근에 들어서는 QCY를 비롯, 여러 중소기업들이 액티브 노이즈 캔슬링 기술을 도입한 무선 이어폰을 내놓기 시작하면서 에어팟 프로 이후로 또다른 대중화가 이루어지고 있는 중이다.
별 거 없다. 소리가 새거나 들어오지 않는 밀폐형 하우징과 확실하게 밀착하는 이어패드, 이도 내부로 깊숙하게 들어오거나 밀도 있는 소재로 이루어진 이어팁 같은 순수 물리적 차폐로 실현된다.
오픈형 이어폰이나 헤드폰은 차음성이 매우 낮고, 커널형 이어폰이나 밀폐형 헤드폰이 차음성이 좋은 특성을 지닌다. 여담으로 말하자면, 액티브 노이즈 캔슬링을 지닌 이어폰이나 헤드폰들은 사실상 전부 다 커널형이나 밀폐형으로서, 준수하거나 그 이상 성능의 패시브 노이즈 캔슬링 성능을 내는게 일반적이다. 즉, ANC 헤드폰은 보통 PNC 기능도 준수하다. 특히 헤드폰 경우엔 종합적으로 높은 소음경감을 위해 차음성에도 신경을 많이 쓰다보니 밀폐형 중에서도 차음성이 높은 오버이어 헤드폰의 비중이 높다.[7]
헤드폰의 경우엔 대체로 장력과 이어패드 재질, 이어컵의 사이즈가 사실상 차음성을 좌우한다. 이어폰의 경우엔 커널형 이어폰처럼 귓 구멍을 밀폐하는 이어폰이 차음성이 좋은편이며, 그 중에서도 삽입깊이가 깊은 물건일수록 차음성이 좋다. 헤드폰은 차이가 많이 나지만, 깊이 삽입하는 이어폰은 anc가 필요없을 정도로 소음 차단 성능이 좋을 수도 있다.
일단 이 문서에선 일반적인 이어폰/헤드폰과 하이엔드 이어폰/헤드폰을 구분해서 서술한다.
일반적인 이어폰/헤드폰은 ANC 방식의 이어폰/헤드폰보다 싸다. ANC에 사용되는 여러 부품들이 필요없고 튜닝도 들어가지 않기 때문이다. 다만 구조가 소음 차단을 고려하지 않은 경우는 ANC보다 소음 차단 능력이 떨어질 수밖에 없다.
그러나 하이엔드 이어폰/헤드폰의 경우는 다르다.
장점은 소음 차단 능력이 오히려 액티브 노이즈 캔슬링보다 낫다. 고가로 갈수록 무대에서 사용하기 위한 인 이어 모니터(IEM)가 주류인데, 이런 제품은 일상 생활에서 사용하는 ANC보다 나은 소음 차단 능력을 제공한다. innerfidelity 측정 결과 보스의 ANC 이어폰인 qc20은 보통 25~30db, 가장 많이 차단하는 음역대는 생활 소음의 주성분인 100Hz대로 35db의 소음을 차단한다. 계속 나오는 IEM인 ER4는 ANC 없이 귀를 막는 것만으로 38~42db, 인간의 청력이 가장 예민한 3kHz대에서는 65db까지 소음을 차단한다. 100Hz대를 제외하고는 소음 차단 능력이 압도적이다. 커스텀 IEM도 ER4와 비슷한 수준이다. 또한 음질도 더 좋다. ANC는 외부에서 음악 감상 시 노이즈를 제거하기 위해 역위상파를 쏘는데, 타이밍이 맞지 못하면 외부의 소음과 같은 양의 노이즈가 음악에 더해지는 셈이다. 실제로 ANC를 낀 상태에서 문이 닫히는 것처럼 갑자기 큰 소리가 들리면 음악을 듣다가 퍽 소리가 난다(anc의 방식을 생각하면 어쩔 수가 없는 일이다). 또 ANC는 주로 외부에서 사용할 것을 전제하고 만들기 때문에, 저음을 두껍게 튜닝해서 실내에서 들으면 답답하게 느껴질 수 있다. 따라서 원음을 지향하는 하이파이에서는 anc를 사용하지 않는다.
단점은 더 비싸다. ER4의 경우는 40만원대인데 가성비 좋다 소리를 들으며, 음질을 고려해 좋은 거 사면 가격이 수백만원을 찍는다.[8] 음향 기기는 돈이 많이 드는 취미다. 또 착용감이 나쁘다. ER4는 단순히 귀를 막는 것으로 엄청난 소음 차단 능력을 보여주지만, 굉장히 깊이 삽입해서 그런 차음성을 얻는 것이므로 장시간 착용이 힘들며 안 맞는걸 억지로 쓰다간 이비인후과에 가게 될 수도 있다. 사용자의 귓본을 떠서 만드는 커스텀 IEM은 착용감 면에서 낫지만 제작 기간이 기본 2주 이상으로 상당히 길고, 완성품을 받았는데 귀에 안 맞으면 다시 리쉘이나 리핏을 하느라 시간이 더 들며, 가장 저렴한 제품도 30만 원 대에서 시작하고 좀 괜찮은 거 사려면 100만 원 넘게 깨진다.
또한 말그대로 기능을 "액티브"시켜 사용하는 ANC와 달리 패시브 방식의 노이즈 캔슬링은 기기 자체의 차음성을 기반으로 제작되기에 노이즈 캔슬링을 켜고 끄기가 불가능하다. 간혹 외부소리 듣기 기능이 있는 제품이 있긴 하지만 그건 ANC 제품도 매한가지고, ANC 제품은 외부소리 듣기 기능이 없어도 노이즈 캔슬링을 끄는 기능 자체는 지원하기때문에 그런 기능 자체가 없는 패시브 노이즈 캔슬링과 달리 최소한의 외부 소음 청음이 가능하지만 패시브 타입은 외부소리 듣기 기능이 없는 제품을 살 경우 도로에서 사용시 위험할 수 있다.
블루투스 헤드폰 계에서 이 기능으로 가장 유명한 소니 WH-1000XM4와 BOSE QC 35
1. 개요
음향기기에서 음악 감상이나 모니터링 같은 청취 행위를 할 때 방해가 되는 외부 소음을 상쇄, 혹은 차단하는 기술. 처음에는 항공기 탑승자의 소음으로 인한 불편을 해결하기 위해 개발되었다.
2. 상세
소리는 파동이기 때문에, 역 위상의 파동을 같은 시간에 발생시키면 파동은 서로 상쇄되어서 변위가 사라지게 할 수 있다. 이를 파동의 간섭이라고 하는데, 이러한 소리의 특성을 이용해서 역위상의 파동을 연산하고 쏘아내는 것을 통해서 소음을 상쇄하는 기술이다.
헤드폰이나 이어폰 뿐만 아니라 헤드셋 등의 마이크에도 들어간다. 콜센터 직원용 헤드셋이 대표적이며 레이싱카나 항공기 같이 극단적으로 시끄러운 환경에서 쓰이는 마이크에도 노이즈 캔슬링 기술이 필수적이다. 이 경우엔 사람 목소리 대역폭보다 저, 고역대 소리를 상당히 날려버리고 신호를 전송하는 것인데 요즘은 단순히 대역폭을 잘라버리는게 아니라 소음을 감지해서 날려버리기에 시끄러운 환경에서도 자연스러운 목소리를 들을 수 있다.
그리고 정숙성을 요구하는 자동차에도 쓰이고 있는데. 자동차의 엔진 소음와 각종 기계들이 내뿜는 잡소음들을 잡으려면 흡음재를 더 넣어야 하지만, 흡음재는 무게도 나가고 부피도 많이 차지하기에 마구 구겨넣을 수 없다. 그래서 자동차 곳곳에 마이크를 설치해 노이즈 캔슬링으로 줄여나가고 있는데. BOSE는 카 오디오 시스템도 많이 납품하긴 하지만 차량용 노캔 기기도 많이 납품하고 있다.
노이즈 캔슬링은 크게 '''액티브 노이즈 캔슬링'''(Active Noise Cancellation, ANC)와 '''패시브 노이즈 캔슬링'''(Passive Noise Cancellation, PNC)으로 구분된다. 하지만 그냥 노이즈 캔슬링 헤드폰이라고 하면 ANC 헤드폰만을 지칭하는 용어이며, 패시브 노이즈 캔슬링 Passive Noise Cancellation(PNC)은 엄밀하게는 노이즈 캔슬링이 아니다. ANC 기술과 비교해 물리적인 소음 차폐 능력을 PNC로 부를 뿐, 파동의 간섭과 무관하기 때문에 기술적으로 전혀 다르기 때문이다. ANC가 음향분야에 적용되기 전부터 물리적 소음 차폐는 노이즈 아이솔레이션/어테뉴에이션 같은 단어를 사용해왔다. 공연을 위한 스테이지 인 이어 모니터(IEM)에는 소음 차단 능력이 필수이다. IEM중 하나인 ER4는 1990년대 박스에도 노이즈 아이솔레이션이라는 문구가 있고 슈어, 웨스톤, ue 같은 2000년대 초반에 나온 IEM들도 마찬가지다.
3. 액티브 노이즈 캔슬링의 역사
이 기술은 1930년대에 처음 개발되었고 헤드폰 용으로 만드려는 시도는 1950년대에도 있었다. 하지만 본격적으로 액티브 노이즈 캔슬링 헤드폰 기술이 개발되기 시작한 것은 1978년 BOSE에서였다. 이후 이 기술을 전차승무원 헤드폰에 적용시켜 느슨하게 쓰면 소리가 전차소음에 묻혀버리고 꽉 조여 쓰자니 압박 때문에 머리가 아픈 기존 헤드폰에 비해 높은 평가를 받았다고 한다.
1984년에는 독일 루프트한자 항공사가 자국 음향기기 회사 젠하이저에게 주문을 넣어 1987년에 젠하이저에서 제품을 출시하였고 보스에서도 10여 년의 연구 뒤 1989년에 항공용 제품을 출시하였다. 즉 액티브 노이즈 캔슬링은 거의 80dB에 달하는 기내 소음으로 인한 소음성 난청에 시달리던 항공기 승무원들에게 먼저 사용된 기술인 것이다. 그 후로 항공기 승객용을 필두로 민간 상대로도 상용화되어 음악 감상 시 정숙한 배경을 만들어 주는데 쓰이게 된다.
과거 다른 회사의 제품들은 과거 BOSE만큼 압도적인 성능을 내지 못 했으나 이후 소니를 비롯해 많은 업체가 뛰어들어 예전만큼 독보적이지는 않다. [1]
4. 액티브 노이즈 캔슬링
4.1. 작동 방식 및 특성
액티브 노이즈 캔슬링에 대한 재미있는 참고 영상. 1분 40초 부터 원래 음원과 역위상으로 만들어낸 음원을 스테레오 스피커 한 쪽씩 동시에 재생하는데, 일반적인 스테레오 스피커로 들으면 노이즈가 낀 듯한 탁한 음악으로만 들리지만 옛날 휴대전화 등의 모노 스피커로 들어 보면 원래 음원을 역위상 음파가 상쇄해 완전히 소리를 제거한 것을 확인할 수 있다.
마이크로 소리를 수음하고, 이를 디지털 데이터화한 뒤, 역 위상의 파장을 만들어내서 소리를 내는 스피커에서 쏘아낸다는 구조이다. 원리상 규칙적이고 지속적인 소음이 아니라면 상쇄하기 쉽지 않다. 즉, 사람 말소리로 대표되는 불규칙한 소음은 상쇄 효율이 좀 떨어지지만 반대로 헬기 로터음, 모터 회전 소음, 엔진음 등의 규칙적이고 지속적인 노이즈를 차단하는데는 탁월한 효과를 보인다.
외부 소리를 상쇄하는 역파장을 만들기 위해서는, 들려오는 소리가 마이크에 닿자마자 마이크에서 소리를 디지털 데이터화 하고 이 소리의 역파장의 소리를 연산하고 튜닝된 것에 맞춰서 도로 스피커로 내보내야 한다.
기계음과 같이 계속해서 들려오는 일정한 패턴의 소음이라면 쉽게 상쇄가 가능하다. 이전에 마이크에 거쳐 들어온 소리를 기준으로 다음에 들어올 소음을 예측하여 적절한 타이밍에 맞춰서 역파장을 생성해서 쏘아내는 연산을 하는 것이 가능하기 때문이다. 반면 짤막한 소음이나 실시간으로 변화하는 불규칙한 소음을 이 방법처럼 상쇄하면 소리가 지나간 다음에 역파장의 소리를 쏘게 된다. 상쇄 시킬 소음 파장이 없는데 역파장의 소리를 쏘아낸 것이니 또 다른 소음을 생성한 꼴이 되는 것이다.
말 그대로 찰나간 잠깐 들려오는 불규칙적인 소리, 즉 '''사람의 말소리'''를 차단하기 위해서는 위의 방법으로는 불가능하고, 소리가 마이크에 닿은 때부터 연산을 시작해서 소리가 귀에 들어가기 이전 단계에서 이를 상쇄하는 역파장을 만들어내야 한다. 소리가 헤드폰 이어컵의 얇은 두께를 거쳐가는 그 짧은 시간 이내에 이 모든 과정을 완료하여야 가능한 일이다. 하지만 연산속도는 둘째 치고 당장 소리를 재생하는 스피커나 드라이버만 보더라도 드라이버 재질의 물성이 관여할 수밖에 없고, 그 진동의 전파 속도 등을 감안하면 마이크에서 찰나간 들려온 소리를 실질적으로 차단하기는 쉽지 않다. 다만 기술 발전으로 연산 속도 등에서 큰 개선이 있었던지라, 최근 출시되는 제품들은 일상에서 접할 만한 대부분의 소음을 지속시간이 짧더라도 상당히 잘 캔슬해낸다.
액티브 노이즈 캔슬링 방식을 크게 나누자면, 피드 백 방식과 피드 포워드 방식, 그리고 두 방식을 모두 이용한 하이브리드 방식이 있다. 외부 소음을 감지하는 마이크의 위치에 따른 구분으로, 마이크가 유닛 안에 내장되어 있다면 피드 백 방식, 이어컵 외부에 있다면 피드 포워드 방식으로 구분된다. 피드 백 방식의 경우에는 정밀하고 높은 성능의 소음 차단이 가능하며, 피드 포워드 방식의 경우에는 음질에 미치는 영향이 적고 보다 컴팩트한 설계가 가능하다.
노이즈 캔슬링 기능이 우수하다고 평가 되는 노이즈 캔슬링 헤드폰들은 하이브리드로 만든 모델이 대부분이다. 단순히 소음을 차단하는 것만이 아닌, 주변 환경의 다양한 경우를 인지하고 소음 제거량을 사용자의 조작에 의해, 혹은 스스로 조절하는 기능을 가진 제품들이 많이 출시되어 있다. 외부 소음을 차단하는 것을 기본 골자로 하지만, 경우에 따라서는 오히려 외부의 특정 대역 소리를 재생해 주변과의 단절을 막아서 지하철을 타고 가다 내릴 역을 놓친다든가 하는 불상사를 막아주는 것이다.
4.2. 장점
확실히 더 조용하다. 성능이 좋은 제품들은 과장 좀 보태서 "세상에 혼자 있는 기분"이라거나 "우주 공간으로 날아간 기분"같은 수식어를 자주 달고 나오며, 위의 패시브 노이즈 캔슬링이 잡아내지 못하는 저음역대의 연속적인 사운드[2]를 거의 없애 버린다(물론 귀를 틀어막아 버리는 제대로 된 pnc 방식에 비하면 100Hz대의 저음역대를 제외하면 소음 차단 성능이 떨어진다). 이는 조용한 청취 환경으로 이어지며, 나아가 외부 소음이나 이 때문에 손실되는 사운드를 듣기 위해 볼륨을 올리다가 과도한 음압 노출로 인한 청력 손상도 막아준다는 점에서 큰 메리트를 가진다. 덕분에 장력과 차음성의 비례라는 한계에서 해방되는 것도 장점이 된다. 이어폰의 경우에는 세미오픈형[3] 정도까지도 커버가 되기 때문에 커널형 특유의 이물감을 싫어하는 사람도 접근할 수 있다.
ANC가 가장 빛을 발하는 환경은 비행기의 장거리 여행이나 지하철, 버스 등의 환경이다. 특히 ANC 기능 자체가 항공업계 종사자를 위해 만들어진 것이 시작이었던만큼 비행기를 자주 탑승하는 사람들에게 효과가 좋다. 비행기 탑승의 경우 눈치를 잘 못 채더라도 실내에 크게 웅웅거리는 엔진 소음 때문에 받는 스트레스가 은근히 있다보니 착용하면 신세계가 열린다. 통근 시 지하철이나 버스를 애용하거나 출장을 자주다니는 직장인처럼 비행기 여행이 잦은 직업이라면 준수한 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰이 돈 값을 하는 경우도 많다.
4.3. 단점
가격이 비싸다[4]. 발음체 이외의 부품이 추가로 들어가며, 개발비가 높을수밖에 없기 때문이다. 선구자인 Bose가 사업 시작부터 12년동안 5000만 달러를 쏟아부을 정도로 엄청난 투자를 했으며. 당장 마이크가 여러개 들어가는게 기본이다. 보통 오버이어 노이즈 캔슬링 헤드폰 기준으로 이어컵 바깥쪽에 한쌍은 절대적으로 필요하고, 노이즈 캔슬링 성능이 준수하다는 평을 듣는 헤드폰 기준으로는 이어컵 외부에 두쌍 이상의 마이크가 들어간 모델도 있다. 여기에 요즘 노이즈 캔슬링 헤드폰 중 좋다는 물건들은 대부분 하이브리드라 이어컵 안쪽에 한쌍도 웬만하면 들어간다. 이어컵 내부의 소음 환경과 외부의 소음 환경을 비교해서 상쇄 파장을 일으키기 위해서 내부 소리도 측정해야하기 때문이다. 이렇게 소음상쇄파장을 만들어내기 위해서는 DSP도 들어간다는 말이다. 어떤 상쇄 파장 신호를 낼지 연산해야하기 때문이다. 여기에 DSP를 거쳐야하기 때문에 디지털 신호가 필요하므로 유선 헤드폰의 경우엔 3.5mm 잭을 통해서 받은 신호를 디지털로 도로 바꾸기 위한 ADC가 당연히 들어가며, 무선 모델도 마이크에서 받은 소리는 아날로그이므로 디지털화 시키기 위해서 ADC는 빠질수가 없다. 물론 이를 도로 드라이버에 재생하기 위한 DAC도 다 들어간다. 결국 마이크 여러 쌍 + DSP + ADC + DAC가 다 들어가야한다.[5] 이걸 다 기동시켜야하다보니 전력소모가 많으므로 3.5mm 등에서 나오는 전력공급으로는 택도 없다보니 별도의 배터리도 들어가는게 일반적이다. 예외적으로 독자규격이나 그에 가까운 단자, 혹은 애플의 라이트닝 케이블 같은 케이블을 쓴다면 전력공급을 더 많이 당겨오는것을 통해 배터리를 없앨수 있지만 절대다수의 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰은 그렇게 하지 않고 배터리를 내장한다.
여기에 튜닝 난이도가 덤으로 얹어진다. 노이즈 캔슬링 튜닝도 만만치 않은데, 노이즈 캔슬링 기능을 잘못 튜닝하면 외부에서 바람불거나 하는 불규칙한 소음이 들려올때 그 소리를 상쇄시키기 위해서 생성한 소리가 불규칙한 소음이다보니 소음을 상쇄시키지 못하고, 역으로 또다른 생성된 소음으로서 들리는 소음 증폭의 문제가 있기 때문이다. 이 노이즈 캔슬링으로 인해 잘못 증폭된 소음 문제를 줄이기 위해선 튜닝에 신경을 써서 해야한다. 노이즈 캔슬링 성능도 마찬가지. 즉, DSP와 마이크 설계, 그리고 튜닝을 통해서 이런 문제를 완화시키면서 노이즈 캔슬링 성능을 끌어올려야 한다는 말이다. 또한 내부에서 재생되는 노래소리는 상쇄시키면 안되므로 냅다 그냥 들리는 소리를 다 노이즈 캔슬링으로 상쇄 처리해서는 안된다는 문제도 존재한다. 즉, 내부의 노랫소리는 정상적으로 재생시키면서, 외부의 소음의 일부를 잘못 상쇄시키거나 증폭시키는 일이 없는 채로, 나머지 외부 소음은 비교적 잘 상쇄시켜야한다. 이 세가지 사이에서 절묘하게 줄타기를 하면서 튜닝해야한다. 당연한 말이지만 헤드폰의 음질을 튜닝하는것은 별도의 문제다. 다른 헤드폰 처럼 음질 튜닝은 음질 튜닝대로 해야하는데[6] 덤으로 얹어지는 튜닝 난이도가 이 정도인데다 들어가는 부품도 더 들어가야하니 제대로 만들었다면 다른 이어폰이나 헤드폰보다 더 비쌀 수 밖에 없다. 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰과 비견될만한 가격대의 비싼 헤드폰은 음질에 그만큼 많은 시간과 돈을 들여서 개발을 할수 있는 반면, 노이즈 캔슬링 헤드폰 제조사는 그 이외에 신경쓸 것이 많으므로 그럴수가 없다.
다만 음질에 신경을 쓰는 하이엔드 이어폰/헤드폰은 노이즈 캔슬링을 사용하지 않는 점을 고려해보면 딱히 튜닝 난이도가 높다고 하기에는 힘들다. 보스나 소니의 노이즈 캔슬링 이어폰/헤드폰은 일반적으로 다이나믹 드라이버(DD)를 하나 사용한다. 그러나 같은 소니에서도 음질은 신경을 쓴 고가 이어폰은 일반적으로 더 고급 방식으로 여겨지는 밸런스드 아마추어(BA)를 여러 개 사용하고, DD와 BA를 함께 사용하는 하이브리드 방식도 있다. 이런 경우에는 크로스오버 네트워크 설계 등 추가적인 튜닝이 더 들어간다.
그나마 배터리+DAC+DSP등은 블루투스 이어폰이나 헤드폰에도 들어가야하는 부품이다보니 의도치 않게 부품 공유가 가능해서 근래에는 블루투스화가 빠르게 이루어지는 분야이기도 하다. 2017년 말 기준 40만원 안팍으로 형성된 비싼 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰 신제품은 대부분 블루투스 라인업으로 넘어온 상태라고 해도 과언이 아니다. 근데 이 경우에도 튜닝 난이도는 더 높아지는 문제가 생기는데, 노이즈 캔슬링 그 자체가 DSP를 통해서 소리에 영향을 주는것이다보니, 음질을 맞출려면 노이즈 캔슬링을 감안해서 튜닝해야 한다. 요즘 40만원 넘어가는 고가 무선 노이즈 캔슬링 헤드폰들은 노이즈 캔슬링을 끈 상태에서 듣는 기능이나 유선 모드 등도 지원하는데, 이 말은 노이즈 캔슬링이 기동안할때의 음질 튜닝을 또 따로 해줘야하며, 유선모드에선 보통 3.5mm를 쓰므로 DAC/DSP를 안 거친 상태이므로 그 상태에서의 소리 또한 무선에서 노이즈 캔슬링을 킨 경우랑 소리가 다르다. 결국 여기에 맞춰서도 튜닝을 해줘야한다. 여기에 유선모드에서 노이즈 캔슬링만 킨 경우라던지, 무선모드에서 노이즈 캔슬링만 킨 상태라던지 하는걸 전부 다 해줄려면 결국 튜닝해줘야할 모드가 최대 4개나 된다는 말이다. 헤드폰 제조사 입장에서 생각한다면 이는 과장 좀 붙여서 음질 튜닝에만 최대 헤드폰 4개 어치의 음질 튜닝을 헤드폰 하나 만드는데 해줘야한다는 말이다.
당장 BOSE의 ANC 제품군들 같은 경우 수입사의 폭리를 감안하더라도 선뜻 지불하기가 어려운 가격이며(국내 가격이 무려 40~50만 원에 육박한다.) 다른 회사의 제품들도 비슷한 체급의 다른 헤드폰보다 훨씬 비싸다. 가격이 낮은 노이즈 캔슬링 헤드폰은 음질을 기대하기 이전에 역으로 소음을 잘못 증폭시키다보니 노이즈 캔슬링이 아니라 노이즈 앰플리파잉이 되므로 돈이 안되면 아예 안 사는게 낫다고 보는 관점이 매우 많다. 개발비는 제품 단가랑 달리 1대당 깨지는 액수가 아니므로 애플이나 삼성전자, 하다못해 LG전자 등의 대기업들이 노이즈 캔슬링 이어폰이나 헤드폰 시장을 메인스트림 시장으로 끌어내린 뒤 막대한 판매량을 구현한다면 저렴해지는게 가능할수도 있지만 그런 것이 아니라면 저렴한 노이즈 캔슬링은 애매한 물건이 될 가능성이 높다. 아무래도 개발비가 높고 제품 단가도 높을법하니 그럴수 밖에... 상대적으로 저렴한 제품이 없는 것은 아니지만 노이즈 캔슬링 성능과 음질 둘다 잡는 것은 힘들수 밖에 없다. 일단 최근에는 중국산 '''초'''저가형 ANC 제품들이 나와 1~2만원 정도의 가격으로 맛보기 정도는 해 볼 수 있으므로 막귀나 ANR가 뭔지 궁금한 사람들이 써 보기에는 괜찮다.
그리고 조용하다고는 해도 '''완벽한 소음 차단은 불가능하다.''' 엔진 소리는 잘 잡는데 불규칙적인 사람 떠드는 소리나 고음역대의 쇳소리 같은 소리엔 무지 약한 편이다. 위에서 언급했다시피 오히려 소음을 상쇄할려다가 역으로 잡음이 노이즈 캔슬링을 위한 드라이버에서 소음을 증폭시켜버리는 문제도 있다. 잘 만든 노이즈 캔슬링일수록 이 문제를 더 신경써서 만들어서 대부분의 환경에서 약간 거슬리는 정도에 불과하도록 만들수는 있지만, 못 만들면 못 만들수록 노이즈 캔슬링이 역으로 소음 내는 물건으로 만드는 치명적인 문제를 일으킨다. 좀 과장하자면 못만든 액티브노캔 이어폰을 지하철에서 쓰면 지하철소음은 지하철소음대로 제대로 안잡히고 사람소리는 차단이고자시고 그냥 그대로 들려버리니 사실상 의미가 없는수준. 오히려 사람소리에 반응해 화이트노이즈까지 발생해 귀가 더 시끄러워져 소음이 2배로 늘어나는 뭣같은 사태가 발생한다.
그 이외의 단점을 언급하자면 조용해지는 것 때문에 사람 목소리에 더 신경이 쓰이게 된다는 역설적인 단점도 생긴다. 도서실에서 작은 소음만 듣더라도 거슬리는 현상과도 같다. 게다가 원래 노이즈 캔슬링이라는 게 주면 환경을 조용하게 유지해 주는 것이기 때문에 내가 얼마나 시끄러운 소리를 내는지 모르는 단점도 포함된다. 예를 들어 식당에서 이 기능을 사용한다면 나에게는 의자 끄는 소리 등의 소음이 작게 들리겠지만 남에게는 시끄러운 소리가 될 수 있다는 것이다. 그리고 개인차가 좀 있기는 하나 작동 중에 기묘한 느낌을 준다. 그냥 먹먹하고 이상한 느낌으로 끝날 수도 있겠지만 민감한 사람의 경우에는 어지럼증, 메스꺼움, 심지어 멀미까지 겪기도 한다. 한 번도 ANC 제품을 써 본 적이 없는데 사고는 싶다면 청음샵 같은 곳에서 못해도 30분 이상은 들어보는 게 좋다.
그나마 최근에 들어서는 QCY를 비롯, 여러 중소기업들이 액티브 노이즈 캔슬링 기술을 도입한 무선 이어폰을 내놓기 시작하면서 에어팟 프로 이후로 또다른 대중화가 이루어지고 있는 중이다.
5. 패시브 노이즈 캔슬링
5.1. 작동 방식
별 거 없다. 소리가 새거나 들어오지 않는 밀폐형 하우징과 확실하게 밀착하는 이어패드, 이도 내부로 깊숙하게 들어오거나 밀도 있는 소재로 이루어진 이어팁 같은 순수 물리적 차폐로 실현된다.
오픈형 이어폰이나 헤드폰은 차음성이 매우 낮고, 커널형 이어폰이나 밀폐형 헤드폰이 차음성이 좋은 특성을 지닌다. 여담으로 말하자면, 액티브 노이즈 캔슬링을 지닌 이어폰이나 헤드폰들은 사실상 전부 다 커널형이나 밀폐형으로서, 준수하거나 그 이상 성능의 패시브 노이즈 캔슬링 성능을 내는게 일반적이다. 즉, ANC 헤드폰은 보통 PNC 기능도 준수하다. 특히 헤드폰 경우엔 종합적으로 높은 소음경감을 위해 차음성에도 신경을 많이 쓰다보니 밀폐형 중에서도 차음성이 높은 오버이어 헤드폰의 비중이 높다.[7]
헤드폰의 경우엔 대체로 장력과 이어패드 재질, 이어컵의 사이즈가 사실상 차음성을 좌우한다. 이어폰의 경우엔 커널형 이어폰처럼 귓 구멍을 밀폐하는 이어폰이 차음성이 좋은편이며, 그 중에서도 삽입깊이가 깊은 물건일수록 차음성이 좋다. 헤드폰은 차이가 많이 나지만, 깊이 삽입하는 이어폰은 anc가 필요없을 정도로 소음 차단 성능이 좋을 수도 있다.
5.2. 장점/단점
일단 이 문서에선 일반적인 이어폰/헤드폰과 하이엔드 이어폰/헤드폰을 구분해서 서술한다.
일반적인 이어폰/헤드폰은 ANC 방식의 이어폰/헤드폰보다 싸다. ANC에 사용되는 여러 부품들이 필요없고 튜닝도 들어가지 않기 때문이다. 다만 구조가 소음 차단을 고려하지 않은 경우는 ANC보다 소음 차단 능력이 떨어질 수밖에 없다.
그러나 하이엔드 이어폰/헤드폰의 경우는 다르다.
장점은 소음 차단 능력이 오히려 액티브 노이즈 캔슬링보다 낫다. 고가로 갈수록 무대에서 사용하기 위한 인 이어 모니터(IEM)가 주류인데, 이런 제품은 일상 생활에서 사용하는 ANC보다 나은 소음 차단 능력을 제공한다. innerfidelity 측정 결과 보스의 ANC 이어폰인 qc20은 보통 25~30db, 가장 많이 차단하는 음역대는 생활 소음의 주성분인 100Hz대로 35db의 소음을 차단한다. 계속 나오는 IEM인 ER4는 ANC 없이 귀를 막는 것만으로 38~42db, 인간의 청력이 가장 예민한 3kHz대에서는 65db까지 소음을 차단한다. 100Hz대를 제외하고는 소음 차단 능력이 압도적이다. 커스텀 IEM도 ER4와 비슷한 수준이다. 또한 음질도 더 좋다. ANC는 외부에서 음악 감상 시 노이즈를 제거하기 위해 역위상파를 쏘는데, 타이밍이 맞지 못하면 외부의 소음과 같은 양의 노이즈가 음악에 더해지는 셈이다. 실제로 ANC를 낀 상태에서 문이 닫히는 것처럼 갑자기 큰 소리가 들리면 음악을 듣다가 퍽 소리가 난다(anc의 방식을 생각하면 어쩔 수가 없는 일이다). 또 ANC는 주로 외부에서 사용할 것을 전제하고 만들기 때문에, 저음을 두껍게 튜닝해서 실내에서 들으면 답답하게 느껴질 수 있다. 따라서 원음을 지향하는 하이파이에서는 anc를 사용하지 않는다.
단점은 더 비싸다. ER4의 경우는 40만원대인데 가성비 좋다 소리를 들으며, 음질을 고려해 좋은 거 사면 가격이 수백만원을 찍는다.[8] 음향 기기는 돈이 많이 드는 취미다. 또 착용감이 나쁘다. ER4는 단순히 귀를 막는 것으로 엄청난 소음 차단 능력을 보여주지만, 굉장히 깊이 삽입해서 그런 차음성을 얻는 것이므로 장시간 착용이 힘들며 안 맞는걸 억지로 쓰다간 이비인후과에 가게 될 수도 있다. 사용자의 귓본을 떠서 만드는 커스텀 IEM은 착용감 면에서 낫지만 제작 기간이 기본 2주 이상으로 상당히 길고, 완성품을 받았는데 귀에 안 맞으면 다시 리쉘이나 리핏을 하느라 시간이 더 들며, 가장 저렴한 제품도 30만 원 대에서 시작하고 좀 괜찮은 거 사려면 100만 원 넘게 깨진다.
또한 말그대로 기능을 "액티브"시켜 사용하는 ANC와 달리 패시브 방식의 노이즈 캔슬링은 기기 자체의 차음성을 기반으로 제작되기에 노이즈 캔슬링을 켜고 끄기가 불가능하다. 간혹 외부소리 듣기 기능이 있는 제품이 있긴 하지만 그건 ANC 제품도 매한가지고, ANC 제품은 외부소리 듣기 기능이 없어도 노이즈 캔슬링을 끄는 기능 자체는 지원하기때문에 그런 기능 자체가 없는 패시브 노이즈 캔슬링과 달리 최소한의 외부 소음 청음이 가능하지만 패시브 타입은 외부소리 듣기 기능이 없는 제품을 살 경우 도로에서 사용시 위험할 수 있다.
[1] 노이즈 캔슬링 헤드폰의 약진은 스마트폰의 급격한 발달 덕을 보고 있다. QC35에 쓰이는 퀄컴 CSR8670 같은 SoC 원칩이 노이즈 캔슬링 연산을 해줄 DSP에 저전력 블루투스 모듈, ADC/DAC를 전부 탑재하고 있기 때문. 요즘은 중국제 브랜드의 노이즈 캔슬링 제품도 같은 칩을 사용하면서 점점 상향 평준화가 될 조짐을 보이고 있다.[2] 대표적으로 자동차나 비행기의 엔진음이나 선풍기 소음같은 모터계열 소음이 해당.[3] 굳이 구분하자면 구조상 커널형 이어폰에 속하지만 삽입깊이가 깊지 않은 이어폰이다. 그 유명한 이어팟, 에어팟이 세미오픈형이다.[4] 과거보다 가격이 많이 낮아졌고 Apple사의 AirPods Pro의 출시 로 대중적인 물건이 되었으나 아직도 34만원에 가까운 가격을 자랑해 상당히 비싼건 매한가지다.[5] 물론 DAC/ADC 기능을 둘다 지원하는 칩셋같은 것을 사용하는 방법도 있긴하다.[6] 심지어 위의 요소들이 소리에 영향을 미치므로 음질 튜닝의 난이도가 높아질 가능성이 높다.[7] 다만 아웃도어용이므로 휴대성도 잡아야하는 관계로 온이어형 노이즈 캔슬링 헤드폰도 드물지는 않다. 반면에 휴대성도 챙겨야하다보니 오버이어형 헤드폰들도 이어컵의 사이즈는 큼직한 오픈형 레퍼런스 헤드폰보단 작은 사이즈가 주류이다.[8] 특히 모니터링이어폰의 케이스가 이런점이 부각되는데쓰임새의 특성상 액티브노캔은 절대 쓰면 안되므로 패시브노캔차음성능을 한계까지 끌어올려 커버를 한다. 이 경우 그나마 저렴한걸 찾아도 50은 우습게 깨진다.