ノイズキャンセリングって何？仕組みをわかりやすく解説

なぜ自作しようと思ったか

SONY の WH-1000XM シリーズを使っていて、ふと「これどういう仕組みで音を消してるんだろう」と気になった。

調べ始めると想像より面白くて、気がついたら部品を注文していた。

完全に再現することは最初から目指していない。原理を手を動かして理解したかっただけ。

結果として、ちゃんと「ノイズが小さくなる」ものは作れた。市販品の足元にも及ばないけど。

ノイズキャンセリング（ANC: Active Noise Cancellation）は、入ってくる騒音と逆位相の音を生成して打ち消す技術だ。

音は波なので、同じ振幅で位相が180°ずれた波を重ねると理論上は消える。

音波の重ね合わせの原理。山と谷がぴったり合うと振幅がゼロになる。

問題は「リアルタイムで逆位相を生成する」こと。処理遅延が数ミリ秒あるだけで位相がズレて、むしろ音が大きくなることもある。

市販品の DSP がいかに優秀かを実感することになった。

ANC の実装には大きく2種類ある。

マイクをイヤホンの外側に置き、騒音が耳に届く前に検出して逆位相を生成する方式。

外部騒音を先読みできるので、低遅延で処理しやすい。ただし、マイク位置がズレると効果が落ちる。

マイクを耳の近くに置く方式。実際に耳元へ届いた音を見て補正するので、装着ズレに強い。

ただし制御ループの安定化が難しく、発振するリスクがある。

最近の高級機は両方を組み合わせたハイブリッド型が多い。

使ったもの：

マイク → マイクアンプ → 反転アンプ → イヤホン

最初は盛大に発振した。マイクとイヤホンが近すぎてハウリングを起こしていた。

距離を取って、ゲインを下げたら安定した。

低周波にはある程度効果があった。ただし人の声など高周波は難しい。

市販品との差は大きいけれど、「原理を理解できた」という満足感があった。

次はマイコンを使って、もう少し本格的な実装を試したい。