アクティブノイズコントロール（ANC）

海岸に押し寄せる大きな波に、高さと形が完全に逆の波をぴったりぶつけるとどうなるでしょうか？ 高く盛り上がった波の頂点と深くへこんだ波の谷間がぴったり重なり合い、海面はあっという間に穏やかで平らになります。空気を伝わって広がる音も波と同じように揺れ動く波動なので、まったく同じ現象が起きます。

空気の粒がぎゅっと密集する瞬間に、空気を押し広げる逆の動きを重ねると、空気の振動が大きく弱まります。物理学では、二つの波が重なり合ってお互いの力を打ち消し合う現象を波の相殺干渉（逆位相干渉）と呼びます。アクティブノイズコントロールは、耳を分厚く塞ぐ代わりに、元の騒音と上下が反転した鏡のような音をぶつけて騒音を消す仕組みなのです。

結局、私たちの耳には元の騒音と新しく放たれた逆の音が同時に届きますが、騒音ははるかに小さく聞こえます。「+1」と「-1」を足すと「0」に近づくように、二つの音が耳の中の空気で重なり合って振動を削り合うためです。このような打ち消し合いは、空間全体ではなく、主に耳のすぐ近くの狭いエリアで起きています。

私たちが耳につける小さなワイヤレスイヤホンの中には、音を消すための超小型コンピューターシステムが隠されています。まず、イヤホンの外側にある精密なマイクが、外から届く騒音をすばやくキャッチします。ガタゴトと揺れる電車や、低く唸るバスのエンジン音が耳の穴に届く直前の、ほんの一瞬を捉えるのです。

騒音が入ってきた瞬間、イヤホン内の特殊な演算チップが音の形や高低を1秒に数万回という細かさでリアルタイムに分析します。そして元の騒音波形を上下180度反転させたリアルタイムの逆位相音波を一瞬で計算し出します。

計算が終わると、イヤホン内側のスピーカーがこの逆の波を耳の中へ瞬時に放ちます。外から入ってきた騒音の波とイヤホンが放った逆の波が耳の中の空気で重なり合い、お互いの揺れを削り合います。そのため鼓膜には大幅に小さくなった音だけが届き、私たちは周りが嘘のように静かになったと感じるのです。

アクティブノイズコントロール技術が、世の中のすべての音を魔法のように完全に消せるわけではありません。飛行機のエンジン音やエアコンの風の音のように、低くて一定に続く音は、次の波形がどうなっているかを予測するのがとても簡単です。そのため、こうした規則的な低周波騒音は大幅に減らすことができます。

一方で、カフェで聞こえる人の話し声や、突然鳴り響く鋭いクラクションなどはうまく消えません。高い音は波長が短いため、逆の波を当てるタイミングと位置を極めて精密に合わせる必要があり、ほんの少しずれるだけでも相殺されにくいためです。人の声も、ANCが得意とする低音域より高い音が多く含まれています。さらに、チップが逆の波を計算するごくわずかな処理時間も、突発的に変化する音に追いつきにくくする原因になります。

そのため最新のヘッドホンは、電子回路で消しやすい低音を演算処理で減らし、突発的で高い音は耳を覆うクッションやシリコン製イヤーピースで物理的に遮断します。電子的な計算と物理的な遮音壁が力を合わせてこそ、より静かな環境をつくり出すことができるのです。