Como funciona o cancelamento de ruído: ele combate o ruído com mais ruído

Em resumo: fones com cancelamento de ruído não bloqueiam o ruído, eles somam mais som. O som é uma onda de pressão alta e baixa; some o oposto exato dela, baixa onde ela está alta, e as duas se anulam até quase o silêncio. Um microfone do lado de fora da concha ouve o ruído chegando, um chip vira a onda de cabeça para baixo e o alto-falante toca a imagem espelhada, tudo nas dezenas de microssegundos antes de o próprio ruído chegar ao seu ouvido. Um segundo microfone por dentro confere o que sobrou e corrige. É essa corrida que faz o cancelamento funcionar melhor num zumbido grave e constante, e bem menos em vozes e sons repentinos, que as almofadas precisam bloquear.

Som contra som

BBC Science Focus: "Noise-cancelling headphones cancel out unwanted sound by creating an opposing sound wave that mimics the noise you want to get rid of, but just 180° out of phase. This means that when one sound wave is at its highest peak, the other is at its lowest, effectively cancelling each other out. This is known as 'destructive interference'." (fones com cancelamento de ruído anulam o som indesejado criando uma onda sonora oposta que imita o ruído de que você quer se livrar, só que defasada em 180°. Isso significa que, quando uma onda está no pico mais alto, a outra está no mais baixo, e na prática uma anula a outra. Isso se chama 'interferência destrutiva').

Pressão alta encontra pressão baixa

The Physics Classroom: "Sound is a pressure wave that consists of compressions and rarefactions." (o som é uma onda de pressão formada por compressões e rarefações). Uma compressão é "a high-pressure region" (uma região de alta pressão), uma rarefação "a low-pressure region" (uma região de baixa pressão). Quando as duas se encontram: "The tendency of the compression to push particles together is canceled by the tendency of the rarefactions to pull particles apart; the particles would remain at their rest position as though there wasn't even a disturbance passing through them." (a tendência da compressão de juntar as partículas é anulada pela tendência das rarefações de separá-las; as partículas ficariam na posição de repouso, como se nenhuma perturbação passasse por elas). Assim, as "two sound waves would combine to produce no sound." (duas ondas sonoras se combinariam sem produzir som nenhum).

Ouvir, inverter, tocar

De novo The Physics Classroom: "Such earphones capture sound from the environment and use computer technology to produce a second sound wave that one-half cycle out of phase." (esses fones captam o som do ambiente e usam tecnologia de computador para produzir uma segunda onda sonora defasada em meio ciclo).

BBC Science Focus, sobre as peças: "First, there is a microphone on the earcup to listen out for annoying external sound." (primeiro, há um microfone na concha para escutar o som externo incômodo). Depois, "the 'out-of-phase' sound is created and then fed into the headphone speakers, along with the music you're playing." (o som 'defasado' é criado e enviado aos alto-falantes do fone, junto com a música que você está ouvindo).

Uma corrida de dezenas de microssegundos

IEEE Spectrum (2018): "having microphones located so close to the ears means commercial headphones get just tens of microseconds to process incoming sound, calculate an antinoise signal, and play it through their speakers before the sound reaches the ears." (ter microfones tão perto dos ouvidos significa que os fones comerciais têm só dezenas de microssegundos para processar o som que chega, calcular um sinal antirruído e tocá-lo nos alto-falantes antes de o som chegar aos ouvidos).

No ar, o som viaja a "v = 343 m/s" a 20 °C (The Physics Classroom). Em 2 cm ilustrativos, o ruído leva cerca de 58 µs para atravessar a concha (nossa conta: 2 cm ÷ 343 m/s; nenhuma fonte informa a profundidade de uma concha).

Um segundo microfone confere o que sobrou

SoundGuys: "With feedforward technology, the noise-capturing microphones are placed on the outside of the headphones." (na tecnologia feedforward, os microfones que captam o ruído ficam do lado de fora do fone). E: "With feedback ANC, the microphone is located inside the ear cup" (no ANC feedback, o microfone fica dentro da concha), então "You can think of feedback ANC as a self-correcting mechanism." (dá para pensar no ANC feedback como um mecanismo que se corrige sozinho). O ANC híbrido "combines both feedforward and feedback microphones and processing" (combina microfones e processamento feedforward e feedback).

Melhor num zumbido constante

O prazo também é o limite. IEEE Spectrum: "Such a tight computing deadline limits the performance of most active noise-cancellation technology, setting an upper limit on the frequencies it can actively cancel. This requires many headphones to shield the wearer's ears with sound-absorbing materials for higher frequencies." (um prazo de cálculo tão apertado limita o desempenho da maior parte da tecnologia de cancelamento ativo de ruído e impõe um teto às frequências que ela consegue cancelar ativamente. Por isso muitos fones precisam proteger os ouvidos de quem os usa com materiais que absorvem som nas frequências mais altas). Um headset premium da reportagem de 2018 tinha um "active noise-canceling range of 0 to 1 kHz" (faixa de cancelamento ativo de 0 a 1 kHz) e contava com "passive soundproofing material to dampen sounds in the 1- to 4-kHz range" (material de isolamento passivo para abafar sons na faixa de 1 a 4 kHz).

SoundGuys: "Active Noise Cancellation (ANC) systems work best on droning sounds that are constant in frequency and intensity. Because quick, irregular sounds like music sounds and people talking are over with long before your headset can calculate how to cancel them, the only noise attenuation your ANC headset will offer against annoying coworkers/TV noise is simply what sound they can physically block out." (sistemas de cancelamento ativo de ruído (ANC) funcionam melhor em zumbidos constantes em frequência e intensidade. Como sons rápidos e irregulares, como música e pessoas falando, terminam muito antes de o seu headset conseguir calcular como cancelá-los, a única atenuação que ele vai oferecer contra colegas barulhentos ou o som da TV é o que ele consegue bloquear fisicamente).

BBC Science Focus: "It works best with lower frequencies, like transport noise" (funciona melhor com frequências mais baixas, como o ruído de transporte).

Quase silêncio, não silêncio

SoundGuys: "you won't ever see 100% cancellation" (você nunca vai ver 100% de cancelamento). BBC Science Focus: "while it can't erase unwanted sound entirely" (embora não consiga apagar o som indesejado por completo).

Conclusão

1. Cancelamento de ruído é som contra som: a onda oposta soma quase silêncio.
2. É uma corrida: ouvir, inverter e tocar em dezenas de microssegundos, antes de o ruído atravessar a concha; um microfone por dentro corrige o que sobra.
3. Por isso é ótimo num zumbido constante e fraco com vozes e sons repentinos: para esses, o encaixe e as almofadas fazem o trabalho.

Fontes

• BBC Science Focus, How do noise-cancelling headphones cancel sounds?, 18 de outubro de 2020
• J. Hsu, IEEE Spectrum, New Wireless Noise-Canceling Tech Is Faster Than the Speed of Sound, 5 de setembro de 2018
• C. Thomas, SoundGuys, Active noise canceling (ANC) technology types explained, atualizado em 16 de outubro de 2025
• The Physics Classroom: Interference and Beats, The Speed of Sound

O vídeo é animado com código, e o roteiro foi escrito com ajuda de IA; cada citação acima foi conferida com a fonte, e os 58 µs marcados como "nossa conta" são nossos, sobre 2 cm ilustrativos. Ilustrativo: as formas de onda, o desenho da concha e suas peças, os 2 cm e o headset. As faixas de 0–1 kHz e 1–4 kHz são de um headset premium relatado em 2018 (IEEE Spectrum), não de todos. O vídeo é narrado em inglês. Feito com o Shotloop, meu app gratuito para Mac de explicativos feitos com código, corrigidos uma cena de cada vez.