일반적인 소비자용 노이즈 캔슬링 헤드셋에서 역위상 신호가 외부 마이크에서 출발해 전자회로를 거쳐 스피커로 나가기까지 쓸 수 있는 시간은, 소음 자체가 귀에 닿기 전까지 겨우 300~400 µs뿐이다(Kwong 외, Scientific Reports 2024). 이 시간 창이 모든 ANC 제품의 배경에 있는 냉엄한 물리 법칙이다. 768 kHz로 샘플링하는 연구용 컨트롤러는 이제 ADC, DSP, DAC 경로에 겨우 4.7 µs만 쓴다(Hua와 Pang, Applied Sciences 2024). 그러나 ANC 처리 지연은 전반적으로 수십에서 수천 마이크로초에 이를 수 있고(Iotov 외, ICASSP 2024), 지연이 한 샘플 늘 때마다 상쇄할 수 있는 대역이 좁아진다. 우리는 Scientific Reports, Applied Acoustics, IEEE ICASSP, Hearing Research, Trends in Hearing, Acta Acustica, Audiology Research, Frontiers in Neuroscience, ICSV 학회의 데이터에 더해 Analog Devices, Qualcomm, Apple, Dolphin Design의 제조사 문서(제조사 수치로 표시)를 취합했다. 완성품 이어폰이 실제로 내는 데시벨 수치는 저희 완전 무선 이어폰 ANC 통계를, 마이크 쪽에서 이루어지는 훨씬 느린 AI 소음 제거의 세계는 저희 신경망 소음 억제 지연 통계를 참고하세요.
요약
- 300~400 µs: 소비자용 헤드셋에서 외부 마이크에서 귀까지 소리가 이동하는 전형적인 시간으로, 피드포워드 ANC가 쓸 수 있는 전체 예산(Kwong 외, Scientific Reports 2024).
- 768 kHz ANC 컨트롤러에서 ADC, DSP, DAC까지 4.7 µs(Hua와 Pang, Applied Sciences 2024).
- 192 kHz에서 12.9 µs 대 768 kHz에서 5 µs: ANC 코덱의 아날로그 입력에서 아날로그 출력까지의 군지연(Analog Devices ADAU1787 데이터시트, 제조사 수치).
- ANC 처리 지연은 수십에서 수천 마이크로초에 이를 수 있다(Iotov 외, ICASSP 2024).
- 초과 지연 1샘플: 약 2,500 Hz에 걸쳐 약 20 dB 피크 감소. 2샘플: 약 1,500 Hz에 걸쳐 약 15 dB(Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014).
- 최적화한 하이브리드 ANC: 100
400 Hz에서 20 dB 초과, 500800 Hz에서 5~15 dB(Wu 외, ICSV 2016). - ANC 이어폰의 히어스루 지연은 약 100 µs, 보청기는 대체로 3.5~10 ms(Denk 외, Trends in Hearing 2024).
- 짧은 지연(0 또는 0.5 ms)이 2~10 ms 지연보다 62%의 비율로 선호됨(Súsonnudóttir 외, Trends in Hearing 2024).
- AirPods Pro 2에서 히어스루 증폭은 2.5 kHz 부근에서 최대 14.37 dB(Harrison 외, Acta Acustica 2025).
- 고도각 방향 정위 오차는 열린 귀에서 6.79°, AirPods Pro 투명 모드에서 19.4°(Ausili 외, Audiology Research 2025).
1. 지연 예산: 음향적 선행 시간과 전자회로 지연
피드포워드 ANC는 시간과의 경주다. 외부(기준) 마이크가 소음을 먼저 듣고, 역위상 신호는 고막에서 같은 음파와 만나도록 제때 스피커를 떠나야 한다. 일반적인 소비자용 헤드셋에서 소음이 이 경로를 이동하는 데 필요한 시간은 300~400 µs에 불과하다. 이는 Kwong 외의 Scientific Reports 논문에 따른 것이며, 저자들의 자체 헤드셋은 320 µs로 측정되어 저자들이 이를 전체 처리 시간의 상한으로 삼았다. 군지연, 즉 신호가 변환기와 필터를 통과하는 데 걸리는 시간은 이 수치 안에 여유를 두고 들어와야 한다.
좋은 소식은 최신 고샘플링 레이트 변환기가 예산을 거의 쓰지 않는다는 점이다. 4.7 µs 경로는 320 µs 창의 약 1.5%를 쓰는 셈이다(4.7 / 320 = 0.0147). 다만 두 수치는 서로 다른 기기에서 나온 것이다. 나쁜 소식은 모든 설계가 그런 레이트로 동작하지는 않는다는 점이다. 공개된 ANC 처리 지연 추정치는 수천 마이크로초까지 이어지며(표 참조), 그 범위의 느린 쪽 끝은 음향적 선행 시간보다 몇 배나 길다.
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| 외부 마이크에서 귀까지의 음향 이동 시간, 일반 소비자용 헤드셋 | 300~400 µs | Kwong 외, Scientific Reports 2024 |
| 해당 연구의 자체 헤드셋에서 같은 측정값과 그로부터 도출된 전체 처리 시간 한계 | 320 µs. 처리는 320 µs 미만이어야 함 | Kwong 외, Scientific Reports 2024 |
| 귀덮개형 이어머프를 통과하는 음향 지연, 무향실 시험 | 약 0.29 ms | Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014 |
| 16 kHz 샘플링에서 음원이 정면일 때와 측면일 때의 1차 경로 지연(소음원에서 귀까지), 그리고 2차 경로 지연(스피커에서 오차 마이크까지, 변환기 포함) | 7샘플 대 5샘플. 약 6샘플 | Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014 |
| 실제 ANC 처리 지연의 범위 | 수십에서 수천 마이크로초 | Iotov 외, ICASSP 2024 |
| ADC에서 DSP, DAC까지의 지연, 768 kHz로 샘플링하는 연구용 피드백 ANC 컨트롤러 | 4.7 µs | Hua와 Pang, Applied Sciences 2024 |
| 192, 384, 768 kHz에서 ANC 코덱의 아날로그 입력에서 아날로그 출력까지의 군지연, DSP는 명령을 하나도 실행하지 않는 상태 | 12.9 µs, 7.5 µs, 5 µs (제조사 수치) | Analog Devices ADAU1787 데이터시트 Rev. A, 2020년 |
| ANC 지향 TWS 코덱의 아날로그 녹음 경로 지연과 입력에서 출력까지의 전체 지연 | 최소 3 µs. 6~8 µs (제조사 수치) | Dolphin Design, TWS 코덱 백서 3부, 2021년 |
참고: 16 kHz에서 1샘플은 62.5 µs(1 / 16,000)이므로 7샘플은 약 437.5 µs, 6샘플은 약 375 µs이다. 음향적 선행 시간이 7샘플이고 전자회로 지연이 약 6샘플이면, 2014년 헤드셋은 음원이 정면일 때 불과 약 1샘플의 여유로 인과성을 만족했고, 음원이 측면일 때(5샘플)는 그 여유마저 사라졌다. 경로 지연 내역에 대해 입수 가능한 가장 최근의 데이터는 2014년 Applied Acoustics 인과성 연구이다. Analog Devices 데이터시트의 수치는 고속 DSP를 우회한 상태에서 제조사가 직접 측정한 값이므로, 실제 ANC 필터는 여기에 더해진다. 비교하자면 컴퓨터 오디오 인터페이스는 마이크로초가 아니라 밀리초 단위로 동작하며, 이는 저희 DAW 버퍼 크기와 지연 통계에서 다룬다.
2. 지연이 상쇄 대역폭을 제한하는 방식
늦게 도착한 역위상 신호도 천천히 변하는 소리는 상쇄할 수 있지만, 빠르게 변하는 소리는 상쇄하지 못한다. 이것이 대역폭 한계의 전체 원리다. 지연이 한 샘플 늘 때마다 컨트롤러가 상쇄할 만큼 충분히 예측할 수 있는 주파수 범위가 줄어든다. 순수 지연 모델에서 16 kHz 기준 초과 지연이 1샘플일 때도 약 2,500 Hz에 걸쳐 약 20 dB의 피크 감소가 가능했지만, 두 번째 샘플이 더해지면 약 1,500 Hz에 걸쳐 약 15 dB로 떨어졌다(Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014).
소음의 방향도 지연 예산을 바꾼다. 음원이 머리 정면에서 측면으로 옮겨 가자 음향적 선행 시간이 2샘플 줄었고, 측정된 전체 감소량은 약 6.6 dB(12.2 - 5.6) 떨어졌다. 가장 어려운 경우는 말소리다. 기존 적응 필터에서는 지연이 늘어날수록 유성음의 상쇄 성능이 급격히 무너지며, 그래서 ICASSP 2024 연구는 말소리의 고조파를 모델링해 앞서 예측한다. 같은 계열의 적응 필터가 화상회의의 에코 제거기에서도 동작하며, 이는 저희 음향 에코 제거 통계에서 다룬다.
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| 순수 지연 모델, 역위상 신호가 1샘플 늦음(16 kHz): 피크 감소, 대역폭, 전체 감소량 | 약 20 dB. 약 2,500 Hz. 약 7.2 dB | Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014 |
| 같은 모델, 역위상 신호가 2샘플 늦음 | 약 15 dB. 약 1,500 Hz. 약 4.6 dB | Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014 |
| 실측한 피드포워드 헤드셋, 무향실, 음원이 정면일 때 대 측면일 때: 피크 감소와 전체 감소량 | 약 20 dB와 12.2 dB(1,500 Hz 미만) 대 약 12 dB와 5.6 dB(1,000 Hz 미만) | Zhang과 Qiu, Applied Acoustics 2014 |
| 기존 적응 필터(FXNLMS)의 유성음 평균 감쇠량, 지연 없음, 그리고 48 kHz에서 지연에 따라 감소하는 양상 | 약 35 dB. 5샘플에서 절반, 15샘플에서 3분의 1로 감소 | Iotov 외, ICASSP 2024 |
| 그 기존 필터가 말소리를 여전히 감쇠하는 상한 주파수 | 약 1 kHz. 2.5~3.5 kHz에서는 말소리를 증폭함 | Iotov 외, ICASSP 2024 |
| 지연 9~60샘플에서 고조파 모델 ANC(HMD-ANC)가 기존 필터보다 앞서는 이득과, 20샘플에서의 유효 범위 | 3.0~7.3 dB 더 큼. 최대 약 2.5 kHz | Iotov 외, ICASSP 2024 |
| 시뮬레이션, 다중 화자 소음, 선형 경로: 완전 인과 신경망 모델 대 Wiener 필터 대 시간 영역 FxLMS(2,048탭) | -34.48 dBA 대 -30.79 dBA 대 -7.43 dBA | WaveNet-Volterra Neural Networks for ANC, arXiv 프리프린트 2025년 |
참고: 48 kHz에서 20샘플은 약 0.42 ms(20 / 48,000 = 0.000417 s)에 해당한다. ICASSP와 arXiv 결과는 시뮬레이션이지 헤드폰 실측이 아니다. 또한 arXiv 프리프린트는 기존 필터에 정확한 2차 경로를 부여하는데, 이는 기존 필터에 유리하게 작용한다. 자유음장 인과성 측정은 2014년 자료다(이런 종류의 실측 인과성 연구로는 입수 가능한 가장 최근 데이터).
3. 피드포워드, 피드백, 하이브리드 제어 루프
세 가지 구조는 스펙트럼을 나눠 맡는다. 피드포워드는 외부 마이크를 쓰며 소음이 제때 도착할 때 대역폭에서 앞선다. 피드백은 이어컵 안쪽 마이크를 쓰고 선행 시간이 필요 없지만, 루프 지연과 워터베드 효과(한 대역에서 소음을 낮추면 다른 대역에서 올라간다는 법칙)에 제약을 받는다. 헤드폰 한 대에서 최적화한 하이브리드는 100400 Hz에서 20 dB 넘는 감소, 500800 Hz에서 5~15 dB 감소를 달성했으며, 시험한 세 구조 중 가장 좋았다(Wu, Qiu, Ma, Guo, ICSV 2016).
피드백 쪽에서는 착용 상태와 착용자 간 차이가 영향을 미친다. 2차 경로, 즉 스피커에서 내부 마이크까지의 음향 경로는 머리 모양, 머리카락, 안경에 따라 달라지므로, 더미 헤드에서 조정한 컨트롤러가 실제 착용자에서는 안정 여유를 잃을 수 있다. Hua와 Pang의 2024년 설계는 이 상충 관계를 관리할 수 있음을 보여 준다. 경로 변동을 견디도록 필터에 제약을 걸어 워터베드 상승폭을 5 dB 이내로 유지했다. 섹션 2는 소음원이 움직일 때 피드포워드가 우위를 잃는 이유를 설명한다.
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| 헤드폰 한 대에서 파라미터를 최적화한 하이브리드 ANC: 100 | 20 dB 초과. 5~15 dB | Wu, Qiu, Ma, Guo, ICSV 2016 |
| 더미 헤드에서의 완전 디지털 분리형 하이브리드 ANC: 피드포워드 부분의 감소, 0~1,000 Hz 소음 | 약 15~25 dB, 50 Hz 부근에서 사라짐 | Rivera Benois, Nowak, Zölzer, 2017년 |
| 피드백(내부 모델 제어) 가지에 의한 추가 감소, 한 서브밴드에서 | 약 1~3 dB | Rivera Benois, Nowak, Zölzer, 2017년 |
| 2차 경로 불확실성 제약으로 설계한 피드백 컨트롤러의 워터베드 상승(상쇄 대역 밖 소음 증가) | 측정한 모든 2차 경로에서 5 dB 이내(시뮬레이션) | Hua와 Pang, Applied Sciences 2024 |
| 조정 가능한 ANC 회로: ANC가 처리하는 대역 대 이어컵의 수동 감쇠에 맡기는 대역 | 2 kHz 미만 대 2 kHz 초과 | Kwong 외, Scientific Reports 2024 |
| TWS 이어폰에서 피드포워드 ANC 대 피드백 ANC 대 수동 차음의 유효 대역 | 약 80 Hz | Dolphin Design, TWS 코덱 백서 3부, 2021년 |
| ANC와 투명 모드 전용 코어를 갖춘 이어폰용 칩: ANC 세대와 DSP 클럭 | 4세대 적응형 ANC. 350 MHz DSP 1개와 150 MHz DSP 1개(제조사 수치) | Qualcomm Snapdragon S5 Gen 1 사운드 플랫폼 개요 |
참고: ICSV 2016 논문은 비공개이며 수치는 공개된 초록에서 가져왔다. Rivera Benois 외 2017년 논문은 dB 값을 그림에서 읽어 낸다. 둘 다 구조를 나란히 비교한 입수 가능한 가장 최근 데이터이다. Dolphin Design 기사와 Qualcomm 플랫폼 개요는 제조사 문서이며, Qualcomm은 자사 ANC의 데시벨 수치를 공개하지 않는다.
4. 시뮬레이터 밖에서 실측한 감쇠량
시뮬레이션은 제어 루프가 할 수 있는 일을 보여 주고, 실측은 실제 소음과 실제 귀, 실제 음압 레벨에서 무엇이 남는지를 보여 준다. 오버이어형 ANC 헤드폰 두 종은 배경 백색소음과 순음 소음을 최대 20 dB까지 줄였고, 가장 큰 감소는 저주파에서 나타났다. 125~8,000 Hz의 청력 검사 주파수 10개에 걸친 결과다(Byun 외, Hearing Research 2026). 이 상한은 섹션 2에서 지연에 제약받는 실험실 헤드셋의 약 20 dB 피크와 일치한다.
주파수만큼 음압 레벨도 중요하다. ANC 구성 세 가지를 쓴 청력 선별 연구에서는 배경 소음이 커질수록 시험음이 얼마나 충실하게 전달되는지가 급격히 떨어졌고, 90 dB SPL에서는 0.5~1 kHz의 통과율이 세 구성 모두에서 0%였다(Cheng 외, Sensors 2022). 아래의 터보프롭 연구는 실용적인 장점을 보여 준다. 약 100 Hz의 음이 지배적인 객실 소음, 즉 ANC가 가장 잘 처리하는 바로 그 대역에서는, 보호 장비를 쓰지 않은 상태 대비 편안함 향상이 통계적 보정 후에도 유지된 유일한 선택지가 ANC 헤드폰이었다.
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| ANC에 의한 배경 백색소음과 순음 소음 감소, 오버이어형 2종, 125~8,000 Hz | 최대 20 dB, 저주파에서 더 큼 | Byun 외, Hearing Research 2026 |
| 일정한 백색소음 대 변동하는 백색소음에서 ANC 출력의 안정성 | 편차 1 dB SPL 미만 대 변동 5 dB 미만 | Byun 외, Hearing Research 2026 |
| ANC를 통해 들은 시험음과 조용한 환경에서 같은 음의 상관, ANC 구성 3종 평균: 배경 50 dB SPL 대 90 dB SPL | 83% 대 35% | Cheng 외, Sensors 2022 |
| 배경 90 dB SPL에서 0.5~1 kHz 청력 선별 통과율, ANC 구성 3종 모두 | 0% | Cheng 외, Sensors 2022 |
| 실험실에서 재현한 터보프롭 항공기 객실 소음과 그 지배적인 음 | 84.2~86.3 dB(A). 약 100 Hz의 음 성분 | Vledder 외, Work 2026 |
| 터보프롭 소음에서 ANC 헤드폰 대 보호 장비 없음의 편안함(참가자 24명) | 유의하게 더 좋음, p < .001, Bonferroni 보정 후에도 유의 | Vledder 외, Work 2026 |
| 같은 소음에서 폼 귀마개 대 보호 장비 없음의 편안함 | 유의하지 않음, p = .102 | Vledder 외, Work 2026 |
참고: Vledder 외의 연구는 Bose NC 700 헤드폰을 사용했고 실측 감쇠량이 아니라 편안함을 보고한다. ANC 헤드폰은 시간이 지나면서 귀 주변의 국소적 불편감도 키웠다. Cheng 외의 구성은 Apple AirPods Pro, Bose QuietComfort 35, 그리고 QC35 아래에 착용한 EarPods였다. 실험실 결과가 모든 귀와 모든 착용 상태에 들어맞지는 않는다.
5. 히어스루 지연: 마이크로초 대 밀리초
투명(히어스루) 모드는 제어 문제를 거꾸로 돌린다. 외부 마이크가 주변 소리를 스피커로 보내 착용자가 방 안의 소리를 듣게 한다. 외부 소리 일부는 여전히 이어팁 옆으로 새어 들어오므로, 처리 지연이 있으면 새어 든 소리와 재생된 소리가 어긋난 채 더해져 스펙트럼에 규칙적인 홈이 파이는데, 이것이 빗살 필터 효과이다. ANC 인서트형 이어폰은 히어스루 모드에서 소리를 약 100 µs 지연시킨 반면, 투명 모드로 설정한 고급 보청기는 대체로 3.5~10 ms가 걸렸다(Denk 외, Trends in Hearing 2024). 소음 속 말소리 이해에서 유의한 불이익이 나타나지 않은 것은 이어폰뿐이었다.
청취자 연구는 마이크로초 단위 지연이 왜 중요한지 설명해 준다. 사람들은 가장 짧은 지연을 선호하며, 지연이 길어지면 자신의 목소리가 금속성으로 날카롭게 들린다. 한쪽 귀 오픈 피팅을 모사한 조건에서, 지연을 1.75 ms에서 7 ms로 늘리자 말소리 수용 역치(말소리의 절반을 이해할 수 있는 신호 대 잡음비)가 3.4 dB(-14.7 - (-18.1)) 나빠졌다. 다만 양쪽 귀에 착용했을 때는 지연의 영향이 유의하지 않았다(p = 0.303)(Roth 외, Frontiers in Neuroscience 2023).
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| 히어스루 모드에서 ANC 인서트형 이어폰의 처리 지연 | 약 100 µs, 1.5 kHz 부근에서 1 ms에 가까운 피크 | Denk 외, Trends in Hearing 2024 |
| 투명 모드로 설정한 고급 보청기 6종과 연구용 플랫폼의 처리 지연 | 대체로 3.5~10 ms(한 모델은 500 Hz 이하에서 약 1 ms). 10 ms | Denk 외, Trends in Hearing 2024 |
| 열린 귀 대비 소음 속 말소리 이해의 불리함(정상 청력 청취자 18명) | 보청기는 약 0.5~1 dB. ANC 이어폰은 유의하지 않음 | Denk 외, Trends in Hearing 2024 |
| 청각 기기에서 보고된 처리 지연과 좌우 지연 불일치 | 0~9.7 ms. 불일치는 최대 9.5 ms | Ausili 외, Audiology Research 2025 |
| 짧은 지연(0 또는 0.5 ms) 대 긴 지연(2, 5 또는 10 ms)이 선택된 비율, 청취자 29명 | 62% 대 38% | Súsonnudóttir 외, Trends in Hearing 2024 |
| 음색 척도(금속성, 날카로움)에서의 자기 목소리 평가, 지연 0.5 ms 대 10 ms, 보청기 착용자 24명 | 중앙값 1.00 대 7.50, p < .001 | Súsonnudóttir 외, Trends in Hearing 2026 |
| 한쪽 귀 오픈 피팅 모사 조건의 말소리 수용 역치, 지연 1.75 ms 대 7 ms | -18.1 대 -14.7 dB SNR(높을수록 나쁨) | Roth 외, Frontiers in Neuroscience 2023 |
| 이어폰 청력 보호 기능의 처리 빈도와, 이 기능이 의도하지 않은 지속 음압 레벨 | 초당 48,000회. 110 dBA 초과(제조사 수치) | Apple AirPods Pro 3 제품 페이지, 2026년 |
참고: Súsonnudóttir 외의 2024년 연구에서는 0 ms와 0.5 ms 사이, 그리고 2, 5, 10 ms 사이에 차이가 없었다. 경계는 짧은 지연과 긴 지연 사이에 있다. 2026년 후속 연구에서는 0.5 ms에 대한 전반적 선호가 Bonferroni-Holm 보정 후 유의하지 않았지만, 자기 목소리의 음색 차이는 유의했다. 보청기는 ANC 이어폰이 아니지만, 지연이 새어 든 직접음과 섞일 때 어떻게 들리는지를 가장 잘 기록한 사례이다. 이 섹션은 사실만 다루며 의학적 조언이 아니다.
6. 히어스루 모드가 귀에 닿는 소리에 하는 일
지연이 낮다고 해서 투명 모드가 진짜 투명해지는 것은 아니다. 현행 이어폰 세 종의 히어스루 시험에서 가장 강한 설정은 AirPods Pro(2세대)에서 2.5 kHz 부근 14.37 dB, Bose QuietComfort Earbuds II에서 2 kHz 부근 13.77 dB, Sony LinkBuds S에서 800 Hz의 12.28 dB만큼 소리를 증폭했고, 가장 높은 옥타브는 20~30 dB 줄였다(Harrison 외, Acta Acustica 2025). 저자들은 어떤 모드도 완전한 음향적 투명성을 제공하지 못했다고 결론지었으며, 말소리 대역의 증폭은 미디어 감상을 염두에 둔 것일 수 있다고 시사한다.
공간 청각이 타격을 입는다. 양쪽 귀 사이의 시간 단서는 거의 온전히 남았는데 이는 섹션 5의 마이크로초 단위 지연과 일치한다. 그러나 레벨 단서와, 외이가 고도 판단에 쓰는 고주파 스펙트럼 단서는 남지 못했다(Ausili 외, Audiology Research 2025). 오픈이어 방식은 외이도를 밀폐하지 않음으로써 이를 피하며, 이는 저희 오픈이어 다이폴 상쇄 통계에서 다룬다.
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| 히어스루 최대 증폭, 가장 강한 설정: AirPods Pro 2세대 / Bose QC Earbuds II / Sony LinkBuds S | 2.5 kHz 부근 14.37 dB / 2 kHz 부근 13.77 dB / 800 Hz에서 12.28 dB | Harrison 외, Acta Acustica 2025 |
| 히어스루 최대 증폭, 증폭이 있는 가장 약한 설정, 같은 이어폰 세 종 | 800 Hz에서 8.54 dB / 3.12 dB / 0.24 dB | Harrison 외, Acta Acustica 2025 |
| 투명성에서 벗어난 고주파 편차, 가장 강한 히어스루 설정 | 16 | Harrison 외, Acta Acustica 2025 |
| AirPods Pro 2가 히어스루 스펙트럼 보정을 적용하기까지의 시간, 다른 두 이어폰 대비 | 약 2초 대 수 밀리초 이내 | Harrison 외, Acta Acustica 2025 |
| AirPods Pro 투명 모드와 열린 귀의 양이간 시간차 오차, 조용한 환경 | 45 µs 미만(열린 귀 범위 ±700 µs) | Ausili 외, Audiology Research 2025 |
| 투명 모드에서 양이간 레벨차의 최대 증가량 | 8.0 dB | Ausili 외, Audiology Research 2025 |
| 고도각 방향 정위 오차의 평균, 열린 귀 대 투명 모드(성인 10명, 조용한 환경) | 6.79° 대 19.4° (p < 0.001) | Ausili 외, Audiology Research 2025 |
| 이어폰 착용 시 5 kHz 위의 특징적인 스펙트럼 홈과 봉우리 | 사라짐 | Ausili 외, Audiology Research 2025 |
참고: Harrison 외는 모델당 한 쌍씩을 음향 시험 장치에 장착해 80 dB SPL 확산 핑크 노이즈 속에서 측정했으며, 장치 결과가 실제 청취자에 비해 감쇠를 과장했을 가능성이 높다고 말한다. 정위 연구는 정상 청력 성인 10명을 시험했다. 그 초록은 기기 착용 시 방위각 오차를 19.6°로 제시하는데, 결과 섹션은 이 값을 가장 소음이 큰 조건에 대해서만 보고하므로 우리는 고도각 수치를 인용한다.
숫자로 보는 노이즈 캔슬링 헤드폰 DSP 지연
| 지표 | 값 | 출처 |
|---|---|---|
| 피드포워드 ANC의 음향적 선행 시간, 일반 소비자용 헤드셋 | 300~400 µs | Scientific Reports 2024 |
| 해당 연구의 자체 헤드셋에서 처리 시간 한계 | 320 µs 미만 | Scientific Reports 2024 |
| 768 kHz에서 ADC, DSP, DAC 지연 | 4.7 µs | Applied Sciences 2024 |
| ANC 코덱 군지연, 192 kHz 대 768 kHz | 12.9 µs 대 5 µs(제조사 수치) | Analog Devices ADAU1787 데이터시트 |
| 실제 ANC 처리 지연의 범위 | 수십에서 수천 µs | ICASSP 2024 |
| 순수 지연 모델, 16 kHz에서 1샘플 대 2샘플 늦음 | 약 2,500 Hz에 걸쳐 약 20 dB 대 약 1,500 Hz에 걸쳐 약 15 dB | Applied Acoustics 2014 |
| 유성음에 대한 기존 적응 필터, 지연 없음 | 약 35 dB, 지연 5샘플에서 절반 | ICASSP 2024 |
| 최적화한 하이브리드 ANC, 100~400 Hz | 20 dB 초과 | ICSV 2016 |
| 디지털 하이브리드의 피드포워드 부분, 0~1,000 Hz | 약 15~25 dB | Rivera Benois 외 2017 |
| 불확실성을 제약한 피드백 설계의 워터베드 상승 | 5 dB 이내 | Applied Sciences 2024 |
| ANC에 의한 배경 소음 감소, 오버이어형 2종 | 최대 20 dB | Hearing Research 2026 |
| 90 dB SPL 소음에서 0.5~1 kHz 선별 통과율 | 0% | Sensors 2022 |
| 히어스루 지연: ANC 이어폰 대 보청기 | 약 100 µs 대 대체로 3.5~10 ms | Trends in Hearing 2024 |
| 0 또는 0.5 ms 지연 대 2~10 ms 지연의 선호 | 62% 대 38% | Trends in Hearing 2024 |
| 말소리 수용 역치, 지연 1.75 ms 대 7 ms(한쪽 귀 오픈 피팅) | -18.1 대 -14.7 dB SNR | Frontiers in Neuroscience 2023 |
| 히어스루 최대 증폭, AirPods Pro 2세대 | 2.5 kHz 부근 14.37 dB | Acta Acustica 2025 |
| 고도각 오차, 열린 귀 대 투명 모드 | 6.79° 대 19.4° | Audiology Research 2025 |
방법론과 출처
- Kwong, Choy, Chan, Mung, Tunable active noise control circuit topology for multiple-feature applications, Scientific Reports 2024.
- Zhang과 Qiu, Causality study on a feedforward active noise control headset with different noise coming directions in free field, Applied Acoustics 2014.
- Iotov, Nørholm, McCutcheon, Christensen, Improving Speech Attenuation in Headphones using Harmonic Model Decomposition and Multiple-Frequency ANC, IEEE ICASSP 2024.
- Hua와 Pang, Uncertainty Constraint on Headphone Secondary Path Function for Designing Cascade Biquad Feedback Controller, Applied Sciences 2024.
- WaveNet-Volterra Neural Networks for Active Noise Control: A Fully Causal Approach, arXiv 프리프린트 2504.04450, 2025년.
- Wu, Qiu, Ma, Guo, Comparison of feedforward, feedback and hybrid structures on an ANC headphone, ICSV 2016.
- Rivera Benois, Nowak, Zölzer, Evaluation of a Decoupled Feedforward-Feedback Hybrid Structure for Active Noise Control in a Multi-Source Environment, 2017년.
- Byun, Kwak, Lee, Cho, Kong, Feasibility study on noise attenuation and stability of active noise cancelling headphones for mobile hearing screening, Hearing Research 2026.
- Cheng 외, Objective Signal Analysis for Investigating Feasibility of Active Noise Cancellation in Hearing Screening, Sensors 2022.
- Vledder, Yao, Song, Vink, Effectiveness of earplugs and noise cancelling headphones to improve turboprop acoustic comfort, Work 2026.
- Denk, Wiederschein, Kemper, Husstedt, (Why) Do Transparent Hearing Devices Impair Speech Perception in Collocated Noise?, Trends in Hearing 2024.
- Súsonnudóttir, Kowalewski, Stiefenhofer, Neher, Individual Differences Underlying Preference for Processing Delay in Open-Fit Hearing Aids, Trends in Hearing 2024 및 Súsonnudóttir 외, Own-Voice Perception with Different Processing Delays in Open-Fit Hearing Aids, Trends in Hearing 2026.
- Roth, Müller, Angermeier, Hemmert, Zirn, Effect of a processing delay between direct and delayed sound in simulated open fit hearing aids on speech intelligibility in noise, Frontiers in Neuroscience 2023.
- Harrison, Archer-Boyd, Murphy, Measurement of insertion loss and gain in variable hear-through and noise cancellation modes of true wireless earbuds, Acta Acustica 2025.
- Ausili, Erthal, Bennett, Snapp, Sound Localization with Hearables in Transparency Mode, Audiology Research 2025.
- 제조사 문서(본문 전체에서 제조사 수치로 표시): Analog Devices ADAU1787 데이터시트 Rev. A, Dolphin Design, Paving the way for the next generation audio codec for TWS applications, Part 3, 2021년 3월 29일, Qualcomm Snapdragon S5 Gen 1 사운드 플랫폼 개요, Apple AirPods Pro 제품 페이지.
- 데이터 참고 사항: (1) 시판 ANC 이어폰의 내부 지연을 동료 심사를 거쳐 측정한 자료는 공개 문헌에 거의 없다. 제조사는 이를 공개하지 않으며, 우리가 찾은 시판 히어스루 지연 실측치는 Denk 외 2024의 ANC 이어폰 한 대뿐이다(우리가 읽은 데이터에는 모델명이 나와 있지 않다). 2025년 정위 연구는 AirPods Pro 투명 모드의 처리 지연이 최소 수준이라고 설명하지만 수치는 제시하지 않으며, Apple도 공개하지 않는다. (2) 핵심 물리 결과 가운데 일부는 3년보다 오래되었다(Zhang과 Qiu 2014, Wu 외 2016, Rivera Benois 외 2017, Dolphin Design 2021). 이들은 입수 가능한 가장 최근 데이터로 표시했다. (3) 지연 예산의 1.5%라는 비중은 한 연구의 컨트롤러 지연과 다른 연구의 다른 헤드셋에서 나온 음향 지연을 결합한 것이므로, 하나의 기기가 아니라 규모감을 보여 줄 뿐이다. (4) Hua와 Pang은 768 kHz의 ADAU1777에서 4.7 µs 지연을 보고했는데, 이는 Analog Devices가 같은 레이트의 ADAU1787에 대해 제시한 5 µs와 가깝지만 같지는 않다. (5) 정위 연구의 초록과 결과는 조용한 조건의 방위각 오차(19.6°)에서 서로 다르므로 우리는 고도각만 보고한다. (6) 2024년 지연 선호 연구는 스펙트럼 리플 변별 효과를 결과에서는 η² = 0.30, 초록에서는 0.29로 보고한다. 2026년 초록의 선호 주장은 보정된 통계보다 강하다. (7) 이 주제에서 쓸 만한 지연 수치를 담은 오픈 액세스 AES 논문은 찾지 못했으며, AES 라이브러리 논문은 사용하지 않았다. (8) 시뮬레이션 결과(ICASSP 2024, arXiv 2025, Hua와 Pang의 워터베드 수치)는 헤드폰 실측이 아니다.
마지막 업데이트: 2026년 10월 27일. 저희는 이 정리를 분기마다 업데이트하며, 다음 갱신은 IEEE ICASSP 2027 논문집이 공개될 때 이루어질 것으로 예상한다.