Как работает шумоподавление?

Шум(Noise) . Это все вокруг нас. Будь то плач ребенка, гул кондиционера или оживленный лепет ваших коллег по офису. Тихое место для работы или отдыха становится поистине товаром премиум-класса. Технология шумоподавления(Noise) может помочь вернуть дзен в вашу жизнь. 

Вопрос в том, как работает шумоподавление? Давайте рассмотрим принципы технологии, чтобы вы могли сделать осознанный выбор при покупке собственного шумоподавляющего оборудования.

(Очень) базовый обзор звука

Звук — это энергия, распространяющаяся в виде волны через какую-либо форму материи. Обычно мы слышим звук, передаваемый по воздуху. 

Например, гитарная струна вибрирует в воздухе, расталкивая молекулы воздуха. Эти молекулы врезаются в своих соседей и так далее. Когда волна, движущаяся по воздуху, достигает ваших барабанных перепонок, она приводит их в движение с той же частотой, что и гитарная(guitar) струна. 

Ваш мозг преобразует это движение в электрические сигналы, которые вы затем воспринимаете как звук. Это очень упрощенное объяснение того, что такое звук, но это меньшее, что вам нужно знать, чтобы понять шумоподавление.

( Очень(Very) ) Базовый (Basic Overview)обзор(Anti-sound) антизвука

Волна имеет разные свойства. У него есть частота, которая показывает, как часто волна проходит полный цикл. 

Снова используем нашу гитарную струну в качестве примера. Частота — это скорость, с которой струна совершает одно полное колебание. Мы воспринимаем звук более высокой частоты как высокий. Низкочастотный звук более басовит. Помимо частоты волны имеют еще и амплитуду. Это высота пика волны. Далее волна также имеет фазу. Это положение пиков и впадин волны.

Если вы генерируете звуковую волну с той же амплитудой, но с противоположной фазой (пики находятся там, где впадины другой волны), это вызывает деструктивную интерференцию. Две волны по существу компенсируют друг друга. Это может быть сделано в больших масштабах, где вам нужно иметь столько же энергии в генераторе шума, сколько и исходный звук. Однако, если вы хотите отключить шум только для одного человека, вам вообще не нужно много энергии, и именно здесь пригодятся наушники с шумоподавлением.

Наушники с шумоподавлением

Наушники с шумоподавлением — это чудо техники. На внешней стороне наушников есть микрофоны, которые сэмплируют окружающий шум снаружи наушников. Этот звук анализируется бортовой электроникой с использованием математического алгоритма. У каждого производителя наушников есть свой секретный алгоритм, и все они работают с разной степенью эффективности.

Алгоритм используется для расчета антишумовой волны, необходимой для деструктивного вмешательства в окружающий шум в том месте, где вы находитесь. Затем устройство, известное как преобразователь, которое по сути представляет собой тип динамика, генерирует антишумовую волну.

Конечным эффектом является то, что когда вы включаете функцию шумоподавления, вас внезапно окутывает (почти) тишина. Это позволяет вам наслаждаться звуком с гораздо большей точностью или просто наслаждаться тишиной и покоем.

Активное и пассивное шумоподавление(Noise)

Процесс, который мы только что описали, обычно упоминается в спецификациях продуктов как «активное шумоподавление» или что-то подобное. Как ни странно(Confusingly) , некоторые наушники утверждают, что имеют так называемое «пассивное» шумоподавление.

Очень важно не путать эти две функции. Пассивного шумоподавления на самом деле не существует. На самом деле этот термин означает, что данная пара наушников была разработана для блокировки звука с помощью старой доброй звукоизоляции. 

Это означает, что материалы и дизайн наушников в некоторой степени изолируют вас от внешнего шума. С этой точки зрения засовывание пальцев в уши — это тоже «пассивное шумоподавление».

Можно многое сказать о паре наушников, которые обеспечивают отличную звукоизоляцию, но связывать это с шумоподавлением — это маркетинговая ловкость рук.

Ограничения активного шумоподавления (Active Noise Cancellation)_(Limitations)

Текущая(Current) технология активного шумоподавления не может полностью блокировать шум. Они работают невероятно хорошо, когда речь идет о постоянных, предсказуемых источниках шума. Подумайте(Think) о реактивном двигателе, гудении кондиционера или компрессоре вашего холодильника. Современное(Modern) активное шумоподавление невероятно хорошо справляется с полным удалением этого типа звука.

И наоборот, внезапные непредсказуемые звуки представляют гораздо большую проблему. Обычно это громкие человеческие разговоры, кто-то разбивает стеклянную чашку или любой другой шум, который алгоритм не успевает анализировать. При этом новые передовые системы с более быстрыми процессорами и более сложными алгоритмами также начинают справляться с этими типами шума. 

Одним из интересных примеров такой специализированной технологии активного шумоподавления являются электронные наушники, используемые при стрельбе из винтовок, пистолетов и другого огнестрельного оружия. 

Эти наушники используют пассивную звукоизоляцию, чтобы блокировать все звуки, как и обычные наушники для стрельбы. Однако у них есть внешние микрофоны, которые пропускают звук вокруг вас, чтобы поддерживать ситуационную осведомленность. Таким образом, вы можете легко разговаривать с другим человеком. Однако максимальная громкость всех звуков вокруг вас держится ниже комфортного максимума. 

Эти системы часто могут обеспечивать направленный звук, а также усиливать тихие звуки, подавляя при этом выстрелы. Это не совсем та же технология, что и в обычных наушниках с шумоподавлением, но она тесно связана с ними.

Удаление шума с помощью искусственного интеллекта

 Достаточно новой разработкой является применение технологии искусственного интеллекта для удаления нежелательных шумов из аудиосигнала. К сожалению, это пока не может происходить в режиме реального времени, поэтому оно неэффективно при шумоподавлении. В чем он очень хорош, так это в удалении шума из сигнала микрофона.

Например, если вы пытаетесь связаться с кем-то по Skype или сделать запись голоса в шумной обстановке, собеседнику может быть трудно понять, что вы говорите. Используя искусственный интеллект, этот аудиопоток можно проанализировать и удалить все, кроме вашего собственного голоса. 

Например, приложение RTX Voice от Nvidia использует специальное оборудование для глубокого обучения в своих видеокартах RTX для обработки звука с микрофона. (RTX)Так что, печатает ли кто-то на клавиатуре, пылесосит пол или занимается строительными работами, ничто из этого не будет слышно вашей аудитории. Вы можете увидеть демонстрацию этой невероятной технологии здесь.

Поскольку между моментом, когда вы говорите в микрофон, и другим человеком проходит достаточно времени, чтобы ИИ выполнил свою работу, нет проблем с ограничениями в реальном времени. Возможно, с развитием технологий эти сверхэффективные методы удаления шума ИИ также будут работать как форма шумоподавления в наушниках.

Микрофоны с шумоподавлением

Переходя от наушников, еще одна область, где подобная технология может быть очень полезна для большинства людей, особенно сейчас, когда многие из нас полагаются на удаленную работу, — это микрофоны с шумоподавлением.

Опять же, несмотря на то, что в маркетинге используется термин «шумоподавление», эти микрофоны не создают шумоподавления, чтобы мешать источнику шума. Вместо этого они берут звук как единое целое, а затем применяют к нему такой же алгоритм идентификации шума. Удаление его из входного аудиопотока перед передачей.

Вы даже получаете встроенные решения для шумоподавления микрофона с искусственным интеллектом , такие как этот (AI-powered)адаптер ASUS(ASUS adapter) . Подключите его к USB - порту, подключите к нему гарнитуру, и маленький электронный мозг удалит нежелательные шумы, оставив только ваш кристально чистый голос.

Звук тишины

Вы действительно не замечаете, как сильно вас перемалывает постоянный шум современной жизни, пока вам не удастся его заблокировать. Надев пару хороших наушников с шумоподавлением, вы почувствуете себя освежающим ветром, уносящим ваше низкоуровневое беспокойство. 

Теперь, когда вы знаете, как работает шумоподавление, вы можете принимать более обоснованные решения о выборе антишумового комплекта. Если вы купите правильный материал, вы обнаружите, что звук тишины действительно лучшая музыка, которую вы можете получить.



About the author

Я компьютерный техник с более чем 10-летним опытом, в том числе 3 года в качестве 店員. У меня есть опыт работы с устройствами Apple и Android, и я особенно хорошо разбираюсь в ремонте и обновлении компьютеров. Я также люблю смотреть фильмы на своем компьютере и использовать свой iPhone для съемки фотографий и видео.



Related posts