Шум. Это все вокруг нас. Будь то плач ребенка, жужжание кондиционера или оживленная болтовня коллег в офисе. Тихое место для работы или отдыха становится поистине товаром премиум-класса. Технология шумоподавления поможет вернуть дзен в вашу жизнь.
Вопрос в том, как работает шумоподавление? Давайте рассмотрим принципы этой технологии, чтобы вы могли сделать осознанный выбор при покупке собственного оборудования для шумоподавления.
(Очень) базовый обзор звука
Звук — это энергия, распространяющаяся как волна через какую-либо форму материи. Обычно мы слышим звук, передаваемый по воздуху.
Например, гитарная струна вибрирует в воздухе, сбивая молекулы воздуха. Эти молекулы сталкиваются со своими соседями и так далее. Когда волна, движущаяся по воздуху, ударяется о барабанные перепонки, она перемещает их с той же частотой, что и струна гитара.
Ваш мозг преобразует это движение в электрические сигналы, которые вы затем воспринимаете как звук. Это очень упрощенное объяснение того, что такое звук, но это минимум, который вам нужно знать, чтобы понять, что такое шумоподавление.
(Очень) базовый обзор антизвука
Волна имеет разные свойства. У нее есть частота, которая показывает, как часто волна проходит полный цикл.
Снова используем нашу гитарную струну в качестве примера. Частота – это то, насколько быстро струна совершает одно полное колебание. Звук более высокой частоты мы воспринимаем как высокий. Низкочастотный звук более басовитый. 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, имеющую ту же амплитуду, но противоположную фазу (пики находятся там, где находятся впадины другой волны), это вызывает деструктивную интерференцию. Две волны по существу нейтрализуют друг друга. Это можно сделать в больших масштабах, где в вашем антишумовом генераторе должно быть столько же энергии, сколько в самом исходном звуке. Однако, если вы хотите подавить шум только одного человека, вам вообще не потребуется много мощности, и именно здесь на помощь приходят наушники с шумоподавлением.
Наушники с шумоподавлением
Наушники с шумоподавлением — это технологическое чудо. На внешней стороне наушников расположены микрофоны, которые улавливают окружающий шум снаружи наушников. Этот звук анализируется бортовой электроникой с помощью математического алгоритма. У каждого производителя наушников есть свой секретный алгоритм, каждый из которых работает с разной степенью эффективности..
Алгоритм используется для расчета антишумовой волны, необходимой для разрушительного воздействия на окружающий шум там, где вы находитесь. Затем устройство, известное как преобразователь, которое по сути является разновидностью динамика, генерирует антишумовую волну.
Конечный эффект заключается в том, что когда вы включаете функцию шумоподавления, вы внезапно погружаетесь в (почти) тишину. Это позволяет вам наслаждаться звуком с гораздо большей точностью или просто наслаждаться тишиной и покоем.
Активное и пассивное шумоподавление
Процесс, который мы только что описали, обычно упоминается в спецификациях продукта как «активное шумоподавление» или что-то подобное. Как ни странно, некоторые наушники утверждают, что имеют так называемое «пассивное» шумоподавление.
Очень важно не путать эти две функции. На самом деле такого понятия, как пассивное шумоподавление, не существует. На самом деле этот термин означает, что данная пара наушников была разработана для блокировки звука с использованием старой доброй звукоизоляции.
Это означает, что материалы и конструкция наушников в некоторой степени изолируют вас от внешнего шума. С этой точки зрения затыкание ушей пальцами — это тоже «пассивное шумоподавление».
Много можно сказать о наушниках, которые обеспечивают отличную звукоизоляцию, но связать это с шумоподавлением — это своего рода маркетинговый трюк.
Ограничения активного шумоподавления
Существующая технология активного шумоподавления не может полностью блокировать шум. Они невероятно хорошо работают, когда речь идет о постоянных, предсказуемых источниках шума. Подумайте о реактивном двигателе, гудении кондиционера или компрессоре холодильника. Современное активное шумоподавление невероятно эффективно позволяет полностью стереть этот тип звука.
И наоборот, внезапные непредсказуемые звуки представляют собой гораздо большую проблему. Обычно это громкие человеческие разговоры, разбивание стеклянной чашки или любой другой шум, который алгоритм не успевает проанализировать. При этом новые передовые системы с более быстрыми процессорами и более сложными алгоритмами также начинают справляться с этими типами шума..
Одним интересным примером 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 поговорить с другим человеком. Однако максимальная громкость всех звуков вокруг вас поддерживается на комфортном максимуме.
Эти системы часто могут обеспечивать направленный звук, а также усиливать тихие звуки, одновременно подавляя выстрелы. Это не совсем та же технология, что и в обычных наушниках с шумоподавлением, но она тесно связана с ней.
Удаление шума с помощью искусственного интеллекта
Довольно новой разработкой является применение технологии искусственного интеллекта для удаления нежелательного шума из аудиосигнала. К сожалению, это пока не может произойти в реальном времени, поэтому это неэффективно для шумоподавления. Что он очень хорошо умеет, так это удаление шума из сигнала микрофона.
Например, если вы пытаетесь связаться с кем-то по Skype или записать голос в шумной обстановке, человеку на другом конце провода может быть трудно понять, что вы говорите. Используя искусственный интеллект, этот аудиопоток можно проанализировать и удалить все, кроме вашего собственного голоса.
Например, приложение RTX-голос от Nvidia использует специальное оборудование глубокого обучения в видеокартах RTX для обработки звука с микрофона. Поэтому, если кто-то печатает на клавиатуре, пылесосит пол или занимается строительными работами, ваша аудитория ничего из этого не услышит. Вы можете увидеть демонстрацию этой невероятной технологии здесь.
Поскольку между тем, как вы говорите в микрофон, и тем, как другой человек слышит звук, проходит достаточно времени, чтобы ИИ мог выполнить свою работу, проблем с ограничениями в реальном времени не возникает. Возможно, с развитием технологий эти сверхэффективные методы удаления шума с помощью искусственного интеллекта будут работать и как форма шумоподавления в наушниках..
Микрофоны с шумоподавлением
Если говорить о наушниках, то 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.
Хотя в маркетинговом языке используется термин «шумоподавление», эти микрофоны не создают помех, мешающих источнику шума. Вместо этого они берут звук в целом, а затем применяют к нему тот же алгоритм идентификации шума. Удаление его из входного аудиопотока перед его передачей.
Вы даже получаете встроенные решения для удаления шума с микрофона на базе искусственного интеллекта, такие как ASUS адаптер. Подключите его к USB-порту, подключите к нему гарнитуру, и маленький электронный мозг внутри удалит нежелательные шумы, оставив после себя только кристально чистый голос.
Звук тишины
Вы даже не замечаете, насколько вас изматывает постоянный шум современной жизни, пока не сумеете его заблокировать. Надев пару хороших наушников с шумоподавлением, вы можете почувствовать, как освежающий ветер уносит ваше небольшое беспокойство.
Теперь, когда вы знаете, как работает шумоподавление, вы можете принимать более обоснованные решения относительно выбранного вами противошумного комплекта. Если вы купите правильные вещи, вы обнаружите, что звук тишины — действительно лучшая музыка, которую вы можете получить.
.