Co potlačuje zvuk?

Pasivní a aktivní technologie redukce hluku jsou široce používány jak u spotřebitelských sluchátek, tak u profesionálních náhlavních souprav pro kontaktní centra a kanceláře. Jaký je rozdíl mezi metodami řešení cizího hluku v náhlavních soupravách a která metoda redukce hluku je nejúčinnější?

Obecný termín „potlačení hluku“ označuje několik způsobů, jak snížit dopad vnějšího hluku na kvalitu zvuku sluchátek a náhlavních souprav. Výrobci těchto audio zařízení používají různé technologie redukce šumu – aktivní (se statickými a adaptivními filtry), pasivní a hybridní. Různorodost technologií a termínů ztěžuje uživatelům výběr náhlavních souprav. Účelem našeho materiálu je pohovořit o základech snižování hluku a porovnat jeho různé metody.

Co je aktivní potlačení hluku?

Active Noise Cancellation (ANC) je proces, který využívá mikrofon k monitorování okolního hluku a jeho odfiltrování přes sluchátka.

Aktivní redukce šumu je dosažena použitím analogových nebo digitálních filtrů a liší se typy provedení – redukce šumu se zpětnou vazbou, bez zpětné vazby a hybridní. Vysoce kvalitní technologie aktivního potlačení hluku výrazně zlepšuje akustický výkon sluchátek a náhlavních souprav s dobrou pasivní redukcí hluku. Nedokáže ale kompenzovat konstrukční nedostatky nebo nekvalitní materiál náušníků, pokud se na nich výrobce rozhodl šetřit.

Typický příklad náhlavní soupravy s aktivním potlačením hluku: bezdrátová náhlavní souprava Poly Savi W8220

Co je pasivní potlačení hluku?

Pasivní redukce hluku je to, co naznačuje design a materiály sluchátek a náhlavních souprav, ať už se jedná o silikonové náušníky pro vakuová sluchátka nebo měkké náušníky pro modely přes uši. V zásadě se jedná o úroveň izolace od vnějšího šumu, kterou může zařízení poskytnout samo o sobě, bez ohledu na elektronické součástky a algoritmy. Jednoduše řečeno, takto fungují sluchátka jako špunty do uší.

Dobré pasivní odhlučnění jsou především kvalitní materiály a promyšlený design náušníků. Na obrázku jsou sluchátka Poly Voyager 8200 UC s pokročilým pasivním systémem redukce hluku

Obecná redukce šumu

Celková redukce šumu (účinek celkové redukce šumu, který slyší koncový uživatel) je součtem pasivního a aktivního potlačení hluku. Tato kombinace je dána vlastnostmi elektronických součástek aktivní redukce hluku a také designem a materiálem náušníků (pasivní redukce hluku).

Typy aktivního potlačení hluku

Jak již bylo zmíněno, existují tři typy aktivního potlačení hluku: systém s otevřenou smyčkou, systém s uzavřenou smyčkou a hybridní systém (kombinace prvních dvou). Systém ANC s otevřenou smyčkou používá hlavní mikrofon k detekci vnějšího hluku, poté jej převádí na „protihlukový“ a míchá jej s přehrávaným zvukem, čímž zajišťuje potlačení hluku. Tento proces je poměrně složitý, protože fázová inverze komplexních signálů musí brát v úvahu zpoždění v průchodu šumu a vypočítat signál ochrany proti šumu tak, aby k uživateli dorazil ve stejnou dobu jako šum.

Adaptivní redukce šumu závisí na schopnosti filtrovacích algoritmů identifikovat a přizpůsobit se různým vzorcům šumu.

Implementace ANC s uzavřenou smyčkou je spojena s určitými obtížemi, protože navrhnout systém, který zůstane vždy stabilní, je poměrně obtížné kvůli nutnosti přizpůsobit se velikosti sluchátek a také tendenci zpětné vazby zavádět systém do excitace.

Zpětná vazba vyžaduje mikrofon na vnější straně sluchátek, který bude sledovat zvuk přicházející k uživateli. Porovnáním zvuku přicházejícího k uživateli se zdrojem zvuku algoritmus zpětné vazby identifikuje hluk a vytváří ochranu, která jej pomáhá potlačit.

Systém uzavřené smyčky je účinný především pro potlačení nízkých frekvencí. Důvodem je, že existuje možnost potlačení části požadovaného signálu, který lze rozpoznat jako šum. To má za následek zabarvení nebo zkreslení původního signálu.

Hybridní potlačení hluku

Hybridní řešení ANC kombinuje to nejlepší z výše uvedených metod. Používá externí hlavní mikrofon pro sledování okolního hluku a interní mikrofon pro sledování nepřesnosti a sledování toho, co uživatel slyší mimo přehrávaný zvuk. Pokud jsou obě metody použity současně, je redukce šumu nejúčinnější.

Statické a adaptivní aktivní filtry redukce šumu

Výrobci donedávna používali pouze statické, neladitelné aktivní filtry pro redukci šumu. Tato univerzální metoda znamená, že jeden filtr funguje pro všechny zvukové podmínky.

Dnes ANC používá adaptivní nebo laditelné filtry, které se přizpůsobují sluchu nebo konfiguraci sluchátek osoby a přizpůsobují se měnícímu se akustickému prostředí. To umožňuje vylepšit funkci redukce šumu pro širší okruh uživatelů.

Jak ANC pracuje s adaptivními filtry

Adaptace je víc než jen filtrování šumu. Pokud analyzujete okolní hluk, můžete si všimnout mnoha jejich odrůd, například zvuk motorů v kabině letadla (nízké frekvence), konverzace v kavárně (střední frekvence), hudba na koncertě (velmi hlasité). zvuk) a hluk v knihovně (velmi tichý zvuk). V každé konkrétní situaci se adaptivní filtr snaží maximalizovat celkový výkon redukce šumu. Například v kabině letadla filtr potlačuje nižší frekvence a v kavárně střední frekvence atd.

Ve skutečnosti je proces adaptace složitější, ale náš popis poskytuje obecnou představu o možnostech adaptivních filtrů.

Výhody adaptivního potlačení hluku

Výzva při vývoji vysoce kvalitního řešení pro snížení hluku spočívá v tom, že musí být přizpůsobeno anatomickým charakteristikám sluchového traktu tisíců uživatelů.

Ve své nejjednodušší podobě je aktivní redukce šumu popsána jako invertující šum. Reálně je při vytváření systému potlačení potřeba počítat s dobou, za kterou hluk přejde z hlavního mikrofonu do ušního bubínku. Pokud systém ANC nemodeluje cestu šumu správně, ochrana, kterou vytváří, bude nepřesná a může dokonce zesílit šum. Toto je riziko použití obecných statických filtrů.

Adaptivní filtr používá mikrofon k řízení chyby nebo podílu šumu v požadovaném signálu, což umožňuje přesnější simulaci toho, co uživatel slyší. Tímto způsobem může systém přizpůsobit nebo upravit filtry tak, aby poskytovaly lepší ochranu proti hluku pro konkrétního uživatele v konkrétním akustickém prostředí.

Jak funguje aktivní potlačení hluku Poly

Výhodou adaptivní redukce hluku je, že bere v úvahu jedinečné fyziologické vlastnosti každého uživatele. Kromě toho může adaptivní řešení monitorovat skutečný šum a upravovat filtry na základě typu šumu, aby bylo potlačení co nejúčinnější.

Ještě relativně nedávno byla laditelnými filtry pro potlačení hluku vybavena pouze izolační vakuová nebo on-ear sluchátka. Dnes mohou být i neizolující sluchátka vybavena technologiemi adaptivního potlačení hluku, protože moderní algoritmy jsou schopny kompenzovat různá zkreslení, která vznikají v důsledku špatné pasivní izolace. Adaptivní řešení znějí lépe než systémy s uzavřenou smyčkou, protože nevytvářejí nežádoucí zabarvení zvuku.

ZÁVĚR

Profesionální náhlavní soupravy s aktivní redukcí hluku výrazně zvyšují efektivitu agentů kontaktních center a pracovníků mobilních kanceláří. Tyto náhlavní soupravy chrání pracovníky před nežádoucím hlukem v náročných akustických prostředích v otevřených kancelářích nebo při práci na cestách. Například Poly (sloučení Plantronics a Polycom) poskytuje technologii ANC na náhlavních soupravách BlackWire 8225, bezdrátových náhlavních soupravách Savi W8220 a některých náhlavních soupravách Voyager.

• Top 5 tipů pro organizaci efektivní práce pro vzdálené zaměstnance
• Nové kancelářské bezdrátové sluchátka Savi s aktivní redukcí hluku od Poly
• Konferenční služba Zoom a konferenční kamera Poly Studio: perfektní kombinace
• Flexibilní kancelář – zařízení, problémy, případy
• 5 problémů, o kterých vám dodavatelé chytrých chatbotů pro kontaktní centra nikdy neřeknou

Podle výzkumů zvýšená hladina hluku negativně ovlivňuje naše zdraví, schopnost vstřebávat informace a soustředit se na úkoly, které jsou pro nás důležité.

Odborníci z různých zemí pracují na snížení hladiny hluku doma, v kanceláři a v dalších prostředích kolem nás pomocí nových technologií a zvukových zařízení.

V tomto článku jsme se rozhodli o tom mluvit podrobněji.

Foto William Brawley CC BY

Sluchátka a špunty do uší

Nejjednodušší a nejoblíbenější způsob, jak snížit okolní hluk, je použití sluchátek. K jejich pomoci se uchylujeme k poslechu hudby a naladění se do práce. V každém z těchto případů mohou pomoci sluchátka s aktivním i pasivním potlačením hluku.

• Tematický průvodce výběrem sluchátek do města (magazín Stereo & Video)

Model a obvod aktivní redukce šumu vyvinul inženýr Willard Meeker v roce 1957. Byl použit ve sluchátkách přes uši a byl schopen potlačit hluk v rozsahu od 50 do 500 Hz. Koncem osmdesátých let společnost Bose uvedla na trh první veřejně dostupnou náhlavní soupravu s potlačením hluku na světě, Bose Aviation Headset.

Model s aktivní redukcí hluku je založen na principu inverze šumu. Ve sluchátkách je zabudován jeden nebo dva mikrofony. Zachycují okolní hluk a reproduktor vydává zvukovou vlnu se stejnou amplitudou, ale v protifázi. Díky tomu je potlačován šum.

Mimochodem, technologie aktivního potlačení hluku se používá nejen ve sluchátkách, ale také ve špuntech do uší. Příkladem je projekt QuiteON, který spustili lidé z Nokie. Podle vývojářů se špunty aktivují automaticky, když je vložíte do uší, a udrží nabité asi dva dny. Výrobce řadí QuiteON jako ideální vychytávku pro izolaci hluku při cestování, při spánku nebo v práci (například pro zubaře a jejich pacienty).

Sluchátka s potlačením hluku jsou dobrá při odstraňování monotónního nízkofrekvenčního hluku, a proto tak dobře fungují vedle hučících motorů letadel. Hůře fungují se zvuky, které jsou ostré nebo se rychle mění. Kromě toho může být významnou nevýhodou nepohodlí při poslechu: někteří kupující si stěžují na pískání nebo změny tlaku vzduchu v uších. Určitě se proto vyplatí taková sluchátka před koupí otestovat.

Se sluchátky s pasivním potlačením hluku je vše jednodušší. Princip jejich fungování je podobný běžným špuntům, které tlumí všechny vnější zvuky. Výkon sluchátek přes uši tohoto typu závisí na lisovací síle, materiálu náušníků a konstrukci náušníků.

Přilby a masky

Kromě sluchátek existují i ​​další účinné způsoby, jak zablokovat hluk a dát ostatním vědět, že není třeba rozptylovat vaši pozornost. Designová kancelář Hochu rayu představila zařízení s názvem Helmfon. Gadget připomíná příliš velkou motocyklovou helmu. Zvukovou izolaci přilby zajišťují protihlukové materiály.

Foto od Hochu rayu Bureau (oficiální tiskový balíček)

Uvnitř zařízení je prostor pro uložení vašeho smartphonu, součástí sady jsou také reproduktory a mikrofon. Cílem projektu je podle úřadu vytvořit nástroj, který vám pomůže plně se soustředit na pracovní projekt, zachovat osobní prostor a nedovolí, aby hluk v kanceláři zabil produktivitu člověka.

Další zajímavou vychytávku, která vám pomůže odpoutat pozornost od hluku kolem vás, vyvinuli studenti Royal College of Art v Londýně. Zařízení se nazývá Eidos Audio a je vyrobeno ve formě masky. Jeho úkolem je potlačit okolní hluk a zesílit zvuk konkrétního rozhovoru, který chce člověk slyšet (přístroj využívá efektu kostního vedení).

Eidos, ačkoliv vypadá jako umělecký předmět, může podle svých tvůrců pomoci lidem, kteří mají problém se soustředit v hlučném prostředí.

Neúspěšné projekty

V dnešní době existuje mnoho zařízení pro snížení hluku, ale ne všechny obstojí ve zkoušce času. Nejvýraznějším příkladem posledních let je gadget s názvem Muzo.

Vývojáři vysvětlili koncept zařízení pomocí technologie Anti-Vibration a jejich sliby o dosaženém efektu ticha vzbudily podporu mnoha uživatelů. Kampaň IndieGoGo tohoto gadgetu, která byla spuštěna před dvěma lety, vynesla téměř 1,9 milionu dolarů a dalších 500 XNUMX dolarů na Kickstarteru.

Foto Phil a Pam Gradwell CC BY

V praxi se však ukázalo, že Muzo majitele od hluku neizoluje, ale naopak umí přidat. Existuje mnoho recenzí na gadget online s negativním hodnocením a v komentářích na Kickstarteru lidé požadují vrácení peněz.

Dalším zařízením pro potlačení hluku v bytě byl projekt Sono, navržený již v roce 2013. Věci však nešly dál než k nápadu. Důvěra v probíhající projekty od neúspěchu Muzo a Sono klesla, takže pro nové projekty v této oblasti je ještě obtížnější získat finanční prostředky na zahájení.

Stává se, že v tuto chvíli není jako technické řešení vyvinuto nic lepšího než sluchátka a špunty do uší (pokud nepočítáme odhlučnění místnosti). Rozvoj technologií však dříve nebo později povede k průlomu na trhu se zařízeními pro potlačení hluku a my získáme něco praktičtějšího než propagační videa a oceňované koncepty.

• Sluchátka v práci: co říká výzkum
• Hudba pro efektivní práci: co potřebujete vědět

Tento článek byl přečten 14 230 krát.
Článek je zařazen do sekcí: Zajímavosti o zvuku

Sdílet materiál: