Технології
Технології

Інженери замінили навушники для шумозаглушення підголів’ям крісла

Вчені продемонстрували систему активного шумозаглушення для високих і низьких частот, яка не потребує використання навушників. Вони використали систему дистанційного акустичного зондування, засновану на лазерному доплерівському віброметрі, та невелику мембрану для вуха, і знизили рівень шуму на 10 децибелів. Система прибрала шум літака та людську мову навіть якщо користувач крутив головою, повідомляють вчені у статті, опублікованій у журналі Nature.

Два додаткові гучномовці були розміщені за головою, а інші були довільно розташовані для імітації небажаного звуку з різних напрямків. Лазерний промінь зонда від лазерного доплерівського віброметра був спрямований до розміщеної у вусі мембрани. Nature, 2020

Два додаткові гучномовці були розміщені за головою, а інші були довільно розташовані для імітації небажаного звуку з різних напрямків. Лазерний промінь зонда від лазерного доплерівського віброметра був спрямований до розміщеної у вусі мембрани. Nature, 2020

Чому не можна вдягнути навушники?

Активне шумозаглушення - це спосіб усунути небажаний шум за допомогою накладення спеціально згенерованого звуку. Сторонні шуми не долітають до слухача через мікрофон, який вловлює їх, а динамік у свою чергу нейтралізує. Таким чином можна отримати майже чисте звучання з мінімумом сторонніх звуків. Це особливо потрібно під час роботи у місцях з підвищеним рівнем шуму, таких як аеропорти, адже тривала дія шуму навколишнього середовища може привести до ряду захворювань. Системи глобального активного шумозаглушення націлені на зменшення цього небажаного звуку, однак вимагають великої кількості керуючих гучномовців, що робить їх непрактичними, тому зазвичай використовють локальні способи, наприклад навушники, які зменшують шум лише навколо вух. Однак проблема полягає в тому, що такі навушники здатні ослаблювати лише звук в діапазоні середніх і високих частот (зазвичай вище 1 кілогерца) та можуть викликати дискомфорт і втому через необхідність створення герметичної оболонки навколо вуха. Тому рішення, які можуть забезпечити шумозаглушення на рівні навушників, але без необхідності що-небудь носити, будуть корисними для багатьох задач, наприклад, для операторів машин або обладнання, або для водіїв транспортних засобів.

Проте, подібні системи з функцією активного шумозаглушення зазвичай використовують мікрофони, встановлені навколо голови користувача і через різницю між звуковим тиском, виміряним у віддалених місцях розташування мікрофонів, і звуковим тиском у вухах користувача таке рішення не може гарантувати достатнього зниження звуку, особливо в діапазоні високих частот. Такі установки найкраще підходять для роботи з низькочастотними шумами до 1 кілогерца.

Що пропонують інженери?

Але команді австралійських інженерів вдалося розробити подібну до навушників систему, здатну працювати як з високими, так і з низькими частотами. Вони використали систему дистанційного акустичного зондування, засновану на лазерному доплерівському віброметрі, який може вимірювати коливання в широкому діапазоні безконтактно. У своїх тестах вчені помістили у вухо манекена крихітні полегшені світловідбиваючі мембрани та досягли зниження шуму більш як на 10 децибелів у розширеному частотному діапазоні від 500 герців до 6 кілогерців.

Як працює система?

Система працювала у складному звуковому полі для декількох поширених типів синтезованого шуму навколишнього середовища, навіть за руху голови користувача. Дослідження провели з трьома типовими видами шумів навколишнього середовища: шум всередині літака, шум двигунів літака під час польоту та людську мову. За словами вчених, їхня система для підголів’я працює так само ефективно, як і навушники, але не потребує фізичного навантаження, ніби «віртуальні навушники».

На момент публікації статті інженери перейшли від тестувань на манекенах, до досліджень на людях, однак вони зазначають, що необхідна більш реалістична система відслідковування положення голови, полегшений та більш зручний матеріал мембрани, яку потрібно розміщувати у вусі.