Сегодня едва ли не половина ассортимента в аудио-отделе любого магазина оснащается системой активного шумоподавления. Одни говорят, что это – лучшее изобретение со времен появления гарнитур, а другие уверены, что это лишь очередная уловка для выкачивания денег.
Давайте вместе разберемся, нужно ли обращать внимание на подобную фишку при выборе наушников.
Что это такое и как работает
Активное шумоподавление - это способ устранить нежелательный шум с помощью наложения специально сгенерированного звука.
Работает активное шумоподавление следующим образом. Система захватывает шум, который нужно подавить, через внешний микрофон и издает звуковую волну с той же амплитудой, но зеркально отображённой фазой исходного звука. Волна шума и сгенерированного звука смешиваются и подавляют друг друга.
Такой способ борьбы с шумом при прослушивании музыки позволяет отказаться от полной шумоизоляции либо от чрезмерного повышения громкости. Именно эти два способа ранее активно применялись для подавления лишних звуков.
Первые патенты в этой области начали появляться еще в 30-х годах ХХ века, но до реального применения дело дошло лишь спустя полвека. Технология активного шумоподавления изначально использовалась в авиационной и оборонной промышленности. Лишь несколько лет назад она попала на потребительский рынок.
Эффективно ли это
Многие напрасно считают систему активного шумоподавления маркетинговой уловкой. Да, от всех шумов система не оградит, но свою прямую функцию выполняет исправно.
Принято считать, что человек способен воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц. Большинство современных «шумодавов» хорошо справляются с шумом от 100 Гц до 1 КГц. Этого вполне достаточно, чтобы избавить слушателя от разговоров других людей, шума транспорта и ветра.
Колебания в диапазоне ниже 100 Гц мы воспринимает не только ухом, но и телом, здесь никакое шумоподавление в наушниках не поможет. А что касается верхнего диапазона, то система способна превратить высокочастотный писк или свист в спокойное шипение.
В хороших шумоподавляющих наушниках можно почувствовать себя в тихом помещении, даже находясь на шумной улице.
Полезные фишки активного шумоподавления
Производители подумали, раз уж наушники оснащаются внешним микрофоном, то почему бы не предусмотреть возможность задействовать его по прямому назначению.
Некоторые модели позволяют временно отключать шумоподавление и транслировать в наушники звук «снаружи». Так можно общаться с собеседником, безопасно передвигаться или просто воспринимать информацию из окружающего мира и при этом не снимать наушники.
Другим плюсом моделей с активным подавлением шума является наличие встроенного усилителя. Именно с его помощью генерируется «антишум» для работы системы, но кроме этого усилитель способен выдавать более качественный звук.
Неужели все так гладко
У системы активного шумоподавления есть и свои минусы. Главный из них – такие наушники подойдут не всем. Не стоит переживать, процент тех, кому технология противопоказана, достаточно низкий. Около 3% пользователей при длительном использовании активного «шумодава» начинают жаловаться на головные боли.
Их причина – синдром непереносимости системы активного подавления шума. Он похож на морскую болезнь, когда наш мозг думает, что тело находится в покое, а вестибулярный аппарат посылает противоположные сигналы.
Так и при подавлении шума мозгу кажется, что мы в тихом месте, а органы чувств посылают несвойственные для этого сигналы.
Другим негативным фактором является увеличенное давление на барабанные перепонки, ведь помимо музыки и шума нам в ухо поступает «антишум». Это может вызывать сбои в нервной системе и приводить к головным болям.
Какие есть альтернативы
На данный момент активное шумоподавление является самым технологичным решением. Эта фишка отсекает до 95% посторонних звуков при прослушивании музыки. При этом используется целая цепочка дополнительных элементов и это сказывается на стоимости наушников и гарнитур с активным подавлением шума.
В противовес данной технологии можно поставить пассивное шумоподавление. Оно достигается путем герметизации человеческого уха от внешних шумов за счет массивных амбушюр в накладных моделях наушников или гибких и принимающих любую форму амбушюр в вакуумных моделях.
При прочих равных параметрах такие наушники стоят дешевле и проще в устройстве, а значит – надежнее в эксплуатации.
Что же выбрать в итоге
Для начала нужно пойти в ближайший магазин электроники с выставочными образцами и наглядно убедиться в работе системы активного шумоподавления. Простое сравнение наушников с такой системой и без неё сразу даст результат.
Чтобы не попасть в так называемую «зону риска», лучше попросить на тест модель у друга или знакомого.
Вот так очередная технология, ранее стоявшая на вооружении военных, плотно проникает в нашу жизнь.
Сегодняшний рынок представлен тысячами моделей наушников: от дешевых китайских NoName-затычек до эксклюзивных Final Audio Design , стоимостью более $8 000 . Ценами движут запросы покупателей и технологии. О технологии активного шумоподавления, устанавливаемой в большинство наушников закрытого типа, мы сегодня и поговорим, а главное – выясним причины головной боли при длительном прослушивании таких «ушек».
Система активного шумоподавления. История и принцип работы
Музыка уже давно стала самым надежным компаньоном человека. Под любое настроение, состояние, эмоции и переживания всегда находится мелодия, которая может согреть и душу, и сердце, и мысли. О портативной музыке производители задумались еще в середине прошлого века. В 1979 году компания Sony представила первый кассетный портативный плеер Walkman TPS-L2 . Спустя несколько десятилетий эта разработка была признана одним из величайших изобретений компании. В 1984 японский производитель, шагая в ногу со временем, выпускает первый CD-плеер Sony Discman D50 . Летом 1998 на рынок врывается первый MP3-плеер – MPMan F10 , емкостью 32 МБ. И все это время эволюцию плееров сопровождало развитие гарантов качественного и хорошего звука – наушников.
История развития системы активного шумоподавления (дальше – САШ ) начинается в далеком 1934 году , когда изобретатель Пол Люг получает патент, описывающий принцип гашения синусоидальных сигналов, излучаемых громкоговорителем. В 1950 Лоуренс Фогель впервые применяет систему подавления шума в кабинах вертолетов и салонах самолетов.
До наушников САШ добралась еще в 1957 году, когда Уиллард Микер на представленной рабочей модели накладных наушников сумел отсечь шум на звуковом диапазоне от 50 до 500 Гц. Первая же серийная модель наушников с системой активного шумоподавления была представлена компанией Bose в конце 80-х и использовалась в авиации.
Bose Quiet Comfort: начало
Принцип работы САШ, с точки зрения физики, весьма прост. Любой звук представлен волной, а значит можно создать его зеркальное отражение – инвертированную волну, которая полностью сгасит исходную.
Внутри наушников, оснащенных системой активного шумоподавления, расположены микрофоны. Их задача – измерение уровня окружающего шума. Получаемый извне звуковой сигнал преобразуется в инвертированную волну и передается на основной динамик. Новая волна действуют в противофазе (за вычетом полезного сигнала – музыки) к шуму и, таким образом, сводит его звучание к нулю.
Головная боль
Казалось бы, использование технологии активного подавления шумов должна существенно улучшить жизнь заядлых меломанов, не представляющих пути на работу, прогулки или активного отдыха без обвивающих голову накладных наушников, музыкального драйва и ритма. Количество моделей, оснащенных САШ, действительно . На рынке представлены наушники самых разных ценовых категорий и форм-факторов: от недорогих компактных затычек до увесистых студийных мониторов. Система шумоподавления совершенствуется с каждым днем, качество воспроизведения музыки растет, производители находят новые и новые маркетинговые решения для популяризации наушников с системой Noise Cancelling . Но есть категория людей, которая при всем своем положительном отношении к портативному звуку, вынуждена отказаться от всех технологических преимуществ «совершенных наушников» по одной простой причине – непереносимости системы активного подавления шума .
Реалии сегодняшнего рынка значительно отличаются от того, который был всего 10-15 лет назад. Перед тем, как отправляться в магазин, покупатель тщательно изучает отзывы, пересматривает и перечитывает десяток-другой обзоров, и только потом решается на покупку.
В числе отзывов, посвяшенных категории наушников с активной системой шумоподавления таких именитых брендов, как , Sony, вы найдете множество положительных моментов. Да, производители действительно сделали многое, чтобы наушники не только хорошо звучали, но и удобно сидели и отличались интересным дизайном. Вчитывайтесь в строки повнимательнее и вы увидите, что небольшой процент счастливых обладателей жалуются на постоянные головные боли и тошноту при ношении наушников с САШ. Что это – заказные отзывы конкурирующих сторон или реальность, с которой сталкивается далеко не каждый? Так почему же при использовании, казалось бы, совершенных наушников, позволяющих наслаждаться кристально чистым звуком без посторонних шумов, начинает болеть голова?
Причина первая: а когда на море качка.
Если хотя бы раз в жизни вам приходилось испытывать на себе всю горечь плачевного состояния, которое сопровождается морской болезнью – поспешу вас расстроить. Вы можете входить в категорию несчастливых 5-7% людей, для которых наушники с системой активного подавления шумов останутся бесполезным технологическим прорывом.
Морская болезнь и головные боли, вызванные наушниками с САШ, имеют много общего. В момент, когда человек спокойно отдыхает в каюте корабля, мозг понимает, что организм находится в состоянии покоя. Вместе с этим, корабль постоянно качается на волнах и это движение улавливает наш внутренний акселерометр – вестибулярный аппарат . Движущаяся в ушном канале эндолимфа раздражает нервные окончания, которые посылают импульс в мозг, давая понять, что организм находится в состоянии движения. Но ведь вы раскинулись в кресле уютной каюты!
Надев наушники с системой активного подавления шумов и отправившись на улицу, вы, сами того не понимая, обманываете мозг. Идущие на встречу прохожие, шумная трасса, гул колес, резкий ветер – органы зрения четко рисуют картинку того, что вы на улице. Но органы слуха свидетельствуют о полной тишине. Такое расхождение приводит мозг в замешательство. Увы, головная боль обеспечена.
Причина вторая: монотонный раздражитель.
Разобравшись с тем, как действует система активного подавления шумов, дедушка Ньютон сказал бы следующее: «На силу действует противосила». Такая звуковая битва и процесс интерференции в результате приводит к требуемому результату – мы устраняем ненужный окружающий шум и можем полностью погрузиться в музыку.
Вот только есть одно «но». В результате такого постоянного шумового глушения на барабанные перепонки действуют монотонные звуковые волны. Это вовсе не означает, что мы должны слышать гул или какие-либо посторонние шумы. Мозг воспринимает исключительно разнообразие звуковых тоник конкретной аудиозаписи или трека, а вот нервная система… Действие таких вибраций – это принцип, работающий в основе системы активного шумоподавления и предугадать какой организм она приведет к тошноте и головным болям, увы, невозможно.
Причина третья: тишина – не всегда спокойствие.
В научно-исследовательских институтах и лабораториях, занимающихся изучением звука и звуковых волн, существуют так называемые «абсолютно тихие комнаты» . Они сконструированы таким образом, что позволяют блокировать до 99,9% всех шумов. Именно в таких помещениях тестируют высококачественное и дорогостоящее звуковое оборудование всемирно известные бренды.
Представьте, что вы очутились в такой комнате. Спустя несколько секунд вы начнете слышать писк комара. Через несколько минут – урчание живота и стук сердца. Пять минут пребывания в абсолютной тишине начнут нагонять на организм состояние тревоги и волнения. Больше 45 минут в таком помещении не выдерживал ни один человек.
Несмотря на то, что во время прослушивания музыки в наушниках с системой активного шумоподавления об абсолютной тишине не может идти и речи, сам принцип работы САШ пересекается с той самой «абсолютно тихой комнатой». Люди, организм которых не приспособлен к наушникам такого типа, почувствуют головную боль и тошноту через 1,5 – 2 часа эксплуатации.
Причина четвертая: враг мой бас
В зависимости от высоты, все звуковые частоты при эквалайзинге принято разделять на: высокие, средние и низкие. Система активного подавления шума лучше всего справляется именно с отсечением низких частот, которыми преимущественно и насыщен окружающий нас шум улицы. Хуже всего дела обстоят с высокими, поскольку существует риск задавки полезного звукового сигнала, представленного музыкой.
Зеркальная звуковая волна, воспроизводимая в противофазе с целью подавления окружающего шума, больше всего насыщена именно низкими частотами . Низкие частоты вызывают максимальные вибрации при воздействии на жидкость, а если учитывать тот факт, что вестибулярный аппарат человека заполнен эндолимфой , то постоянные вибрации от гулкого баса и вызывают головную боль.
Причина пятая: конструкционный недостаток
Еще одной причиной, по которой владельца наушников с системой активного шумоподавления могут постоянно сопровождать головные боли является слишком тугое оголовье. Впрочем, это общая проблема накладных наушников и винить саму САШ в этом вряд ли стоит.
Конструкционная особенность любых накладных наушников заключается в упругом оголовье, которое должно удерживать их на голове. Постоянное напряжение на височную зону приводит к повышению давления. Спустя несколько часов эксплуатации таких «тугих» наушников возникает головная боль и тошнота.
Как избежать бесполезного приобретения
Безусловно, наушники, оснащенные системой активного шумоподавления, имеют ряд преимуществ: комфорт при прослушиваниия музыки, высокий уровень детализации звука и безопасный уровень громкости. Увы, предугадать как именно отреагирует ваш организм на САШ невозможно. Перед тем, как отдать свои кровные, а затем, в прямом смысле слова, не жаловаться на головную боль, попробуйте взять наушники, оснащенные САШ, у друзей или знакомых. Помните, чтобы понять действительно ли САШ негативно влияет на ваше состояние, необходимо послушать наушники более, чем 2-2,5 часа.
Купив понравившуюся модель наушников, что называется «не глядя», согласно статье 502 ГК РФ и статье 25 Закона РФ от 7 февраля 1992 г. № 2300-1 «О защите прав потребителей», у вас есть 14 дней на возврат товара, не подошедшего «по фасону, цвету или габаритам», при соблюдении всех условий хранения. Во избежание разногласий и отказов по возврату, перед покупкой перечитайте вышеуказанные статьи и посоветуйтесь с консультантом конкретного магазина.
4.75 из 5, оценили: 8 )
Звуковая волна представляет собой волну сжатия и разрежения воздуха. Если с помощью динамиков создать волны той же частоты и амплитуды, но противоположной фазы, то они ослабят друг друга. В этом и заключается принцип работы ANC (Active Noise Control), показанный на рисунке 1. Активное шумоподавление - технология, позволяющая значительно снизить уровень шума, особенно если источник звука хорошо локализован. Еще лучшие результаты ANC показывает, если спектр шума имеет периодические составляющие.
В инновационной компании Promwad ведется разработка встраиваемых масштабируемых систем активного шумоподавления для различных сфер применения.
Сферы применения ANC-систем
- Вентиляция
- Тихие серверные шкафы
- Окна и откосы
- Легковые и грузовые авто
Рисунок 1 - Принцип работы ANC
Вентиляционные устройства, вытяжки, компрессоры
Одной из очевидных областей применения системы активного шумоподавления является вентиляция - вентиляционные устройства, вытяжки, компрессоры. Системы вентиляции с механическим побуждением являются шумными, что может негативно сказываться на людях, которые долго находятся в таких помещениях. Примером такого помещения могут служить «чистые» комнаты, где людям приходится работать много часов подряд. Принцип активного шумоподавления был предложен уже давно, в 1936 году П. Леугом, однако тогда не было технической возможности применить ANC-систему в современном понимании, и до недавнего времени проблема шума от вентиляции решалась лишь при помощи установки звукопоглощающих конструкций, звуковых экранов и различных резонаторов. Сейчас мы разрабатываем масштабируемую ANC-систему для вентиляции.
В этом фрагменте аудиозаписи показан результат моделирования ANC-системы. Сначала она выключена, отчетливо слышен шум вентилятора. Потом система включается, и шум ослабевает - из спектра пропадают периодические составляющие. В представленном примере не моделировалась пассивная звукоизоляция, которая способна еще больше улучшить результат.
Тихие монтажные шкафы для серверов
Тихие монтажные шкафы для серверов - еще один востребованный продукт, где с успехом может применяться ANC-система в совокупности с пассивными средствами звукоизоляции. Такой симбиоз двух принципов наиболее эффективен, потому что шум глушится во всем диапазоне частот: ANC наиболее эффективна в области низких частот, а пассивная звукоизоляция - в области средних и высоких частот. Вообще говоря, пассивная звукоизоляция может быть эффективной и в области низких частот, но толщина звукоизолирующего материала должна составлять не менее половины длины волны. Например, для гула с частотой 50 Гц для эффективной шумоизоляции нужен слой материала толщиной около 3 метров, что для серверного шкафа - нереализуемое требование. А ANC-система гораздо компактнее, и к тому же не препятствует потоку воздуха для вентиляции содержимого шкафа.
Стеклопакеты и откосы
Перспективная область применения ANC - стеклопакеты и откосы . Если дом находится вблизи магистрали, то постоянный шум может вредно сказаться на здоровье жителей. Поэтому в наших ближайших планах - адаптация ANC для встраивания в стеклопакеты и откосы окон. Популярность таких окон сложно переоценить - стоит представить себе летнюю ночь, когда из-за гула на улице окно не откроешь, а спать под включенным кондиционером не хочется.
Шумоподавление в автомобилях
Разработка ANC для применения в автомобилях, легковых и грузовых - одна из наших ближайших целей. Шум в автомобиле в основном исходит от шума покрышек по поверхности дороги и передается через подвеску и кузов. Сложность в системах подавления заключается в необходимости расположить динамики так, чтобы звуковая волна от них интерферировала с окружающим шумом именно в местах нахождения людей. Мы планируем разработать систему как для внедрения у крупных автопроизводителей, так и для кастомайзеров.
Технические характеристики:
- Количество компенсирующих динамиков: 1-8
- Количество микрофонов / неакустических датчиков: 2-16
- Диапазон рабочих частот: 20 Гц - 1000 Гц
- Уровень ослабления периодических составляющих: 25 дБ
Хотите внедрить технологии шумоподавления в своем проекте?
с нами, мы ответим на ваши .
Шум для жителей мегаполисов повсюду. Разговоры, гул машин, строительных инструментов и техники, звон мобильных телефонов, звуки животных - все это не только загрязняет общий фон, но иногда психологически давит на человека.
К примеру, вы отправляетесь в путешествие или командировку, но в транспорте надрывно плачет младенец, лает собака или кто-то, не слишком считаясь с окружающими, позволяет себе высказываться обо всем, что ему пришло в голову, да еще и на повышенных тонах.
Если вы хотите заглушить хныканье плачущего ребенка, "выключить" прочие нежеланные звуки из своего восприятия, то вам пригодятся хорошие наушники. "Хорошие" в данном контексте означает то, что они будут обладать максимальным уровнем шумоподавления.
Первое, что вам нужно помнить о шумоподавляющих наушниках, это основное свойство их работы: они сначала блокируют шум, а затем позволяют насладиться высоким качеством звука.
С учетом сказанного мы предлагаем на ваш выбор список активных шумоподавляющих наушников, которые заслуживают вашего внимания и стоят того, чтобы их купили. Сделайте свой мир гармоничнее, отрегулируйте фоновый шум этими великолепными наушниками.
Лучший из лучших: Bose QuietComfort 35
Акустические шумоподавляющие наушники от фирмы Bose. Известный бренд является синонимом высококачественного звука и превосходного качества. Не удивительно, что именно эта компания с мировым именем представила миру уникальные наушники с шумоподавлением.
Наушники Bose"s QuietComfort 35 могут быть слишком дорогим удовольствием для большинства людей, но они, безусловно, самые удобные и эффективные шумоподавляющие наушники. Они выпускаются в классическом черном или белом варианте, но есть и другие цветовые сочетания.
Наушники сворачиваются в удобный пакет для хранения или перемещения. Конечно, они не дешевы, но технология шумоподавления, разработанная Bose, совершенствовалась на протяжении десятилетий. Она остается вершиной в данном сегменте современных технологий.
Наилучшее звучание: Monoprice Hi-Fi Active Noise-Canceling Headphone
Это не самые дешевые шумоподавляющие наушники на рынке, но они предлагают лучшее сочетание производительности и цены. Вы можете найти наушники, снижающие шум, всего за 300 рублей, но они вряд ли будут работать так, как обещает реклама.
Наушники Monoprice Hi-Fi обещают отличную работу по шумоподавлению. Технология активного шумоподавления блокирует окружающий шум до 22 дБ и работает на батареях AAA, обещая до 50 часов использования.
Он оснащен трехконтактным пультом дистанционного управления, который позволяет использовать их с мобильным устройством или приложениями. Сам дизайн довольно скучный. Нет совместимости с Bluetooth, но когда дело доходит до основной их функции, то в категории шумоподавления эти наушники безупречны.
Продли удовольствие: Bose QuietControl 30
Как уже упоминалось, когда дело доходит до технологии шумоподавления, то Bose - это непревзойденный лидер. Просто потому, что компания работает со звуком с 1980-х годов, имеет огромный опыт и массу отработанных и новых технологий. Компания отдельно занималась и разработкой специального оборудования для шумоподавления.
Именно благодаря Bose мы можем использовать лучшие наушники с оптимальными шумоподавляющими свойствами. Но наушники QuietControl 30 предлагает не только высокую производительность, надежность и стиль.
Эти наушники-вкладыши обеспечивают высокий уровень комфорта. Некоторые люди находят наушники-вкладыши вообще неудобными для длительного использования, поэтому для этих пользователей мы рекомендуем QuietComfort 35. Они настолько удобны, что вы даже не будете их чувствовать. Во всяком случае, дискомфорта не будет. Даже если вы будет использовать их в течение длительного периода времени.
Лучший комфорт: Sennheiser PXC 480
Когда дело доходит до комфорта, то самая удобная форма для наушников - это дизайн с размещением устройства над ухом. Эти наушники закрывают все ухо целиком, немного выходя за область раковины, что предотвращает появление давления, которое могут испытывать те, кто носит наушники непосредственно на ушах, либо внутри их.
Эти ушные устройства снабжены мягкими материалами, которые придают дополнительное удобство, снижая уровень шума. Прочные, прочные материалы обеспечивают надежность и долговечность активным шумоподавляющим наушникам. Они также имеют уникальную функцию TalkThrough, которая позволяет пользователям общаться, не снимая наушники.
Стильные: беспроводные BOHM Bluetooth
Это довольно маленькие наушники доступны по цене почти всем. В отличие от многих других шумоподавляющих наушников, BOHM включают перезаряжаемую литиево-ионную батарею, которая позволяет наслаждаться звуком до 18 часов.
От двух высококачественных стереодинамиков вы можете ожидать качественный звук с сильным басом. В качестве дополнительного бонуса предусмотрена совместимость наушников с Bluetooth, то есть вам не нужны провода. Активные наушники выпускаются в двух одинаково стильных цветовых тонах, но мы рекомендуем коричневый или золотой вариант для максимального эффекта "вау".
В дополнение к великолепной начинке наушники BOHM предложат вам изумительное удобство. Они оснащены легкими кожаными чашками для ушей, имеют мягкое оголовье. Есть даже встроенный пульт дистанционного управления и микрофон, который позволяет вам совершать беспроблемные звонки на ходу. Прослушивания музыки без стресса гарантировано.
Лучший звук: V-MODA Crossfade Wireless Over-Ear Headphones
Беспроводные наушники V-MODA Crossfade выглядят как нечто из научной фантастики. Двухцветный индустриальный стиль заставит вас выглядеть как ди-джей из будущего. Но они не просто стильные.
Они здорово звучат. Эти наушники имеют двухдиафрагменный 50-миллиметровый драйвер, который обеспечивает кристально чистый звук, который отделяет бас-гитару от средних и высоких частот мелодий.
Эти наушники позволят вам подключаться к проводной или беспроводной сети в зависимости от ваших обстоятельств. Скажем, у вас есть смартфон без разъема и нужны беспроводные наушники, но вы используете проводные наушники с рабочим ноутбуком. V-MODA Crossfade может обрабатывать оба устройства, и вы сможете синхронизировать наушники с двумя устройствами одновременно, если одновременно используете телефон и планшет.
Эти наушники могут прокачать музыку по беспроводной сети в течение примерно 12 часов с одной зарядкой. Но вы все равно сможете использовать их в проводном варианте, если батарея разрядится. Наушники поставляются в черном, хромированном, красном, белом цветовом решении.
Форсированный звук: Paww WaveSound 3 Bluetooth
Наушники WaveSound 3 спроектированы в первую очередь для путешествий. Они оснащены чехлом для путешествий, специальными конструктивными элементами, предназначенными для полетов в самолете или передвижениях в поездах.
Они включают в себя адаптер для самолетов, предназначенный для подключения к некоторым системам наблюдения в полете. Они блокируют шум в кабине, убирая до 23 дБ нежелательного внешнего шума. В дополнение к четкому звуковому воспроизведению и шумоподавлению, WaveSound 3 имеет встроенный микрофон для звонков (пожалуйста, не делайте этого в самолете!).
Легкая и прочная металлическая конструкция будет удобно сидеть на вашей голове. Ценители звука говорят, что наушники WaveSound 3 отлично справляются с шумом, предлагая великолепное звучание любимых песен особенно в поездках по железной дороге.
Лучший дизайн: наушники AKG N60
Портативный, легкий и привлекательный дизайн наушников AKG N60 идеально подходят для тех, кто находится в пути. Благодаря 30 часам автономной работы и зарядке USB это устройство придется по вкусу тем, кто не сидит на месте.
AKG N60 выполнены из пластика, обернутого в высококачественную кожу, которая простирается на ушные раковины. Активное шумоподавление присутствует, но реальная привлекательность этих наушников в утонченном дизайне. В звуковых максимумах средние частоты очень четкие, а минимумы имеют большую глубину, детализированный бас.
Итог
Все указанные модели предлагают разную степень шумоподавления, но всегда идеальный звук и удобство для пользователя. Выбирайте свой тип наушников, загружайте великолепные композиции, и наполняйте свой мир своим звучанием.
Данный пример демонстрирует применение адаптивных фильтров для ослабления акустического шума в системах активного шумоподавления.
Активное шумоподавление.
Системы активного шумоподавления (active noise control) применяются для ослабления распространяющегося по воздуху нежелательного шума с помощью электроакустических приборов: измерительных устройств (микрофонов) и возбудителей сигнала (динамиков). Шумовой сигнал обычно исходит от некоторого устройства, например вращающегося механизма, и имеется возможность измерить шум рядом с его источником. Целью системы активного шумоподавления является создание «анти-шумового» сигнала с помощью адаптивного фильтра, который ослабит шум в определенной тихой области. Эта проблема отличается от обычного адаптивного шумоподавления тем, что: - ответный сигнал не может быть тут же измерен, а доступна только его ослабленная версия; - при адаптации система активного шумоподавления должна учитывать вторичную ошибку распространения сигнала от динамиков до микрофона.
Более детально задачи активного шумоподавления рассмотрены в книге S.M. Kuo и D.R. Morgan, "Active Noise Control Systems: Algorithms and DSP Implementations", Wiley- Interscience, New York, 1996.
Путь вторичного распространения.
Путь вторичного распространения – это путь, который проходит «анти-шумовой» сигнал с выхода динамиков до измеряющего ошибку микрофона, находящегося в тихой зоне. Следующие команды описывают импульсную характеристику пути динамик-микрофон с ограниченной полосой 160-2000 Гц и длиной фильтра равной 0.1 с. Для этой задачи активного шумоподавления мы будем использовать частоту дискретизации равную 8000 Гц.
Fs = 8e3; % 8 КГц N = 800; % 800 отсчетов на 8 КГц = 0.1 секунды Flow = 160; % нижняя частота среза: 160 Гц Fhigh = 2000; % верхняя частота среза: 2000 Гц delayS = 7; Ast = 20; % подавление 20 дБ Nfilt = 8; % порядок фильтра % Создание полосового фильтра для имитации канала с ограниченной полосой % пропускания Fd = fdesign.bandpass("N,Fst1,Fst2,Ast" ,Nfilt,Flow,Fhigh,Ast,Fs); Hd = design(Fd,"cheby2" ,"FilterStructure" ,"df2tsos" ,... "SystemObject" ,true); % Фильтрация шума для получения импульсной характеристики канала H = step(Hd,); H = H/norm(H); t = (1:N)/Fs; plot(t,H,"b" ); xlabel("Время, с" ); ylabel("Значения коэффициентов" ); title("Импульсная характеристика вторичного пути распространения сигнала" );
Определение вторичного пути распространения.
Первой задачей системы активного шумоподавления является определение импульсной характеристики пути вторичного распространения. Этот шаг обычно выполняется перед шумоподавлением с помощью синтезированного случайного сигнала, проигрываемого динамиками, при отсутствии шума. Нижеприведенные команды генерируют случайный сигнал длительностью 3.75 с, а также измеренный микрофоном сигнал с ошибкой.
NtrS = 30000; s = randn(ntrS,1); % синтез случайного сигнал Hfir = dsp.FIRFilter("Numerator" ,H."); dS = step(Hfir,s) + ... % случайный сигнал прошедший через вторичный канал 0.01*randn(ntrS,1); % шум микрофона
Создание фильтра для оценки вторичного пути распространения.
В большинстве случаев для адекватного управления алгоритмом длительность отклика фильтра, оценивающего вторичный путь распространения, должна быть короче самого вторичного пути. Мы будем использовать фильтр 250 порядка, что соответствует импульсной характеристике длиной 31 мс. Для этой цели подходит любой алгоритм адаптивной КИХ- фильтрации, но обычно используют нормализованный алгоритм нахождения минимальной среднеквадратической ошибки (normalized LMS-алгоритм) ввиду его простоты и устойчивости.
M = 250;
muS = 0.1;
hNLMS = dsp.LMSFilter("Method"
,"Normalized LMS"
,"StepSize"
, muS,...
"Length"
, M);
= step(hNLMS,s,dS);
n = 1:ntrS;
plot(n,dS,n,yS,n,eS);
xlabel("Число итераций"
);
ylabel("Уровень сигнала"
);
title("Идентификация вторичного пути распространения с NLMS-алгоритма"
);
legend("Ожидаемый сигнал"
,"Сигнал на выходе"
,"Сигнал ошибки"
);
Точность полученной оценки.
Как точно оценивается импульсная характеристика вторичного пути? Этот график показывает коэффициенты настоящего пути и пути, рассчитанного алгоритмом. Только конец полученной импульсной характеристики имеет неточности. Эта остаточная ошибка не навредит производительности системы активного шумоподавления во время ее работы над выбранной задачей.
Plot(t,H,t(1:M),Hhat,t,);
xlabel("Время, с"
);
ylabel("Значения коэффициентов"
);
title("Определение импульсной характеристики вторичного пути распространения"
);
legend("Действительная"
,"Оцененная"
,"Ошибка"
);
Основной путь распространения сигнала.
Путь распространения шума, который должен быть подавлен, может быть также описан с помощью линейного фильтра. Следующие команды генерируют импульсную характеристику пути источник шума-микрофон с ограниченной полосой 200-800 Гц и имеет длительность отклика равную 0.1 с.
DelayW = 15;
Flow = 200; % нижняя частота среза: 200 Hz
Fhigh = 800; % верхняя частота среза: 800 Hz
Ast = 20; % подавление 20 дБ
Nfilt = 10; % порядок фильтра
% Создание полосового фильтра для имитации импульсного отклика с
% ограниченной полосой
Fd2 = fdesign.bandpass("N,Fst1,Fst2,Ast"
,Nfilt,Flow,Fhigh,Ast,Fs);
Hd2 = design(Fd2,"cheby2"
,"FilterStructure"
,"df2tsos"
,...
"SystemObject"
,true);
% Фильтрация шума для получения импульсной характеристики
G = step(Hd2,);
G = G/norm(G);
plot(t,G,"b"
);
xlabel("Время, с"
);
ylabel("Значения коэффициентов"
);
title("Импульсная характеристика первичного пути распространения"
);
Подавляемый шум.
Типичная область применения активного шумоподавления – приглушение звука от вращающихся механизмов из-за его раздражающих свойств. Здесь мы искусственно сгенерируем шум, который может поступать от обычного электрического мотора.
Инициализация системы.
Самым распространенным алгоритмом для систем активного шумоподавления является LMS- алгоритм с дополнительной фильтрацией выходного сигнала фильтра перед формированием сигнала ошибки (Filtered-x LMS algorithm). Этот алгоритм использует оценку вторичного пути распространения для расчета выходного сигнала, который разрушительно влияет на нежелательный шум в области датчика измерения ошибки. Опорным сигналом является зашумленная версия нежелательного звука, измеренная вблизи его источника. Мы будем использовать управляемый фильтр с длительностью отклика около 44 мс и шагом подстройки равным 0.0001.
% КИХ фильтр используемый для моделирования первичного пути распространения Hfir = dsp.FIRFilter("Numerator" ,G."); % Адаптивный фильтр реализующий алгоритм Filtered-X LMS L = 350; muW = 0.0001; Hfx = dsp.FilteredXLMSFilter("Length" ,L,"StepSize" ,muW,... "SecondaryPathCoefficients" ,Hhat); % Синтез шума с помощью синусоид A = [.01 .01 .02 .2 .3 .4 .3 .2 .1 .07 .02 .01]; La = length(A); F0 = 60; k = 1:La; F = F0*k; phase = rand(1,La); % случайная начальная фаза Hsin = dsp.SineWave("Amplitude" ,A,"Frequency" ,F,"PhaseOffset" ,phase,... "SamplesPerFrame" ,512,"SampleRate" ,Fs); % Проигрыватель аудио для воспроизведения результатов работы алгоритма Hpa = dsp.AudioPlayer("SampleRate" ,Fs,"QueueDuration" ,2); % Анализотор спектра Hsa = dsp.SpectrumAnalyzer("SampleRate" ,Fs,"OverlapPercent" ,80,... "SpectralAverages" ,20,"PlotAsTwoSidedSpectrum" ,false,... "ShowLegend" ,true);Симуляция разработанной системы активного шумоподавления.
Здесь мы сымитируем работу системы активного шумоподавления. Чтобы подчеркнуть разницу первые 200 итераций шумоподавление будет отключено. Звук на микрофоне до подавления представляет характерный «вой» промышленных моторов.
Результирующий алгоритм сходится примерно через 5 с (имитационных) после включения адаптивного фильтра. Сравнивая спектры сигнала остаточной ошибки и исходного зашумленного сигнала, можно наблюдать, что большая часть периодичных компонент была успешно подавлена. Однако эффективность стационарного шумоподавления может быть неравномерна по всем частотам. Такое часто бывает в реальных системах, применяемых для задач активной борьбы с шумом. При прослушивании сигнала ошибки раздражающий «вой» значительно снижается.
for m = 1:400 s = step(Hsin); % генерация синусоид со случайной фазой x = sum(s,2); % генерация шума сложением всех синусоид d = step(Hfir,x) + ... % распространение шума через первичный канал 0.1*randn(size(x)); % добавление шума, сопроводающего процесс измерения if m <= 200 % отключение шумоподавления на первые 200 итераций e = d; else % включение алгоритма шумоподавления xhat = x + 0.1*randn(size(x)); = step(Hfx,xhat,d); end step(Hpa,e); % воспроизведение сигнала на выходе step(Hsa,); % спектр исходного (канал 1) и ослабленного (канал 2) сигналов end release(Hpa); % отключение динамиков release(Hsa); % отключение спектроанализатора Warning: The queue has underrun by 3456 samples. Try increasing queue duration, buffer size, or throughput rate.
