Самодельное электронное шумоподавление для квартиры / Хабр

- Василий Фенеров · 14.09.2023

Оглавление:

1 «Пузырь тишины»
2 История продолжается
- 2.1 Источники:
- 2.2 Статьи по теме:

«Пузырь тишины»

Колонки могут не только источать громкие звуки, но и генерировать тишину. По крайней мере, такая задача у технологии Muzo, которую создали в Сан-Франциско. Многие называют устройство “Пузырь тишины”, поскольку оно обеспечивает полную приватность.

Система активного шумоподавления в квартире

Чтобы понять, как работает колонка, нужно ее установить на плоскую поверхность, которая будет выполнять роль резонатора. В итоге происходит подавление нежелательных звуков и воспроизведение новых, которые гасят фон. Muzo прекрасно справляется и с вибрациями, обеспечивая дополнительный комфорт.

Система активного шумоподавления в квартире

Прибор также можно назвать многофункциональным, ведь он является ликвидатором шума в квартире, обеспечивает комфорт деловых переговоров в офисе. Ну, или же спокойное нахождение студентов на паре, когда ничего не отвлекает от лекции.

Система активного шумоподавления в квартире

А вечером колонку можно поставить возле кровати и слушать убаюкивающие звуки, доносящиеся из нее. В это устройство инвесторы поверили, и оно активно выходит на рынок.

Система активного шумоподавления в квартире

Нежелательные звуки: технологии шумоподавления

Звуковые волны можно компенсировать или даже полностью подавить другими колебаниями. Как и морские волны, звуковые имеют пики (самая высокая точка) и впадины (самая низкая точка). Когда волны с одинаковым расстоянием от пика до впадины приходят с разных направлений и сталкиваются между собой, их пики и впадины совмещаются — и в результате гасят друг друга. В науке это называется интерференцией. Её-то и используют системы активного шумоподавления, чтобы оградить вас от нежелательных звуков ещё до того, как они достигнут ушей. Внешние шумы улавливает микрофон, установленный внутри наушника. Устройство анализирует их, а затем воспроизводит в «перевёрнутом» виде, в противофазе, благодаря чему техника гасит нежелательные звуковые волны. Процесс шумоподавления непрерывен. Если наушник улавливает звук, похожий на шум, который он проанализировал ранее, в нужное время будет генерироваться отзеркаленная волна. Вот почему эта технология очень эффективна в шумных местах, таких как самолёт или метро. С другой стороны, ANC могут пасовать в тех случаях, когда внешние звуки случайны и их труднее предсказать. Система активного шумоподавления лучше всего справляется с низкими частотами. Ведь для анализа ей требуется время, и эта потенциальная задержка влияет на качество гашения внешних звуков. Другими словами, лишние шумы могут появляться быстрее, чем электроника их устранит. В случае басов, то есть звуков низкой частоты, которые имеют относительно большую длину волны, промежуток между гребнем и впадиной тоже широкий, поэтому небольшое отставание во времени смещения не повлияет на качество шумоподавления. Однако высокие звуки имеют более короткий промежуток между гребнем и впадиной, а это значит, что даже небольшая задержка может снизить эффективность ANC.

Нежелательные звуки: технологии шумоподавления

Самый простой способ заглушить шум — закрыть уши руками. Звук не проникнет в слуховой канал, если на его пути есть препятствие. По сути, в этом и заключается принцип работы пассивного шумоподавления. Наушники с накладками, закрывающими всё ухо, и вкладыши, полностью закрывающие ушной вход, служат примерами технологии пассивного шумоподавления. В отличие от активных систем, где необходимы микрофоны и схемы, анализирующие звуковые волны, наушники с пассивным шумоподавлением проще в изготовлении и обычно дешевле. Если модель с PNC идеально совпадает с формой ваших ушей, она способна почти полностью блокировать внешние шумы. Но поскольку такие устройства вставляются прямо в слуховой канал, некоторые пользователи считают их неудобными.

Нежелательные звуки: технологии шумоподавления

Наушники открытого типа раньше редко оснащались шумоподавлением. Но в Samsung создали Galaxy Buds Live — они комфортные и оснащены эффективной технологией ANC. Новинка заглушает внешние звуки, например, от проезжающих автомобилей и громких бытовых приборов. При этом сохраняется ясная слышимость важных объявлений и разговоров. Несмотря на то, что технологии шумоподавления позволяют полностью погрузиться в музыку или лучше сосредоточиться на аудиокниге, они также могут представлять угрозу. Громкость внутри наушников может достигать значения 70-80 дБ SPL, что сопоставимо со звуковым давлением при работе автомобильного звукового сигнала, но поскольку звук из наушников намного ближе к пользователю, он рискует не расслышать внешние шумы. Вдобавок технология активного шумоподавления дополнительно снижает внешние звуки примерно на 30 дБ, что сильнее затрудняет распознавание опасности. Для прослушивания в помещении наушники с эффективным шумоподавлением — отличный выбор. Однако во время занятий на свежем воздухе, например, на пробежке, следует всегда помнить о безопасности и выбирать наушники с разумным уровнем шумоподавления, позволяющим оставаться в курсе происходящего вокруг.

История продолжается

Пол Люг, не получив патента в Германии, не сдался и попытался запатентовать свою идею за рубежом — вскоре изобретение зарегистрировали в США, Австрии, Италии и Франции. Немецкие бюрократы были недовольны — несмотря на «бесполезность» идеи Люга, действия изобретателя расценили как государственную измену, и он оказывался на грани тюремного заключения. Автор отвергал все обвинения, ссылаясь на публикации в английской прессе — за пределами Германии о его изобретении стало известно еще до того, как он решил получить патент в других странах — информацию могли сообщить работники Института Генриха Герца или армейских структур, которые занимались рассмотрением патента, однако возражения ученого не сочли убедительными, и отношения Люга с немецкими властями окончательно испортились.

Карьера физика на этом рушится: ему запрещают продолжать работу в университете, публиковаться и претендовать на финансирование своей работы. В возрасте сорока лет Люг начинает изучать медицину, последние месяцы Второй мировой войны — работает в госпитале, а затем перебирается в Кёльн, женится и проводит остаток своей жизни «уважаемым и популярным врачом», так и не дождавшись признания своего изобретения из области физики.

Несмотря на историческую несправедливость и обширный список ограничений, системы активного шумоподавления не были забыты и стали для нас удобным и эффективным способом борьбы со звуком. В последние годы такие устройства совершенствуются, у них появляются новые области применения, которые, вероятно, будут освоены уже в ближайшем будущем. Так, за последние годы систему установили в конуре для собак, предложили использовать в «бесшумных» дронах, научили заблаговременно регистрировать звук и протестировали в макетной комнате.

За десятки лет со дня представления патента активное шумоподавление прошло долгий путь — от двух печатных страниц патента, которые не были восприняты всерьез и разрушили карьеру их автора, до множества устройств и приспособлений для борьбы со звуком, окружающих нас в повседневной жизни.

Не каждое изобретение меняет нашу жизнь в корне — не становится смертоносным оружием, источником энергии или лекарством от прежде неизлечимой болезни. Красивая идея, которая однажды пришла в голову Полу Люгу, довольствуется сегодня весьма скромными практическими приложениями. Возможно, время ее «взлета» впереди, а может быть, ей и вовсе не суждено взлететь — в конце концов, скромность едва ли вредит настоящей красоте.