Технология шумоподавления, подобная той, что использовалась в новых наушниках Apple Airpods Pro и Bose, была первоначально изобретена в начале 1980-х годов для предотвращения повреждения ушей для пилотов, а затем использовалась танковыми экипажами в армии США. Прочитайте эту историю, чтобы понять, как работают шумоподавляющие наушники с использованием антизвука.
Американская компания Bose, наиболее известная тем, что производит большое количество шума через свой диапазон громкоговорителей, в настоящее время разработала технику для защиты людей от шума. Компания, базирующаяся в Фрамингеме недалеко от Бостона, только что выиграла контракт с американскими военными, чтобы сделать шлемы для пилотов самолетов и водителей танков, которые отменяют фоновый шум с помощью антизвука.
"Правительство США выплачивает 200 миллионов долларов в год в качестве компенсации за потерю слуха, вызванную военной службой", - говорит Амар Боуз, профессор электротехники в Массачусетском технологическом институте и основатель компании Bose. "Потеря слуха является распространенной причиной досрочной отставки пилотов, уступая только психологическому стрессу. Там также будет огромный рынок в промышленности для системы шумоподавления.”
Люди, которые работают в шумной среде, могут носить беруши, но тогда они не могут слышать, что им говорят. Затычки для ушей также не закрывают низкочастотный пульсирующий шум, который приходится терпеть пилотам самолетов и вертолетов, водителям гусеничных машин и людям, работающим вблизи тяжелой техники. Очень большие глушители необходимы для блокировки низких частот.
Такой фоновый шум может быть отменен с помощью антизвука. Микрофон улавливает шум, а электронная схема анализирует его и очень быстро создает противоположный шум. Там, где исходная звуковая волна имеет пик, антизвук имеет впадину и наоборот, так что эти два отменить друг друга. Но попытки использовать антизвук в помещении или кабине пилотов не увенчались успехом. Поскольку звук и антизвук отскакивают от стен, они выходят из синхронизации, поэтому общее снижение шума составляет всего около 5 децибел, что едва слышно. (Сокращение на 10 децибел делает шумы вдвое менее громкими).
Пять лет назад инженеры из Bose разработали наушники со встроенной системой шумоподавления. Они были предназначены для пилотов самолетов Voyager, которые летали по всему миру без дозаправки, но были очень шумными. Наушники теперь были модифицированы для промышленного использования и будут встроены в военные шлемы.
Наушники содержат миниатюрные динамики, так что другие люди могут говорить с владельцем. Рядом с динамиком находится небольшой микрофон, который улавливает смесь голоса и нежелательного фонового шума, проникшего снаружи. Цепь обрабатывает звуковой сигнал, выбирает вне излишний шум, и после этого обращает его в antisound. Этот антизвук затем подается в динамик вместе с голосовым сигналом, так что фоновый шум отменяется, когда он входит в ухо.
Поскольку полость между наушниками и ухом настолько мала, нет места для низкочастотных, длинноволновых звуков, чтобы отразить и выйти из синхронизации с антизвуком. Звуки с частотами выше 1 килогерц имеют длины волн достаточно короткие, чтобы быть затронутыми отражениями, но легче блокировать эти длины волн из наушников со звуковой изоляцией. Стенки наушников выполнены из тяжелого демпфирующего материала, а их ободки выполнены из мешочка силиконового геля, который герметизирует зазор между наушниками и головкой.
Результатом является снижение шума более чем на 20 децибел. В настоящее время Bose продает гарнитуры для наушников примерно за $1000. Компания планирует разработать версию с батарейным питанием, которую авиапассажиры смогут подключить к своему персональному стерео, чтобы музыка не заглушалась шумом двигателя. Звукорежиссеры могут использовать ту же систему для прослушивания музыки, записываемой в концертном зале, не отвлекаясь на звук самого оркестра.
Читайте также: "5 современных роботов помогающих людям"
