Чем отличается активное шумоподавление от пассивного в наушниках и гарнитурах?

Технологии пассивного и активного шумоподавления широко используются как в наушниках потребительского класса, так и в профессиональных гарнитурах для контакт-центров и офисов. В чем разница между методами борьбы с посторонними шумами в гарнитурах, и какой способ шумоподавления самый эффективный?

Общий термин «шумоподавление» подразумевает несколько способов снижения влияния посторонних шумов на качество звука в наушниках и гарнитурах. Производители этих аудиоустройств используют разные технологии шумоподавления — активное (со статичными и адаптивными фильтрами), пассивное, а также  гибридное. Разнообразие технологий и терминов усложняет пользователям выбор гарнитур. Цель нашего материала — рассказать об основах подавления шума и сравнить его различные методы.

Что такое активное шумоподавление?

Активное подавление шума (Active Noise Cancellation, ANC) – это процесс, предполагающий использование микрофона для отслеживания окружающего шума и его фильтрации  в наушниках.

Активное шумоподавление достигается путем использования аналоговых или цифровых фильтров и различается по типам реализации — шумоподавление с обратной связью, без обратной связи, а также гибридное. Качественная технология активного подавления шума значительно улучшает акустические характеристики наушников и гарнитур с хорошим пассивным шумоподавлением. Но она не может компенсировать конструктивные недостатки или плохой материал амбушюр, если производитель решил на них сэкономить.

Типичный пример гарнитуры с активным шумоподавлением: беспроводная гарнитура Poly Savi W8220

 

Что такое пассивное шумоподавление?

Пассивное подавление шума – это то, что подразумевает конструкция и материалы наушников и гарнитур, будь то силиконовые вкладыши вакуумных наушников или мягкие амбушюры у накладных моделей. По сути, это уровень изоляции от внешнего шума, который может обеспечить устройство само по себе, без учета электронных компонентов и алгоритмов. Проще говоря, это то, насколько хорошо наушники справляются с функцией берушей.

Хорошее пассивное шумоподавление — это в первую очередь качественные материалы и продуманная конструкция амбушюр. На фото — гарнитура Poly Voyager 8200 UC с развитой системой пассивного шумоподавления

Общее  подавление шума

Общее шумоподавление (совокупный эффект подавления шума, который слышит конечный пользователь) – это сумма пассивного и активного подавления шума. Эту совокупность определяют особенности электронных компонентов активного шумоподавления, а также конструкция и материал амбушюр (пассивное шумоподавление).

Типы активного шумоподавления

Как уже упоминалось, существуют три типа активного шумоподавления: система без обратной связи, система с обратной связью и гибридная система (сочетание первых двух). Система ANC без обратной связи использует основной микрофон для отслеживания внешних шумов, затем преобразует их в «анти-шум» и смешивает его с воспроизводимым аудио, обеспечивая таким образом подавление шума. Данный процесс достаточно сложен, так как инверсия фазы сложных сигналов должна учитывать задержки на прохождение шумов и рассчитывать сигнал защиты от шума так, чтобы он поступал к пользователю одновременно с шумом.

Адаптивное шумоподавление основано на способности алгоритмов фильтрации выявлять различные шумовые паттерны и подстраиваться под них.

Реализация ANC с обратной связью сопряжена с некоторыми трудностями, так как разработать систему, которая будет всегда оставаться устойчивой, довольно сложно из-за необходимости подгонки под размер наушников, а также из-за тенденции контура обратной связи приводить систему к возбуждению.

Для обратной связи требуется микрофон снаружи наушников, который будет отслеживать звук, поступающий к пользователю. Сравнив звук, пришедший к пользователю, с аудио-источником, алгоритм обратной связи выявляет шум и создает защиту, которая помогает его подавить.

Система с обратной связью эффективна в основном для подавления низких частот. Причина в том, что существует вероятность подавления части полезного сигнала, которая может быть распознана как шум. Это приводит к окрашиванию или искажению оригинального сигнала.

Гибридное шумоподавление

Гибридное решение ANC сочетает в себе все лучшее из методов, перечисленных выше. В нем используется внешний основной микрофон для отслеживания окружающего шума и внутренний микрофон контроля погрешности и отслеживания того, что слышит пользователь помимо воспроизводимого аудио. Когда оба метода используются одновременно, подавление шума получается максимально эффективным.

Статичные и адаптивные фильтры активного шумоподавления

До недавнего времени производители использовали только статичные неперестраиваемые фильтры активного подавления шума. Этот универсальный метод подразумевает, что один фильтр работает для всех условий воспроизведения звука.

Сегодня в ANC используются адаптивные или перестраиваемые фильтры, которые подстраиваются под слух человека или особенности конфигурации наушников, и адаптируются к меняющейся акустической обстановке. Это позволяет улучшить функцию подавления шума для более широкого круга пользователей.

Принцип действия ANC с адаптивными фильтрами

Адаптирование – это не просто фильтрация шума. Если проанализировать окружающие шумы, то можно отметить массу их разновидностей, например звук двигателей в салоне самолета (низкие частоты), разговоры в кафе (средние частоты), музыка на концерте (очень громкий звук) и шум в библиотеке (очень тихий звук). В каждой конкретной ситуации адаптивный фильтр работает так, чтобы максимально повысить общую эффективность подавления шума. Например, в салоне самолета фильтр подавляет более низкие частоты, а в кафе – средние и т.д.

В реальности процесс адаптации сложнее, но наше описание дает общее представление о возможностях адаптивных фильтров.

Преимущества адаптивного шумоподавления

Сложность разработки высококачественного решения для подавления шума заключается в том, что необходимо приспособить его под анатомические особенности слухового тракта тысяч пользователей.

В простом случае активное подавление шума описывается как инвертирование шума. В реальности же при создании системы подавления необходимо учитывать время прохождения шума от основного микрофона до барабанной перепонки. Если система ANC моделирует путь распространения шума некорректно, то создаваемая ею защита окажется неточной и даже может усилить шум. Таков риск использования универсальных статичных фильтров.

Адаптивный фильтр использует микрофон контроля погрешностей или доли шума в полезном сигнале, что позволяет более точно моделировать то, что слышит пользователь. Так система может адаптироваться или перестраивать фильтры, обеспечивая лучшую защиту от шума для данного конкретного пользователя в конкретной акустической обстановке.

 

Как работает система активного шумоподавления Poly 

Преимущество системы адаптивного шумоподавления в том, что она учитывает уникальные физиологические особенности каждого пользователя. В дополнение к этому, адаптивное решение может отслеживать фактический шум и настраивать фильтры на основании его типа, чтобы сделать подавление максимально эффективным.

Еще сравнительно недавно перестраиваемыми фильтрами для подавления шума снабжались только изолирующие вакуумные или накладные наушники. Сегодня даже неизолирующие наушники могут оснащаться технологиями адаптивного подавлением шума, так как современные алгоритмы способны компенсировать различные искажения, возникающие из-за плохой пассивной изоляции. Адаптивные решения звучат лучше, чем системы с обратной связью, поскольку не создают нежелательного окрашивание звука.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Профессиональные гарнитуры с активным шумоподавлением значительно повышают эффективность операторов контакт-центра, а также мобильных офисных сотрудников. Такие гарнитуры защищают работников от нежелательных шумов в сложной акустической обстановке, присущей офисам с открытой планировкой или во время работы на выезде. Например, компания Poly (объединенная Plantronics и Polycom) снабжает технологией ANC гарнитуры BlackWire 7225, беспроводные гарнитуры Savi W8220 и некоторые модели гарнитур Voyager.

См. также

Подписка на новости

Система шумоподавления в наушниках: за и против

Часто очень важно оградить себя от звуков окружающей среды. Невозможно жить, а тем более работать, в постоянном шуме, как, впрочем, и в абсолютной тишине. Разработанная ученными система шумоподавления на сегодняшний день идеального результата от использования достигает в наушниках.

Выделяют два типа шумоподавления:

1. Активное.
2. Пассивное.

Активная система более продвинута с технологической точки зрения. Наушники, содержащие ее, отличаются дополнением в виде микрофона, батареи, а также аудио процессора. При этом, через микрофон устройство добавляет звуковую волну и убирает, таким образом, все фоновые шумы. Больше всего данная система подойдет для последовательных звуков. Ярким примером являются beats наушники.

Пассивная система шумоподавления представляет собой, как раз таки, изоляцию звука. С помощью данной технологии разработчики пытаются уменьшить окружающий шум. Пассив в работе показывает лучшие результаты, чем фильтрация звука. Но, есть вопросы к комфортности таких наушников и к надежности уплотнителя.

Актив или пассив: что выбрать?

Если разбираться, какая система шумоподавления все же лучше, то стоит выяснить, в первую очередь, цель использования наушников. Если нужно устройство, которое будет отлично заглушать лишние звуки, и которым можно будет пользоваться длительный период без возникновения дискомфорта, то определенно стоит выбирать мониторные модели, то есть активную систему.

Если вы ищете компактность, то хорошим вариантом станут вкладыши с их пассивным шумоподавлением. Такие противошумные наушники эффективны на высоких и средних частотах, хотя в низком диапазоне действенность снижается. В сумме активное и пассивное шумоподавление способны подавить до 30 дБ лишнего шума.

В любом случае, выбирая подходящий вам девайс, помните 3 важные правила:

1. Цена в большинстве случаев все же определяет качество устройства.
2. Вкусы у всех разные. Это касается и дизайна, и звучания.
3. Пассивное шумоподавление так же отлично работает с музыкой. Вы и от вкладышей сможете добиться высокого качества звучания, и при этом сэкономить на покупке устройства. Хотя вкладыши бывают и с активной системой по разумной цене.

Технологии постоянно развиваются. Основной их целью остается обеспечение максимального комфорта пользователя. Возможно, в ближайшем будущем мы сами сможем настраивать качество шумоподавления.

Похожие новости:

Шумоподавление и шумоизоляция наушников Beats

Пассивная шумоизоляция и система активного шумоподавления работают по-разному, но обе они выполняют одну задачу — блокируют внешние шумы.

Пассивная шумоизоляция

Наушники-вкладыши и накладные наушники с поддержкой шумоизоляции физически блокируют звуки окружающего мира. Сменные насадки разных размеров для вкладышей и дополнительный слой изоляции амбушюров накладных наушников позволяют свести нежелательный окружающий шум к минимуму. Кроме того, они изолируют звуки из ваших наушников от окружающих вас людей.

Активное шумоподавление

Система активного шумоподавления Beats, или система адаптивного подавления шума Pure ANC, снижает уровень посторонних звуков с помощью цифровых технологий. Внутренние и внешние микрофоны наушников измеряют уровень окружающего шума, а встроенный динамик нейтрализует его с помощью специально генерируемого компенсирующего звука. В наушниках с активным шумоподавлением эта система запускается по умолчанию при включении наушников. 

Сложные алгоритмы системы активного шумоподавления Beats Pure ANC отслеживают уровень внешних шумов и непрерывно подстраивают частоту и амплитуду компенсирующего звука в соответствии с окружающей обстановкой. Кроме того, система Pure ANC корректирует уровень шумоподавления в зависимости от прилегания наушников, чтобы нивелировать звуки, которые могут пройти через пассивную шумоизоляцию. Это может случиться по самым разным причинам, в том числе из-за особенностей формы ушей, изменения в прилегании наушников при движении, а также из-за контакта с прической или очками. И, наконец, система Pure ANC сравнивает оригинальное звучание аудиофайла со звучанием при активном шумоподавлении и корректирует заметные отличия.

Дата публикации: 02 октября 2020 г.

Разница между Активным и Пассивным шумоподавлением

Наушники отлично подходят для того, чтобы скрыть мир и позволить вам наслаждаться любимой музыкой, подкастом или аудиокнигой. Однако иногда внешний мир может просочиться, и звук самолетов, движения и толпы может помешать вашему прослушиванию. Если вы хотите избежать всего шума, вам следует подумать о наушниках с активным шумоподавлением (ANC), чтобы действительно наслаждаться прослушиванием.

Сейчас наступило хорошее время, чтобы подумать о паре наушников с шумоподавлением, поскольку когда-то большой разрыв между Bose и другими производителями звука, наконец, сократился настолько, что Bose может столкнуться с серьезной конкуренцией в этой области. Он по-прежнему предлагает одни из лучших ANC на рынке, но наушники от ряда других брендов имеют собственное высококачественное шумоподавление. Кроме того, многие из этих опций предлагают звуковые сигнатуры, которые вы можете предпочесть тому, что вы получаете от Bose. То, что когда-то было редким исключением из правил с несколькими действительно выдающимися вариантами, теперь усеяно высококачественными продуктами. Имея это в виду, вот что вам нужно знать при покупке наушников с шумоподавлением.

Содержание

1. Обзор и основные сведения
2. Разница между Активным и Пассивным шумоподавлением
3. Что может и чего не может сделать активное шумоподавление
4. Разница между Накладными или Внутриканальными наушниками с шумоподавлением
5. Разница между Проводным и Беспроводным шумоподавлением
6. Приложения для использования шумоподавления
7. Сколько стоят наушники с активным шумоподавлением?

Активное шумоподавление (ANC) против пассивного шумоподавления

Многие гарнитуры и наушники претендуют на то, что могут изолировать или уменьшить шум, но это не значит, что они предлагают надлежащее шумоподавление с системой активного шумоподавления (ANC). Пассивная шумоподавление (или шумоизоляция), иногда называемая пассивным шумоподавлением, в основном представляет собой причудливый термин для обозначения того, что делают беруши. Проще говоря, когда объект блокирует звук, например толстый наушник с пеной с эффектом памяти, закрывающий область вокруг уха, он пассивно (без заряда батареи) снижает окружающий шум, который вы слышите. Когда вы засовываете пальцы в уши, когда проходит громкая сирена, это форма пассивной шумоизоляции.

Накладные беспроводные наушники AKG K371BT имеют активное шумоподавление

Активное шумоподавление (ANC) – намного сложнее. Оно использует микрофоны, которые активно измеряют окружающий шум в комнате, а затем создают обратную волну, которая по существу гасит звук. Подумайте об этом так: если у вас есть идеальная синусоида и вы играете ее вместе с ее обратной волной – зеркальной противоположностью, – в результате не будет волны вообще. Это работает на графике, хотя в реальной жизни результаты более беспорядочные. Тем не менее, ANC довольно эффективно (почти) устраняет низкие и средние частоты. Для работы схемы ANC требуется питание от батареи, отсюда и «активная» часть в названии технологии.

Почти во всех наушниках с функцией шумоподавления в дополнение к активной схеме используется некоторая степень пассивной шумоизоляции, прежде всего по одной причине: это простой способ сделать шумоподавление еще более эффективным, а функция ANC, как правило, не так хорошо подавляет высокочастотные шумы по сравнению с низкими и средними частотами.

Что может и чего не может сделать активное шумоподавление

Если вы раньше не использовали наушники с функцией ANC, вам необходимо понять следующее: хотя активное шумоподавление действительно снижает громкость окружающего шума, оно не устраняет полностью шум и, в частности, менее эффективно для устранения непостоянного шума. Это не то же самое, что заходить в звукоизолированную камеру каждый раз, когда вы надеваете наушники ANC – это больше похоже на использование высокоэффективных берушей.

Как работает Активное шумоподавление (ANC) в наушниках

Что это значит? Большинство наушников ANC, достойных своей цены, смогут довольно хорошо заглушить гул самолета или поезда. То же самое и с шумом громкого кондиционера или вентилятора. Но это последовательные, относительно неизменные шумы – схема легко подавляет низкочастотные и среднечастотные звуки, которые не сильно меняются. Но таким шумом, как музыка, разговор, лай собак – всё намного сложнее, т.е. что сложнее постоянного гудения, – доставит ANC некоторые проблемы. Лучшее шумоподавление в некоторой степени устранит эти звуки, но вы все равно услышите некоторые из них.

Может ли шумоподавление добавлять шипение?

Некоторые системы ANC добавляют к сигналу слышимое шипение – например такой, как белый шум. При этом звук не такой ужасный, но он служит для маскировки высоких частот, с которыми схема не справляется. ANC работает намного лучше на низких и средних частотах, чем на высоких, поэтому очень важно пассивное снижение некоторых высокочастотных шумов. Шипение добавляет еще один слой, который может усилить ощущение тишины, которое вы получаете, но на самом деле оно несколько обманчиво.

Вы узнаете, есть ли шипение или нет, когда включите ANC в очень тихой комнате. Если ANC в наушниках включить, шипение будет иметь эффект, противоположный шумоподавлению в этом сценарии – оно будет громче, чем звук от самой тихой комнаты. Большая часть шипения не помешает процессу, а когда играет музыка, его даже не будет слышно. Но, вообще говоря, чем лучше шумоподавление, тем меньше оно добавит какого-либо шипения.

Здесь также следует отметить, что некоторые люди ощущают давление в ушах при использовании мощного ANC, а другие ничего не замечают. Стоит примерить несколько пар наушников в магазине, прежде чем покупать дорогостоящий продукт, который потенциально может вызвать у вас дискомфорт.

Разница между Накладными или Внутриканальными наушниками с шумоподавлением

Наиболее эффективный ANC обычно достигается в накладных наушниках. Амбушюры могут создавать уплотнение вокруг уха, а они действуют как барьер. Тем не менее, менее распространенные накладные модели с ANC по-прежнему могут устранять большое количество окружающего шума, часто считаются гораздо более удобными и, как правило, более компактными и легче убираются.

Наушники-вкладыши Apple AirPods Pro имеют очень качественное активное шумоподавление

Внутриушные наушники (наушники-вкладыши) с ANC, также значительно улучшились за последние годы. У наушников-вкладышей, пожалуй, самое большое преимущество с точки зрения пассивной изоляции – ушные вкладыши закрывают ушной канал, поэтому высокие частоты более или менее устраняются до того, как вы включите ANC. Преимущества одного типа наушников перед другим на данном этапе связаны не столько с характеристиками ANC, сколько с личными предпочтениями и комфортом. Поскольку беспроводные наушники переходят на «по-настоящему беспроводные» конструкции, то теперь в этой области также есть надежные варианты с ANC.

Разница между Проводным и Беспроводным шумоподавлением

Вполне логично, что беспроводные ANC в основном заменили проводные модели на рынке – именно это в значительной степени произошло с индустрией наушников в целом. Это также вероятно потому, что большинство доступных беспроводных наушников ANC также можно использовать с прилагаемым кабелем и часто с включенным ANC. Перед покупкой наушников, вам нужно будет проверить, есть ли у интересующей вас модели такая опция, если она является приоритетной.

Однако некоторые беспроводные модели ANC страдают от заметной проблемы: при включении ANC оказывает слышимое влияние на звук. И перед покупкой, нужно выяснить, какие наушники страдают от этой проблемы, и является ли эффект настолько незначительным, что его можно отбросить как несущественный. Любая модель, которая имеет совершенно другую звуковую сигнатуру при включенном ANC, считается имеющая недостаток конструкции.

Приложения для использования шумоподавления

Многие наушники с шумоподавлением работают с бесплатными приложениями, которые могут изменять производительность ANC в соответствии с вашей средой. И большинство моделей ANC имеют режим окружающего звука, который позволяет вам слышать свое окружение и разговаривать с кем-то поблизости, не снимая наушников. Это полезная, почти повсеместная функция, но некоторые производители пошли на дополнительный шаг и позволяют вам смешивать уровни ANC с уровнями окружающей среды по вашему усмотрению. Когда это доступно, обычно это делается с помощью ползунка в приложении.

Сколько стоят наушники с активным шумоподавлением?

Схема активного шумоподавления не из дешевых. Если модель существует более года или двух, вы можете найти несколько предложений, но редко, когда качественная пара наушников будет продаваться менее чем за 20 000 pyб. Если они это сделают, то предлагаемый ANC, вероятно, будет хорош по цене, но не на том же уровне, что и варианты наивысшего уровня. Если вы ищете лучших из лучших, будьте готовы заплатить от 35 000 до 40 000 pyб. Исключение составляют наушники-вкладыши, которые могут иметь надежный ANC по более низкой цене, например Apple AirPods Pro за 24 990 pyб.

история технологии шумоподавления – Samsung Newsroom Россия

В 1978 году правительство США обратилось к компании, специализирующейся на звуке, с необычным предложением: требовалось разработать особую технологию, которая позволяла бы пилотам самолетов и астронавтам NASA беспрепятственно общаться с наземными командами и другими пилотами, и при этом не слышать на фоне громкий рев реактивных или ракетных двигателей. Появившаяся в результате разработка нашла применение не только в авиации и космонавтике; с 1986 года она стала применяться в шлемофонах у военных, а затем и в продуктах массового потребления.

 

Сегодня эта технология, известная как система шумоподавления, используется в различных наушниках различных конструкций. Благодаря ей люди могут слушать музыку, подкасты и другой контент, не отвлекаясь на посторонние звуки и нежелательные внешние шумы.

 

Возможности звуковых волн

 

Даже обычные наушники в какой-то степени снижают уровень внешнего шума, но абсолютной блокировки с такими устройствами можно достичь только, закрыв полностью уши. Чтобы лучше понимать процесс улавливания и фильтрации звуков, который является ключевым для технологии шумоподавления, необходимо сначала разобраться в том, как работают звуковые волны, и как они передаются в ухо.

 

Звуковые волны создаются механическими колебаниями, которые распространяются в пространстве и улавливаются ухом. Как известно, в космосе мы не можем слышать звук, и причина тому – отсутствие воздуха, который служит средой для распространения звуковых волн, когда мы разговариваем.

 

Механизмы шумоподавления используют уникальные характеристики звуковых волн и той среды, по которой они распространяются. Существует два подхода: первый называется активным шумоподавлением (Active Noise Canceling, ANC), когда устройство создает собственные похожие на внешний шум звуковые волны, компенсирующие нежелательные звуки. Второй подход – пассивное шумоподавление (Passive Noise Canceling, PNC) – наушники блокируют попадание внешнего шума в ухо, ограничивая среду, через которую распространяются и доставляются звуковые волны.

 

 

Считается, что самый эффективный инструмент для огранки алмаза – это другой алмаз. Точно так же и звуковые волны можно компенсировать или даже полностью подавлять другими звуковыми волнами. Как и морские волны, звуковые имеют пики (самая высокая точка) и впадины (самая низкая точка). Когда звуковые волны с одинаковым расстоянием от пика до впадины приходят с разных направлений и сталкиваются друг с другом, соответствующие пики и впадины сталкиваются, при этом результирующая звуковая волна практически исчезает.

 

Системы активного шумоподавления используют этот принцип интерференции для подавления нежелательных звуков еще до того, как они достигнут ваших ушей. Звуки извне собираются через направленный вовне микрофон, установленный внутри наушника. Устройство использует собственные схемы для анализа этих звуков, а затем воспроизводит их для создания звуковых волн, которые похожи на внешние шумы, но в «перевернутом» виде, в противофазе. Благодаря этому процессу наушники гасят нежелательные звуковые волны, прежде чем они достигнут ваших ушей.

 

Поскольку системы активного шумоподавления используют собранный звук и реагирует на него, опираясь на анализ этого внешнего шума, процесс шумоподавления осуществляется постоянно и непрерывно. Если наушник улавливает звук, похожий на шум, который он проанализировал ранее, в нужное время будет генерироваться «отзеркалированная» волна, что позволит устраняющая нежелательный шум. Вот почему эта технология компенсации шумов очень эффективна в местах с постоянным фоновым шумом, например, в самолете или загруженном метро. С другой стороны, активные системы шумоподавления могут быть менее эффективными в случаях, когда внешние звуки случайны и их труднее предсказать.

 

Системы активного шумоподавления более эффективно подавляют звуки низких частот, чем звуки высокого тона. Системе требуется время для анализа внешних шумов, и эта потенциальная временная задержка может повлиять на то, насколько хорошо она компенсирует внешний звук и сколько внешнего шума будет слышать пользователь. Другими словами, нежелательные внешние звуки могут появляться быстрее, чем система шумоподавления сможет их подавить. В случае басов, то есть звуков низкой частоты, которые имеют относительно большую длину волны, промежуток между гребнем и впадиной тоже большой, поэтому небольшое отставание во времени смещения не повлияет на качество шумоподавления. Однако звуки высокого тона с короткими длинами волн имеют более короткий промежуток между гребнем и впадиной, а это означает, что даже небольшая задержка может затруднить правильное сопоставление сигналов системой активного шумоподавления, что приведет к снижению производительности шумоподавления».

 

Пассивное шумоподавление

 

Когда мы слышим звук, который нам неприятен, мы в большинстве случаев закрываем уши руками, потому что это самый простой способ заглушить шум. Звуковые волны достигают ушей, распространяясь по воздуху, и звук не может должным образом проникнуть в ухо, если на его пути возникают препятствия. Это также объясняет, почему сложно разговаривать под водой, ведь она является препятствием между источником звука и ушами человека.

 

По сути, в этом и заключается принцип работы пассивного шумоподавления. Наушники с поддержкой пассивного шумоподавления предназначены для физического блокирования шума, закрывая ухо от окружающей среды или используя пористый материал, поглощающий звук. Наушники с накладками, закрывающими все ухо, и наушники-вкладыши, полностью закрывающие вход в ухо, являются одними из лучших примеров технологии пассивного шумоподавления.

 

В отличие от систем активного шумоподавления, где необходимы микрофоны и схемы, анализирующие звуковые волны для компенсации нежелательных шумов, наушники с пассивным шумоподавлением довольно просты в изготовлении, что делает их дешевле, чем устройства с активным шумоподавлением. Более того, если наушники с пассивным шумоподавлением идеально совпадают с формой вашего уха, они могут почти полностью блокировать внешние шумы, что делает их более эффективными на практике. Однако, поскольку подобные модели вставляются прямо в ушной канал, некоторые пользователи находят такие наушники неудобными в использовании.

 

Безопасность превыше всего

В конечном итоге, когда дело доходит до удаления лишних звуков и шумов, значение имеет не только выбранный метод шумоподавления, но и форма самих наушников. До сих пор большинство наушников с шумоподавлением имели канальный тип, так как при такой форме звук приходит прямо в ухо по сравнению с наушниками открытого типа, которые оставляют больше места вокруг уха и, следовательно, менее эффективны при шумоподавлении. Наушники открытого типа редко оснащались технологиями шумоподавления, но, представив Galaxy Buds Live, Samsung расширила возможности для пользователей, применив технологию активного шумоподавления (ANC) в беспроводных наушников открытого типа.

 

 

Несмотря на то, что технологии шумоподавления позволяют полностью погрузиться в музыку или лучше сосредоточиться на аудиокниге, они также могут представлять опасность, если полностью изолируют все происходящее вокруг. При ношении наушников с технологией шумоподавления трудно распознать опасную ситуацию, поскольку такие устройства блокируют все окружающие звуки. Громкость внутри наушников может достигать значения 70-80 дБ SPL¹, что сопоставимо со звуковым давлением при работе автомобильного звукового сигнала, но поскольку звук из наушников намного ближе к пользователю, он может просто не услышать внешние шумы. Вдобавок к этому, использование технологии активного шумоподавления дополнительно снижает внешний шум примерно на 30 дБ, сохраняя при этом звук в наушниках на уровне от 70 до 80 дБ SPL, что еще больше затрудняет нашу способность распознать опасность на слух.

 

Слушая музыку в наушниках с шумоподавлением, пользователи должны заботиться о собственной безопасности. Для прослушивания в помещении наушники с эффективным шумоподавлением – отличный выбор. Однако во время занятий на свежем воздухе, например, на пробежке, следует всегда помнить о своем окружении и выбирать наушники с разумным уровнем шумоподавления, позволяющим оставаться в курсе происходящего вокруг.

 

Модель Galaxy Buds Live оснащена функцией активного шумоподавления (ANC) для открытого типа наушников, позволяющей приглушать отвлекающие звуки, например, от проезжающих автомобилей и громких бытовых приборов, и при этом сохранять ясную слышимость важных объявлений и разговоров.

 

 

1 Децибел (дБ) – это изначально относительная единица измерения, представляющая разницу между уровнем базового измерения и сравниваемой величиной. В контексте звука величина в 0 дБ определяется как самый низкий уровень звука, который может слышать человек, и используется в качестве абсолютной меры (dB spl = дБ + уровень звукового давления (sound pressure level, «spl»)). Другими словами, дБ может использоваться как для выражения разницы между громкостью разговаривающих людей и громкостью звука автомобильного сигнала, так и для выражения абсолютного значения громкости звука автомобильного сигнала, но последнем случае просто опускают обозначение «spl».

Как работает шумоподавление? Разбор | Droider.ru

В последние пару лет технологии шумоподавления сделали огромный скачок вперед. Мы накупили себе наушников с шумодавом на любой вкус и кошелек, а нейросети и пандемия спровоцировали скачок в качестве аудиосвязи.

Сегодня разберёмся как работает шумоподавление в наушниках и не только.

Принцип работы

Начнем с системы ANC в наушниках, то есть системы активного шумоподавления. Как она работает?

Во-первых, перевод: ANC — Active Noise Cancellation, также его называют Active Noise Control или Active Noise Reduction (ANR).

Громкость звука зависит от амплитуды звуковых волн. Чем выше размах колебаний частиц в воздухе, которые добираются до наших барабанных перепонок, тем громче звук. Поэтому чтобы сделать звук тише, нам нужно уменьшить амплитуду этих волн. Это можно сделать несколькими способами. Например? поставить перегородку, которая будут гасить звуковые волны. В помещении такой перегородкой может быть стена или окно, ни или мы можем просто надеть плотные наушники. Такой метод шумоподавления называется пассивным.

Но мы можем и активно гасить звуковые волны, создавая свои волны в противофазе шуму! В этом случае, волны будут просто накладываться и гасить друг друга. Гениально и просто!

История ANC

Схема регистрации звука угольным микрофоном — продольные колебания воздействуют на мембрану, заставляя ее сжиматься и разжиматься.

Первый патент на такую систему шумоподавления был подан еще в 1934 году немецким физиком Полом Люгом.

Изначально изобретатель предполагал, что технологию можно будет использовать в помещениях, передавая перевернутый сигнал через громкоговорители. И пригодится она для борьбы с эхом в театрах и концертных залах, а также для подавления шума печатных машинок в конторах. Идея была классная, но его разработку классифицировали как военную и засекретили, поэтому технология не выстрелила.

Пока в середине 50-х исследователь Лоуренс Фогель из США не догадался использовались технологию в шлемофонах и наушниках пилотов самолетов и вертолетов.

Типичный шум в кабине в то время достигал 100 децибел. Новая технология позволила снизить его до уровня 80–85 децибелов, всё равно громко и сравнимо с очень громким криком, но всё равно позволило спасти слух многим пилотам.

Лоуренс ФогельСхема системы активного шумоподавления в головной гарнитуре, разработанная в Radio Corporation of America по заказу ВВС США.

Наладить серийное производство наушников с активным шумоподавлением удалось компании BOSE 1986 году. Тогда наушники использовались только в авиации. Но уже в 1989 году та же BOSE адаптировала технологию для бытового применения.

Первые наушники BOSE с активным шумоподавлением (авиационные).

И вот сейчас спустя более восьмидесяти лет с момента появления первого патента технология стала мейнстримом. Но почему потребовалось столько лет, чтобы технология стала по настоящему популярной?

Как работает ANC?

Сам принцип технологии очень простой. Но на практике добиться нормальных результатов чрезвычайно сложно из-за целого ряда технических сложностей.

Во-первых, наушники сами по себе обеспечивают пассивную звукоизоляцию. Поэтому чтобы грамотно замерить уровень шума нам нужно минимум два микрофона: один снаружи, улавливающий внешние шумы, и один внутри, чтобы понять какой процент внешних шумов проникает внутрь.

Во-вторых, если вдруг инвертированный сигнал отстанет хотя бы на 5 миллисекунд от реального звука шумоподавление перестанет работать. Поэтому в современных наушниках должен быть мощный и очень тонко настроенный цифровой процессор, который будет постоянно адаптироваться под меняющуюся ситуацию и будет работать с минимальными задержками.

Особенно задержки негативно влияют на подавление высокочастотных звуков, в которых колебания происходят тысячи раз в секунду, поэтому даже малейшая задержка в этом случае может даже увеличить уровень шума из-за наложения пиков друг на друга. Поэтому более менее сносно справляются с шумоподавлением высоких частот только самые лучшие наушники, но многие наушники не способны подавить даже человеческий голос.

Ну а низкие частоты до 100 Гц вообще не способны погасить, ведь маленьким динамикам просто не хватит мощности. Это видно на графиках.

Ну и в-третьих, на финальном этапе шумоподавления нам нужно объединить две волны: анти-шум и музыку, которую мы слушаем. Если это сделать бездумно, оригинальное аудио может довольно сильно исказиться и качество звука упадёт. Поэтому опять же нужны умные алгоритмы, быстрый процессор и многие часы тестирования и тонкой подстройки.

И тогда, в конце мы получим продукт, которым люди будут пользоваться с удовольствием.

ANC в других сферах

Как видите на преодоление этих сложностей ушло много времени. Люди научились делать ANC наушники, но на этом не намерены останавливаться.

Уже появились системы активного шумоподавления в автомобилях, которые комбинируют данные с микрофонов в кабине с данными с акселерометров, которые улавливают вибрации корпуса автомобиля поступающих от шин и от двигателя. Только представьте, в будущем не надо будет тратиться на звукоизоляцию своего авто, надо будет только прикупить умных датчиков и всё.

Также разрабатываются ANC системы для дома, которые способны гасить звук из открытых окон! Можно будет проветривать помещение и не просыпаться от проезжающих мотоциклистов. Надеюсь, для соседей с дрелью тоже что-то придумают.

Есть даже будки для собак, которые боятся фейерверков, ну или просто предпочитают здоровый крепкий сон. Так себе охранники конечно пошли. Вот в наше время барбосы были…

В общем, применений у технологии масса, но есть сферы в которых активное шумоподавление не применимо.

Например, когда мы говорим по видеосвязи, а за спиной кричит голодный ребенок. Или пытаемся поговорить по телефону с человеком на станции в метро. Для таких случаев есть другая технология.

NOISE SUPPRESSION

В английском языке есть как минимум два термина, обозначающих шумоподавление. Это Noise Cancellation, как в технологии активного шумоподавления. На русский язык этот термин вернее бы было перевести шумовычитание или шумопогашение на худой конец.

А всё потому что есть еще и другой термин Noise Suppression, который как раз и переводится — шумоподавление. Так вот, несмотря на то, что в русском языке технологии переводятся одинаково, по сути, они совсем разные. Поэтому, чтобы не путаться одну давайте называть ANC, а вторую просто шумоподавление.

Технология ANC позволяет заглушить окружающий шум при помощи аппаратных методов: внешних микрофонов, сигнальных процессоров и прочее. А технология шумоподавления позволяет — очистить сигнал от шума программно. То есть это просто программные шумодавы. Те кто хоть раз чистил аудиосигнал от шума, знают, что это такое и как они хреново работают. Но сейчас область шумоподавления переживает невероятный скачек. И вот почему…

История NS

На протяжении всей своей истории традиционные аппаратные или программные алгоритмы цифровой обработки сигналов, будем называть их DSP алгоритмы, работали примерно одним образом.

DSP — Digital Signal Processing, цифровая обработка сигналов

Задачей DSP алгоритма было находить некий шаблон шума, и обрабатывать кадр за кадром миллисекунда за миллисекундой. Шаблонов шума может быть много, но в целом любой шум можно поделить на два типа: стационарный шум и нестационарный шум.

Стационарный шум — это может быть какое-то шипение, гудение, в общем что-то постоянно повторяющиеся и отличное от человеческого голоса.

Так вот в случае, если нужно удалить только стационарный шум, DSP алгоритмы могут быть весьма эффективны. Но если шумы имеют сложную структуру или их сложно отличить от человеческого голоса, например, постоянный крик, стук, печатание на клавиатуре, сирена за окном, работающий телевизор, советы коллег, как расшарить экран. В этом случае DSP алгоритмы терпят крах.

Много лет ситуация не менялась, пока люди не распробовали глубокие нейросети!

Пионерами в области шумоподавления при помощи глубоких нейросетей, или DNN-шумоподавление (DNN — Deep Neural Network), стала компания BubbleLabs.

 

В октябре 2017 в первый день существования компании, основатели BubbleLabs закупили себе по две NVIDIA 1080 Ti и начали тренировать нейросеть.

Идея обучения нейросети была простая:

• Берём кучу записей различных шумов.
• Берем кучу записей чистой речи.
• А потом склеиваем шум с речью и заставляем нейросеть это чистить. А в качестве образца показываем чистые записи голосов.

В итоге, на выходе получаем прекрасный алгоритм, который они назвали Clear Cloud. Послушайте сами примеры этой работы.

И как это часто бывает, хорошим стартапом быстро заинтересовалась большая компания. В этом случае речь идёт про Cisco. Вскоре Clear Cloud стал частью их платформы для конференцсвязи — Webex. И в итоге мы получили самый крутой алгоритм улучшения речи, работающий в потребительском продукте. По крайней мере если верить вот этому опросу.

И вот тут важный момент. В лучших традициях заботы о “privacy”. Алгоритм работает локально на устройстве и никуда не передает данные. Всё это работает как на ПК, так и на мобильных девайсах. И это только одна из AI-фич, которая встроена в Webex.

Еще она делает автоматическую транскрипцию и перевод более чем на 100 языков. Русский, кстати, поддерживается. Также досупно управление через ассистент, встроенный в приложение. Программа еще и распознаёт жесты, умеет заменять бэкграунд и еще много всего.

В общем, попробуйте. Webex — суперпродвинутая программа для конференцсвязи, которая, кстати, поддерживает кодек AV1, за что особый респект. А вот и ссылочка на пробную версию Webex.

Итоги

Ждём пока такие алгоритмы встроят во все телефоны, умные колонки и часы — и тогда гаджеты нас будут понимать с полуслова. Кстати, Cisco, так уже делают. Они оборудуют рабочие пространства устройствами видеосвязи для дома и офиса. Поэтому теперь неважно, как вы встречаетесь лично или онлайн. Ведь главное, чтобы люди друг друга слушали и хорошо слышали.

Post Views: 3 501

Система шумоподавления | BOSE.RU

Чем отличаются наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds и Bose Sport Earbuds?

Эти две модели полностью беспроводных наушников предлагают сопоставимые характеристики комфорта и надежности, устойчивость к поту и погодным условиям, а также время автономной работы, но необходимо подчеркнуть несколько ключевых отличий. Прежде всего, наушники QuietComfort^® оснащены технологией шумоподавления, а наушники Bose Sport Earbuds – нет. Во-вторых, наушники QuietComfort^® идеально подходят для периодического использования в течение дня, а наушники Sport Earbuds созданы для тренировок. и наконец, наушники Sport Earbuds немного меньшего размера, чем QuietComfort^® Earbuds.

Каким образом достигается полное шумоподавление в наушниках Bose QuietComfort

^®?

В наушниках Bose QuietComfort^® используются технологии активного и пассивного шумоподавления. Например, для активного шумоподавления используются фирменные технологии, при которых микрофоны размещаются как внутри, так и снаружи наушников. Электронная система улавливает звук практически в любой среде, а затем измеряет, сравнивает и мгновенно реагирует, создавая противоположный сигнал подавления шумов. Пассивного шумоподавления удается добиться за счет сочетания акустической конструкции и фирменного дизайна наушников.

Что такое активный эквалайзер Active EQ?

Активный эквалайзер (эквализация) электронно подстраивает частотные характеристики, чтобы они точно соответствовали кривой воспроизводимого сигнала. Эта кривая является результатом многолетних исследований, изучающих поступление звукового сигнала в ухо. Чем ближе частотная характеристика к исходным значениям, тем более реалистичным будет звучание.

Насколько хорошо воспроизводят сигнал наушники Bose Sport Earbuds?

Наушники Bose Sport обеспечивают высочайшее качество звучания на любом уровне громкости. Этого удалось добиться благодаря комбинации новейших технологий. Наша запатентованная конструкция акустического порта и высокоэффективные драйверы премиум-класса обеспечивают впечатляюще мощное звучание при таких компактных размерах акустических модулей. Активный эквалайзер с технологией оптимизации громкости улучшает четкость всего звукового диапазона для естественного воспроизведения звука.

Насколько хорошо воспроизводят сигнал наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds?

Наушники Bose QuietComfort^® обеспечивают высочайшее качество звучания на любом уровне громкости. Этого удалось добиться благодаря комбинации новейших технологий. Наша запатентованная конструкция акустического порта и высокоэффективные драйверы премиум-класса обеспечивают впечатляюще мощное звучание при таких компактных размерах акустических модулей. Активный эквалайзер с технологией оптимизации громкости улучшает четкость всего звукового диапазона для естественного воспроизведения звука. А низкий уровень шумов позволяет сократить электронное шипение, обычно слышимое в других наушниках с функцией шумоподавления.

Насколько комфортны наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds?

Эти наушники достаточно удобны, чтобы их можно было носить в течение длительного времени, и достаточно надежны, чтобы оставаться неподвижными независимо от того, насколько энергично вы двигаетесь. Вкладыши имеют удлиненное гибкое крылышко, которое равномерно распределяет давление по всей ушной раковине. Их уникальный дизайн обеспечивает отличную посадку без ущерба для комфорта. Мягкий материал и закругленный профиль позволяют вкладышу удобно располагаться в ушной раковине даже при длительном ношении.

Защищены ли наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds от пота?

Да. Стандарт влагозащищенности IPX4 наушников Bose QuietComfort^® Earbuds означает, что внутренние компоненты каждого наушника защищены от брызг воды и влаги. Внутренняя часть зарядного футляра также устойчива к воздействию воды и пота, капли которых могут остаться на наушниках, когда вы их устанавливаете внутрь для зарядки. Однако не рекомендуется подвергать корпус воздействию воды.

Являются ли наушники-вкладыши Bose QuietComfort

^® водонепроницаемыми?

Нет. Беспроводные наушники Bose QuietComfort^® Earbuds способны противостоять поту и погодным осадкам, но они не предназначены для погружения под воду.

Можно ли использовать наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds с приложением Bose Music?

Да. Приложение Bose Music облегчает управление наушниками и переключение между несколькими устройствами Bluetooth^® с помощью удобного графического интерфейса. С его помощью вы также сможете индивидуально настроить наушники QuietComfort^® и получить доступ к обновлениям программного обеспечения и новым функциям в будущем.

В приложении Bose Music также доступно много полезных функций. Вы можете установить нужные уровни шумоподавления, отслеживать потребление энергии, настраивать параметры VPA и создать собственную настройку Shortcut.

Учтите, что наушники QuietComfort^® Earbuds не могут использоваться с другим приложением от Bose, как например, Bose Connect, Bose Hear или Bose SoundTouch.

Можно ли принимать звонки на Bose QuietComfort

^® Earbuds?

Да. Наушники Bose QuietComfort^® Earbuds имеют встроенный двухмикрофонный массив, расположенный на правом наушнике, позволяющий использовать их во время вызовов. Наушники должны подключаться к смартфону, поддерживающему профиль Bluetooth^® HFP. Звук вызова будет слышен в правом и левом наушнике. Наушники также будут работать со многими приложениями, использующими Voice over Internet Protocol (VoIP), такими как Skype или FaceTime.

Как подключить беспроводные наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds к мобильному устройству?

При первом извлечении наушников Bose QuietComfort^® Earbuds из зарядного футляра они автоматически переходят в режим обнаружения, индикатор состояния начнет мигать белым. Теперь наушники могут быть обнаружены вашим мобильным устройством. Чтобы подключить устройство и узнать больше о его функциях, загрузите приложение Bose Music для завершения процесса подключения. Если у вас нет приложения Bose Music, то следуйте инструкциям в меню Bluetooth вашего смартфона для подключения наушников. Как только соединение будет выполнено, индикатор состояния на обоих наушниках будет непрерывно гореть белым. Для подключения дополнительного устройства нажмите и удержите в нажатом положении кнопку Bluetooth на зарядном футляре, пока не услышите сообщение «Ready to connect», или пока не увидите, что индикатор Bluetooth медленно мигает синим. Затем следуйте инструкциям в приложении Bose Music или в меню Bluetooth устройства, чтобы завершить сопряжение.

Примечание: вы можете воспроизвести аудиосигнал только одного устройства за раз.

Как заряжать беспроводные наушники Bose QuietComfort

^® Earbuds?

Для подзарядки наушников Bose QuietComfort^® Earbuds установите их в зарядный футляр. Если футляр полностью заряжен, то он автоматически запустит подзарядку наушников. Наушники заряжаются, когда индикатор состояния наушников мигает белым. Обратите внимание: индикаторы состояния на футляре будут отображать состояние зарядки самого футляра и будут мигать, только если он подключен к источнику питания и заряжается.

Для полного заряда наушников необходимо не менее 2,5 часов. Как только они будут полностью заряжены, индикатор батареи на наушниках будет гореть непрерывно и в конечном итоге отключится.

Если футляр разряжен, то для его подзарядки поместите его на сертифицированный Qi коврик для беспроводной зарядки (не входит в комплект) или подключите входящий в комплект USB-C кабель к футляру, а другой его конец подключите к USB-порту компьютера или другого зарядного устройства (приобретается отдельно).

Можно ли быстро подзарядить батарею?

Да. Если батарея наушников полностью разряжена, то быстрая 15-минутная подзарядка обеспечит использование наушников до 2 часов.

Почему на наушниках Bose QuietComfort

^® Earbuds нет кнопок?

Вместо кнопок наушники Bose QC Earbuds оснащены сенсорной поверхностью, с помощью которой и выполняется управление.

На правом наушнике доступны следующие функции:

• Дважды коснитесь для запуска или остановки воспроизведения контента, для ответа на звонок или завершения вызова.
• Нажмите и удержите палец на сенсорной поверхности для отклонения входящего звонка или для вызова голосового ассистента.

На левом наушнике:

• Дважды коснитесь сенсорной поверхности для перехода к предустановленной настройке Shortcut (эти настройки выполняются в приложении Bose Music).

Для переключения избранных уровней шумоподавления дважды коснитесь сенсорной поверхности этого наушника. Доступны следующие настройки: максимальное шумоподавление, небольшая слышимость+шумоподавление и полная слышимость. Воспользуйтесь приложением Bose Music для изменения настроек уровней шумоподавления. Также в приложении Bose Music вы можете включить режим полной слышимости. Таким образом, при включении этого режима, извлечение одного наушника из уха приостанавливает воспроизведение вашего аудиоконтента, при этом полностью сохраняет полную слышимость, чтобы вы могли слышать мир, не отвлекаясь. Если вложить наушник обратно в ухо, то снова будут активированы предыдущие настройки шумоподавления и будет запущен остановленный аудиоконтент.

Что такое настройка Shortcut? Как ее настроить?

В дополнение к управлению жестами на наушниках, Bose QuietComfort^® предлагают функцию Shortcut. С ее помощью можно персонально настроить любую команду, например, пропуск трека или проверка уровня заряда батареи. Вы можете настроить свои предпочтения в приложении Bose Music, а затем получить доступ к нужной функции, нажав и удерживая палец на сенсорной поверхности левого наушника.

В чем отличие вкладышей StayHear

^® Max, идущих в комплекте Bose QuietComfort^® Earbuds, от обычных вкладышей StayHear+QC?

Вкладыши StayHear^® Max сделаны из такого же мягкого силиконового материала, как и вкладыши StayHear+QC, в той же уникальной форме зонтика для создания мягкой изоляции на входе в ушной канал, что способствует оптимальному шумоподавления и улучшению качества воспроизводимого звука. Но способы крепления вкладышей различается: вкладыши StayHear^® Max надеваются на акустический модуль наушников, что позволяет им располагаться ближе к голове.

Новый дизайн наушников имеет дополнительное преимущество, заключающееся в создании более герметичного контакта между ухом и наушником, что приводит к лучшему воспроизведению низких частот и общей звуковой картины.

Если у вас есть другая пара наушников Bose с насадками Bose StayHear+, учтите, что размер насадок, к которому вы привыкли, может отличаться от вкладышей новых наушников. Воспользуйтесь приложением Bose Music, чтобы определить оптимальный размер наушников. Попробуйте использовать все размеры вкладышей для выбора оптимального.

Для чего в комплект входят три пары вкладышей?

Для обеспечения высочайшего качества воспроизведения сигнала и наиболее комфортной посадки в комплект наушников Bose QC Earbuds входят вкладыши трех размеров. Очень важно правильно выбрать размер вкладыша. Воспользуйтесь приложением Bose Music, чтобы определить оптимальный размер наушников. Возможно, вам потребуется примерить все три размера вкладышей, чтобы определить оптимальный размер для каждого уха.

Как ухаживать за наушниками?

Наушники Bose QC Earbuds следует чистить после каждого использования, осторожно вытирая наушники сухой тряпочкой. Будьте осторожны, не допускайте проникновения влаги в наушники через отверстия. Кроме того, убедитесь, что в порты не попала грязь или мусор. не вдувайте воздух в отверстия наушника.

Для более тщательной очистки извлеките вкладыши из наушников и помойте их мягким моющим средством и водой. Тщательно ополосните и высушите их перед повторным креплением к наушникам. Вкладыши устойчивы к загрязнениям или воздействию УФ-излучения, которое обычно вызывает некоторое изменение цвета. При нормальном использовании внешний вид вкладышей должен оставаться неизменным даже при многолетнем использовании.

Сравнение пассивных и активных наушников с шумоподавлением?

Это 2021 год, и, похоже, каждый производитель наушников предлагает пару наушников с шумоподавлением. Но все наушники, которые рекламируются как «шумоподавляющие», могут быть не такими, как вы ожидаете. Это связано с тем, что существует два разных типа шумоподавления — активный и пассивный — и они очень разные.

Что такое «активное» шумоподавление?

Активные наушники с шумоподавлением получили свое название благодаря встроенной технологии, которая позволяет им «активно» выявлять и уничтожать окружающие звуки до того, как они достигнут ваших ушей.У этих наушников есть миниатюрные микрофоны в каждой чашке для ушей, которые прослушивают частоты окружающего шума, исходящие из-за пределов чашек, и затем с помощью электроники генерируют прямо противоположные звуковые частоты — они называются противофазами — которые эффективно «нейтрализуют» оба набора звука при возникновении звуковых волн. физически столкнуться. В результате вы слышите только музыку. Активный означает, что в наушниках есть встроенная батарея, предназначенная для питания этих шумоподавляющих микрофонов.

Sony WH-1000XM4

Амазонка 349 долларов.99

18490,00 руб. (21% скидка)

Sony WH-1000XM4 — отличные универсальные беспроводные наушники. Они сочетают в себе отличное шумоподавление и качество звука, а также имеют разумную цену.

Sony

Apple AirPods Макс

Амазонка 549,00 $

$ 479,00 (13% скидка)

AirPods Max — лучший вариант для тех, у кого есть устройства Apple и кто готов потратить больших .Это лучшие наушники с шумоподавлением.

Яблоко

Sennheiser HD 450BT

Амазонка 199,95 долл. США

8159 руб. (36%)

Sennheiser HD 450BT звучит аналогично и имеет многие из тех же функций, что и флагман компании Momentum Wireless 3, но они вдвое дешевле.

Gear Patrol

Что такое «пассивное» шумоподавление?

Пассивное шумоподавление — это более скользкий термин, который иногда используется в маркетинге, но более точно его называют шумом — изолирующий .Эти наушники используют их естественную форму и материалы, чтобы блокировать окружающий звук. Наушники с пассивным шумоподавлением не имеют каких-либо активных микрофонов или встроенной технологии, которая активно ищет и уничтожает окружающие частоты. Фактически, им вообще не нужно питаться или иметь встроенный аккумулятор. Все, что физически закрывает ваши уши, например наушники, способно изолировать шум и может рассматриваться как «пассивное шумоподавление».

Sony MDR-7506

Sony MDR-7506 — культовые проводные накладные наушники, первоначально выпущенные в 1991 году, которые по-прежнему отлично звучат и отлично блокируют окружающие звуки.

Amazon

Focal Stellia

Фокус amazon.com

2 990,00 долл. США

Focal Stellia — это закрытые проводные наушники, которые удобны, премиум-класса и, как вы могли догадаться по цене, обеспечивают качество звука эталонного уровня.

Focal

Bowers & Wilkins P9 Подпись

Bowers & Wilkins амазонка.ком

B&W P9 Signature — превосходные проводные накладные наушники. Они сделаны из роскошных материалов, таких как итальянская кожа и кованый алюминий, и обеспечивают превосходное звучание.

Bowers & Wilkins

Активное или пассивное шумоподавление: что лучше?

Это зависит. Обычно мы рекомендуем активное шумоподавление для большинства людей, потому что преимущества — возможность лучше слышать музыку при более низкой громкости — обычно перевешивают недостатки, но в конечном итоге это зависит от того, для чего вы используете наушники.

Наушники с активным шумоподавлением лучше блокируют внешние звуки, поэтому они отлично подходят для пассажиров, путешественников и людей, работающих в загруженных офисных помещениях. Тем не менее, у наушников с активным шумоподавлением есть свои недостатки — самый большой из них заключается в том, что они не так хорошо звучат при включенном ANC.

Чтобы эффективно нейтрализовать частоты окружающего шума, наушники с активным шумоподавлением должны добавлять счетные частоты (противофазы), которые добавляют шум и в конечном итоге приводят к ухудшению качества звука.Вот почему профессионалы, такие как ди-джеи, даже если они работают в очень шумной среде, могут предпочесть наушники с пассивным шумоподавлением, которые не испортят то, что они слышат, с активным шумоподавлением.

Хорошая новость заключается в том, что в большинстве наушников с активным шумоподавлением есть разные режимы включения и выключения ANC. Это идеально, когда вы слушаете наушники в тихой обстановке. Если у вас есть пара наушников с функцией ANC, попробуйте включить / выключить шумоподавление и послушайте, как это влияет на качество звука.

Также следует отметить, что активное шумоподавление влияет не только на качество звука, но и на ваши уши. Когда ANC включен, он создает звуковые волны, которые создают давление на ваши уши. Это не болезненное ощущение, но похоже на то, что вы чувствуете, проезжая через туннель или поднимаясь на крейсерскую высоту в самолете. В принципе, некоторым это ощущение может показаться неприятным, особенно при длительном ношении наушников.

Пассивная шумоизоляция и активное шумоподавление — Ultimate Ears

В чем разница между пассивной шумоизоляцией и активным шумоподавлением? По качеству звука, комфорту и времени автономной работы есть явный победитель.

Когда вы покупаете наушники, вы сталкиваетесь с множеством терминов. Двумя из этих терминов являются пассивная шумоизоляция и активное шумоподавление. Если вы не уверены, в чем разница между ними, вы не одиноки.

Хотя их цель одна и та же, пассивная шумоизоляция и активное шумоподавление — также называемые ANC — не могут быть более разными. И есть явный победитель по качеству звука и удовольствию от прослушивания.

В этой статье мы объясним различия между пассивной шумоизоляцией с точки зрения комфорта, качества звука, снижения окружающего шума и т. Д.

Что такое пассивная шумоизоляция?

Пассивная шумоизоляция — это когда ваши наушники, вкладыши, наушники или внутриканальные мониторы естественным образом блокируют внешний шум.Когда ваши наушники имеют точную форму ваших ушей, это предотвращает попадание посторонних шумов в ваш слуховой проход. Это означает, что вы можете слушать музыку на более низком уровне громкости, потому что вам не нужно противодействовать звукам окружающей среды — будь то шумное кафе или громкий грохот двигателя самолета.

Для использования пассивной шумоизоляции дополнительное питание не требуется. Все наушники-вкладыши и наушники имеют некоторую степень пассивной шумоизоляции, но наушники-вкладыши, изготовленные по индивидуальному заказу, и наушники-вкладыши, безусловно, являются лучшими в этом отношении.

Что такое активное шумоподавление?

Активное шумоподавление — это когда наушники или вкладыши нейтрализуют окружающий шум с помощью технологии шумоподавления. Они работают за счет встраивания в наушники микрофонов, которые слушают внешний шум и генерируют звук с инвертированной фазой, который эффективно нейтрализует окружающий шум до того, как он достигнет ваших ушей. Другими словами, ANC подавляет шум, создавая равный, но противоположный шум.

В отличие от пассивной шумоизоляции, для активного шумоподавления требуется источник питания. Чтобы воспользоваться активным шумоподавлением, вам необходимо зарядить все наушники и наушники с технологией ANC, а это значит, что эти наушники могут не прослужить весь день без подзарядки.

Вредно ли активное шумоподавление?

Активное шумоподавление безвредно. Никаких угроз вашему слуху с наушниками ANC нет. Также в технологии ANC нет излучения или вредных волн.

Тем не менее, некоторые люди испытывают головокружение или беспокойство при использовании наушников с функцией ANC, потому что из-за звуковых волн, которые наушники используют для подавления окружающего шума, постоянно слышно шипение. Если вы особенно чувствительны к звуковым устройствам или другому белому шуму, возможно, вам стоит избегать наушников и наушников с технологией активного шумоподавления.

Многие меломаны также обнаруживают, что они не могут слушать наушники с функцией ANC весь день из-за явления, называемого утомляемостью ушей.Равноправные, но противоположные звуковые волны, создаваемые наушниками ANC для подавления окружающего шума, также нейтрализуют часть звукового спектра в вашей музыке. В результате вашим ушам нужно усерднее работать, чтобы заполнить эти слепые пятна, которые могут создавать ощущение, будто вы не можете слушать музыку или носить наушники так долго.

Пассивная шумоизоляция и активное шумоподавление

Теперь, когда вы знаете разницу между пассивной шумоизоляцией и активным шумоподавлением, вы можете задаться вопросом, что лучше.Вот несколько вопросов, которые мы слышали о пассивной шумоизоляции и активном шумоподавлении.

У какого качества звук лучше?

Если вы сравниваете два набора наушников с одинаковым качеством сборки и настройки, то наушники с лучшей пассивной шумоизоляцией будут звучать лучше, чем те, которые используют активное шумоподавление для блокировки окружающего шума.

Причина, по которой пассивная шумоизоляция звучит лучше, заключается в том, что наушники с функцией ANC создают шум для подавления звуков окружающей среды.Это эффективно добавляет искажения в вашу музыку. Пассивная шумоизоляция приводит к более точному воспроизведению вашей музыки, блокируя внешний шум.

Что удобнее?

Пассивная шумоизоляция наилучшим образом достигается с помощью изготовленных по индивидуальному заказу наушников и наушников. Наушники-вкладыши и наушники с активным шумоподавлением обычно не подходят для ваших уникальных ушей. Это означает, что наушники-вкладыши ANC утомляют ваши уши быстрее, потому что вы оказываете давление на одни части уха сильнее, чем на другие.

Благодаря индивидуальной подгонке вам не придется беспокоиться о точках давления. Такие наушники, как UE FITS, плотно прилегают к ушам, что делает их более естественными и удобными.

Что лучше снижает внешний шум?

Пассивная шумоизоляция и активное шумоподавление — все они отлично справляются с уменьшением внешнего шума. Однако у каждого есть свои сильные и слабые стороны в зависимости от диапазона блокируемых частот.

Наушники с пассивным шумоподавлением могут уменьшить средне- и высокочастотные шумы примерно на 15–30 дБ. Между тем, наушники с активным шумоподавлением и вкладыши лучше работают для снижения низких частот. ANC может снизить общий уровень окружающего шума в среднем на 30 дБ, в то время как газонокосилки, движение в метро и т. Д. Можно снизить на целых 60 дБ.

Другими словами, наушники с пассивной шумоизоляцией лучше снижают средние и высокие частоты, в то время как ANC лучше работает с низкими частотами.

Еще одна вещь, которую следует учитывать в отношении снижения внешнего шума, заключается в том, что наушники с функцией ANC лучше всего подходят для снижения постоянного фонового шума, а не внезапных переходных шумов. Внезапные звуки, такие как гудок автомобиля за пределами вашей кофейни, происходят слишком быстро, чтобы ваши наушники ANC могли обнаружить эти внезапные звуки и подавить их.

Между тем, пассивная шумоизоляция снижает весь входящий звук примерно на такую ​​же величину. Таким образом, наушники с функцией ANC вообще не блокируют этот рог, но ваши индивидуально подогнанные наушники уменьшат его так же, как и постоянный шум.

Что безопаснее для вашего слуха?

Хотя и пассивная шумоизоляция, и активное шумоподавление позволяют слушать музыку с меньшей громкостью, чем наушники без ANC, пассивная шумоизоляция лучше для вашего слуха в целом. Это связано с тем, что активное шумоподавление нейтрализует внешний шум, создавая равный и противоположный шум.

Таким образом, хотя вам не нужно увеличивать громкость, чтобы слышать музыку, в уши все равно будет больше шума, чем при пассивной шумоизоляции на том же уровне громкости.

Что потребляет больше энергии?

Даже если ваши наушники с пассивной шумоизоляцией используют для работы Bluetooth, они все равно потребляют меньше энергии, чем наушники Bluetooth с активным шумоподавлением.

Наушники-вкладыши и наушники с функцией ANC требуют питания для создания шума, который подавляет окружающие звуки, прежде чем они попадут в ваши уши. Однако таким продуктам, как UE FITS, требуется только питание для Bluetooth. Это приводит к увеличению срока службы батареи с учетом других факторов.

Есть также наушники и вкладыши, такие как наши серии CSX и PRO, которые вообще не потребляют никакой энергии. С этими опциями вы можете наслаждаться высококачественным звуком и пассивной шумоизоляцией, даже не задаваясь вопросом, не забыли ли вы зарядить их перед посадкой на этот шестичасовой рейс.

Что более доступно?

Стоимость наушников-вкладышей и наушников может сильно различаться в зависимости от марки. Вы можете найти наушники с активным шумоподавлением всего за 50 долларов, но звук и качество сборки могут быть сомнительными.

Если вы сравните такой продукт, как UE FITS, с наушниками с ANC, которые обеспечивают высокое качество звука, вы обнаружите, что цены на пассивную шумоизоляцию и активное шумоподавление сопоставимы. FITS стоит всего 249 долларов, что соответствует предложениям ANC от других уважаемых брендов. Однако ни один другой серийный бренд наушников не предлагает настройку для звездной пассивной шумоизоляции за 60 секунд, как это делает UE FITS.

Что лучше, когда вы не слушаете музыку?

Если все, что вы хотите сделать со своими наушниками, — это заблокировать окружающий шум, наушники с активным шумоподавлением могут быть прекрасным решением, особенно если вы в основном хотите заблокировать низкие частоты.Наушники с функцией ANC могут блокировать до 60 дБ нижних частот, например звуки поездов метро. Имейте в виду, что наушники с активным шумоподавлением не являются полностью бесшумными — вы все равно будете слышать легкое шипение из минимального уровня шума ваших наушников. Этот шум всегда присутствует в наушниках с шумоподавлением, но наиболее заметен, когда вы не слушаете музыку, но у вас все еще включено активное шумоподавление.

Если вы хотите носить наушники даже тогда, когда не слушаете музыку, то такие наушники, как UE FITS, будут удобнее носить весь день.Это связано с тем, что наушники, такие как FITS, идеально подходят для ваших ушей, поэтому вы не почувствуете боли в ушах из-за неравномерного распределения давления по уху.

Какие из них более портативны?

Что касается наушников, то модели с пассивной шумоизоляцией зачастую меньше, чем модели с активным шумоподавлением. Это связано с тем, что для активного шумоподавления требуется встроенный микрофон, чтобы нейтрализовать окружающие звуки.Однако портативность зависит от марки и модели наушников.

Готовы ли вы испытать захватывающее качество звука и беспрецедентный комфорт с настоящими беспроводными наушниками?

Лучшие наушники с шумоподавлением на 2021 год

Наушники отлично подходят для того, чтобы скрыть мир и позволить вам наслаждаться любимой музыкой, подкастом или аудиокнигой. Однако иногда внешний мир может просочиться, и звук самолетов, движения и толпы может мешать вам слушать.Если вы хотите избежать всего шума, вам следует подумать о наушниках с активным шумоподавлением (ANC), чтобы действительно выполнить свою работу.

Сейчас хорошее время, чтобы подумать о паре наушников с шумоподавлением, так как когда-то большой разрыв между Bose и другими производителями звука, наконец, сократился настолько, что Bose может столкнуться с серьезной конкуренцией в этой области. Он по-прежнему предлагает одни из лучших ANC на рынке, но наушники от ряда других брендов имеют собственное высококачественное шумоподавление.Кроме того, многие из этих опций предлагают звуковые сигнатуры, которые вы можете предпочесть тому, что вы получаете от Bose. То, что когда-то было тонким полем с несколькими действительно выдающимися вариантами, теперь усеяно продуктами с четырьмя звездами (и выше).

Имея это в виду, вот что вам нужно знать при покупке наушников с шумоподавлением.

---

Активное шумоподавление (ANC) и пассивное шумоподавление

Многие наушники (и наушники) могут претендовать на то, что они изолируют или уменьшают шум, но это не значит, что они предлагают надлежащее шумоподавление в форме ANC.

Пассивная шумоизоляция, иногда называемая пассивным шумоподавлением, — это, по сути, причудливый термин для обозначения того, что делают беруши. Проще говоря, когда объект блокирует звук, например толстый наушник с пеной с эффектом памяти, закрывающий область вокруг уха, он пассивно (без заряда батареи) снижает окружающий шум, который вы слышите. Когда вы засовываете пальцы в уши, когда проходит громкая сирена, это форма пассивной шумоизоляции.

Лучшие предложения на наушники с шумоподавлением на этой неделе *

* Сделки отбирает наш партнер TechBargains

Узнайте, как мы тестируем наушники с шумоподавлением

Активное шумоподавление намного сложнее.Он использует микрофоны, которые активно измеряют окружающий шум в комнате, а затем создают обратную волну, которая по существу гасит звук. Подумайте об этом так: если у вас есть идеальная синусоида и вы играете ее вместе с ее обратной волной — зеркальной противоположностью, — в результате не будет волны вообще. Это работает на графике, хотя в реальной жизни результаты более беспорядочные. Тем не менее, ANC довольно эффективен при (почти) устранении низких и средних частот. Для работы схемы ANC требуется питание от батареи, отсюда и «активная» часть названия.

Почти все наушники с функцией шумоподавления используют некоторую степень пассивной шумоизоляции в дополнение к их активной схеме, прежде всего по одной причине: это простой способ сделать шумоподавление еще более эффективным, а функция шумоподавления обычно не так хороша в подавлении шума. высокочастотные шумы по сравнению с низкими и средними частотами.

---

Что может и чего нельзя делать с шумоподавлением

Если вы раньше не использовали наушники с функцией ANC, вам необходимо понять следующее: хотя шумоподавление действительно снижает громкость окружающего шума, оно не устраняет полностью шум и заметно менее эффективен при устранении непостоянного шума.Это не то же самое, что заходить в звуконепроницаемую камеру каждый раз, когда вы надеваете наушники ANC — это больше похоже на использование высокоэффективных берушей.

Что это значит? Большинство наушников ANC, стоящих своей цены, смогут довольно хорошо заглушить грохот самолета или поезда. То же самое и с шумом громкого кондиционера или вентилятора. Но это последовательные, относительно неизменные шумы — схема легко подавляет низкочастотные и среднечастотные звуки, которые не сильно меняются. Но шум, такой как музыка, разговор, лай собак — все, что сложнее постоянного гудения — доставит ANC некоторые проблемы.Лучшее шумоподавление в некоторой степени устранит эти звуки, но вы все равно услышите некоторые из них.

---

Должно ли шумоподавление добавлять шипение?

Некоторые системы ANC добавляют к сигналу слышимое шипение, подобное белому шуму. Это не звучит ужасно, но служит для маскировки высоких частот, с которыми схема не справляется. ANC работает намного лучше на низких и средних частотах, чем на высоких, поэтому очень важно пассивное снижение некоторых высокочастотных шумов. Шипение добавляет еще один слой, который может усилить ощущение тишины, которое вы получаете, но на самом деле оно несколько обманчиво.

Вы узнаете, есть ли шипение или нет, когда включите ANC в очень тихой комнате. Если он там, шипение будет иметь эффект, противоположный шумоподавлению в этом сценарии — он будет громче, чем сама тихая комната. Большая часть шипения не помешает договору, а когда играет музыка, ее даже не будет слышно. Но, вообще говоря, чем лучше шумоподавление, тем меньше он вообще добавит шипения.

Здесь также следует отметить, что некоторые люди ощущают давление в ушах при использовании мощного ANC, а другие ничего не замечают.Стоит примерить несколько пар наушников в магазине, прежде чем покупать дорогостоящий продукт, который потенциально может вызвать у вас дискомфорт.

---

Накладные, внутриканальные и накладные наушники с шумоподавлением

Наиболее эффективный ANC обычно используется в накладных наушниках. Амбушюры могут создавать уплотнение вокруг уха, а амбушюры действуют как барьер. Тем не менее, менее распространенные накладные модели ANC по-прежнему могут устранять большое количество окружающего шума, часто считаются гораздо более удобными и, как правило, более компактными и их легче убрать.

Вкладыши ANC также значительно улучшились за последние годы. У наушников-вкладышей, пожалуй, самое большое преимущество с точки зрения пассивной изоляции — ушные вкладыши закрывают ушной канал, поэтому высокие частоты более или менее устраняются до того, как вы включите ANC. Преимущества одного стиля над другим на данном этапе связаны не столько с характеристиками ANC, сколько с личными предпочтениями и комфортом. Поскольку беспроводные наушники-вкладыши переходят на бескабельные «настоящие беспроводные» конструкции, теперь в этой области также есть надежные варианты ANC.

---

Сравнение проводного и беспроводного шумоподавления

Логично, что беспроводной ANC заменил на рынке проводные модели — это в основном то, что произошло с отраслью наушников в целом. Это также вероятно потому, что большинство доступных беспроводных наушников ANC также можно использовать с прилагаемым кабелем и часто с включенным ANC. Вы захотите проверить, есть ли у интересующей вас модели этот параметр, если он является приоритетным.

Однако некоторые беспроводные модели ANC страдают от заметной проблемы: при включении ANC оказывает слышимое влияние на звук.Мы всегда указываем, какие наушники страдают от этой проблемы, и является ли эффект настолько незначительным, что его можно отклонить как несущественный. Любая модель, которая имеет совершенно другую звуковую сигнатуру при включенном ANC, имеет основные недостатки конструкции, и вы не найдете, чтобы мы дали ей высокую оценку.

Подробнее читайте в нашей истории о лучших беспроводных наушниках с шумоподавлением.

---

Приложения шумоподавления

Многие наушники с шумоподавлением работают с бесплатными приложениями, которые могут изменять производительность ANC в соответствии с вашей средой.И большинство моделей ANC имеют режим окружающего звука, который позволяет вам слышать окружающее и разговаривать с кем-то поблизости, не снимая наушников. Это полезная, почти повсеместная функция, но некоторые производители пошли на дополнительный шаг и позволяют вам смешивать уровни ANC с уровнями окружающей среды по вашему усмотрению. Когда это доступно, обычно это делается с помощью ползунка в приложении.

---

Сколько стоит платить за наушники с шумоподавлением?

Схема шумоподавления не из дешевых.Если модель существует более года или двух, вы можете найти несколько предложений, но редко, когда качественная пара наушников будет продаваться менее чем за 200 долларов. Если они это сделают, то предлагаемый ANC, вероятно, будет хорош по цене, но не на том же уровне, что и варианты высшего уровня. Если вы ищете лучших из лучших, будьте готовы заплатить от 350 до 400 долларов. Исключение составляют наушники-вкладыши, которые могут иметь надежный ANC по более низкой цене, например Apple AirPods Pro за 250 долларов.

Если шумоподавление для вас не имеет большого значения, вы можете сосредоточиться на других характеристиках с нашими списками лучших беспроводных наушников, лучших наушников и лучших наушников в целом.А если вы делаете покупки с ограниченным бюджетом, обратите внимание на лучшие наушники до 50 долларов.

После того, как вы нашли подходящую пару наушников, обязательно позаботьтесь о них. Для начала прочтите наши 5 простых советов, как продлить срок службы ваших наушников.

Активно против. Наушники с пассивным шумоподавлением: объяснение различий

Активная и пассивная технологии шумоподавления могут иметь большое значение, но понимание того, как каждая из них работает, может помочь при выборе наушников.

Наушники с активным и пассивным шумоподавлением направлены на достижение одного и того же, хотя оба типа шумоподавления не так просты, как следует из их названия. Есть веская причина, по которой в некоторых из лучших наушников используется технология шумоподавления, но понимание того, как работает эта функция, может помочь пользователям получить от них максимум удовольствия.

Шумоподавление помогает отфильтровать ненужный фоновый шум от наиболее важных звуков.В микрофонах это отделяет окружающие голоса от голоса, идущего через сам микрофон, что делает звук звонящего более четким. Однако шумоподавление в наушниках становится немного сложнее. Конечно, его цель все та же — подавить большинство звуков, которые считаются нежелательными шумами, но метод достижения этого варьируется от одного комплекта наушников к другому. Тот факт, что определенная пара наушников с шумоподавлением эффективна в одном конкретном случае, не означает, что она может быть столь же эффективной в другом сценарии.Именно поэтому покупка подходящего становится тем более важным.

Связанные: что такое наушники с шумоподавлением и объяснение того, как они работают

Два наиболее распространенных метода шумоподавления в наушниках — пассивный и активный, и оба могут использоваться по отдельности или вместе.Пассивное шумоподавление, также известное как шумоизоляция, — это метод фильтрации шума, основанный исключительно на оборудовании. Это могут быть наушники с мягкой подкладкой или наушники, которые плотно прилегают к ушам и значительно снижают уровень шума. Согласно Jabra, пассивное шумоподавление наиболее эффективно для блокирования неустойчивых высокочастотных шумов, таких как громкий стук или треск фейерверков. С другой стороны, активное шумоподавление более эффективно при устранении постоянного повторяющегося низкочастотного шума, такого как гудение двигателя самолета или гудение холодильника, с использованием программного обеспечения наушников и микрофонов.В отличие от пассивной шумоизоляции, которая обычно включена по умолчанию, активное шумоподавление, как следует из названия, обычно требует активации специализированного микрофона, который обнаруживает внешние шумовые паттерны, а затем генерирует звук для нейтрализации большинства следов шума.

Пассивное и активное шумоподавление в сравнении с

Активное шумоподавление — это, безусловно, более продвинутый метод из двух типов, но большинство гарнитур, использующих эту технологию, обычно дороже, не говоря уже о том, что они также быстрее разряжают батарею.Также есть шанс, что даже дорогие наушники с функцией ANC могут не так эффективно блокировать громкие крики или отвлекающие голоса от телевизора. Наушники с пассивной шумоизоляцией зачастую недороги и не разряжают аккумулятор так быстро, но постоянно надоедливые гудящие звуки все же могут проникнуть сквозь их защиту. Именно из-за этих проблем в некоторых наушниках, таких как JBL Quantum 800, сочетаются как пассивное шумоизолирующее оборудование, так и передовое программное обеспечение активного шумоподавления.

Правильная реализация обоих типов методов шумоподавления является ключом к созданию пары наушников, способных справиться со всеми типами сценариев шумового загрязнения.Конечно, не все методы шумоподавления одинаковы, и общая эффективность будет зависеть от конструкции наушников, а также от используемого программного обеспечения. Такие факторы, как плотность посадки, толщина амбушюр, используемые материалы, количество используемых микрофонов с шумоподавлением (и даже их размещение на устройстве), все определяют, насколько хорошо наушники справляются с работой. шум. Несмотря на меньший форм-фактор, наушники также могут справиться с этой задачей.Вот почему и AirPods Pro, и Galaxy Buds Live также имеют функции ANC, а эффективность подавления шума может быть еще выше, учитывая, что эти наушники расположены намного ближе к уху.

Подробнее: Sony WH-1000XM4 Vs.Наушники WH-1000XM3: что нового и что изменилось

Источник: Jabra

Что означает Ренфилд из «Дракулы Спинофф» для планов Темной Вселенной

Об авторе Кайл Энсина (220 опубликованных статей)

Кайл Энсина — писатель с более чем пятилетним профессиональным опытом, освещающий самые разные темы: от вирусных развлекательных новостей, политики и обзоров фильмов до технологий, игр и даже криптовалюты.В свободное время он сочиняет мелодии, слушает вдохновляющие симфонии, занимается физическими упражнениями, пишет вымышленные фантазии (рассказы) и, конечно же, играет как сумасшедший!

Ещё от Kyle Encina

О шумоподавлении и шумоизоляции Beats

Пассивная шумоизоляция и активное шумоподавление работают по-разному, чтобы блокировать окружающий шум.

Пассивная шумоизоляция

Шумоизолирующие наушники и наушники физически блокируют окружающие звуки. Регулируемые амбушюры на наушниках и дополнительная набивка наушников сводят к минимуму нежелательный внешний шум.Эти барьеры также мешают людям вокруг вас слышать вашу музыку.

Активное шумоподавление

Активное шумоподавление

Beats, также называемое чистым адаптивным шумоподавлением (Pure ANC), уменьшает окружающие звуки в цифровом виде. Внутренние и внешние микрофоны в наушниках измеряют нежелательный внешний шум, а внутренние схемы генерируют звук с частотой, которая его подавляет. Активное шумоподавление включается по умолчанию всякий раз, когда вы включаете наушники с этой функцией.

Pure ANC

Beats использует передовые алгоритмы для мониторинга звуков вокруг вас, чтобы точно настроить частоту и уровень шумоподавления в соответствии с вашей средой. Pure ANC также оценивает подгонку и регулирует интенсивность шумоподавления, чтобы учесть любой шум, который проходит через пассивное уплотнение ваших наушников. Это может быть вызвано волосами, очками, формой ушей, движением головы и многими другими физическими факторами. Наконец, Pure ANC сравнивает исходный аудиофайл со звуком, в который добавлено шумоподавление, и удаляет все заметные артефакты или несоответствия.

Дата публикации: 2 октября 2020 г.

пассив против. Наушники с активным шумоподавлением — My New Microphone

Если вы искали в Интернете или просматривали местный магазин в поисках наушников, вероятно, вы слышали о наушниках с активным шумоподавлением (ANC) и, возможно, о менее продаваемых наушниках с пассивным шумоподавлением (PNC).В офисе, в самолете или в шумной квартире наушники с шумоподавлением могут обеспечить изоляцию, необходимую для сосредоточения внимания на звуке, а не на внешней среде.

В чем разница между пассивными и активными наушниками с шумоподавлением? Наушники PNC препятствуют проникновению внешнего шума в барабанную перепонку, физически блокируя звуковые волны, как беруши. Наушники с функцией ANC требуют питания и действуют для создания и введения антишумовой формы волны в общий аудиосигнал, что практически устраняет внешний шум в ухе слушателя.

Один из этих методов шумоподавления довольно прост, а другой — настоящий инженерный подвиг. В этой статье мы обсудим пассивное и активное шумоподавление в наушниках более подробно, отметив различия и рассмотрим плюсы и минусы шумоподавления в целом.

---

Что такое пассивное шумоподавление?

Пассивное шумоподавление на самом деле довольно просто объяснить. Это физическое препятствие для звука, достигающего слухового прохода.

Беруши

— отличный пример простого и эффективного пассивного шумоподавления. Они эффективно предотвращают попадание звуковых волн в наши барабанные перепонки и тем самым снижают нашу чувствительность к шуму окружающей среды и защищают наш слух от чрезмерных уровней звукового давления.

Беруши отражают и поглощают звуковые волны в наших ушах и уменьшают их влияние на наш слух.

Многие наушники предназначены для того же. Давайте посмотрим на простую иллюстрацию:

Наушники на картинке выше — это AKG K72 (ссылка для проверки цены на Amazon).

AKG представлена ​​в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды наушников в мире
• Лучшие бренды микрофонов, которые вы должны знать и использовать

Как мы видим, звуковые волны снаружи наушников попадают в амбушюры и отскакивают от них. Кроме того, звуковые волны могут попадать на подушку наушников и поглощаться ими.

Это пассивное шумоподавление происходит в закрытых циркулярных (накладных) наушниках и в некоторых хорошо подогнанных наушниках (например, в индивидуальных наушниках-вкладышах).

Наушники с открытой спиной и накладные (накладные) наушники неэффективны при пассивной блокировке шума. То же самое касается многих наушников, представленных на рынке.

Обратите внимание, что высокие частоты относительно отражаются и / или поглощаются корпусом наушников по сравнению с более низкими частотами.

---

Что такое активное шумоподавление?

Активное шумоподавление намного сложнее, чем его пассивный аналог.

Начнем с того, что АНК активен! Это означает, что для функционирования систем ANC требуется питание.Это питание обеспечивается батареями (либо внешними / сменными батареями, либо встроенными перезаряжаемыми батареями).

Мы быстро перейдем к активным компонентам. Во-первых, давайте посмотрим на простую иллюстрацию активного шумоподавления в наушниках:

Наушники (или их половина) на картинке выше — это Audio-Technica (ссылка для проверки цены на Amazon).

Audio-Technica представлена ​​в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды наушников в мире
• Лучшие бренды лучших микрофонов, которые вы должны знать и использовать

Как мы видим на картинке выше, шум улавливается микрофоном и преобразуется в звуковой сигнал.Затем этот аудиосигнал по существу переворачивается по фазе схемой ANC, чтобы стать «антишумовым» сигналом. Затем драйвер наушников снова превращает шумоподавляющий сигнал в звук, чтобы нейтрализовать окружающий шум.

Драйвер также производит звук на основе приложенного аудиосигнала от подключенного источника звука.

Звучит сложно?

Давайте объясним это дальше, рассмотрев три типа активного шумоподавления:

Активное шумоподавление с прямой связью

Наушники

с прямой связью ANC оснащены микрофонами на внешней стороне чашек / корпуса.Шум окружающей среды улавливается внешней стороной наушников, прежде чем достигнет уха слушателя. Следовательно, полученный антишумовой сигнал должен быть соответственно обработан и задержан.

Антишумовой сигнал фактически представляет собой шумовой сигнал с временной задержкой, выстроенный в линию с противоположной полярностью, чтобы нейтрализовать фактический шум окружающей среды. После правильной настройки он объединяется с предполагаемым аудиосигналом для управления динамиком наушников.

Улавливает внешний шум до того, как он попадет в барабанную перепонку, что дает схеме ANC (усилителю, схеме задержки / фазового сдвига и суммирующему усилителю) достаточно времени, чтобы произвести надлежащий шумоподавление.

Время между захватом звука и сигналом, достигающим уха, позволяет схемам высокого класса подавлять частоты до 1-2 кГц. Это то, что системы обратной связи ANC, о которых мы скоро поговорим, испытывают затруднения.

Кроме того, дополнительное время помогает лучше подавить переходные шумы.

Основным недостатком систем с прямой связью является то, что они не имеют возможности самокоррекции. Поскольку микрофон находится за пределами корпуса наушников, он не обнаруживает звук из динамика / драйвера наушников, чтобы точно знать, как работает «антишумовой» сигнал схемы ANC.

Таким образом, если наушники ANC с прямой связью расположены неправильно, отмена может принести больше вреда, чем пользы.

Еще одним слабым местом в конструкции с прямой связью является шум ветра. В то время как пассивное шумоподавление, присущее наушникам ANC, блокирует большую часть шума ветра на открытом воздухе, внешний микрофон этого не делает. При наличии шума ветра в противошумовом сигнале и отсутствии возможности самокоррекции, шум ветра с обратной фазой будет эффективно добавлен к сигналу наушников.

Обратная связь с активным шумоподавлением

В наушниках

Feedback ANC микрофоны расположены внутри наушников.Микрофон улавливает шум внутри наушников и звук, издаваемый водителем. Кроме того, он намного ближе к уху, чем если бы он находился за пределами амбушюров.

В этой системе антишумовой сигнал фиксируется и обрабатывается мгновенно, и происходит постоянная самокоррекция.

Обычно микрофонный сигнал постоянно сравнивается с предполагаемым аудиосигналом от источника звука. Различия между этими двумя сигналами считаются «шумом», и ANC вырабатывает антишумовой сигнал для подавления шума посредством подавления фазы.

Исходный сигнал и шумоподавляющий сигнал суммируются на надлежащих уровнях, чтобы получить чистый, свободный от шума сигнал.

По сравнению с системами с прямой связью, системы ANC с обратной связью работают в более широком диапазоне частот. Обратная связь ANC также более эффективна при неправильном ношении наушников, поскольку система практически не зависит от внешней среды.

Недостатком систем ANC с обратной связью является плохое подавление высоких частот из-за короткой длины волны этих звуков и того, как они отражаются / отражаются в пространстве между ухом и чашкой наушников.

Более слабая обратная связь Конструкция ANC может фактически привести к обратной связи между микрофоном и драйвером наушников, аналогичной обратной связи микрофонов с громкоговорителями и мониторами, хотя это случается редко.

Чтобы узнать больше об обратной связи микрофона, ознакомьтесь с моей статьей «Что такое обратная связь с микрофоном и как ее устранить навсегда» и «12 методов предотвращения и устранения обратной связи с микрофоном / звуком».

Аналогичным образом, ANC может случайно отфильтровать звуковые волны предполагаемого звука, если схемы обработки не спроектированы должным образом.Это особенно верно для низкочастотных длинноволновых звуков.

Гибридное активное шумоподавление

Гибридная система ANC, как следует из названия, сочетает в себе принципы активного шумоподавления с прямой связью и обратной связи. Для этого требуется несколько микрофонов внутри и снаружи корпуса наушников.

Гибридные системы

намного сложнее идеально спроектировать и стоят дороже, но высококачественные гибридные системы отлично справляются с задачей сочетания преимуществ, устраняя при этом (каламбур) большую часть недостатков между двумя системами.

---

Различия между пассивными и активными наушниками с шумоподавлением

Различия между пассивными и активными наушниками с шумоподавлением можно резюмировать в следующей таблице:

	Пассивное шумоподавление	Активное шумоподавление
Требуется питание	Нет	Да
Метод отмены	Заблокировано физическими средствами	Аннулировано электрическими средствами
Цена	Нижняя	Выше

Эта короткая таблица может показаться простой, но она суммирует то, что мы обсуждали до сих пор в статье.

---

Сходства между микрофонами PNC и ANC

Здесь следует обсудить основное сходство между пассивными и активными микрофонами с шумоподавлением. Это сходство в форм-факторе.

Наушники закрытого типа (накладные) лучше всего подходят для пассивного шумоподавления при правильной установке. Этот же форм-фактор также используется для наушников с активным шумоподавлением. Помните, что активное шумоподавление основывается на ослаблении, обеспечиваемом пассивными средствами.

На рынке есть наушники с активным шумоподавлением. Эти наушники предназначены для герметизации слухового прохода и предотвращения попадания звуковых волн в барабанную перепонку. Таким образом, схема ANC снова основывается на пассивном затухании наушников.

Это может показаться очевидным, но о нем стоит упомянуть в этой статье.

---

Плюсы и минусы наушников с шумоподавлением

Наушники с шумоподавлением

обладают отличной функцией: шумоподавлением.Это самое большое преимущество активных микрофонов с шумоподавлением.

Однако с любой сильной стороной приходят и слабые стороны. Давайте рассмотрим плюсы и минусы наушников с шумоподавлением.

Мы начнем с лучшего типа наушников с пассивным шумоподавлением: закрытых околошумовых наушников.

Плюсы и минусы закрытых круглых наушников PNC

Окружные закрытые наушники, если они установлены и сконструированы правильно, обеспечивают максимальное ослабление внешнего звука.

Другие плюсы включают:

• Дополнительный комфорт (в зависимости от подушечек) по сравнению с надушными (накладными) наушниками и наушниками
• Меньше утечки (утечки звука) в окружающую среду
• Больше низких частот (за или против)

Однако их минусы включают:

• Более низкие частоты (за или против)
• Более тяжелый вес
• Более узкое стерео поле
• Улавливание тепла вокруг ушей
• Обычно дороже

Плюсы и минусы герметичных наушников PNC

Наушники, закрывающие ушные каналы слушателя, при правильной установке и конструкции также обеспечивают ослабление внешнего звука.Это часто случается с наушниками-вкладышами.

Другие плюсы IEM или герметичных наушников:

• Легкий (по сравнению с наушниками)
• Меньше утечки во внешнюю среду
• Более чистый звук благодаря соединению диафрагмы IEM и барабанной перепонки

И минусы:

• Может вызывать нежелательное давление в слуховом проходе.
• Должен быть настроен на заказ по техническим и санитарным причинам
• Дорого

Теперь давайте поговорим о плюсах и минусах активного шумоподавления.

Плюсы и минусы наушников с активным шумоподавлением

Плюсы и минусы активного шумоподавления можно суммировать в следующей таблице:

Плюсы наушников ANC	Минусы наушников ANC
Может помочь повысить концентрацию	Может снизить вашу внимательность к окружающей среде
Улучшает телефонные разговоры	Часто неэффективен для шума выше 1-2 кГц
Может помочь защитить от повреждения слуха из-за низкого уровня прослушивания и ослабления громкого шума	Активный: полагается на батареи
Помогает со сном	Дороже
Выключатель	Немного тяжелее
Повышает четкость звука в шумной обстановке	Может вызывать искажения в предполагаемом источнике звука из-за суммирования антишумового сигнала
	Чувствительность к электромагнитным помехам (из-за микрофона)

---

Стоит ли активного шумоподавления? Схема ANC стоит денег, чтобы включить ее в конструкцию наушников, и, следовательно, наушники ANC, как правило, дороже.Личные потребности различаются, поэтому для одних АНК может стоить того, а для других — нет. Обратите внимание, что ANC не полностью подавляет весь шум и может вызвать помехи в предполагаемом звуке. Также стоит отметить, что схемы ANC можно отключить.

Советы по определению того, стоит ли вам та или иная пара наушников, можно найти в моей статье Стоят ли дорогие наушники (или дешевые наушники)?

Можно ли использовать наушники с шумоподавлением без музыки? Да, потому что схемы шумоподавления в наушниках не зависят от источника звука.Схема ANC будет по-прежнему улавливать внешний шум и генерировать «антишумовой» сигнал, который должен воспроизводиться драйвером. Обратите внимание, что отмена, вероятно, будет менее эффективной, поскольку нет музыки, которая бы помогала заглушить внешний шум.

Чтобы узнать больше об активном шумоподавлении и музыке, ознакомьтесь с моей статьей «Работают ли наушники с шумоподавлением с музыкой или без нее?»

Наушники с шумоподавлением без наушников

Это слишком распространенная уловка, от которой сильно страдают законные производственные компании и дистрибьюторы.Но опасность гораздо глубже, чем быть ограбленным, когда вы искали выгодную сделку. Например, покупая фармацевтические препараты, вы подвергнете риску свое здоровье, если не получите прописанное вам добросовестное лекарство. Однако для большей части мира такое обмануть при покупке лекарств, к сожалению, является нормой. Даже люди в развитых странах подвержены лечению поддельными или некачественными лекарствами.

Крошечные механические резонаторы, изготовленные так же, как и микрочипы (внизу), могут служить для аутентификации различных товаров.Эти прозрачные бирки размером менее 1 микрометра практически невидимы. Университет Флориды

Поддельная электроника также представляет собой угрозу, поскольку может снизить надежность критически важных для безопасности систем и сделать опасной даже обычную бытовую электронику. Например, известно, что мобильные телефоны и электронные сигареты взрываются перед лицом пользователя из-за поддельных батарей внутри них.

Не будет преувеличением сравнить распространение контрафактных товаров с инфекцией глобальной экономической системы — пандемией другого рода, которая усилилась. По данным Международной коалиции по борьбе с контрафактной продукцией, в 100 раз за последние два десятилетия.Поэтому неудивительно, что многие люди в промышленности уже давно работают над способами борьбы с этим злом.

Традиционная стратегия противодействия фальсификаторам заключается в применении какого-либо маркера аутентификации к подлинному изделию. Эти усилия включают отображение универсальных кодов продуктов (UPC) и шаблонов быстрого ответа (QR), а иногда и включение тегов радиочастотной идентификации (RFID). Но коды UPC и QR должны быть видны, чтобы они были доступны для оптического сканирования.Это делает их уязвимыми для удаления, клонирования и повторного применения в контрафактных продуктах. RFID-метки не так просто клонировать, но для них обычно требуются относительно большие антенны, что затрудняет незаметную маркировку с их помощью. И в зависимости от того, для чего они используются, они могут быть слишком дорогими.

Мы придумали другое решение, основанное на радиочастотных (RF) наноэлектромеханических системах (NEMS). Как и RFID-метки, наши RF-устройства NEMS не должны быть видимыми для сканирования.Это, их крошечный размер и природа их составляющих, делают эти метки в значительной степени невосприимчивыми к физическому вмешательству или клонированию. И стоят они всего несколько копеек каждая.

Невидимые метки NEMS могут стать мощным оружием в глобальной борьбе с контрафактной продукцией, даже с фальшивыми банкнотами. Заинтригованы? Вот описание физических принципов, на которых основаны эти устройства, и краткий обзор того, что будет задействовано в их производстве и эксплуатации.

Можно представить метки RF NEMS как крошечный бутерброд.Ломтики хлеба представляют собой два проводящих слоя из оксида индия и олова толщиной 50 нанометров — материала, обычно используемого для изготовления прозрачных электродов, например, для сенсорного экрана вашего телефона. Заполнение представляет собой пьезоэлектрическую пленку толщиной 100 нм, состоящую из легированного скандием нитрида алюминия, который также прозрачен. С помощью литографических технологий, аналогичных тем, которые используются при изготовлении интегральных схем, мы вытравливаем узор на сэндвиче, который включает кольцо в середине, подвешенное на четырех тонких плечах.Такой дизайн позволяет круглой поверхности свободно вибрировать.

Материал, из которого изготовлена ​​пьезоэлектрическая пленка, конечно, зависит от пьезоэлектрический эффект: при механической деформации материал создает на нем электрическое напряжение. Более важным здесь является то, что такие материалы также испытывают так называемый обратный пьезоэлектрический эффект — приложенное напряжение вызывает механическую деформацию. Мы используем это явление, чтобы вызвать колебания в гибкой части бирки.

Для этого мы используем литографию, чтобы изготовить катушку по периметру бирки. Эта катушка соединена одним концом с верхним проводящим слоем, а другим концом — с нижним проводящим слоем. Воздействие на метку осциллирующего магнитного поля создает колебательное напряжение на пьезоэлектрическом слое, как это диктуется Закон электромагнитной индукции Фарадея. Возникающая в результате механическая деформация пьезопленки, в свою очередь, вызывает вибрацию гибких частей бирки.

Эта вибрация станет наиболее интенсивной, когда частота возбуждения будет соответствовать собственной частоте крошечного механического осциллятора. Это простой резонанс, явление, которое позволяет голосу оперного певца разбить бокал с вином при ударе нужной ноты (и если певец очень-очень старается). Это также то, что, как известно, спровоцировало обрушение подвесного моста Бротон возле Манчестера, Англия, в 1831 году, когда 74 члена 60-го стрелкового корпуса прошли по нему, приземлившись ступнями в такт естественному механическому резонансу моста.(После этого инцидента британские солдаты были проинструктированы прерывать ступеньку при переходе через мосты!) В нашем случае релевантным возбуждением является колебание магнитного поля, приложенного сканером, которое вызывает вибрацию с наибольшей амплитудой, когда она соответствует частоте механический резонанс гибкой части метки.

На самом деле ситуация сложнее. Гибкая часть метки имеет не одну резонансную частоту — у нее много. Это как мембрана на барабане, которая может колеблются по-разному.Левая сторона может подниматься, а правая опускаться, и наоборот. Или середина может подниматься по мере смещения периметра вниз. Действительно, существует множество способов деформации мембраны барабана при ударе. И каждая из этих моделей колебаний имеет свою резонансную частоту.

Мы разработали наши бирки в нанометровом масштабе, чтобы они вибрировали, как крошечные барабанные пластинки, с множеством возможных режимов колебаний. Метки настолько крошечные — всего несколько микрометров в поперечнике, — что их колебания происходят на радиочастотах в диапазоне от 80 до 90 мегагерц.В этом масштабе имеет значение не только геометрия бирки: капризы производства также имеют значение.

Например, толщина сэндвича, которая обычно составляет около 200 нм, будет немного отличаться от места к месту. Диаметр или округлость кольцевидной части также не будет одинаковой от образца к образцу. Эти незначительные производственные изменения повлияют на механические свойства устройства, включая его резонансные частоты.

Кроме того, в этом масштабе материалы, из которых изготовлено устройство, не являются идеально однородными.В частности, в пьезоэлектрическом слое существуют собственные вариации кристаллической структуры. Из-за большого количества легирования скандием конические кластеры кубических кристаллов случайным образом образуются в матрице гексагональных кристаллов, составляющих зерна нитрида алюминия. Случайное расположение этих крошечных конусов создает значительные различия в резонансах, возникающих в кажущихся идентичными тегах.

Подобные случайные отклонения могут привести к серьезным дефектам при изготовлении некоторых микроэлектронных устройств.Но здесь случайное изменение — это не ошибка, а особенность! Это позволяет каждой изготовленной бирке служить уникальным маркером. То есть, хотя резонансы, проявляемые меткой, в общем случае управляются ее геометрией, точные частоты, амплитуды и резкость каждого из ее резонансов являются результатом случайных изменений. Это делает каждый из этих элементов уникальным и предотвращает клонирование, подделку или изготовление тега иным образом таким образом, чтобы воспроизвести все свойства резонансов, наблюдаемых в оригинале.

Тег RF NEMS — это пример того, что эксперты по безопасности называют физическая неклонируемая функция. Для дискретной маркировки чего-то вроде партии лекарства, чтобы задокументировать его происхождение и подтвердить его подлинность, это как раз то, что доктор прописал.

В этот момент вы, возможно, задаетесь вопросом , как мы можем обнаружить и охарактеризовать уникальные характеристики колебаний, происходящих внутри этих крошечных тегов. В принципе, один из способов — поместить устройство под микроскоп-виброметр и посмотреть, как оно движется.Хотя это возможно — и мы сделали это в ходе наших лабораторных исследований, — эта стратегия не будет практичной или эффективной в коммерческих приложениях.

Но оказалось, что измерить резонансы этих меток совсем не сложно. Это потому, что электронный сканер, возбуждающий колебания в метке, должен подавать энергию, которая поддерживает эти колебания. Электронный сканер может легко определить частоты, на которых таким образом истощается энергия.

Сканер, который мы используем в настоящее время, представляет собой стандартное электронное испытательное оборудование, называемое анализатором цепей. (Слово сеть здесь относится к сети электрических компонентов — резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности — в проверяемой цепи, а не к компьютерной сети, такой как Интернет.) Датчик, который мы подключаем к анализатору цепей, представляет собой всего лишь крошечную катушку, который расположен в пределах пары миллиметров от метки.

С помощью этого механизма мы можем легко измерить уникальные резонансы отдельной метки.Мы записываем эту сигнатуру, измеряя, насколько различные пики резонансной частоты смещены от пиков идеальной метки соответствующей геометрии. Мы переводим каждое из этих частотных смещений в двоичное число и объединяем все эти биты в цепочку, чтобы создать цифровую подпись, уникальную для каждого тега. Схема, которую мы в настоящее время используем, производит идентификаторы длиной 31 бит, что означает, что возможно более 2 миллиардов различных двоичных подписей — достаточно, чтобы однозначно пометить практически любой продукт, который, как вы можете подумать, может нуждаться в аутентификации.

Использование тонких физических свойств тега для определения его уникальной сигнатуры предотвращает клонирование, но вызывает другое беспокойство: эти свойства могут измениться.

Например, во влажной среде метка может адсорбировать некоторую влагу из воздуха, что изменит свойства ее резонансов. Эту возможность достаточно легко защитить, накрыв бирку тонким защитным слоем, скажем, из какого-нибудь прозрачного полимера, что можно сделать, не мешая вибрации бирки.

Но мы также должны понимать, что частоты его резонансов будут изменяться при изменении температуры метки. Однако мы можем обойти это осложнение. Вместо того, чтобы характеризовать тег в соответствии с абсолютной частотой его режимов колебаний, мы вместо этого измеряем отношения между частотами различных резонансов, которые все смещаются по частоте на одинаковую относительную величину при изменении температуры тега. Эта процедура гарантирует, что измеренные характеристики будут преобразованы в одно и то же 31-битное число, независимо от того, является ли тег горячим или холодным.Мы протестировали эту стратегию в довольно широком диапазоне температур (от 0 до 200 ° C) и обнаружили, что она достаточно надежна.

Тег характеризуется разницей между измеренными резонансными частотами (провалы в красной линии) и соответствующими частотами для идеального тега (провалы в черной линии). Эти различия кодируются в виде коротких двоичных строк, дополненных до стандартной длины, с одним битом, обозначающим положительное или отрицательное смещение частоты (справа). В сочетании эти строки представляют собой уникальный цифровой отпечаток тега (внизу) Университет Флориды

Анализатор радиочастотной сети , который мы используем в качестве сканера, является дорогостоящим оборудованием, и прикрепленный к нему крошечный катушечный датчик необходимо разместить прямо напротив бирки.В то время как в некоторых приложениях расположение метки на продукте может быть стандартизировано (например, для аутентификации кредитных карт), в других ситуациях человек, просматривающий продукт, может не знать, где на элементе расположена метка. Итак, сейчас мы работаем над созданием меньшего по размеру и более дешевого сканирующего устройства с датчиком, который не нужно размещать прямо над тегом.

Мы также изучаем возможность изменения резонансов тега. после изготовлен.Эта возможность возникает из-за небольшой интуиции в нашем исследовании. Видите ли, материал, который мы выбрали для пьезоэлектрического слоя в наших бирках, довольно необычный. Пьезоэлектрические устройства, как и некоторые фильтры в наших мобильных телефонах, обычно изготавливаются из нитрида алюминия. Но выбранный нами материал содержит большое количество примеси скандия, которая улучшает его пьезоэлектрические свойства.

Когда мы решили использовать эту более экзотическую формулировку, нам было неизвестно, что она обладает второстепенным качеством: она превращает материал в сегнетоэлектрик, что означает, что он может быть электрически поляризован путем приложения к нему напряжения, и эта поляризация сохраняется даже после снятия приложенного напряжения.Это актуально для нашего приложения, потому что поляризация материала влияет на его электрические и механические свойства. Придание особой картины поляризации метке, которое можно было бы сделать после ее изготовления, изменило бы частоты ее резонансов и их относительные амплитуды. Этот подход предлагает стратегию, с помощью которой производители небольшого объема или даже конечные пользователи могут «записать» подпись в эти теги.

Наше исследование RF NEMS-тегов частично финансировалось Discover Financial Services, компанией, создавшей популярную кредитную карту Discover.Но приложения крошечных тегов, над которыми мы работали, наверняка будут интересны и многим другим типам компаний. Даже правительства однажды могут использовать наномеханические метки для аутентификации бумажных денег.

Насколько широко будут полезны эти теги, зависит, конечно, от того, насколько успешно мы разработали портативный сканер — который может быть даже простым дополнением для смартфона — и верны ли наши предположения о том, что эти теги можно настраивать после производство.