Войти
Активный контроль шума(ANC), также известный как шумоподавлениеили активное шумоподавление(ANR), представляет собой метод уменьшения нежелательного звука добавлением второго звука, специально предназначенного для отмены первого.
Звук - это волна давления, которая состоит из чередующихся периодов сжатия и разрежения. Громкоговоритель с шумоподавлением излучает звуковую волну с той же амплитудой , но с инвертированной фазой (также известной как противофазная ) относительно исходного звука. Волны объединяются, образуя новую волну в процессе, называемом интерференцией, и эффективно нейтрализуют друг друга - эффект, который называется деструктивная интерференция.
Современный активный контроль шума обычно достигается за счет использование аналоговых схем или цифровой обработки сигналов. Адаптивные алгоритмы предназначены для анализа формы волны фонового слухового или неаурального шума, а затем на основе конкретного алгоритма генерируют сигнал, который либо сдвигает фазу, либо инвертирует полярность исходного сигнала.. Этот инвертированный сигнал (в противофазе) затем усиливается, и преобразователь создает звуковую волну, прямо пропорциональную амплитуде исходной формы волны, создавая деструктивные помехи. Это эффективно снижает громкость воспринимаемого шума.
Громкоговоритель с шумоподавлением может быть расположен рядом с источником звука, который должен быть ослаблен. В этом случае он должен иметь тот же уровень мощности звука, что и источник нежелательного звука. В качестве альтернативы, преобразователь, излучающий сигнал подавления, может быть расположен в месте, где требуется ослабление звука (например, в ухе пользователя). Это требует гораздо более низкого уровня мощности для отмены, но эффективно только для одного пользователя. Шумоподавление в других местах сложнее, поскольку трехмерные волновые фронты нежелательного звука и сигнала подавления могут совпадать и создавать чередующиеся зоны конструктивных и деструктивных помех, уменьшая шум в некоторых местах и удваивая шум в других. В небольших замкнутых пространствах (например, в салоне автомобиля) глобального снижения шума можно добиться с помощью нескольких динамиков и микрофонов обратной связи, а также измерения модальных характеристик корпуса.
Приложения могут быть «одномерными» или трехмерными, в зависимости от типа защищаемой зоны. Периодические звуки, даже сложные, легче подавить, чем случайные звуки из-за повторения в форме волны.
Защита «одномерной зоны» проще и требует только одного или двух микрофонов и динамиков. Несколько коммерческих приложений были успешными: наушники с шумоподавлением, активные глушители, устройства для борьбы с храпом, извлечение вокала или центрального канала для караоке, а также контроль шума в каналах кондиционирования воздуха. Термин «одномерный» относится к простой поршневой взаимосвязи между шумом и активным динамиком (механическое шумоподавление) или между активным динамиком и слушателем (наушники).
Защита трехмерной зоны требует большого количества микрофонов и динамиков, что делает ее более дорогой. Снижение шума легче достичь, если один слушатель остается неподвижным, но если есть несколько слушателей, или если один слушатель поворачивает голову или перемещается по пространству, задача уменьшения шума становится намного сложнее. Высокочастотные волны трудно уменьшить в трех измерениях из-за их относительно короткой длины звуковой волны в воздухе. Длина волны синусоидального шума в воздухе на частоте приблизительно 800 Гц вдвое превышает расстояние от левого уха до правого уха среднего человека; такой шум, исходящий непосредственно спереди, будет легко уменьшен активной системой, но исходящий сбоку будет подавлять в одном ухе, усиливаясь в другом, делая шум громче, а не тише. Высокочастотные звуки выше 1000 Гц, как правило, непредсказуемо подавляются и усиливаются со многих сторон. В некоторых случаях наиболее эффективное снижение шума в трехмерном пространстве связано с низкочастотными звуками. Коммерческое применение 3-D шумоподавления включает защиту салонов самолетов и салонов автомобилей, но в этих ситуациях защита в основном ограничивается подавлением повторяющихся (или периодических) шумов, таких как шум двигателя, винта или ротора. Это связано с тем, что циклический характер двигателя упрощает применение анализа и шумоподавления.
В современных мобильных телефонах используется конструкция с несколькими микрофонами для подавления внешнего шума из речевого сигнала. Звук улавливается от микрофона (ов), наиболее удаленного ото рта [шумовой сигнал (ы)], и от микрофона, ближайшего ко рту [желаемый сигнал]. Сигналы обрабатываются для подавления шума из полезного сигнала, что обеспечивает улучшенное качество звука голоса.
Управление шумом - это активное или пассивное средство снижения уровня шума, часто из соображений личного комфорта, защиты окружающей среды или соблюдения законодательства. Активный контроль шума - это шумоподавление с помощью источника питания. Пассивный контроль шума - это снижение звука с помощью шумоизолирующих материалов, таких как изоляция, звукопоглощающая плитка или глушитель, а не источника питания.
Активное шумоподавление лучше всего подходит для низких частот. Для более высоких частот требования к свободному пространству и технике зоны тишины становятся непомерно высокими. В системах на основе акустических резонаторов и воздуховодов количество узлов быстро растет с увеличением частоты, что быстро делает неуправляемыми методы активного контроля шума. Пассивные методы лечения становятся более эффективными на более высоких частотах и часто обеспечивают адекватное решение без необходимости активного контроля.
1936 - изобретателю Полу Люгу был выдан первый патент на систему снижения шума. США Патент 2043416. В патенте описывается, как подавлять синусоидальные тона в каналах путем сдвига волны по фазе и подавления произвольных звуков в области вокруг громкоговорителя путем инвертирования полярности.
1950-е годы - с U.S. Патент 2,866,848, США. Патент 2,920,138, США. Патент 2 966 549, выданный Лоуренсом Дж. Фогелем, системы были созданы для подавления шума в кабинах вертолетов и самолетов.
1957 - Уиллард Микер разработал бумажный дизайн и рабочую модель активного шумоподавления, применяемого к околошумящим наушникам. Эта гарнитура имела активную полосу затухания примерно 50–500 Гц с максимальным затуханием примерно 20 дБ.
1986 - Дик Рутан и Джина Йегер использовали прототип гарнитуры, произведенные Bose во время их кругосветного полета.
1992 - Японский рынок Nissan Bluebird стал первым в мире автомобилем, продаваемым с ANC система установлена. Его эффект был ограничен, и должно было пройти еще двадцать лет, прежде чем такая технология получит более широкое распространение в автомобилях.
