近年來,降噪耳機走進了很多人的生活;但是優化用戶體驗的問題總是需要新的思考。
具體來說,我們平時使用的降噪耳機,根據原理主要分為兩種:一種是被動降噪耳機,一種是主動降噪耳機。
被動降噪耳機,即盡量通過耳機上的隔音材料或特殊結構來隔絕噪音,主要是入耳式耳塞和全罩式耳機。如果長期佩戴,耳朵會脹痛,過大的聲壓甚至會影響聽力。
主動降噪耳機,即在耳機中設置了專門的降噪電路。一般通過音頻接收器(如微型麥克風)和抗噪聲輸出芯片,接收并分析外界噪聲的頻率,產生相反的頻率,相互削弱或抵消,達到屏蔽噪聲的目的。
但事實上,無論哪種降噪耳機,用戶佩戴時間過長都會影響體驗,尤其是在需要降噪的環境中睡覺時。
長期以來,悉尼科技大學音頻、聲學和振動中心的研究人員一直在研究一種新的虛擬降噪系統,該系統可以將個人音頻設備中的主動降噪組件轉移到椅子的頭枕上。
主動降噪技術的起源可以追溯到20世紀30年代。當時美國授予了第一個相關專利,可以通過反轉聲音的極性并播放來消除不必要的噪音。1989年,航空工業發布了第一個主動降噪耳機的工作原型。1991年,主動降噪技術被用于控制封閉空間內的噪聲,并在日產藍鳥的硬頂車型上進行。
雖然主動降噪技術的發展已經有近百年的積累,但與主動降噪耳機不同的是,主動降噪頭枕的消聲系統多年來進展甚微。
參與研究的肖童透露了一些原因。
在現有的主動降噪頭枕中使用的麥克風被放置在用戶的頭部周圍,以對用戶能夠聽到的聲音進行采樣。這些器件最適合處理最高1 kHz的低頻噪聲。而耳機的耳罩和隔音材料帶來的被動降噪效果,可以有效降低高頻噪音,包括4-6 kHz的人聲。這正是主動降噪頭枕所欠缺的。
為了解決這個問題,研究團隊需要構建一個主動降噪系統,既能處理高頻噪聲,又能處理低頻噪聲。
因此,他們設計了一種基于激光多普勒測振儀(LDV)的遠程聲學傳感系統,可以測量大范圍的非接觸振動。在測試中,他們在耳朵里放了一塊寶石大小的反光膜,作為LDV的拾音器。
據肖童介紹,測試成功,系統能有效消除6kHz的噪聲,衰減效果10-20 dB。
研究人員在三種典型的噪音環境中測試了該系統——飛行時、頭頂飛行時和人們說話時。肖童說,他們的系統性能接近一副有源降噪耳機,頻響寬,但不需要笨重的耳機或其他設備。他說:
我們稱之為“主動降噪虛擬耳機”。
左:兩個輔助揚聲器放置在頭部和軀干模擬器(hat)后面,用于聲音控制。如圖,多個主揚聲器任意放置,模擬不同方向的噪音。激光多普勒測振儀(LDV)發射的探測激光束對準耳膜。
右圖:帽子左側合成耳道的耳道附近貼有反光膜。LDV可以遠程測量膜表面的振動頻率,從而向主動降噪控制器發送信號。
這些“虛擬耳機”已在模擬器設備上演示,以記錄測量結果。然而,人類受試者已經進行了初步測試。蕭統說:
這種配置簡單有效,目前最大的限制就是成本高。因為系統所需的LDV是精密的科學儀器,價格不便宜。
當然,系統還有其他方面需要解決,比如反光膜放在人耳的什么地方;如何達到更高水平的主動降噪效果?
(雷鋒網雷鋒網(微信官方賬號:雷鋒網))
雷鋒的原創文章。未經授權,禁止轉載。詳見轉載說明。近年來,降噪耳機走進了很多人的生活;但是優化用戶體驗的問題總是需要新的思考。
具體來說,我們平時使用的降噪耳機,根據原理主要分為兩種:一種是被動降噪耳機,一種是主動降噪耳機。
被動降噪耳機,即盡量通過耳機上的隔音材料或特殊結構來隔絕噪音,主要是入耳式耳塞和全罩式耳機。如果長期佩戴,耳朵會脹痛,過大的聲壓甚至會影響聽力。
主動降噪耳機,即在耳機中設置了專門的降噪電路。一般通過音頻接收器(如微型麥克風)和抗噪聲輸出芯片,接收并分析外界噪聲的頻率,產生相反的頻率,相互削弱或抵消,達到屏蔽噪聲的目的。
但事實上,無論哪種降噪耳機,用戶佩戴時間過長都會影響體驗,尤其是在需要降噪的環境中睡覺時。
長期以來,悉尼科技大學音頻、聲學和振動中心的研究人員一直在研究一種新的虛擬降噪系統,該系統可以將個人音頻設備中的主動降噪組件轉移到椅子的頭枕上。
主動降噪技術的起源可以追溯到20世紀30年代。當時美國授予了第一個相關專利,可以通過反轉聲音的極性并播放來消除不必要的噪音。1989年,航空工業發布了第一個主動降噪耳機的工作原型。1991年,主動降噪技術被用于控制封閉空間內的噪聲,并在日產藍鳥的硬頂車型上進行。
雖然主動降噪技術的發展已經有近百年的積累,但與主動降噪耳機不同的是,主動降噪頭枕的消聲系統多年來進展甚微。
參與研究的肖童透露了一些原因。
在現有的主動降噪頭枕中使用的麥克風被放置在用戶的頭部周圍,以對用戶能夠聽到的聲音進行采樣。這些器件最適合處理最高1 kHz的低頻噪聲。而耳機的耳罩和隔音材料帶來的被動降噪效果,可以有效降低高頻噪音,包括4-6 kHz的人聲。這正是主動降噪頭枕所欠缺的。
為了解決這個問題,研究團隊需要構建一個主動降噪系統,既能處理高頻噪聲,又能處理低頻噪聲。
因此,他們設計了一種基于激光多普勒測振儀(LDV)的遠程聲學傳感系統,可以測量大范圍的非接觸振動。在測試中,他們在耳朵里放了一塊寶石大小的反光膜,作為LDV的拾音器。
據肖童介紹,測試成功,系統能有效消除6kHz的噪聲,衰減效果10-20 dB。
研究人員在三種典型的噪音環境中測試了該系統——飛行時、頭頂飛行時和人們說話時。肖童說,他們的系統性能接近一副有源降噪耳機,頻響寬,但不需要笨重的耳機或其他設備。他說:
我們稱之為“主動降噪虛擬耳機”。
左:兩個輔助揚聲器放置在頭部和軀干模擬器(hat)后面,用于聲音控制。如圖,多個主揚聲器任意放置,模擬不同方向的噪音。激光多普勒測振儀(LDV)發射的探測激光束對準耳膜。
右圖:帽子左側合成耳道的耳道附近貼有反光膜。LDV可以遠程測量膜表面的振動頻率,從而向主動降噪控制器發送信號。
這些“虛擬耳機”已在模擬器設備上演示,以記錄測量結果。然而,人類受試者已經進行了初步測試。蕭統說:
這種配置簡單有效,目前最大的限制就是成本高。因為系統所需的LDV是精密的科學儀器,價格不便宜。
當然,系統還有其他方面需要解決,比如反光膜放在人耳的什么地方;如何達到更高水平的主動降噪效果?
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