NTT разрабатывает технологию активного шумоподавления для открытых наушников

Машинный перевод браузером Microsoft Edge:
14 ноября 2024 г

Японская телеграфно-телефонная корпорация

Первая в мире широкополосная технология шумоподавления для наушников открытого типа, способная снижать уровень окружающего шума, не блокируя уши ~ Реализация комфортного прослушивания, когда Вы слышите чистый звук, не блокируя уши, даже на переполненных улицах и при движении в городе ~

Ключевые моменты презентации:

◆Представленная технология ANC (Active Noise Control) - технология активного шумоподавления, способная снижать шум в широком диапазоне 100~3,000 Гц, благодаря чему звук открытых наушников можно отчетливо слышать даже в шумных условиях.

◆ В качестве метода уменьшения задержки системы ANC, необходимой для достижения широкополосного шумоподавления, мы разработали новый дизайн микрофона и динамика корпуса наушников для уменьшения акустической задержки, а также новый дизайн динамика и программный процесс для уменьшения механической задержки для каждого частотного диапазона.

◆ Наушники открытого типа с низкой нагрузкой на уши обеспечивают комфортное прослушивание даже в шумной обстановке

Japan Telegraph and Telephone Corporation (штаб-квартира: Чийода-ку, Токио, президент и генеральный директор: Акира Шимада, далее "NTT") разработала технологию ANC для снижения окружающего шума в открытых наушниках, которые не блокируют уши. В этой технологии, представляющей собой практическую технологию шумоподавления для открытых наушников, мы разработали новую конструкцию микрофона и динамиков корпуса наушников, а также программное обеспечение для достижения широкополосного шумоподавления. Благодаря этой технологии Вы сможете отчетливо слышать звук, воспроизводимый наушниками открытого типа, благодаря подавлению шумов и естественному восприятию окружающего звука. Кроме того, ожидается расширение диапазона использования акустической технологии XR (*1), которая объединяет виртуальные звуки, слышимые через наушники, с реальными звуками, слышимыми непосредственно ушами. Наушники открытого типа, использующие эту технологию, будут представлены на выставке NTT R&D FORUM 2024 -IOWN INTEGRAL(*2), которая состоится 25-29 ноября 2024 года.

1. Справочная информация

Компания NTT работает над созданием технологии дизайна наушников с открытыми ушами, которая позволяет воспроизводить звук, слышимый только пользователем, без блокировки ушей, с целью создания технологии PSZ (Personalized Sound Zone) - идеального частного звукового пространства, в котором "звуки, которые Вы хотите слышать" слышны только Вам, не просачиваясь к окружающим, а "звуки, которые Вы не хотите слышать", отсекаются (*3). Эти наушники с открытыми ушами позволяют Вам естественным образом слышать окружающую Вас обстановку и разработаны таким образом, чтобы предотвратить утечку звука, поэтому их можно использовать в общественных местах, офисах и других местах общего пользования. Кроме того, уши не устают, и их можно носить в течение длительного времени. Кроме того, уделяя особое внимание этим характеристикам, мы пропагандируем акустическую технологию XR, которая объединяет виртуальный звук, раздающийся из открытых наушников, с реальным звуком, воспринимаемым непосредственно ухом, и проводим исследования и разработки, а также демонстрационные эксперименты (*1).

Обычные открытые наушники способны уменьшить звук только ниже 1 000 Гц, даже при наличии функции шумоподавления. Таким образом, звук около 3 000 Гц, к которому человеческое ухо наиболее чувствительно, не может быть уменьшен, а если окружающий шум велик, то возможность его использования приведет к увеличению громкости, поэтому существует риск потери слуха. Поэтому мы разработали технологию активного шумоподавления (ANC), которая позволяет уменьшить звук выше 1 000 Гц в открытых наушниках.

2. Технические проблемы

Существует два способа снижения шума, используемого в наушниках: активное шумоподавление (ANC) и пассивное шумоподавление (PNC). ANC использует эталонный микрофон, встроенный в наушники, чтобы уловить шум, а затем использует микрофон ошибки, чтобы определить, выключен ли шум в ухе, чтобы сгенерировать внефазный сигнал шума, который затем воспроизводится через наушники, чтобы компенсировать шум. В частности, он может быть уменьшен в основном для низких частот ниже 1 000 Гц. PNC, с другой стороны, блокирует шум, затыкая уши с помощью физической структуры самих наушников. В частности, он может быть уменьшен в основном для высоких частот выше 1 000 Гц. Герметичные наушники с ANC, которые уже широко доступны широкой публике, сочетают ANC и PNC для достижения эффективного шумоподавления.

Однако наушники открытого типа не имеют конструкции, блокирующей уши, поэтому высокочастотный шум достигает ушей в том виде, в котором они есть. Кроме того, поскольку человеческий слух чувствителен к области около 3 000 Гц, для достижения эффективного шумоподавления в наушниках открытого типа ANC необходимо заглушить высокую частоту в 1 000 Гц или более.

Рисунок 1. ANC в закрытых и открытых наушниках

3. Технологические моменты

Чтобы снизить уровень шума выше 1 000 Гц с помощью технологии ANC, система ANC должна выполнять сверхмалую задержку (в субмиллисекундах) от шума, улавливаемого опорным микрофоном, до противофазного сигнала шума, пока он не достигнет позиции ошибочного микрофона. Особенно в случае наушников расстояние между ними составляет всего несколько сантиметров, поскольку опорный микрофон, ошибочный микрофон и динамик, воспроизводящий отмененный звук, встроены в корпус наушников. Поэтому системы ANC должны быть очень быстрыми, а задержка систем ANC должна быть как можно меньше. Таким образом, в системе ANC,

(1) Акустическая задержка

(2) Механическая задержка

Мы разработали технологию, которая позволяет уменьшить эти два фактора задержки. (1) Акустическая задержка - это разница во времени между прохождением звука от источника до целевой позиции. Звук распространяется по воздуху со скоростью около 340 метров в секунду, что очень медленно по сравнению со светом и электрическими сигналами. Поэтому мы разработали новый дизайн, в котором микрофон располагается так, чтобы источник шума и эталонный микрофон находились близко к микрофону ошибки и динамику, встроенному в наушники, чтобы уменьшить акустическую задержку. (2) Механическая задержка - это задержка, возникающая при работе механических компонентов внутри оборудования или наушников. Например, мембране динамика, встроенного в наушники, требуется определенное физическое время между получением электрического сигнала и фактическим воспроизведением звука. И эта задержка варьируется от частотного диапазона к частоте в зависимости от конструкции динамика. Поэтому в данной технологии были использованы новая аппаратная конструкция и программная обработка, чтобы уменьшить механическую задержку для каждого частотного диапазона. В аппаратной части мы заново спроектировали расположение и характеристики динамиков, а в программной обработке мы разработали фильтр с низкой задержкой и малым объемом вычислений. Кроме того, эта технология сочетается с технологией дизайна наушников открытого типа (*3), которая предотвращает утечку звука, чтобы не допустить утечки звука в окружающее пространство и предотвратить увеличение шума вокруг пользователя.

Эта технология, которая уменьшает (1) акустическую задержку и (2) механическую задержку, позволила впервые в мире расширить полосу пропускания ANC наушников открытого типа. Когда эта технология была оценена с помощью шума в самолете, было подтверждено, что его можно снизить примерно до 3 000 Гц. В частности, она достигает подавления шума до 13,7 дБ и в среднем 7,8 дБ на частотах 1,000 ~ 3,000 Гц.

Рисунок 2. Акустические и механические задержки в ANC

Рисунок 3. Прототип открытых наушников, созданных с использованием этой технологии

Рисунок 4. Оценка эффективности подавления шума в ANC с помощью этой технологии

4. Будущие разработки

В будущем мы планируем выпустить в продажу наушники открытого типа, оснащенные этой технологией, а также расширить полосу подавления шума и проверить ее в различных реальных условиях. Кроме того, компании NTT Group будут разрабатывать такие услуги, как иммерсивные развлечения и аудиогиды, которые объединят эту технологию с акустической технологией XR, которая объединяет виртуальный звук, слышимый через наушники, с реальным звуком, слышимым непосредственно ухом.

[Глоссарий]

※1

Приняв вызов по созданию нового пространственного звука для Super Kabuki с "Super Kabuki Powered by NTT" ~ Реализация пространственного звука, который пересекается с реалистичным звуком сцены и звуковым эффектом в ушах~

URL:https://group.ntt/jp/newsrelease/2023/04/29/230429b.html

※2

официальный сайт "NTT R&D FORUM 2024 -IOWN INTEGRAL" www.rd.ntt/forum/2024/This Страница откроется в новом окне

NTT R&D FORUM 2024 - Изображение IOWN INTEGRAL

※3

Разработка технологии дизайна наушников, которые могут быть слышны только пользователю, не блокируя уши

~Реализация управления звуковой волной, которая устраняет утечку звука в окружающее пространство, одновременно передавая звук пользователю с помощью одного динамика~

group.ntt/jp/newsrelease/2022/11/09/221109a.html

Запросы прессы по данному вопросу

Японская телеграфно-телефонная корпорация,

Исследовательский институт инноваций в сфере услуг,

Отдел планирования, сотрудник по связям с общественностью

tools.group.ntt/jp/rd/contact/index.php Страница откроется в новом окне