NTT opracowuje technologię aktywnej redukcji szumów dla słuchawek otwartych

Tłumaczenie maszynowe w przeglądarce Microsoft Edge:
14 listopada 2024 r

Japan Telegraph and Telephone Corporation

Pierwsza na świecie szerokopasmowa technologia redukcji szumów dla słuchawek otwartych, która może redukować hałas otoczenia bez blokowania uszu ~ Zapewnienie komfortowych wrażeń słuchowych, w których można słyszeć czysty dźwięk bez blokowania uszu nawet na zatłoczonych ulicach i mobilności w mieście ~

Kluczowe punkty prezentacji:

◆Wprowadzenie technologii ANC (Active Noise Control), aktywnej technologii kontroli hałasu, która może redukować hałas w szerokim paśmie 100~3,000Hz, dzięki czemu dźwięk z otwartych słuchawek dousznych jest wyraźnie słyszalny nawet w hałaśliwym otoczeniu.

jako metodę zmniejszenia opóźnienia systemu ANC niezbędnego do osiągnięcia szerokopasmowego tłumienia hałasu, opracowaliśmy nową konstrukcję mikrofonu i głośnika w obudowie słuchawek w celu zmniejszenia opóźnienia akustycznego, a także nową konstrukcję głośnika i proces oprogramowania w celu zmniejszenia opóźnienia mechanicznego dla każdego pasma częstotliwości.

otwarte słuchawki douszne o niskim obciążeniu uszu zapewniają komfortowe wrażenia słuchowe nawet w hałaśliwym otoczeniu

Japan Telegraph and Telephone Corporation (Siedziba główna: Chiyoda-ku, Tokio, prezes i dyrektor generalny: Akira Shimada, zwana dalej "NTT") opracowała technologię ANC w celu redukcji hałasu otoczenia w słuchawkach otwartych, które nie blokują uszu. W tej technologii, jako praktycznej technologii redukcji szumów dla słuchawek otwartych, opracowaliśmy nową konstrukcję mikrofonu i głośników w obudowie słuchawek, a także przetwarzanie oprogramowania, aby osiągnąć szerokopasmowe tłumienie hałasu. Dzięki tej technologii mogą Państwo wyraźnie słyszeć dźwięk odtwarzany przez słuchawki otwarte, redukując szumy i jednocześnie naturalnie odczuwając dźwięk otoczenia. Ponadto oczekuje się, że zakres zastosowania technologii akustycznej XR (*1), która łączy wirtualne dźwięki słyszane przez słuchawki z rzeczywistymi dźwiękami słyszanymi bezpośrednio uszami, rozszerzy się. Słuchawki otwarte wykorzystujące tę technologię zostaną zaprezentowane na NTT R&D FORUM 2024 - IOWN INTEGRAL(*2), które odbędzie się w dniach 25-29 listopada 2024 roku.

1. Kontekst

NTT pracuje nad rozwojem technologii słuchawek otwartych, która umożliwia odtwarzanie dźwięku, który słyszy tylko użytkownik, bez zasłaniania uszu, w celu stworzenia technologii PSZ (Personalized Sound Zone), ostatecznej prywatnej przestrzeni dźwiękowej, w której "dźwięki, które chcesz słyszeć" mogą być słyszane tylko przez Ciebie, bez przeciekania do osób wokół Ciebie, a "dźwięki, których nie chcesz słyszeć" są odcięte (*3). Te otwarte słuchawki douszne pozwalają naturalnie słyszeć otoczenie i są zaprojektowane tak, aby zapobiegać wyciekom dźwięku, dzięki czemu można ich używać w miejscach publicznych, biurach i innych wspólnych przestrzeniach. Ponadto uszy nie męczą się i można je nosić przez długi czas. Ponadto, koncentrując się na tych cechach, opowiadamy się za akustyczną technologią XR, która łączy wirtualny dźwięk słyszany przez słuchawki otwarte z rzeczywistym dźwiękiem słyszanym bezpośrednio przez ucho i prowadzi badania, rozwój i eksperymenty demonstracyjne (*1).

Konwencjonalne słuchawki otwarte są w stanie zredukować dźwięk poniżej 1000 Hz, nawet jeśli obecna jest funkcja redukcji szumów. W związku z tym dźwięk o częstotliwości około 3000 Hz, na który ludzkie ucho jest najbardziej wrażliwe, nie może zostać zredukowany, a jeśli hałas otoczenia jest duży, możliwość korzystania z niego zwiększy głośność, więc istnieje ryzyko utraty słuchu. Dlatego opracowaliśmy technologię aktywnej kontroli hałasu (ANC), która może redukować dźwięk powyżej 1000 Hz w słuchawkach otwartych.

2. Wyzwania techniczne

Istnieją dwa sposoby redukcji szumów w słuchawkach: aktywna kontrola szumów (ANC) i pasywna kontrola szumów (PNC). ANC wykorzystuje mikrofon referencyjny wbudowany w słuchawki do wychwytywania hałasu, a następnie wykorzystuje mikrofon błędu do określenia, czy hałas jest wyłączony w uchu, aby wygenerować sygnał poza fazą hałasu, który jest następnie odtwarzany przez słuchawki w celu skompensowania hałasu. W szczególności można go zredukować głównie dla niskich częstotliwości poniżej 1000 Hz. Z drugiej strony PNC blokuje hałas, zatykając uszy fizyczną strukturą samych słuchawek. W szczególności można go zmniejszyć głównie dla wysokich częstotliwości powyżej 1000 Hz. Zamknięte słuchawki z ANC, które są już powszechnie dostępne, łączą ANC i PNC, aby osiągnąć skuteczną redukcję hałasu.

Jednak słuchawki otwarte nie mają struktury, która blokuje uszy, więc hałas o wysokiej częstotliwości dociera do uszu. Ponadto, ponieważ ludzki słuch jest wrażliwy na obszar około 3000 Hz, ANC wymaga wyciszenia wysokiej częstotliwości 1000 Hz lub więcej, aby osiągnąć skuteczną redukcję hałasu w słuchu za pomocą słuchawek otwartych.

Rysunek 1. ANC w słuchawkach zamkniętych i otwartych

3. Punkty technologiczne

Aby zredukować hałas powyżej 1000 Hz za pomocą technologii ANC, system ANC musi wykonywać bardzo niskie opóźnienie (w submilisekundach) od hałasu wychwyconego przez mikrofon referencyjny do sygnału poza fazą hałasu, aż dotrze do pozycji mikrofonu błędu. Zwłaszcza w przypadku słuchawek odległość między nimi wynosi zaledwie kilka centymetrów, ponieważ mikrofon referencyjny, mikrofon błędu i głośnik, który odtwarza anulowany dźwięk, są wbudowane w obudowę słuchawek. Dlatego też systemy ANC muszą być bardzo szybkie, a opóźnienie systemów ANC musi być tak niskie, jak to tylko możliwe. Dlatego w systemie ANC,

(1) Opóźnienie akustyczne

(2) Opóźnienie mechaniczne

Opracowaliśmy technologię, która redukuje te dwa czynniki opóźnienia. (1) Opóźnienie akustyczne to różnica czasu między dźwiękiem od źródła do pozycji docelowej. Dźwięk przemieszcza się w powietrzu z prędkością około 340 metrów na sekundę, czyli bardzo wolno w porównaniu do światła i sygnałów elektrycznych. Dlatego opracowaliśmy nowy projekt, w którym mikrofon jest umieszczony tak, aby źródło hałasu i mikrofon referencyjny znajdowały się blisko mikrofonu błędu i głośnika wbudowanego w słuchawki, aby zmniejszyć opóźnienie akustyczne. (2) Opóźnienie mechaniczne to opóźnienie, które występuje, gdy działają elementy mechaniczne wewnątrz sprzętu lub słuchawek. Na przykład membrana głośnika wbudowanego w słuchawki potrzebuje fizycznego czasu między odebraniem sygnału elektrycznego a faktycznym wytworzeniem dźwięku. Opóźnienie to różni się w zależności od pasma częstotliwości, w zależności od konstrukcji głośnika. Dlatego w tej technologii zastosowano nową konstrukcję sprzętową i przetwarzanie oprogramowania w celu zmniejszenia opóźnienia mechanicznego dla każdego pasma częstotliwości. W projekcie sprzętowym na nowo zaprojektowaliśmy pozycję i charakterystykę głośników, a w przetwarzaniu oprogramowania zaprojektowaliśmy filtr o niskim opóźnieniu i niskiej zawartości obliczeniowej. Ponadto technologia ta jest połączona z technologią projektowania słuchawek otwartych (*3), która zapobiega wyciekom dźwięku, aby zapobiec przedostawaniu się dźwięku do otoczenia i wzrostowi hałasu wokół użytkownika.

Technologia ta, która zmniejsza (1) opóźnienie akustyczne i (2) opóźnienie mechaniczne, umożliwiła po raz pierwszy na świecie poszerzenie pasma ANC słuchawek otwartych. Kiedy technologia ta została oceniona przy użyciu hałasu w samolocie, potwierdzono, że można go zredukować do około 3000 Hz. Konkretnie, osiągnięto tłumienie hałasu do 13,7 dB i średnio 7,8 dB przy 1000 ~ 3000 Hz.

Rysunek 2. Opóźnienia akustyczne i mechaniczne w ANC

Rysunek 3. Prototypowe słuchawki otwarte zaprojektowane przy użyciu tej technologii

Rysunek 4. Ocena skuteczności tłumienia hałasu w ANC przy użyciu tej technologii

4. Rozwój w przyszłości

W przyszłości będziemy dążyć do komercjalizacji otwartych słuchawek dousznych wyposażonych w tę technologię, a także będziemy dalej rozszerzać przepustowość w celu redukcji hałasu i weryfikacji jej w różnych rzeczywistych środowiskach. Ponadto firmy z grupy NTT opracują usługi, takie jak wciągająca rozrywka i przewodniki audio, które integrują tę technologię z akustyczną technologią XR, która łączy wirtualny dźwięk słyszany przez słuchawki z rzeczywistym dźwiękiem słyszanym bezpośrednio przez ucho.

[Słowniczek]

※1

Podjęcie wyzwania stworzenia nowej przestrzennej produkcji dźwiękowej dla Super Kabuki z "Super Kabuki Powered by NTT" ~Realizacja przestrzennej produkcji dźwiękowej, która przekracza realistyczny dźwięk sceny i efekt dźwiękowy w uszach~

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

※2

"NTT R&D FORUM 2024 - IOWN INTEGRAL" oficjalna strona www.rd.ntt/forum/2024/This strona otworzy się w nowym oknie

NTT R&D FORUM 2024 - Wizerunek IOWN INTEGRAL

※3

Opracowanie technologii projektowania słuchawek, które mogą być słyszane tylko przez użytkownika bez blokowania uszu

~Realizacja kontroli fali dźwiękowej, która eliminuje wyciek dźwięku do otoczenia, jednocześnie dostarczając dźwięk do użytkownika za pomocą jednego głośnika~

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

Zapytania od prasy dotyczące tej sprawy

Japan Telegraph and Telephone Corporation,

Service Innovation Research Institute,

Dział Planowania, Specjalista ds. relacji publicznych

strona tools.group.ntt/jp/rd/contact/index.php otworzy się w nowym oknie