القائمة الرئيسية

الصفحات

الـ Active Noise Cancellation بيشتغل إزاي وبيعمل إيه بالظبط

التحكم النشط في الضوضاء - Active Noise Cancellation ، ناس كتير مش عارفة الـ Active Noise Cancellation بيشتغل إزاي وبيعمل إيه بالظبط بواقع إنهم ماجربوش قبل كده أي سماعة بتدعم الميزة، فهنا ده بوست مقال على الماشي يفهمك اللي بيعمله الـ "ANC" وأمثلة للسماعات اللي بتدعم الحوار ده.

 

الـ Active Noise Cancellation بيشتغل إزاي وبيعمل إيه بالظبط


 


بدايةً، الـ Active Noise Cancellation هي - بإختصار - ميزة بتعزل أي صوت ضوضاء داخل لودانك عن طريق إنها بتسمع الصوت اللي جاي وبتنتج "موجات صوتية معاكسة" للأصوات اللي جاية من حواليك في نفس اللحظة عشان تلغيها خالص وماتسمعهاش، يعني حرفياً بيحصل حرب جنب ودنك بين السماعة والدوشة اللي حواليك، أي موجة صوتية جاية من جنبك بترد عليها السماعة بموجة صوتية تانية عكسها، فاهم الفكرة؟ ..

 

التحكم النشط في الضوضاء


 إذا تخيلتها وفهمتها بجد؛ هتعرف قد إيه دي تكنولوجيا عظيمة، تحسها من المستقبل، لكن هي فعلاً موجودة دلوقتي وبتقدر إنها تعزلك عن العالم، بس خد بالك إنها بمستويات ومش كل السماعات كويسة في إلغاء الضوضاء، تعرف ليه؟


فيه سماعات بتلغي صوت الضوضاء المتكرر بس أو الـ "Ambient Noise" زي صوت العربيات وأصوات الرياح وهكذا، بس مش بتلغي صوت الأشخاص لما يتكلموا لإن الـ Processor اللي جواها مش بيكون عنده القدرة في إنه يستوعب الأصوات وينتج موجات معاكسة ليها بسرعة (أصوات الناس لما يتكلموا مش متوقعة، عكس أصوات العربيات مثلاً)، لكن فيه سماعات تانية سريعة جداً وبتقدر تعمل موضوع الـ Active Noise Cancellation كويس أوي حتى إنها بتلغي صوت الناس، لكن بردو بتلاقي إن فيه أصوات خفيفة داخلة لك، بيحصل ليه ده؟ لو دي مش بسبب مشكلة بطء المعالجة، يبقى ده بيحصل بسبب إن فيه أصوات بتتسرب لودانك من حوالين السماعة، ممكن تكون السماعة مش كاتمة على ودانك كويس وعشان كده 'بيتهرب' صوت ليك. 


الـ ANC كانت حصرية للسماعات الـ Overhead الكبيرة زي الـ Bose QueitComfort 35 IIوالـ Beats Studio 3 (بالمناسبة، Bose هو أول شركة عملت الـ ANC في سماعات المستهلكين)، مع الوقت وتطور التكنولوجيا، لقينا Apple و Sony قدروا يعملوا سماعات EarBuds فيها ميزة الـ ANC، جت Apple في آخر 2019 أعلنت عن الـ AirPods Pro بالـ ANC وقالت إنها أول سماعة In-Ear بالميزة دي في العالم. 

 

 بس تعرف حاجة؟ Sony قبلها بكام يوم كانت أعلنت عن الـ WF-1000XM3 وكان فيها الميزة دي، بس تقريباً Apple كانت خلاص مجهزة الـ Marketing Content بتاعها وقالت كده وخلاص، ويمكن فعلاً كانوا شغالين عليها من قبل Sony بكتير 🤷🏻‍♂️ .. اللي كان بيميز الـ AirPods Pro عن الـ XM3 بتاعت Sony إن الـ AirPods كانت حجمها أصغر وأحسن في "سد" الأذن وده كان بيرجع لإبتكارات عملتها Apple سمح لهم إنهم يعملوها صغيرة كده.

 

 أهم إبتكار عملوه إنهم وزعوا الـ Mics اللي بتسمع الضوضاء لـ: Mics خارجية (بستمع الصوت من برا، عادي)، وMic تاني داخلي قدام السماعة بالظبط، والمايكروفون التاني الداخلي ده بيسمع الصوت اللي إنت بتسمعه وبيلاحظ فروقات الموجات بين الأغنية اللي شغالة والصوت اللي إنت بتسمعه فعلياً؛ فبالتالي يقدر يساعد جداً في التعرف على الـ Noise ويلغيه خالص، وسمح كمان الـ Mic الداخلي ده بميزة تانية وهي الـ Adaptive EQ اللي بتعدل الصوت 200 مرة في الثانية (بالـ Apple H1 Chip) عشان تظبط لك الأغاني بشكل حلو ومايبقاش فيه الإحساس الـ "Flat" ده. 

التحكم النشط في الضوضاء ( ANC ) ، المعروف أيضًا باسم إلغاء الضوضاء ( NC ) ، أو تقليل الضوضاء النشط ( ANR ) ، هو طريقة لتقليل الصوت غير المرغوب فيه عن طريق إضافة صوت ثانٍ مصمم خصيصًا لإلغاء الأول. تم تطوير هذا المفهوم لأول مرة في أواخر الثلاثينيات من القرن الماضي ، وأدت أعمال التطوير اللاحقة التي بدأت في الخمسينيات من القرن الماضي إلى ظهور سماعات رأس لشركات الطيران التجارية مع توفر التكنولوجيا في أواخر الثمانينيات. تُستخدم هذه التقنية أيضًا في المركبات على الطرق وفي الهواتف المحمولة.

الصوت هو موجة الضغط ، والذي يتكون من فترات متناوبة من ضغط و خلخلة . يصدر مكبر صوت إلغاء الضوضاء موجة صوتية بنفس السعة ولكن مع طور مقلوب (يُعرف أيضًا بالطور المضاد ) إلى الصوت الأصلي. تتحد الموجات لتشكل موجة جديدة ، في عملية تسمى التداخل ، وتلغي بعضها البعض بشكل فعال - وهو تأثير يسمى التداخل المدمر .

يتم تحقيق التحكم النشط الحديث في الضوضاء بشكل عام من خلال استخدام الدوائر التناظرية أو معالجة الإشارات الرقمية . تم تصميم الخوارزميات التكيفية للتحليل الموجي للخلفية أذني أو nonaural الضوضاء، ثم بناء على خوارزمية معينة تولد إشارة إلى أن إما أن مرحلة التحول أو عكس قطبية الإشارة الأصلية. يتم بعد ذلك تضخيم هذه الإشارة المعكوسة (في الطور المضاد) ويقوم محول الطاقة بإنشاء موجة صوتية تتناسب بشكل مباشر مع سعة شكل الموجة الأصلي ، مما يؤدي إلى حدوث تداخل مدمر. هذا يقلل بشكل فعال من حجم الضوضاء التي يمكن إدراكها.

قد يتم وضع مكبر صوت لإلغاء الضوضاء في مكان واحد مع مصدر الصوت المراد تخفيفه. في هذه الحالة ، يجب أن يكون له نفس مستوى طاقة الصوت مثل مصدر الصوت غير المرغوب فيه من أجل إلغاء الضوضاء. بدلاً من ذلك ، قد يكون محول الطاقة الذي يصدر إشارة الإلغاء موجودًا في المكان الذي يكون فيه التوهين الصوتي مطلوبًا (مثل أذن المستخدم). يتطلب هذا مستوى طاقة أقل بكثير للإلغاء ولكنه فعال فقط لمستخدم واحد. يعد إلغاء الضوضاء في مواقع أخرى أكثر صعوبة حيث أن واجهات الموجة ثلاثية الأبعاد للصوت غير المرغوب فيه وإشارة الإلغاء يمكن أن تتطابق وتخلق مناطق متناوبة من التداخل البناء والمدمّر ، مما يقلل الضوضاء في بعض المواقع بينما يضاعف الضوضاء في مناطق أخرى. في الأماكن المغلقة الصغيرة (مثل مقصورة الركاب في السيارة) ، يمكن تحقيق الحد من الضوضاء العالمية من خلال مكبرات صوت متعددة وميكروفونات ردود الفعل، وقياس الاستجابات المشروطة للحاوية.
التطبيقات

يمكن أن تكون التطبيقات "أحادية الأبعاد" أو ثلاثية الأبعاد ، حسب نوع المنطقة المراد حمايتها. الأصوات الدورية ، حتى المعقدة ، أسهل في الإلغاء من الأصوات العشوائية بسبب التكرار في شكل الموجة.

تعتبر حماية "منطقة ذات بُعد واحد" أسهل وتتطلب فقط ميكروفونًا واحدًا أو اثنين ومكبرات صوت لتكون فعالة. لقد نجحت العديد من التطبيقات التجارية: سماعات إلغاء الضوضاء ، وكواتم الصوت النشطة ، وأجهزة منع الشخير ، واستخراج القناة الصوتية أو المركزية لآلات الكاريوكي ، والتحكم في الضوضاء في مجاري تكييف الهواء. يشير المصطلح "1-البعد" إلى علاقة ضغط بسيطة بين الضوضاء والسماعة النشطة (تقليل الضوضاء الميكانيكية) أو بين السماعة النشطة والمستمع (سماعات الرأس).

تتطلب حماية منطقة ثلاثية الأبعاد العديد من الميكروفونات ومكبرات الصوت ، مما يجعلها أكثر تكلفة. يتم تحقيق الحد من الضوضاء بسهولة أكبر مع بقاء مستمع واحد ثابتًا ولكن إذا كان هناك مستمعون متعددون أو إذا أدار المستمع الفردي رأسه أو يتحرك في جميع أنحاء المكان ، فإن تحدي تقليل الضوضاء يصبح أكثر صعوبة. يصعب تقليل الموجات عالية التردد في ثلاثة أبعاد بسبب الطول الموجي الصوتي القصير نسبيًا في الهواء. الطول الموجي للضوضاء الجيبية في الهواء عند 800 هرتز تقريبًا هو ضعف مسافة متوسط ​​أذن الشخص اليسرى إلى الأذن اليمنى ؛ [1]سيتم تقليل مثل هذه الضوضاء القادمة مباشرة من الأمام بسهولة من خلال نظام نشط ولكن القادمة من الجانب سوف تميل إلى الإلغاء في أذن واحدة بينما يتم تقويتها في الأخرى ، مما يجعل الضوضاء أعلى وليس أكثر ليونة. [2] تميل الأصوات عالية التردد فوق 1000 هرتز إلى الإلغاء والتعزيز بشكل غير متوقع من عدة اتجاهات. في بعض الحالات ، يتضمن تقليل الضوضاء الأكثر فاعلية في الفضاء ثلاثي الأبعاد الأصوات منخفضة التردد. تشمل التطبيقات التجارية لتقليل الضوضاء ثلاثية الأبعاد حماية كبائن الطائرات والديكورات الداخلية للسيارة ، ولكن في هذه الحالات ، تقتصر الحماية بشكل أساسي على إلغاء الضوضاء المتكررة (أو الدورية) مثل ضوضاء المحرك أو المروحة أو الدوار. وذلك لأن الطبيعة الدورية للمحرك تجعل التحليل وإلغاء الضوضاء أسهل في التطبيق.

تستخدم الهواتف المحمولة الحديثة تصميمًا متعدد الميكروفونات لإلغاء الضوضاء المحيطة من إشارة الكلام. يتم التقاط الصوت من الميكروفون (الميكروفونات) الأبعد عن الفم [إشارة (إشارات) الضوضاء] ومن الأقرب إلى الفم [الإشارة المطلوبة]. تتم معالجة الإشارات لإلغاء الضوضاء من الإشارة المطلوبة ، مما يؤدي إلى تحسين جودة الصوت. [ بحاجة لمصدر ]

في بعض الحالات ، يمكن التحكم في الضوضاء من خلال استخدام التحكم النشط في الاهتزاز . يعتبر هذا النهج مناسبًا عندما ينتج عن اهتزاز هيكل ما ضوضاء غير مرغوب فيها عن طريق اقتران الاهتزاز بالهواء المحيط أو الماء.
التحكم النشط في مقابل الضجيج السلبي

التحكم في الضوضاء هو وسيلة فعالة أو سلبية لتقليل الانبعاثات الصوتية ، غالبًا من أجل الراحة الشخصية أو الاعتبارات البيئية أو الامتثال القانوني. التحكم النشط في الضوضاء هو تقليل الصوت باستخدام مصدر طاقة. التحكم السلبي في الضوضاء هو تقليل الصوت عن طريق مواد عازلة للضوضاء مثل العزل أو البلاط الممتص للصوت أو كاتم الصوت بدلاً من مصدر الطاقة.

يعد إلغاء الضوضاء النشط هو الأنسب للترددات المنخفضة. بالنسبة للترددات الأعلى ، تصبح متطلبات التباعد للمساحة الحرة وتقنيات منطقة الصمت باهظة. في التجويف الصوتي والأنظمة القائمة على مجاري الهواء ، ينمو عدد العقد بسرعة مع زيادة التردد ، مما يجعل تقنيات التحكم في الضوضاء النشطة غير قابلة للإدارة بسرعة. تصبح العلاجات السلبية أكثر فعالية عند الترددات العالية وغالبًا ما توفر حلاً مناسبًا دون الحاجة إلى تحكم نشط. [3]
تاريخ
اختبار التحكم الإلكتروني بالضوضاء في فيينا 1973

تم منح براءة الاختراع الأولى لنظام التحكم في الضوضاء للمخترع Paul Lueg براءة الاختراع الأمريكية 2،043،416 في عام 1936. وصفت براءة الاختراع كيفية إلغاء النغمات الجيبية في القنوات عن طريق التقدم الطوري للموجة وإلغاء الأصوات العشوائية في المنطقة المحيطة بمكبر الصوت عن طريق عكس القطبية . [4] في الخمسينيات من القرن الماضي ، حصل لورانس جيه فوغل على براءة اختراع لأنظمة إلغاء الضوضاء في قمرة القيادة في طائرات الهليكوبتر والطائرات. في عام 1957 طور ويلارد ميكر نموذجًا عمليًا للتحكم النشط في الضوضاء المطبق على واقي الأذن المحيط. تحتوي سماعة الرأس هذه على عرض نطاق توهين نشط يبلغ حوالي 50-500 هرتز ، مع حد أقصى للتوهين يبلغ حوالي 20 ديسيبل. [4]بحلول أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، أصبحت أول سماعات رأس فعالة للحد من الضوضاء متاحة تجارياً. يمكن تشغيلها بواسطة بطاريات NiCad أو مباشرة من نظام طاقة الطائرات.


المهم، كفاية رغي، هو ده كل الحوار. يارب تكون عرفت معلومات تفتح لك باب في المجال بتاع السماعات ده.  سلام.

BY:

تعليقات