NTT ontwikkelt actieve ruisonderdrukkingstechnologie voor open oortelefoons

Machine vertaald door Microsoft Edge browser:
14 november 2024

Japan Telegraph and Telephone Corporation

S Werelds eerste breedband ruisonderdrukkende technologie voor open oortelefoons die omgevingsgeluid kan onderdrukken zonder uw oren te blokkeren ~ Het realiseren van een comfortabele luisterervaring waarbij u helder geluid kunt horen zonder uw oren te blokkeren, zelfs in drukke straten en mobiliteit in de stad ~

Belangrijkste punten van de presentatie:

◆Bevestigde ANC-technologie (Active Noise Control), een actieve ruisonderdrukkingstechnologie die ruis in een brede band van 100~3.000Hz kan onderdrukken, zodat het geluid van open-oortelefoons duidelijk te horen is, zelfs in lawaaiige omstandigheden.

als methode om de latentie van het ANC-systeem te verminderen die nodig is om breedbandruisonderdrukking te bereiken, hebben we een nieuw ontwerp voor de microfoon en luidspreker van de hoofdtelefoon ontwikkeld om de akoestische vertraging te verminderen, en een nieuw luidsprekerontwerp en softwareproces om de mechanische vertraging voor elke frequentieband te verminderen.

◆Open-oortelefoons met lage oorbelasting bieden een comfortabele luisterervaring, zelfs in lawaaierige omgevingen

Japan Telegraph and Telephone Corporation (Hoofdkantoor: Chiyoda-ku, Tokio, President & CEO: Akira Shimada, hierna "NTT" genoemd) heeft ANC-technologie ontwikkeld om omgevingsgeluid bij het oor te verminderen in open oortelefoons die de oren niet blokkeren. In deze technologie, een praktische ruisonderdrukkende technologie voor open oortelefoons, hebben we het ontwerp van de microfoon en luidsprekers van de hoofdtelefoon opnieuw ontwikkeld, evenals softwareverwerking, om breedbandige ruisonderdrukking te bereiken. Met deze technologie kunt u het geluid van open oortelefoons duidelijk horen door ruis te onderdrukken terwijl u het omgevingsgeluid op natuurlijke wijze voelt. Daarnaast wordt verwacht dat het toepassingsgebied van de akoestische XR-technologie (*1), waarbij virtuele geluiden die via een hoofdtelefoon worden weergegeven worden versmolten met echte geluiden die direct met de oren worden gehoord, zal worden uitgebreid. Open-oor hoofdtelefoons die gebruik maken van deze technologie zullen tentoongesteld worden op NTT R&D FORUM 2024 -IOWN INTEGRAL(*2) dat gehouden wordt op 25~29 november 2024.

1. Achtergrond

NTT heeft gewerkt aan de ontwikkeling van open-oor-hoofdtelefoonontwerptechnologie die weergave realiseert die alleen de gebruiker kan horen zonder de oren te blokkeren, met als doel de PSZ-technologie (Personalized Sound Zone) tot stand te brengen, de ultieme privégeluidsruimte waarin "geluiden die u wilt horen" alleen door uzelf gehoord kunnen worden zonder dat ze naar de mensen om u heen lekken, en "geluiden die u niet wilt horen" worden buitengesloten (*3). Met deze open oortelefoons kunt u op natuurlijke wijze uw omgeving horen en ze zijn ontworpen om geluidslekkage te voorkomen, zodat ze gebruikt kunnen worden op openbare plaatsen, kantoren en andere gemeenschappelijke ruimten. Bovendien worden de oren niet moe en kunnen ze lange tijd gedragen worden. Daarnaast richten we ons op deze kenmerken en pleiten we voor akoestische XR-technologie die virtueel geluid van open oortelefoons laat samensmelten met echt geluid dat direct met het oor te horen is, en voeren we onderzoeks-, ontwikkelings- en demonstratie-experimenten uit (*1).

Conventionele open oortelefoons zijn alleen in staat om geluid onder 1.000 Hz te verminderen, zelfs als de ruisonderdrukkende functie aanwezig is. Daarom kan het geluid rond 3.000 Hz, waar het menselijk oor het gevoeligst voor is, niet verminderd worden. Daarom hebben we de Active Noise Control (ANC)-technologie ontwikkeld die geluid boven 1.000 Hz in open oortelefoons kan verminderen.

2. Technische uitdagingen

Er zijn twee manieren om ruis in hoofdtelefoons te verminderen: actieve ruisonderdrukking (ANC) en passieve ruisonderdrukking (PNC). ANC maakt gebruik van een referentiemicrofoon die in de hoofdtelefoon is ingebouwd om het lawaai op te vangen, en gebruikt vervolgens een foutmicrofoon om te bepalen of het lawaai in het oor uit staat om een signaal van het lawaai uit fase te genereren, dat vervolgens door de hoofdtelefoon wordt afgespeeld om het lawaai te compenseren. Het kan met name worden verminderd voor lage frequenties onder 1.000 Hz. PNC daarentegen blokkeert het lawaai door de oren af te sluiten met de fysieke structuur van de hoofdtelefoon zelf. Dit kan vooral worden verminderd voor hoge frequenties boven 1.000 Hz. Afgesloten hoofdtelefoons met ANC, die al op grote schaal verkrijgbaar zijn bij het grote publiek, combineren ANC en PNC om een effectieve ruisonderdrukking te bereiken.

Open oortelefoons hebben echter geen structuur die de oren blokkeert, dus hoogfrequent geluid bereikt de oren zoals ze zijn. Bovendien, aangezien het menselijk gehoor gevoelig is voor het gebied rond 3.000 Hz, moet voor ANC een hoge frequentie van 1.000 Hz of meer gedempt worden om effectieve ruisonderdrukking in het gehoorzintuig te bereiken met een open oortelefoon.

Figuur 1. ANC in gesloten en open oortelefoons

3. Technologische punten

Om ruis boven 1.000 Hz met ANC-technologie te verminderen, moet het ANC-systeem een ultralage latentie (in submilliseconden) uitvoeren vanaf het geluid dat door de referentiemicrofoon wordt opgepikt naar het signaal van het geluid dat uit fase is totdat het de positie van de foutmicrofoon bereikt. Vooral in het geval van hoofdtelefoons is de onderlinge afstand slechts enkele centimeters, omdat de referentiemicrofoon, de foutmicrofoon en de luidspreker die het geannuleerde geluid weergeeft, in de behuizing van de hoofdtelefoon zijn ingebouwd. Daarom moeten ANC-systemen zeer snel zijn en moet de latentie van ANC-systemen zo laag mogelijk zijn. Daarom is in het ANC-systeem,

(1) Akoestische vertraging

(2) Mechanische vertraging

Wij hebben een technologie ontwikkeld die de twee vertragingsfactoren vermindert. (1) Akoestische vertraging is het tijdsverschil tussen het geluid van de bron naar de doelpositie. Geluid verplaatst zich door de lucht met een snelheid van ongeveer 340 meter per seconde, wat erg langzaam is vergeleken met licht en elektrische signalen. Daarom hebben we een nieuw ontwerp gemaakt waarbij de microfoon zo geplaatst is dat de geluidsbron en de referentiemicrofoon zich dicht bij de foutmicrofoon en de luidspreker in de hoofdtelefoon bevinden om de akoestische vertraging te beperken. (2) Mechanische vertraging is een vertraging die optreedt wanneer de mechanische componenten in de apparatuur of de hoofdtelefoon in werking zijn. Het membraan van de luidspreker die in de hoofdtelefoon is ingebouwd, heeft bijvoorbeeld een fysieke tijd nodig tussen het ontvangen van een elektrisch signaal en het daadwerkelijk produceren van geluid. En deze vertraging varieert van frequentieband tot frequentieband, afhankelijk van het ontwerp van de luidsprekerunit. Daarom zijn in deze technologie een nieuw hardwareontwerp en softwareverwerking gebruikt om de mechanische vertraging voor elke frequentieband te verminderen. Bij het hardwareontwerp hebben we de positie en karakteristieken van de luidsprekers opnieuw ontworpen, en bij de softwareverwerking hebben we een filter ontworpen met een lage latentie en een lage rekeninhoud. Daarnaast is deze technologie gecombineerd met de ontwerptechnologie van open-oor hoofdtelefoons (*3) die geluidslekkage voorkomt om te voorkomen dat het geluid naar de omgeving lekt en om een toename van het lawaai rond de gebruiker te voorkomen.

Deze technologie, die (1) akoestische vertraging en (2) mechanische vertraging vermindert, heeft het voor het eerst ter wereld mogelijk gemaakt om de ANC-bandbreedte van open oortelefoons te vergroten. Toen deze technologie werd geëvalueerd aan de hand van het lawaai in het vliegtuig, werd bevestigd dat het tot ongeveer 3.000 Hz gereduceerd kon worden. Het bereikt een ruisonderdrukking tot 13,7 dB en een gemiddelde van 7,8 dB bij 1.000 ~ 3.000 Hz.

Figuur 2. Akoestische en mechanische vertragingen in ANC

Figuur 3. Prototype open-oor hoofdtelefoon ontworpen met deze technologie

Figuur 4. Evaluatie van ruisonderdrukking bij ANC met behulp van deze technologie

4. Toekomstige ontwikkelingen

In de toekomst willen we open oortelefoons met deze technologie op de markt brengen, en we zullen de bandbreedte voor ruisonderdrukking verder uitbreiden en verifiëren in verschillende echte omgevingen. Daarnaast zullen bedrijven van de NTT Group diensten ontwikkelen zoals meeslepend entertainment en audiogidsen die deze technologie integreren met akoestische XR-technologie, waarbij virtueel geluid dat via een hoofdtelefoon te horen is, samensmelt met echt geluid dat direct met het oor te horen is.

[Woordenlijst]

※1

De uitdaging aangaan om een nieuwe ruimtelijke geluidsproductie te maken voor Super Kabuki met "Super Kabuki Powered by NTT" ~Het realiseren van een ruimtelijke geluidsproductie die het realistische geluid van het podium en het geluidseffect in de oren overbrugt~

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

※2

"NTT R&D FORUM 2024 -IOWN INTEGRAL" officiële website www.rd.ntt/forum/2024/This pagina wordt geopend in een nieuw venster

NTT R&D FORUM 2024 - Beeld van IOWN INTEGRAL

※3

Ontwikkeling van ontwerptechnologie voor oortelefoons die alleen door de gebruiker gehoord kunnen worden zonder de oren te blokkeren

~Realisatie van geluidsgolfregeling die geluidslekkage naar de omgeving annuleert terwijl geluid aan de gebruiker wordt geleverd met één luidspreker~

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

Vragen van de pers over deze kwestie

Japan Telegraph and Telephone Corporation,

Service Innovation Research Institute,

Afdeling Planning, medewerker Public Relations

tools.group.ntt/jp/rd/contact/index.php pagina wordt geopend in een nieuw venster