Aktif gürültü kontrolü

Aktif gürültü kontrolü (ANC) gürültü engelleme veya aktif gürültü azaltma (ANR) olarak da bilinir, özellikle birinciyi iptal etmek için tasarlanmış ikinci bir sesin eklenmesiyle istenmeyen sesi azaltmak için bir yöntemdir.

Ses, sıkıştırma ve seyrekleşme dönemlerinden oluşan bir basınç dalgası 'dır. Gürültü engelleme hoparlörü orijinal sese aynı genlik ile ancak ters fazlı (antifaz olarak da bilinir) bir ses dalgası yayar. Dalgalar girişim adı verilen bir süreçte yeni bir dalga oluşturmak için birleşir ve birbirlerini yıkıcı girişim adı verilen bir etki ile etkili bir şekilde yok ederler.

Modern aktif gürültü kontrolü genellikle analog devrelerin veya dijital sinyal işleme kullanımıyla elde edilir. Uyarlanabilir algoritmalar arka plandaki işitsel veya sesli olmayan gürültünün dalga biçimini analiz etmek için tasarlanmıştır daha sonra belirli algoritmaya dayalı olarak faz kayması veya orijinal sinyalin polaritesinin tersine çevirecek bir sinyal üretir. Bu ters çevrilmiş sinyal (antifazda) daha sonra yükseltilir ve bir dönüştürücü yıkıcı parazit yaratarak orijinal dalga biçiminin genliğine orantılı bir ses dalgası oluşturur. Bu algılanabilir gürültünün hacmini etkili bir şekilde azaltır.

Bir gürültü engelleme hoparlörü zayıflatılmış ses kaynağı ile aynı yerde bulunabilir. Bu durumda gürültüyü yok etmek için istenmeyen sesin kaynağı ile aynı ses gücü seviyesine sahip olması gerekir. Alternatif olarak iptal sinyalini yayan dönüştürücü ses zayıflatmasının istendiği yerde (örneğin, kullanıcının kulağı) konumlandırılabilir. Bu sesi yok etmek için çok daha az bir güç seviyesi gerektirir ancak yalnızca tek bir kullanıcı için etkilidir. Diğer yerlerde gürültü önleme istenmeyen sesin üç boyutlu dalga cepheleri ile eşleşip alternatif yapıcı ve yıkıcı parazit bölgeleri oluşturabildiğinden bazı noktalarda gürültüyü azaltırken diğerlerinde gürültüyü ikiye katladığından daha zordur. Küçük kapalı alanlarda (örneğin, bir arabanın yolcu bölmesi) küresel gürültü azaltma birden çok hoparlör ve geri bildirim mikrofon ile ve muhafazanın modal yanıtlarının ölçülmesi yoluyla elde edilebilir.

Uygulamalar korunacak bölgenin türüne bağlı olarak "1 boyutlu" veya 3 boyutlu olabilir. Periyodik sesler hatta karmaşık olanlar bile dalga formundaki tekrarlar nedeniyle rastgele seslerden daha kolaydır.

"1 boyutlu bölgenin" korunması daha kolaydır ve etkili olması için yalnızca bir veya iki mikrofon ve hoparlör gerektirir. Birkaç ticari uygulama başarılı olmuştur: gürültü önleyici kulaklıklar, aktif susturucu, anti - horlama cihazları, karaoke makinesi için ses veya merkez kanal çıkarma ve kontrol Klima kanallarında gürültü. "1-boyut" terimi gürültü ile aktif hoparlör (mekanik gürültü azaltma) veya aktif hoparlör ile dinleyici (kulaklık) arasındaki basit bir pistonik ilişkiyi ifade eder.

3 boyutlu bir bölgenin korunması çok sayıda mikrofon ve hoparlör gerektirir bu da onu daha pahalı yapar. Gürültü azaltma tek bir dinleyicinin sabit kalmasıyla daha kolay elde edilir ancak birden fazla dinleyici varsa veya tek dinleyici başını döndürürse veya alan boyunca hareket ederse gürültü azaltma zorluğu çok daha zor hale gelir. Yüksek frekanslı dalgaların havadaki nispeten kısa ses dalga boyları nedeniyle üç boyutta indirgenmesi zordur. Yaklaşık 800  Hz'de sinüzoidal gürültü havasındaki dalga boyu ortalama bir kişinin sol kulağının sağ kulağına olan mesafesinin iki katıdır; Doğrudan önden gelen böyle bir ses aktif bir sistem tarafından kolayca azaltılabilir ancak yandan gelen bir kulakta güçlenirken diğerinde güçlendirilerek gürültüyü daha yumuşak değil daha yüksek hale getirme eğiliminde olacaktır. 1000  Hz'nin üzerindeki yüksek frekanslı sesler, birçok yönden beklenmedik bir şekilde iptal etme ve güçlendirme eğilimindedir. Bazılarında üç boyutlu boşluktaki en etkili gürültü azaltma düşük frekanslı sesleri içerir. 3-D gürültü azaltmanın ticari uygulamaları uçak kabinlerinin ve kabin iç kısımlarının korunmasını içerir ancak bu durumlarda koruma esas olarak motor, pervane veya rotor kaynaklı gürültü gibi tekrarlayan (veya periyodik) gürültünün iptali ile sınırlıdır. Bunun nedeni bir motorun döngüsel yapısının analizi ve gürültü gidermenin uygulanmasını kolaylaştırmasıdır.

Modern cep telefonları konuşma sinyalinden gelen ortam gürültüsünü ortadan kaldırmak için çoklu mikrofon tasarımı kullanır. Ses ağızdan [gürültü sinyalleri] en uzaktaki ve ağza en yakın olan mikrofonlardan [istenen sinyal] alınır. Sinyaller istenen sinyalden gelen gürültüyü iptal etmek için işlenir ve gelişmiş ses kalitesi üretir.

Gürültü kontrolü genellikle kişisel rahatlık, çevresel kaygılar veya yasal uyum için ses emisyonlarını azaltmanın aktif veya pasif bir yoludur. Aktif gürültü kontrolü bir güç kaynağı kullanarak sesi azaltmadır. "Pasif" gürültü kontrolü bir güç kaynağı yerine yalıtım, ses emici fayanslar veya bir susturucu gibi gürültüyü yalıtan malzemelerle ses azaltmadır.

Aktif gürültü engelleme düşük frekanslar için en uygunudur. Daha yüksek frekanslar için boş alan ve sessizlik bölgesi teknikleri için boşluk gereksinimleri engelleyici hale gelir. Akustik boşluk ve kanal tabanlı sistemlerde düğüm sayısı artan frekansla hızla artar ve bu da aktif gürültü kontrol tekniklerini hızla yönetilemez hale getirir. Pasif tedaviler daha yüksek frekanslarda daha etkili hale gelir ve genellikle aktif kontrole ihtiyaç duymadan yeterli bir çözüm sağlar.

1936 - Bir gürültü kontrol sistemi için ilk patent mucit Paul Lueg'e verildi . Patent dalgayı faz ilerleterek ve hoparlör çevresindeki bölgedeki rastgele sesleri kutupları ters çevirip yok ederek kanallardaki sinüzoidal tonların nasıl iptal edileceğini açıkladı.

1957 - Willard Meeker bir çevresel kulaklığa uygulanan aktif gürültü kontrolü için bir kağıt tasarımı ve çalışma modeli geliştirdi. Bu kulaklık yaklaşık 50-500  Hz'lik aktif bir zayıflatma bant genişliğine sahipti ve maksimum zayıflama yaklaşık 20  dB idi.

1989 - Bose Aviation "Seri I Havacılık Kulaklığı" 1989 ile 1995 yılları arasında piyasada bulunan ilk Aktif Gürültü Azaltma kulaklığıydı. Gürültü engelleme işlevi içeriyordu ve NiCad pillerle veya uçaktan gelen güçle çalıştırılıyordu (iddia edilen pil ömrü 8 saat). Seri I havacılık kulaklıkları kulaklıklardaki şeffaf pencerelerle veya açma/kapama düğmesinin ve ses kontrolünün ayrı kontrol modülünde bulunduğuna dikkat çekerek ayırt edilir.

1992 - Japon pazarı Nissan Bluebird dünyada ANC sistemi takılı olarak satılan ilk otomobil oldu. Etkisi sınırlıydı ve bu tür bir teknolojinin otomobillerde daha geniş bir şekilde benimsenmesine yirmi yıl daha geçmesi gerekiyordu.