Убийцы шума: Гарнитуры

Ближе к телу

Простейший способ решения проблем умеренного шума — расположение микрофона как можно ближе к источнику полезного сигнала, то есть, в случае с гарнитурой, к вашему рту. Недаром профессиональные гарнитуры выполнены в виде длинных «палочек», удерживающих микрофон прямо напротив губ. В этом случае общую чувствительность микрофона можно занизить, а полезный сигнал будет выделяться на фоне шума благодаря тому, что интенсивность звука падает обратно пропорционально квадрату расстояния до его источника. И даже если вы говорите достаточно тихо, микрофон у самых губ уловит голос, а шум — нет за счет малой чувствительности. Такой метод хорош, поскольку позволяет обойтись без сложных аппаратных решений и к тому же имеет достаточно линейную частотную характеристику.

Однако для беспроводных гарнитур, которые производители стремятся сделать как можно компактнее, такой способ применяется редко (не всем хочется выглядеть как оператор телефонного центра). Простейший способ компромисса между габаритами и шумоподавлением — направленный на источник звука (рот) микрофон. Вэтом случае, условно говоря, шумы, приходящие с других направлений, микрофоном не воспринимаются. Но и этот способ имеет свои минусы. Во-первых, диаграмма направленности таких микрофонов различна для разных частот, и шумы на некоторых частотах таким образом отсеять не удается, да и голос искажается. А во-вторых, гарнитуры с направленными микрофонами чувствительны к ориентацию в пространстве: чуть повернете держатель — и вот уже собеседник слышит вас намного хуже.

А два — лучше

Многие производители гарнитур перешли к использованию другой схемы. Что, если пойти по пути природы и возложить на микрофоны только перевод акустического сигнала в электрический, а шумоподавление поручить отдельному аппаратно-программному комплексу? Возьмем два всенаправленных микрофона, сигналы с которых обрабатываются по специальному алгоритму. В упрощенном виде можно сказать, что микрофон, расположенный ближе к вашему рту, воспринимает и голос, и шум. Дальний микрофон воспринимает голос как более «тихий» (интенсивность звука падает обратно пропорционально квадрату расстояния до его источника) и с небольшим запаздыванием, а шум — приблизительно так же (предполагается, что источник фонового шума располагается на гораздо большем расстоянии, чем источник голоса). Далее оба сигнала сравниваются, из них тем или иным способом (зависит от сложности алгоритма и возможностей аппаратной части) вычленяется постоянная составляющая (шум), которая и вычитается из сигнала ближнего микрофона. Эта схема проста, дешева, не искажает голос и хорошо работает в условиях умеренно громкого шума в гарнитурах многих производителей — отличаются в основном алгоритмы обработки сигналов и сигнальные процессоры. Классический вариант этой схемы — гарнитура Jabra Extreme в нашем тесте.

Череп и кости

При очень высоком уровне шума эффективность двухмикрофонной схемы уже становится недостаточной. Примеры таких мест, где уровень шума может быть настолько высок, что никакое сравнение сигнала не позволит выделить на его фоне полезную голосовую часть, — промышленные цеха, поля аэропортов, вагоны метро и т. п. Решение подобной задачи, как это ни странно, существует с тех пор, как конструкторы догадались о том, что рот не единственный источник, с которого можно снимать голосовой сигнал. Попробуйте закрыть уши ладонями или заткнуть пальцами (чтобы отсеять бóльшую часть шумов) и сказать что-нибудь вслух. При этом вы хорошо слышите собственный голос, хотя передача звука по воздуху к барабанным перепонкам перекрыта — звук проходит не по воздуху, а через кости черепа. Или скажите что-нибудь, положив ладонь себе на горло, — почувствуете вибрацию голосовых связок. Последний способ многие десятилетия применяется в военных гарнитурах — ларингофонах, где специальный микрофон, плотно прижатый к коже шеи, снимает звук фактически непосредственно с голосовых связок.

Но для мирного применения такой способ, конечно, не годится — гарнитура в виде «ошейника» не очень удобна, да и голос сильно искажается. Поэтому на «гражданке» применяется ряд других военных технологий, одна из них — «снятие» голоса с костей черепа (височной или челюстной). Такой способ позволяет сделать гарнитуры очень компактными. Шумоподавление при использовании костной проводимости звука (как, например, в гарнитуре Motorola Endeavor HX1) — практически абсолютное, хотя голос сильно искажается. Но эту проблему можно частично решить применением гибридной схемы с одновременным использованием двух всенаправленных микрофонов, как это сделано в гарнитуре Jawbone Icon.