Основная технология аудиозума — формирование луча или пространственная фильтрация.Он может менять направление аудиозаписи (то есть определяет направление источника звука) и корректирует его по мере необходимости.В этом случае оптимальным направлением является суперкардиоидная диаграмма направленности (на фото ниже), которая усиливает звук, исходящий спереди (то есть в том направлении, куда смотрит камера), одновременно ослабляя звук, исходящий с других направлений (фоновый шум).).
Основа этой технологии заключается в том, что необходимо настроить максимально всенаправленный микрофон: чем больше микрофонов и чем дальше, тем больше звука можно записать.Когда телефон оснащен двумя микрофонами, они обычно располагаются сверху и снизу, чтобы максимально увеличить расстояние между собой;а сигналы, принимаемые микрофонами, будут в наилучшем сочетании, образующем суперкардиоидную направленность.
Изображение слева — типичная аудиозапись;Звуковой зум на изображении справа имеет суперкардиоидную направленность, которая более чувствительна к целевому источнику и снижает фоновый шум.
Результат такой высокой направленности достигается с помощью ненаправленного приемника путем установки разного усиления для каждой группы отдельных микрофонов в разных местах телефона, а затем суммирования фаз пиков для усиления желаемого звука и уничтожения боковой волны для уменьшения внеосевые помехи.
По крайней мере, теоретически.На самом деле у формирования луча в смартфонах есть свои проблемы.С одной стороны, сотовые телефоны не могут использовать технологию конденсаторных микрофонов, используемую в крупных студиях звукозаписи, а должны использовать электретные преобразователи — миниатюрные микрофоны MEMS (микроэлектромеханические системы), которым для работы требуется очень мало энергии.Кроме того, чтобы оптимизировать разборчивость и контролировать характерные спектральные и временные артефакты, возникающие при пространственной фильтрации (такие как искажения, потеря басов и общий звук с сильными фазовыми помехами/гнусавостью), производители смартфонов должны не только тщательно продумать размещение микрофона. , должен полагаться на собственную уникальную комбинацию звуковых функций, таких как эквалайзеры, распознавание голоса и шумоподавители (которые сами по себе могут вызывать звуковые артефакты).
Логично, что у каждого производителя есть свой уникальный метод формирования луча в сочетании с запатентованной технологией.Тем не менее, каждый из различных методов формирования луча имеет свои сильные стороны: от устранения реверберации речи до снижения шума.Однако алгоритмы формирования луча могут легко усилить шум ветра в записанном звуке, и не каждый может или хочет использовать дополнительное ветровое стекло для защиты МЭМС.И почему микрофоны в смартфонах не выполняют дополнительную обработку?Поскольку это ухудшает частотную характеристику и чувствительность микрофона, производители склонны полагаться на программное обеспечение для снижения шума и шума ветра.
Кроме того, смоделировать реальный шум ветра в естественной акустической среде в лабораторных условиях невозможно, и до сих пор не существует хорошего технического решения для борьбы с ним.В результате производители должны разрабатывать уникальные цифровые технологии защиты от ветра (которые можно применять независимо от ограничений промышленного дизайна продукта) на основе оценки записанного звука.OZO Audio Zoom от Nokia записывает звук благодаря ветрозащитной технологии.
Как и шумоподавление и многие другие популярные методы, формирование луча изначально было разработано для военных целей.Фазированные передатчики использовались в качестве радиолокационных антенн во время Второй мировой войны, а сегодня они используются для самых разных целей: от медицинской визуализации до музыкальных праздников.Что касается фазированных микрофонных решеток, то их изобрели в 70-х годах Джон Биллингсли (нет, не актер, сыгравший доктора Волаша в «Звездном пути: Энтерпрайз») и Роджер Киннс.Хотя производительность этой технологии в смартфонах за последнее десятилетие существенно не улучшилась, некоторые телефоны имеют большие размеры, некоторые имеют несколько наборов микрофонов, а некоторые даже имеют более мощные чипсеты.Сам мобильный телефон имеет более высокий уровень, что делает технологию аудиозумирования более эффективной в различных аудиоприложениях.
В статье Н. ван Вейнгаардена и Э.Х. Воутерса «Улучшение звука с помощью формирования луча с помощью смартфонов» говорится: «Приходит на ум, что страны (или компании) наблюдения могут использовать определенные методы формирования луча, чтобы шпионить за всеми жителями. Но в масштабах массовой слежки , какое влияние может оказать система формирования луча смартфона?[…] Теоретически, если технология станет более зрелой, она может стать оружием в арсенале государства наблюдения, но до этого еще далеко.Конкретная технология формирования луча в смартфонах все еще остается относительно неизведанной территорией, а отсутствие технологии отключения звука и незаметных опций синхронизации уменьшают возможность скрытого прослушивания.
Время публикации: 14 июня 2022 г.
