능동형 소음 제어

Active noise control
능동 노이즈 감소의 그래픽 묘사
"음향억제"는 여기서 방향을 바꾼다.총의 주둥이는 소음기(화기)를 참조한다.로켓 발사 시 소음을 꺾는 방법은 사운드 억제 시스템을 참조하십시오.

능동형 소음 제어(ANC), 일명 능동형 소음 제어(NC) 또는 능동형 소음 감소(ANR)라고도 하는 능동형 소음 제어(ANC)는 1차 소음 취소를 위해 특별히 설계된 2차 소리를 추가하여 원하지 않는 소리를 줄이는 방법이다.이 개념은 1930년대 후반에 처음 개발되었다. 이후 1950년대에 시작된 개발 작업은 결국 1980년대 후반에 상용 항공사의 헤드셋을 제공하게 되었다.이 기술은 도로 차량과 휴대전화에서도 사용된다.

설명

음은 압력파로서, 압축과 희소작용이 번갈아 일어나는 기간으로 구성된다.소음 취소 스피커는 진폭은 같지만 원래 소음에 비례하여 반전 위상(일명 항정신병)으로 음파를 방출한다.파도는 새로운 파동을 형성하기 위해, 간섭이라고 불리는 과정에서, 그리고 효과적으로 서로를 제거한다. 즉 파괴적인 간섭이라고 불리는 효과.

현대적인 능동 소음 제어는 일반적으로 아날로그 회로나 디지털 신호 처리를 통해 달성된다.적응 알고리즘은 배경 청각 또는 비 청각 노이즈의 파형을 분석하도록 설계되었다가 특정 알고리즘에 기초하여 위상 편이 또는 원래 신호의 극성을 반전시키는 신호를 생성한다.그런 다음 이 반전 신호(항해제)가 증폭되고 변환기가 원래 파형의 진폭에 정비례하는 음파를 생성하여 파괴적인 간섭을 일으킨다.이것은 인지 가능한 소음을 효과적으로 감소시킨다.

소음 취소 스피커는 감쇠할 음원과 함께 배치될 수 있다.이 경우 노이즈를 취소하려면 원하지 않는 소리의 소스와 동일한 오디오 파워 레벨을 가져야 한다.또는 취소 신호를 방출하는 변환기는 감음이 필요한 위치(예: 사용자의 귀)에 위치할 수 있다.이는 취소 시 훨씬 낮은 전력 수준을 요구하지만 한 명의 사용자에게만 유효하다.원치 않는 소리의 3차원 파동과 취소 신호가 일치하고 건설적이고 파괴적인 간섭 영역을 교대로 만들어 일부 지점의 소음을 줄이고 다른 지점의 소음을 두 배로 증가시킬 수 있기 때문에 다른 위치에서의 소음 해소는 더욱 어렵다.밀폐된 작은 공간(예: 자동차의 객실)에서는 여러 개의 스피커와 피드백 마이크 및 인클로저의 모달 응답 측정을 통해 전지구적 소음 감소를 달성할 수 있다.

적용들

애플리케이션은 보호할 영역의 유형에 따라 "1차원" 또는 3차원일 수 있다.주기적인 소리, 심지어 복잡한 소리라도 파형의 반복 때문에 임의의 소리보다 취소가 더 쉽다.

'1차원 영역'의 보호는 더 쉽고, 효과적이기 위해서는 1~2개의 마이크와 스피커만 있으면 된다.소음 방지 헤드폰, 액티브 머플러, 흡인 방지 장치, 가라오케 기계용 음성 또는 중앙 채널 추출, 에어컨 덕트 내 소음 제어 등 여러 가지 상업적 응용 프로그램이 성공적이었다."1차원"이란 소음과 능동형 스피커(기계적 소음 감소) 또는 능동형 스피커와 청취자(헤드폰) 사이의 단순한 피스토닉 관계를 말한다.

3차원 영역을 보호하려면 많은 마이크와 스피커가 필요하기 때문에 비용이 더 많이 든다.소음 감소는 한 청취자가 정지해 있을 때 보다 쉽게 달성되지만, 여러 청취자가 있거나 한 청취자가 고개를 돌리거나 공간 전체에서 움직이면 소음 감소에 대한 어려움이 훨씬 더 커진다.고주파파는 공기 중 오디오 파장이 상대적으로 짧아 3차원 축소가 어렵다.오른쪽 귀에 보통 사람의 왼쪽 귀의 정현파 소음의 공기 중에 대략 800Hz의 파장은 거리를 갑절로;[1]이 이렇게 시끌시끌 떠들직접 앞에서 쉽게 하나의 능동적 시스템으로 측면에서 줄어들 것이다 반면 다른에서 강화 되고 한쪽 귀에 취소할, 그 소음이 점점, 번호를 만드는 경향이 있을 것이다t더 부드럽다. 1000Hz 이상의 고주파 소리는 많은 방향에서 예측 불가능하게 취소되고 강화되는 경향이 있다.[2]요컨대, 3차원 공간에서 가장 효과적인 소음 감소는 저주파 음을 포함한다.3-D 소음 감소의 상업적 적용에는 항공기 캐빈과 자동차 인테리어의 보호가 포함되지만, 이러한 상황에서 보호는 주로 엔진, 프로펠러 또는 로터 유도 소음과 같은 반복적(또는 주기적) 소음을 취소하는 것으로 제한된다.이는 엔진의 주기적 특성으로 인해 분석과 소음 해제가 적용되기 쉽기 때문이다.

현대의 휴대폰은 다중 마이크로폰 디자인을 사용하여 음성 신호의 주변 소음을 제거한다.소리는 입[소음 신호]에서 가장 먼 마이크와 입[소음 신호]에서 가장 가까운 마이크[소음 신호]에서 포착된다.신호는 원하는 신호의 노이즈를 취소하기 위해 처리되어 음성 음질이 개선된다.[citation needed]

능동 진동 제어를 통해 소음을 제어할 수 있는 경우도 있다.이 접근방식은 구조물의 진동이 주변 공기나 물에 진동을 결합하여 원치 않는 소음을 발생시킬 때 적절하다.

능동형 대 수동형 노이즈 제어

소음 제어는 종종 개인적 편의, 환경적 고려 또는 법적 준수를 위해 소리 방출을 감소시키는 능동적 또는 수동적 수단이다.능동형 소음 제어는 전원을 이용한 음절감이다.패시브 노이즈 컨트롤은 절연재, 흡음 타일, 또는 소음기 등 소음 격리재에 의한 음량 저감이다.

능동 노이즈 해제는 저주파수에 가장 적합하다.더 높은 주파수의 경우, 여유 공간과 침묵 구역 기법에 대한 간격 요구사항이 금지된다.음향 공동 및 덕트 기반 시스템에서는 노드의 수가 빈도가 증가함에 따라 급격히 증가하므로 능동 소음 제어 기법을 신속하게 관리할 수 없게 된다.수동적 치료는 더 높은 주파수에서 더 효과적이 되며 종종 능동적 제어 없이도 적절한 해결책을 제공한다.[3]

역사

1973년 비엔나 전자 소음 관리 시험

소음 제어 시스템의 첫 특허는 1936년 발명가 폴 루그에게 수여되었다.특허에서는 극성을 반전시켜 확성기 주변 지역의 임의음을 취소하고 파동을 상상으로 유도해 덕트의 사인 음을 취소하는 방법을 기술했다.[4]1950년대에 Lawrence J. Fogel은 헬리콥터와 비행기 콕핏의 소음을 취소하는 시스템을 특허를 얻었다.1957년 윌러드 미커는 경골 귀마개에 적용된 능동 소음 제어의 작동 모델을 개발했다.이 헤드셋은 활성 감쇠 대역폭이 약 50–500 Hz였으며, 최대 감쇠 대역폭은 약 20 dB이었다.[4]1980년대 후반에 상업적으로 이용 가능한 최초의 능동형 소음 감소 헤드셋이 출시되었다.그것들은 NiCad 배터리로 구동되거나 항공기 동력 시스템에서 직접 구동될 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Moylan, William (2006). Understanding and crafting the mix: the art of recording. Focal Press. p. 26. ISBN 0-240-80755-3.
  2. ^ 평균 머리는 귀에서 귀까지 약 21.5cm(8.5인치)이다.음속을 초속 343m(초속 1125피트)로 가정하면 1600Hz 음조의 전체 파장은 귀에서 귀까지 도달한다.그 주파수의 절반인 800Hz의 음은 파장의 길이가 두 배나 된다.옆에서 들려오는 그런 하나의 어조가 두 귀에서 180도 위상 밖으로 나타날 것이다. 한쪽 귀는 다른 쪽 귀와 비교된다.다른 각도에서 나오는 능동 소음 제어 톤은 양쪽 귀의 원래 톤을 한 번에 감쇠시킬 수 없다.
  3. ^ "Active Noise Control" (PDF). medialab. December 2005. Archived from the original (PDF) on April 26, 2012.
  4. ^ a b "Evaluation of an Improved Active Noise Reduction Microphone using Speech Intelligibility and Performance-Based Testing, n.d." (PDF). hdl:10919/27111. Archived from the original on 2015-10-26. Retrieved 2020-09-23.

외부 링크