Как развивались системы активного шумоподавления и каковы их возможности

N+1Наука

Много шума для тишины

Как развивались системы активного шумоподавления и каковы их возможности

Николай Мартыненко

Гул авиадвигателя, городской шум за окном, утренний рев соседского перфоратора — в нашу жизнь регулярно вторгаются бессмысленные и беспощадные звуки, волны упругих механических колебаний. Любой звук для слышащего начинается с вибрации барабанной перепонки, которая передается по цепочке маленьких косточек в черепе и затем становятся сигналом, бегущим по слуховому нерву в головной мозг. Весь этот труд регулярно оказывается не только ненужным, но даже вредным: слово «шум» мы противопоставляем «сигналу», на шум жалуемся, от шума пытаемся сбежать или защититься.

Громкость любого звука зависит от амплитуды волн, которые добегают до нас по среде (будто то воздух, вода или даже твердое тело) до наших ушей, то есть от размаха колебаний частиц среды — чем больше «горбы» смещения, тем громче звук. Чтобы сделать любой звук тише, нужно уменьшить его амплитуду, пока он не добрался до наших барабанных перепонок. Обычно размах колебаний уменьшают, возводя всевозможные препятствия на пути распространения волны. Уличный шум ослабевает, если закрыть в комнате окно. От рева соседского перфоратора за стеной можно спастись при помощи берушей. Однако такой подход не всегда удобен и эффективен: в салоне самолета слышен гул двигателей, потому что стенок корпуса для защиты от этого шума недостаточно, в комнате с закрытым окном попросту становится душно, а в приспособлениях для ушей сложно сочетать хорошую звукоизоляцию с компактностью.

Схема регистрации звука угольным микрофоном — продольные колебания воздействуют на мембрану, заставляя ее сжиматься и разжиматься. Marc Rodriguez / giphy.com

Можно перейти от пассивной защиты к активному противодействию: уменьшить амплитуду, создав вторую волну, колебания которой происходят в противофазе — то есть «горбы» колебаний этих волн направлены противоположно. При наложении друг на друга эти колебания ослабят друг друга, амплитуда результирующей волны уменьшится, и звук станет тише — дополнительный шум буквально заглушит исходный.

Гипотетически так можно, например, заглушить шумный досуг компании с портативной колонкой при помощи точно такой же колонки, работающей «зеркально». На практике, конечно, сделать это проблематично из-за сложностей копирования звука и особенностей его распространения — эти обстоятельства затрудняют работу даже самых эффективных приборов.

Первый в истории патент на систему активного шумоподавления подал немец Пол Люг в январе 1933 года, за три дня до назначения Адольфа Гитлера рейхсканцлером. Автор предложил записывать нежелательный шум при помощи микрофона, передавать сигнал на громкоговоритель и воспроизводить в противофазе — звуковые волны наложатся и погасят друг друга, благодаря чему исходный шум исчезнет. Люг полагает, что изобретение можно использовать для борьбы с эхом в театрах и концертных залах, а также для подавления шума печатных машинок в конторах.

Схематическое описание системы активного шумоподавления Пола Люга в американском патенте (М — микрофоны, L — громкоговорители). Paul Lueg / United States Patent and Trademark Office, 1936

Вопреки воле изобретателя, патентное бюро классифицирует разработку Люга как военную, на нее вешают гриф «секретно» и передают на рассмотрение армейским структурам. Через год ведомство направляет автору ответ: изобретение лишено новизны, не представляет практического интереса для армии и потому патент на нее Люгу выдан не будет. Ученый пишет ответ со своими возражениями, однако в феврале получает второе письмо, которое касается уже практической демонстрации активного шумоподавления — теперь комиссия сочла это оригинальным приложением уже известного принципа интерференции и вновь отметила бесполезность метода в военной отрасли: в то время громкоговорители действительно были слишком слабыми и громоздкими, чтобы использоваться в армии. Однако история активного шумоподавления на этом не заканчивается.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Он и оно: как кофе управляет нашим организмом Он и оно: как кофе управляет нашим организмом

Все что вы хотели знать о кофе, включая «он» или «оно»

Популярная механика
Древний щенок 14 000 лет назад успел поужинать одним из последних шерстистых носорогов Древний щенок 14 000 лет назад успел поужинать одним из последних шерстистых носорогов

Ученые расшифровали ДНК куска плоти, обнаруженного в желудке мумии щенка

National Geographic
Не обязательно Disney. Пять красивых и необычных мультфильмов для всей семьи Не обязательно Disney. Пять красивых и необычных мультфильмов для всей семьи

5 мультфильмов, которые стоит добавить к семейному просмотру

Seasons of life
Самый лучший друг: может ли собака забыть хозяина? Самый лучший друг: может ли собака забыть хозяина?

Истории про верность собак всегда вызывают восхищение, а иногда даже и слезы

Популярная механика
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Геологи поместили часть древних марсианских рек под лед Геологи поместили часть древних марсианских рек под лед

Половина сетей долин на древнем Марсе могли быть сформированы талой водой

N+1
На что можно поспорить? 26 оригинальных идей ставок для пари с друзьями и девушкой На что можно поспорить? 26 оригинальных идей ставок для пари с друзьями и девушкой

Топ веселых и интригующих вариантов для ставок в дружеском споре

Playboy
Дизайн поведения: самый простой способ менять привычки Дизайн поведения: самый простой способ менять привычки

Что такое дизайн поведения? Давайте разберемся вместе

Reminder
Зачем учить английский, если есть онлайн-переводчики? Зачем учить английский, если есть онлайн-переводчики?

Почему нам еще далеко до мира без языковых барьеров

Psychologies
Кира Пиевская Кира Пиевская

Художница Кира Пиевская играет культовую Янку Дягилеву в байопике певицы

Собака.ru
Гортензия вьющаяся / Hydrangea scandens Гортензия вьющаяся / Hydrangea scandens

Луи-Жеро Кастор: говоря на языке искусства, мои букеты — это работы Ротко

Elle
Робот-колоноскоп с камерой и щипцами прополз по свиному кишечнику Робот-колоноскоп с камерой и щипцами прополз по свиному кишечнику

Американские инженеры создали самоходного робота для эндоскопии

N+1
«Мы живем в культуре стыда»: что документальный сериал «Хватит» рассказывает о проблеме насилия в России «Мы живем в культуре стыда»: что документальный сериал «Хватит» рассказывает о проблеме насилия в России

Автор сериала «Хватит» о домашнем насилии и сексизме в обществе

Forbes
Как бросить курить: самые эффективные методы Как бросить курить: самые эффективные методы

Мода на здоровый образ жизни как бы намекает, что от сигарет пора отказаться

Cosmopolitan
Как избавиться от целлюлита в домашних условиях Как избавиться от целлюлита в домашних условиях

Лайфхаки по борьбе с "апельсиновой коркой"

Cosmopolitan
«Улыбка Джокера»? Корнер-лифтинг — что это за операция, зачем и как ее делают «Улыбка Джокера»? Корнер-лифтинг — что это за операция, зачем и как ее делают

Опущенные уголки глаз и губ делают человека старше и придают угрюмости

Cosmopolitan
Доказано: нарисованные глаза на крупном рогатом скоте защищают их от львов Доказано: нарисованные глаза на крупном рогатом скоте защищают их от львов

Эффективность трюка, который используют фермеры, окончательно подтверждена

National Geographic
Как начать инвестировать, если у вас только 1000 рублей Как начать инвестировать, если у вас только 1000 рублей

Инвестиции сегодня — это модно или необходимо?

Psychologies
«Секс без перерыва»: Дмитрий Дибров заявил о пользе порнофильмов и БДСМ в браке «Секс без перерыва»: Дмитрий Дибров заявил о пользе порнофильмов и БДСМ в браке

Дмитрий Дибров рассказал, какие виды секса нужно практиковать семейным парам

Cosmopolitan
9 вещей, которые категорически нельзя делать в общественном транспорте 9 вещей, которые категорически нельзя делать в общественном транспорте

В общественных местах важно помнить не только о своем комфорте

Playboy
«Невозможно обособиться и жить в своем прекрасном феминистском мирке». Художница Юлия Цветкова — об искусстве, сексе и тюрьме «Невозможно обособиться и жить в своем прекрасном феминистском мирке». Художница Юлия Цветкова — об искусстве, сексе и тюрьме

Интервью с художницей, невольно ставшей лицом российского феминизма

СНОБ
Сумчатого волка назвали охотником на мелкую добычу Сумчатого волка назвали охотником на мелкую добычу

На кого охотился сумчатый волк

N+1
«Дед говорил, что был во всех тюрьмах Москвы и Ленинграда» «Дед говорил, что был во всех тюрьмах Москвы и Ленинграда»

О писателе-натуралисте, который стал любимым для многих поколений детей

Огонёк
«Непобедимое солнце» — новый роман Виктора Пелевина, который, кажется, понравится всем «Непобедимое солнце» — новый роман Виктора Пелевина, который, кажется, понравится всем

Новый роман Виктора Пелевина, который уже провозгласили самым профеминистичным

Esquire
Гости из будущего Гости из будущего

Говорящий холодильник, духовка с Интернетом и многое другое

Лиза
Проверь себя! 7 признаков, что твой гардероб подобран правильно Проверь себя! 7 признаков, что твой гардероб подобран правильно

Насколько правильно и функционально собран твой гардероб?

Cosmopolitan
Немного Лавкрафта, биохакеры и детектив о маньяке: какие сериалы стоит смотреть в августе Немного Лавкрафта, биохакеры и детектив о маньяке: какие сериалы стоит смотреть в августе

Все лучшее от Netflix, HBO, Start.ru и «Амедиатеки»

Forbes
Эффект Люцифера: почему в белорусских изоляторах жестоко издевались над задержанными протестующими Эффект Люцифера: почему в белорусских изоляторах жестоко издевались над задержанными протестующими

Как и почему обычные люди превращаются в жестоких надзирателей?

Forbes
«Это будет последняя ошибка Лукашенко»: Мария Колесникова о новых целях оппозиции, переговорах с бизнесом и тревожном звонке в Москву «Это будет последняя ошибка Лукашенко»: Мария Колесникова о новых целях оппозиции, переговорах с бизнесом и тревожном звонке в Москву

Мария Колесникова назвала главный просчет Лукашенко

Forbes
От 20 до 50 млрд долларов за сделку и «грязная мыльная опера»: главное из расследования NYT о продаже TikTok в США От 20 до 50 млрд долларов за сделку и «грязная мыльная опера»: главное из расследования NYT о продаже TikTok в США

Когда именно Трамп решил заблокировать китайскую соцсеть?

TJ
Открыть в приложении