Несись, голос: технология формирования луча

Технология формирования луча (Beamforming) описывает способ манипулирования пространственным откликом при распространении любой волны. Она может применяться в радиочастотных приложениях, в осветительных системах и, как в нашем случае, в акустических системах. Технология Beamforming позволяет управлять направленностью различных звуковых характеристик, чтобы акустические волны были направлены в нужную сторону, а не туда, куда не следует.

Компания Shure использует технологии формирования луча в многочисленных аудиоустройствах и микрофонах, чтобы обеспечить связь между голосами независимо от их местоположения в комнате или конференц-зале. Вот как можно использовать технологию формирования луча для улучшения связи в вашей организации.

Эволюция технологии

Технология формирования луча может быть реализована несколькими способами - геометрическим, физическим, в области аналоговых сигналов и с помощью цифровой обработки сигналов (ЦОС). Геометрическое формирование луча достигается за счет формы объекта. Физически оно осуществляется с помощью интерференционной трубки и одного конденсаторного микрофона. В области аналоговых сигналов формирование луча реализуется с помощью аналоговой обработки сигналов и полупроводниковых компонентов, резисторов, конденсаторов и проводников. Мы используем DSP для формирования луча в нашем портфеле потолочных, настенных и настольных микрофонов Microflex Advance (включая недавно выпущенный интегрированный потолочный микрофон и громкоговоритель MXA902), и это достигается с помощью множества сигналов, которые манипулируются для управления направленностью в конференц-зале или другом пространстве.

Сегодня, как правило, технология формирования луча используется в DSP. Физическое формирование луча с помощью помехозащитной трубки сегодня встречается в основном в микрофонах-ружьях, но отрасль в значительной степени уходит от физической области и переходит к цифровой с архитектурой DSP и блоками обработки, которые позволяют манипулировать сигналами для связи.

Технология формирования луча на основе DSP позволяет динамически изменять направленность микрофона, не меняя его физического положения. Разница между микрофоном-маской и микрофоном-дробовиком очевидна. При использовании ружейного микрофона для улавливания звука необходимо физически направлять его в разные стороны.

Массивный микрофон с технологией формирования луча на основе DSP позволяет изменить программу обработки таким образом, чтобы направить микрофон на область наибольшей чувствительности в одной части помещения и при этом управлять областями наименьшей чувствительности в других частях помещения. Технология DSP позволяет микрофонам плавно перестраиваться, улавливая необходимые фрагменты разговора и определяя зоны наибольшей чувствительности, требующие манипуляций.

Преимущества Beamforming

Технология Beamforming оптимальна в условиях, когда в зале присутствуют различные громкоговорители, чьи голоса должны быть слышны, например, в конференц-зале или офисном помещении для переговоров. Она позволяет направить зону приема сигнала на определенный громкоговоритель или зону помещения, снижая при этом чувствительность в других местах помещения. Это обеспечивает высокую разборчивость речи выступающих в определенных зонах помещения и минимизацию других шумов.

В реверберирующих помещениях, таких как большой конференц-зал или презентационный зал, технология формирования луча позволяет изолировать прямой звук. В результате она блокирует отраженную энергию и шум, циркулирующий по помещению, что позволяет вести четкий разговор. В больших помещениях технология формирования луча может снизить уровень шума и помочь в шумоизоляции. Она минимизирует воздушные и стационарные шумы в цепи передачи сигнала, что повышает разборчивость.

Технология формирования луча также позволяет создать более эстетичную обстановку. Если традиционные одноэлементные микрофоны могут быть разбросаны по конференц-залу или разбросаны по поверхности, то технология формирования луча позволяет убрать микрофоны со столов и при этом сохранить высокий уровень разборчивости.

Устройства с технологией beamforming хорошо подходят для различных сред. Мы уже упоминали об их использовании в конференц-залах и офисных помещениях, а также в больших реверберирующих пространствах с твердыми поверхностями. Учебные аудитории - еще одно наиболее подходящее место для использования технологии формирования луча, поскольку они часто бывают большими и требуют изолированного звучания голосов. Студенты хотят четко слышать преподавателя, находящегося в передней части комнаты, а преподавателю необходимо иметь возможность легко улавливать голоса в задней части комнаты.

При интеграции в класс или переговорную комнату технология beamforming позволяет изолировать голоса отдельных громкоговорителей и сформировать в помещении отклик, который направляет звук или аудиосигнал к предполагаемому слушателю.

Продолжая разрабатывать устройства с технологией beamforming, мы постоянно сталкиваемся с новыми вариантами использования. Конечно, остаются области, в которых мы не рекомендуем использовать технологию beamforming, поскольку она не будет столь эффективной, как предполагалось. Например, эта технология не лучшим образом работает в условиях высокого уровня звукового давления (SPL), где она будет нарушать линейность, как, например, на большой спортивной арене. Мы также не рекомендуем использовать технологию beamforming для студийной звукозаписи, поскольку в этом случае необходимо получить достоверный, неокрашенный звук.

Хотя некоторые сценарии не всегда идеально подходят для технологии формирования луча, вдохновляет то, как эта технология воплощается в новых приложениях. Компания Shure выпустила потолочный микрофон MXA910 с формированием луча в 2016 году, и спустя несколько лет после этой первой инновации технология формирования луча продолжает развиваться для использования в различных областях.