IEEE Spectrum - Singapurski inženirji so se lotili aktivne nevtralizacije mestnega hrupa, ki vdira skozi odprta okna, na podoben način, kot to počno slušalke, in prišli do spodbudnih rezultatov.
Aktivno blaženje hrupa v slušalkah poteka tako, da naprava zaznava zunanji trušč in nato proizvede "dušilni" zvok, katerega zvočni valovi imajo ravno nasprotno fazo od hrupa, s čimer ga ob interferenci uničijo. Prijem je s področja zvočne periferije prodrl tudi drugam, na primer v letala in pa avtomobile, kjer znamo z zvočniki ublažiti hrup motorja. Raziskovalci s singapurske Tehnološke univerze Nanyang pa so se odločili pristop preizkusiti kar na odprtih oknih, da bi tako morda ob zračenju zmanjšali jakost zvoka mestnega vrveža. Uporabili so 24 majhnih zvočnikov, razporejenih v mrežo 3×8, in prišli do spodbudnih rezultatov.
V frekvenčnem spektru med 300 in 1000 herci, kjer se nahaja večina mestnega hrupa, so jakost uspeli zmanjšati za približno polovico, oziroma okrog deset decibelov. To pomeni razliko med prometnim direndajem pri 60 dBA in mestnim ozadjem pri 50 dBA. Optimizem vliva ugotovitev, da velikost notranjih prostorov nima znatnega vpliva na uspeh. Inženirski problem ostaja še nekaj nižjefrekvenčnega hrupa v okolici 200 hercev, kamor pade zamolkel zvok težjih tovornjakov. V ta namen bi potrebovali večje zvočnike, ki pa bi bili že moteči. Nasploh gre šele za tipanje področja, kajti v tem trenutku obstaja v tej smeri več precej enostavnejših in bolj praktičnih rešitev - na primer raba slušalk. Toda z vztrajno miniaturizacijo se bližamo času, ko bo mogoče "zvočne rešetke", oziroma mreže majhnih zvočnih virov, vgrajevati vsepovsod, s čimer se bomo nemara lahko spopadli s hrupom tudi tamkaj, kjer je bilo to doslej nemogoče.
Zmanjšati hrup za polovico pomeni zmanjšati ga za tri decibele, ne za deset. Zmanjšanje hrupa za deset decibelov bi pomenilo desetkratno zmanjšanje hrupa.
Cel point je, da zajames hrup v sobi (boljsi mikrofon in sistem, boljsi bo efekt), ter skozi nek vir zvoka (valjda zvocnik) spustis ta-isti source z obrnjeno fazo (pozitivni wave postane negativni in obratno).
Prakticno edini problem tu je, kako ta zajeti source spraviti cimprej nazaj s cim manj latence. Namrec, vecja kot je latenca, manjsi bo seveda efekt, razen ce je latenca tocno toliksna, kot je razdalja med pozitivno in negativno sinusoido.
Zmanjšati hrup za polovico pomeni zmanjšati ga za tri decibele, ne za deset. Zmanjšanje hrupa za deset decibelov bi pomenilo desetkratno zmanjšanje hrupa.
To je res, če je govora o razpolovitvi moči zvoka. Če pa je govora o percepciji glasnosti s strani povprečnega zdravega človeka, pa slišno zaznana pol manjša glasnost zvoka ustreza približno desetim decibelom zmanjšanja zvočne moči.
Drzi. Moc se podvoji/razpolovi, ce glasnost dvignemo/spustimo za 3dB. Psihoakustika pa pravi, da mozgani zaznajo dejanski podvojeni loudness pri cca. 10dB, pa se to je zelo odvisno od same frekvence signala, ki ga poslusamo. Visje frekvence zvenijo mozganom glasneje kot nizke.
Cel point je, da zajames hrup v sobi (boljsi mikrofon in sistem, boljsi bo efekt), ter skozi nek vir zvoka (valjda zvocnik) spustis ta-isti source z obrnjeno fazo (pozitivni wave postane negativni in obratno).
Prakticno edini problem tu je, kako ta zajeti source spraviti cimprej nazaj s cim manj latence. Namrec, vecja kot je latenca, manjsi bo seveda efekt, razen ce je latenca tocno toliksna, kot je razdalja med pozitivno in negativno sinusoido.
V takem primeru niti faze ne rabis obracat.
Če prav razumem problematiko, je potrebno pri odprtem oknu upoštevati še smer napredovanja posameznega zvočnega valovanja. Torej je potrebno generirati fazno obrnjen signal za vsako vpadajoče valovanje iz različne smeri. Generiran signal pa mora ohraniti smer vpadajočega valovanja. Usmeritev signala (Beamforming) se izvede s prerazporeditvijo signala na več zvočnih virov (zvočniki kot na sliki v novici) z ustreznimi zakasnitvami.
To je sicer res ampak ravno zato kot vidis iz poskusa iz novice, zvocnike postavijo na dejanski "gate" vhoda zvoka (okno) in ne v samo sobo. V tem primeru zadostuje ze stereo sistem, ki tudi zvok zajema v stereo nacinu, saj lahko sistem z analizo stereo posnetka tocno locira kot izvora, iz tega pa dobis vse potrebne podatke, vkljucno z latenco.
Z drugimi besedami: Ce stereo signal reproduciras na stereo zvocnikih, ki imajo obrnjeno L-R shemo (torej simetricna preslikava signala glede na vhodno sliko signala) njegov output predstavlja tocno vzporeden signal (edit: smer output zvocnega vala je vzporeden vhodni smeri hrupa v tem primeru), kateremu nato obrnemo fazo.
To je logika, ce zvocnik in zajem sourca postavis na okno. Ce ta problem resujes v sami sobi (torej zvocnike ter mikrofon postavis v sobo), potem je resitev precej podobna vendar zajema malce kompleksnejso sestavo zvocniskega sistema ter mikrofona, torej govorimo o sfericni obliki tako zvocnika kot mikrofona, ker mora mikrofon zajemat tudi vse odbojne informacije (roomverb).
Kar pa enostavno eliminiramo s tem, da sistem postavimo na samo okno, saj do counter-phasinga pride preden zvocno valovanje doseze notranje zidove.
Kot sem ze prej povedal, kar se tice samih zvocnikov ter zajema signala je ze vsa tehnologija ki jo rabis zunaj ze vec desetletij, tu res ni raketne znanosti, razen tega, da najbrz koga moti, ce imas 2x12" zvocnik montiran na oknu, torej cakamo edino full range zvocnike izredno majhne velikosti, ki bi jih na okno lahko montiral na podoben nacin, kot danes montiras mrezo za komarje.
Btw - it's never gonna happen (ali pa vsaj se zelooo dolgo ne) - obstaja dolocen treshold pri velikosti (oz. majhnosti) membrane zvocnika, kjer fleksibilnost oz. raje nefleksibilnost trenutnih materialov iz katere je membrana zgrajena (trenutno papir, kevlar, aluminij, karbon, ter se nekaj fensi smensi zmesi) onemogoci enakomeren frekvencni razpon v celotnem slusnem obmocju 20hz-20khz. Kar pomeni, da imamo ze v startu tezave s kvaliteto counter-phase signala, kar seveda poslabsa rezultat, ki ga zelimo doseci.
Kar je trenutno dejansko realen izziv je software, in njegova hitrost, ki je danes se vedno prepocasna za uspesen noise cancelling.
Noise cancelling tehnologija resda obstaja ze dolga desetletja, a gre v vecini primerov za uspesen noise cancelling samo takrat, ko imamo v ozadju staticen hrup, ki ga lahko sistem zajame, iz njega ustvari "looped sample", ter ga nato v kontra fazi spusca skozi zvocnike, kar staticen hrup seveda dokaj uspesno ublazi (vecji priblizek white noise-u, bolj uspesen je noise cancellation). To hkrati pomeni tudi, da nenadni nepricakovani hrup dejansko ne bo utisan, ker je software prepocasen, da bi na njega lahko reagiral.
Konkreten linear phasing zahteva dosti procesne moci in procesnega casa, kar neizogibno pomeni veliko latenco.
Ko bo nekdo pogruntal algoritem, ki bo sposoben instantno v cca. 1 milisekundi sposoben povsem linearno obrniti fazo zajetega signala (ter obstajal dovolj prakticen hardware, ki bo dovolj mocan, da to sploh lahko sprocesira), potem bomo na podrocju noise cancellation-a dejansko doziveli velik korak naprej.
Takrat bo dejansko mogoce brisati aktiven hrup, kar bo pa dejansko lahko bilo hudo uporabno prakticno povsod - npr. omejevanje hrupa v okolici industrijskih con, omejevanje hrupa iz velikih koncertnih prireditev ali ostalih dogodkov, ustvarjanje varnega noise-free okolja za delavce, ki delajo v zvocno stresnih okoljih (kovinostrugarstvo, ter ostali proizvodni obrati z visoko prisotnostjo hrupa).
In vse to sloni na samo eni stvari - software. Hardware imamo.
Pozabil sem dodati se eno zelo pomembno rec in sicer, da IMHO se lahko pogovarjamo o prakticno uporabnem noise cancellation-u samo takrat, ko lahko uspesno dusimo prakticno celoten slusni spekter.
Nasi mozgani namrec relativno dobro prenasajo zmeren hrup (tudi nasi mozgani so lahko ob daljsi izpostavljenosti na nek staticen hrup sposobni ustvariti lasten "counter-phasing") v naravni obliki, se nam pa psihicno cisto zmesa, ce ne slisimo celotne zvocne slike - ker tega nismo vajeni.
In ce ti ublazis za npr. 10dB full range signal le v pasu npr. 500hz-3khz si s tem prakticno ustvaril t.i. "mid scoop", kar hrup ubistvu iz psihicnega stalisca se poslabsa.
Kot ze receno, mozgani relativno dobro prenasajo full range noise, bolj kot ga fokusiras v single sine-wave, slabse postaja. Nevzdrzno prakticno.
Ce si predstavljas npr. v kaksnih industrijskih obratih, kjer recimo stojis v nekem skladiscu, ki je napol zaprto, zunaj pa prizgan en kamjon ali pa se slabse, dizel vlak, ki ima res zelo nizko noto obratovanja motorja, sploh v leru. Sami zidovi so dovolj, da recimo odbijejo visje frekvence tega hrupa (recimo od 300hz naprej realno), ostane samo se tisti low end hrup, ki se slisi v skladiscu. Ta zvok je prakticno nevzdrzen, ker slisis in cutis nek pritisk v usesih (vsaka frekvenca ima svoj SPL), vendar mozgani ne znajo tocno identificirat ne izvora taksnega signala (sploh nizke frekvence, ki so omnidirekcijske). Recept da se ti zmesa, ce si taksnemu hrupu izpostavljen dalj casa.
Prav tako je treba upostevati, da cista tisina ravno tako ne vpliva dobro na psihicno stanje cloveka. Dober primer je gluha soba v Minnesoti (https://www.smithsonianmag.com/smart-ne.... Ljudje so noter zdrzali kvecjemu nekaj minut, preden so se priceli pocutiti zelo neugodno.
Zatorej je najvecji izziv noise cancellationa ubistvu kako hrup zmanjsati na tak nacin, da le to ne vpliva na psihicno zaznavo nasih mozganov, ter hkrati omogoca, da nas lastni govor ter naravni reverb sobe ni hkrati zadusen, prav tako morebitnih prisotnih v sobi. Zato je ze sama ideja, da tak sistem postavis na okno, ter po moznosti hrup zajemas izven hise, pred samim oknom, zelo dobra.
Bedasta novica, ki jo lokalni (singapurski) mediji ponavljajo kot papagaji, pozabljajo pa omeniti, da so okna tudi v zelo dragih kondominijih enoslojna (t.j. imajo samo eno steklo) in "dihtajo" le pogojno. Zgodba zase so reze pod vhodnimi in vrati od vseh prostorov.
Ce bi v Singapurju namesto drek oken, namescali okna po evropskih standardih, bi bil problem hrupa resen 1-2-3. Prav nobene potrebe ni po dodatnih raziskavah. Evropejci so/ste to postudirali ze pred nekaj casa.
zee
Linux: Be Root, Windows: Re Boot
Giant Amazon and Google Compute Cloud in the Sky.
Tudi to je point. A tu je predvsem govora o tem, da imas okno se vedno odprto - torej lahko prezracujes neko sobo, a hkrati reduciras hrup.
V Singapurju si tega dejansko ne zelis, ker ti noter "hodijo": vlaga, vrocina, scurki in gekoti. Optimalno bi bilo, ce bi poleg spodobnih oken, na zunanjo stran blokov namontirali nekaj izolacije, tako bi lahko klimatske naprave delale cel cas, kar bi bilo po energetski plati cenejse od zdajsnjega rezima, ko klime delajo bodisi samo ponoci (v spalnicah) ali pa samo cez dan (v dnevnih prostorih).
zee
Linux: Be Root, Windows: Re Boot
Giant Amazon and Google Compute Cloud in the Sky.
Ja, itak sam ne poznam situacije v Singapurju da bi lahko karkoli sodil, tako da verjamem tvojem zapisu.
Najbrz za Singapur to ne funkcionira, je pa ogromno lokacij po svetu oziroma dejanskih situacij, kjer bi taksna tehnologija ne le omogocila visji luksuz oz. "quality of life", temvec marsikateremu dolgorocno resila sluh. Kot sem ze omenil, sploh tistim, ki so del proizvodnje oz. delajo na delovnih mestih s konstantno visoko vrednostjo hrupa.
Zmanjšati hrup za polovico pomeni zmanjšati ga za tri decibele, ne za deset. Zmanjšanje hrupa za deset decibelov bi pomenilo desetkratno zmanjšanje hrupa.
Taka nevtralizacija nima smisla, ker kot je že bilo omenjeno, pusti najbolj moteče frekvence pod 200Hz, torej tolčenje dizlov, base iz avtoradijev itd. Nenazadnje še vedno ostanejo tudi moteči prenosi zvoka preko tal in konstrukcije (npr. preko cestnih kanalov). Na koncu ti pa še vedno ostane smrad, zato itak sploh nima smisla odpirati oken na tako prometno cest. V bistvu še najbolje, če se človek iz takega stanovanja izseli
@zee: tudi troslojna "EU" okna ne ščitijo pred nizkimi frekvencami ali basi. Potrebuješ stekla različnih debelin (npr. 8/4/6mm). Je pa seveda tudi pri standardnem 4/4/4mm steklu in dvojni/trojnih tesnilih dušenje zvoka precej precej boljše kot pri enoslojnem steklu s slabim tesnilom.
@zee: tudi troslojna "EU" okna ne ščitijo pred nizkimi frekvencami ali basi. Potrebuješ stekla različnih debelin (npr. 8/4/6mm). Je pa seveda tudi pri standardnem 4/4/4mm steklu in dvojni/trojnih tesnilih dušenje zvoka precej precej boljše kot pri enoslojnem steklu s slabim tesnilom.
To.
zee
Linux: Be Root, Windows: Re Boot
Giant Amazon and Google Compute Cloud in the Sky.
No,v primeru Švice bi tovrstna delujoča tehnologija kar konkretno spremenila razmere na nepremičninskem trgu: po njihovi gradbeni zakonodaji morajo stanovanja imeti možnost naravnega prezračevanja, kjer tudi ob odprtih oknih hrup ne sme preseči določenih vrednosti. Trenutno se v ta namen izvajajo pasivni ukrepi (balkoni s posebnimi oblogami, protihrupni nasipi) ki ponavadi precej zmanjšajo mozni izkoristek parcele.
Ko bo nekdo pogruntal algoritem, ki bo sposoben instantno v cca. 1 milisekundi sposoben povsem linearno obrniti fazo zajetega signala
Hm.. mje si dobil 1 ms? Mislim, da je težava ravno v hardveru in ne softveru. Tako latenco namreč implementiraš lahko samo na nivoju čipa. Če imaš vmes še operacijski sistem in bufferje, je konec.
Ko bo nekdo pogruntal algoritem, ki bo sposoben instantno v cca. 1 milisekundi sposoben povsem linearno obrniti fazo zajetega signala
Hm.. mje si dobil 1 ms? Mislim, da je težava ravno v hardveru in ne softveru. Tako latenco namreč implementiraš lahko samo na nivoju čipa. Če imaš vmes še operacijski sistem in bufferje, je konec.
Milisekunda je tam pavsalno. Konec koncev bi bilo se hitrejse procesiranje se boljse.
Ampak ker je to del realtime procesiranja bodo tako nizki bufferji precej mocno vplivali na stabilnost sistema, pisledicno oa tudi ceno.
1 ms je dovolj, da lahko na zadostni oddaljenosti mikrofona pricakujes, da bo sistem zmozen odreagirati na spremembo v realtimeu. Ne na bilokaksni razdalji seveda, ampak dovolj, da se s tem da zmanjsat hrup okolice.
Ne vem ce sem kje videl prakticni cip, ki zna v tem casu naredit to kar sem omenil. Ce bi biko to res, bi imeli na voljo noise cancelling slusalje, ki bi dobesedno trgale gate :)
Slušalke imajo drugi problem, nimajo 1ms časa iz praktičnih razlogov. Vzorčenje 800Hz zvočnega spektra ni veliko gledano s strani hardware, pomoje bi lahko namenski čip opravil z latencami.
Super da mal zmanjša hrup ampak daleč od naravne tišine. Hrup ni po navadi konstanten in se spreminja. Z vsako spremembo je pa nemogoče vnaprej računat kakšna bo in tisti trenutek ko je hrup preveč drugačen od prejšnje verzije hrupa ; tist trenutek pač ne bo ustrezno ublažen.
Čist tko, malo hipotetično. Se mi tole ne zdi najboljši način za blaženje hrupa. Recimo, da pridemo v fazo, ko bomo praktično vsepovsod imeli to blaženje. V stanovanjih, v avtih, na letalih, v slušalkah. Kar naenkrat bo vsem vseeno, koliko hrupa proizvaja neka stvar, saj boš zadevo lahko skenslal. Najebali bojo pa tisti s slušnimi aparati (kar se reši z noise cancelingom v slušnih aparatih) še bolj pa vsa preostala narava. Živali namreč ne bodo imele (vgrajenih) slušalk.
Mislim, da bi bilo zniževanje hrupa potrebno reševati na drugem koncu, torej pri izvoru.
Mislim, da bi bilo zniževanje hrupa potrebno reševati na drugem koncu, torej pri izvoru.
Mislim, da bi se morali osredotočiti predvsem na urbanistične in arhitekturne rešitve. Stanovanjska naselja brez prometa oz. da se promet in parkiranje v njih preusmeri pod zemljo. Tam, kjer je obstoječe stanje FUBAR, pa znižati hitrost na največ 30 km/h.
Tam, kjer je obstoječe stanje FUBAR, pa znižati hitrost na največ 30 km/h.
Na glavnih vpadnicah v mesta? Kar poizkusi, če upaš.
Antifašizem je danes poslednje pribežališče ničvredneža, je ideologija ničesar
in neizprosen boj proti neobstoječemu sovražniku - v zameno za državni denar
in neprofitno najemno stanovanje v središču Ljubljane. -- Tomaž Štih, 2021
Tam, kjer je obstoječe stanje FUBAR, pa znižati hitrost na največ 30 km/h.
Na glavnih vpadnicah v mesta? Kar poizkusi, če upaš.
Na glavnih vpadnicah bi bil napredek že, če bi znižali hitrost na 50 km/h in poenotili semaforje, da bi bil zeleni val. Ne tako kot zdaj na Celovški, ko so namenoma ubili zeleni val, da se kar naprej ustavlja in pospešuje na 60/70 km/h, s čimer se povečujejo izpusti in hrup. Z delujočim zelenim valom bi se kljub znižanju hitrosti čas potovanja skrajšal, obenem pa bi se zmanjšali izpusti in hrup.
In v Ljubljanico bi bilo za namočiti tistega, ki kljub preobremenitvi cest dovoli gradnjo novega mega shopping centra in novih mega blokovskih stolpnic.
Slušalke imajo drugi problem, nimajo 1ms časa iz praktičnih razlogov. Vzorčenje 800Hz zvočnega spektra ni veliko gledano s strani hardware, pomoje bi lahko namenski čip opravil z latencami.
Kot sem ze rekel, trenutni noise cancelling sistemi nimajo nizkih latenc in so uspesni samo v primeru nizanja staticnega hrupa, kjer sistem zajame nek zvok kot sample in ga nato spusti skozi zvocnik z obrnjeno fazo. Random pogovor soseda tak sistem ne bo skenslal. Bo pa kenslal npr. staticni hrup v letalu ali pa vlaku.
Najboljši slušni aparati imajo zakasnitev okrog 2 msec in je tam kar precej procesiranja za opraviti, poleg tega morajo imeti zelo nizko porabo. Ali se ne bi dalo na podoben način narediti namenske procesorje za noise cancelling? Nisem strokovnjak s tega področja, samo na glas razmišljam.
Mislim, da bi bilo zniževanje hrupa potrebno reševati na drugem koncu, torej pri izvoru.
Mislim, da bi se morali osredotočiti predvsem na urbanistične in arhitekturne rešitve. Stanovanjska naselja brez prometa oz. da se promet in parkiranje v njih preusmeri pod zemljo. Tam, kjer je obstoječe stanje FUBAR, pa znižati hitrost na največ 30 km/h.
Očitno nisi prebral celega mojega posta. Ravno o tem sem govoril, da samo zniževanje hrupa samo za človeka bo za naravo naredilo več škode kot koristi. Nam bo že lepo in fino fajn, ker ne bomo slišali, koliko hrupa je okrog nas. Kaj bo pa z živalmi?
Sem, prebral in razumel, morda sem se potem preveč osredotočil na bivanje ljudi. Enako bi morali upoštevati tudi pri umeščanju avtocest v prostor in podobno. Avstrijci so ravno zaradi varovanja živali pred hrupom na AC Beljak-Salzburg zgradili kup protihrupnih ograj in galerij.
