Die aktive Geräuschunterdrückung ist zu einer der nützlichsten Funktionen moderner drahtloser Kopfhörer geworden, und dank eines Forscherteams der Universität von Washingtonkönnte die Technologie, die unerwünschte Hintergrundgeräusche während eines Gesprächs intelligent stummschaltet, bald einen großen Sprung nach vorne machen.

So effektiv die aktive Geräuschunterdrückung bei Produkten wie dem ist Sony WF-1000XM4 kabellose Ohrhörer oder der Apple AirPods Max Kopfhörer, es hat auch seine Grenzen. Aktuelle ANC-Methoden, egal wie viele Mikrofone ein Kopfhörer haben mag, sind immer noch am effektivsten, um niederfrequente Geräusche wie das Dröhnen eines Flugzeugmotors oder das Rumpeln einer U-Bahn zu entfernen. Schalten Sie ANC in einem lauten Café ein, und Sie werden immer noch die schnatternden Stimmen der Menschen um Sie herum hören. Das Hören von Musik oder einem Podcast hilft zwar dabei, den Lärm zu übertönen, aber das ist keine Lösung, wenn Sie versuchen, sich mit jemandem am Telefon zu unterhalten, und dieser Schwierigkeiten hat, Ihre Stimme inmitten des Lärms zu hören.

Wie bei vielen Produkten und Innovationen, die wir heutzutage sehen, wurden diese Forscher der University of Washington, die Mitbewohner sind, von den Monaten inspiriert, die sie während der Covid-19-Pandemie damit verbrachten, von zu Hause aus zu arbeiten. Wie viele von uns hatten sie Mühe, einen ruhigen Ort zu finden, an dem sie an Videoanrufen teilnehmen konnten, ohne sich gegenseitig zu unterbrechen. Ihre Lösung bestand darin, einen benutzerdefinierten Satz drahtloser Ohrhörer zu entwerfen und zu bauen, die sie jetzt ClearBuds nennen, da sie die einzigartige Fähigkeit haben, die Stimme des Benutzers klarer klingen zu lassen, indem sie alle Hintergrundgeräusche eliminieren.

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Die Benutzerdefinierte Elektronik Und Leiterplatte Im Prototyp Der Clearbuds-Ohrhörer.

Für Prototypen mit benutzerdefinierten PCBs und Gehäusen, die mit 3D-Druckern hergestellt wurden, scheinen die ClearBuds bereits ein verbraucherfertiges Produkt zu sein. Aber während ihr Design sicherlich von den vielen, vielen drahtlosen Ohrhörern inspiriert ist, die bereits auf dem Markt sind, sind die ClearBuds funktionieren anders.

Die Einschränkungen von Bluetooth bedeuten, dass sich ein Smartphone wirklich nur mit einem einzigen drahtlosen Ohrhörer verbindet, der dann Daten an den zweiten Ohrhörer im anderen Ohr des Benutzers sendet. Es begrenzt, welche Daten an das Smartphone zurückgesendet werden können, sodass drahtlose Ohrhörer ihre Geräuschunterdrückungsverarbeitung selbst mithilfe von integrierter Hardware durchführen. Die ClearBuds wurden stattdessen mit benutzerdefinierten Bluetooth-Netzwerkprotokollen entwickelt, sodass jeder Ohrhörer einen separaten Stream des von seinen ANC-Mikrofonen aufgenommenen Audios an ein empfangendes Smartphone sendet, wobei jeder Stream mehr oder weniger perfekt synchronisiert ist. Die Verzögerung zwischen den beiden beträgt nur etwa 70 Mikrosekunden.

Dadurch kann ein leichtes neuronales Netzwerk, das auf dem leistungsstärkeren Prozessor eines Smartphones läuft, Geräusche räumlich identifizieren, die aus verschiedenen Richtungen kommen, und bestimmen, welche entfernt und welche verstärkt werden müssen. Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem Ihr Mitbewohner in einem anderen Raum saugt, während Sie telefonieren. Die Geräusche des Vakuums, die aus dem anderen Raum kommen, kommen in einem Ohrhörer vor dem anderen an, während die Geräusche Ihrer Stimme in jedem Ohrhörer gleichzeitig ankommen, vorausgesetzt, Ihr Mund ist von beiden gleich weit entfernt.

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Es ist der gleiche Ansatz, den Ihr Gehirn verwendet, um zu bestimmen, aus welcher Richtung ein Ton kommt, da Schallwellen zu unterschiedlichen Zeiten an Ihrem rechten und linken Ohr ankommen, selbst wenn der Zeitunterschied nur Mikrosekunden auseinander liegt. Aber hier ermöglicht es, das Noise Cancelling intelligenter zu verarbeiten und Geräusche als verbesserungs- oder stummzuschalten zu erkennen. All dies geschieht in etwa 20 Millisekunden, dank des leichten neuronalen Netzwerks, das die Forscher entwickelt haben und das keinen Supercomputer oder gar eine High-End-Grafikkarte benötigt, um es zu betreiben – nur ein modernes iPhone.

ClearBuds: Kabellose binaurale Ohrhörer für lernbasierte Sprachverbesserung (kurz)

Der Forschung wurde vor ein paar Wochen vorgestellt Bei der ACM Internationale Konferenz für mobile Systeme, Anwendungen und Diensteund obwohl es verspricht, es viel einfacher zu machen, ein Telefongespräch zu führen, wo immer Sie sich befinden, hat es einige Einschränkungen.

Das neuronale Netzwerk ist vollständig darauf angewiesen, die beiden räumlich getrennten Audioströme zu erhalten, was bedeutet, dass dieser Ansatz zur Geräuschunterdrückung erfordert, dass immer beide Ohrhörer getragen werden. Dies bedeutet auch, dass die Ohrhörer mit einem Smartphone verbunden werden müssen, wobei einige Benutzer die Bequemlichkeit angenommen haben, ihre Ohrhörer stattdessen mit einer Smartwatch zu verbinden und ihr Telefon zu Hause zu lassen. Aber die Forscher arbeiten an Möglichkeiten, den von ihnen entwickelten neuronalen Netzwerkalgorithmus noch effizienter zu machen, damit er schließlich auf Prozessoren in den ClearBuds selbst laufen könnte.

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