ljudzoom

Den huvudsakliga tekniken för ljudzoom är strålformning eller rumslig filtrering.Den kan ändra riktningen för ljudinspelningen (det vill säga den känner av ljudkällans riktning) och justerar den efter behov.I det här fallet är den optimala riktningen ett superkardioidmönster (bilden nedan), som förstärker ljudet som kommer framifrån (det vill säga riktningen som kameran är riktad direkt mot), samtidigt som ljud som kommer från andra håll dämpas (bakgrundsbrus).).

Grunden för denna teknik är att det är nödvändigt att ställa in en rundstrålande mikrofon så mycket som möjligt: ​​ju fler mikrofoner och ju längre bort, desto mer ljud kan spelas in.När en telefon är utrustad med två mikrofoner är de vanligtvis placerade upptill och nedtill för att maximera avståndet mellan varandra;och signalerna som fångas upp av mikrofonerna kommer att vara i den bästa kombinationen för att bilda en superkardioid riktning.

Bilden till vänster är en typisk ljudinspelning;ljudzoom på bilden till höger har en superkardioid riktning, vilket är mer känsligt för målkällan och minskar bakgrundsbruset.

Resultatet av denna höga riktverkan erhålls med hjälp av en icke-riktad mottagare genom att ställa in olika förstärkningar för varje grupp av individuella mikrofoner på olika ställen på telefonen, sedan summera faserna av spikarna för att förbättra det önskade ljudet och förstöra sidovågen för att minska störningar utanför axeln.

Åtminstone i teorin.I själva verket har beamforming i smartphones sina egna problem.Å ena sidan kan mobiltelefoner inte använda kondensatormikrofontekniken som finns i stora inspelningsstudior, utan måste använda elektretgivare – miniatyr MEMS (mikro-elektromekaniska system) mikrofoner som kräver väldigt lite ström för att fungera.Dessutom, för att optimera förståeligheten och kontrollera de karakteristiska spektrala och tidsmässiga artefakterna som uppstår med rumslig filtrering (såsom distorsion, basförlust och övergripande ljud med allvarlig fasstörning/nasalitet), måste smartphonetillverkare inte bara noggrant överväga placeringen av mikrofonen också. , måste förlita sig på sin egen unika kombination av ljudfunktioner, såsom equalizers, röstdetektering och brusportar (som i sig kan orsaka hörbara artefakter).

Så logiskt sett har varje tillverkare sin egen unika strålformningsmetod i kombination med egen teknologi.Som sagt, var och en av de olika strålformningsteknikerna har sina styrkor, från talde-reverberation till brusreducering.Strålformningsalgoritmer kan dock enkelt förstärka vindbrus i det inspelade ljudet, och inte alla kan eller vill använda en extra vindruta för att skydda MEMS.Och varför gör inte mikrofonerna i smartphones mer bearbetning?Eftersom det äventyrar mikrofonens frekvensrespons och känslighet, tenderar tillverkare att förlita sig på programvara för att minska brus och vindbrus.

Dessutom är det omöjligt att simulera det verkliga vindbruset i en naturlig akustisk miljö under laboratorieförhållanden, och än så länge finns det ingen bra teknisk lösning för att hantera det.Som ett resultat måste tillverkare utveckla unika digitala vindskyddstekniker (som kan tillämpas oavsett produktens industriella designbegränsningar) baserat på utvärderingen av det inspelade ljudet.Nokias OZO Audio Zoom spelar in ljud med hjälp av sin vindtäta teknik.

Liksom brusreducering och många andra populära tekniker utvecklades beamforming ursprungligen för militära ändamål.Fasade sändaruppsättningar användes som radarantenner under andra världskriget, och idag används de för allt från medicinsk bildbehandling till musikaliska högtider.När det gäller fasade mikrofoner uppfanns de på 70-talet av John Billingsley (nej, inte skådespelaren som spelade Dr. Volash i Star Trek: Enterprise) och Roger Kinns.Även om prestandan för denna teknik i smartphones inte har förbättrats nämnvärt under det senaste decenniet, är vissa telefoner överdimensionerade, vissa har flera uppsättningar mikrofoner, och vissa har till och med kraftfullare styrkretsar.Själva mobiltelefonen har en högre nivå, vilket gör ljudzoomtekniken mer effektiv i olika ljudapplikationer.

I N. van Wijngaarden och EH Wouters uppsats "Enhancing Sound by Beamforming Using Smartphones" står det: "Det kommer att tänka på att övervakningsländer (eller företag) kan använda specifika strålformningstekniker för att spionera på alla invånare. Men i omfattningen av massövervakning , hur stor påverkan kan en smartphones strålformningssystem ha?[…] I teorin, om tekniken blir mer mogen, kan den bli ett vapen i övervakningsstatens arsenal, men det är fortfarande långt kvar.Den specifika strålformningstekniken på smartphones är fortfarande relativt okänt territorium, och avsaknaden av mute-teknik och de oansenliga synkroniseringsalternativen minskar möjligheten till hemlig lyssnande.