Kunstmatige intelligentie
Zijn geluidsbubbels de volgende stap vooruit voor ruisonderdrukkende apparaten?
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
De markt voor koptelefoons wordt verwacht om in een gematigd stabiel tempo te groeien van 2024 tot 2029. De markt behaalde een wereldwijde omzet van US$18,0 miljard in 2024. Het zal groeien met een tempo van bijna 2,4% in de komende vijf jaar. In 2024, elk vertegenwoordigt ongeveer 0,2 stuks in de koptelefoonmarkt in 2024.
Door de jaren heen is het doel van koptelefoons geëvolueerd. Het kern doel is echter hetzelfde gebleven: ruis onderdrukken. En nu krijgt dit doel van koptelefoons als ruisonderdrukkende apparaten een nieuwe impuls door AI te omarmen.
AI-koptelefoons creëren geluidsbubbel effectief over enkele voet
Een team van onderzoekers van de University of Washington heeft een unieke koptelefoonoplossing bedacht. Ze hebben een prototype ontwikkeld dat luisteraars helpt een ‘geluidsbubbel’ te creëren. De AI-algoritmen – gecombineerd met een koptelefoonprototype – resulteren in een oplossing die dragers in staat stelt mensen te horen die binnen een bubbel spreken met een programmeerbare radius van 3 tot 6 voet.
Bron: University of Washington
Het apparaat is in staat om stemmen en geluiden buiten de bubbel gemiddeld met 49 decibel te dempen.
Terwijl hij de unieke mogelijkheden van de oplossing uitlegde, zei senior auteur Shyam Gollakota, een UW-professor aan de Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering, het volgende:
“Ons AI-systeem kan de afstand voor elke geluidsbron in een kamer leren en dit in realtime verwerken, binnen 8 milliseconden, op het hoorapparaat zelf.”
De onderzoekers waren voorzichtig om de oplossing realistisch, praktisch en haalbaar te houden. Ze maakten het prototype met koptelefoons die commercieel verkrijgbaar zijn. Eerst bevestigden ze zes kleine microfoons over de hoofdband zodat het neurale netwerk van het team verschillende geluiden kon volgen die elk microfoon bereikten. Het neurale netwerk draait op een kleine ingebouwde computer die aan de koptelefoon bevestigd blijft.
Zodra dit volledige systeem in werking wordt gesteld, onderdrukt het de geluiden die van buiten de bubbel komen en speelt vervolgens de geluiden binnen de bubbel af en versterkt ze lichtjes.
Het trainen van het AI-gestuurde systeem vereist innovatief denken. De onderzoekers bedachten een ingenieuze oplossing, waarbij ze de koptelefoon op een mannequinhoofd plaatsten en een robotplatform het hoofd draaide terwijl een bewegende luidspreker geluiden afspeelde die van verschillende afstanden kwamen.
Afgezien van het mannequin-systeem verzamelde het team ook gegevens via menselijke gebruikers in 22 verschillende binnenomgevingen, waaronder kantoren en woonruimtes. Het doel was om het systeem te trainen om geluidsbubbels te creëren in verschillende omgevingen. Ze hadden geen direct beschikbare afstandsgebaseerde geluidsdataset uit de echte wereld, en daarom bleek de ingenieuze oplossing effectief.
Om uit te leggen waarom de methode en het experiment werkten, wezen de onderzoekers op twee kernredenen. De eerste reden was dat het hoofd van de drager geluiden kon weerkaatsen, waardoor het neurale netwerk geluiden van verschillende afstanden kon onderscheiden. Ten tweede kon het AI-algoritme efficiënt verschillende geluiden met verschillende frequenties vergelijken om de afstand van elke geluidsbron te bepalen.
Bij het uitleggen van de doorbraak die dit onderzoek zou kunnen bereiken, zei Gollakota:
“Hebben we een grote afstand nodig om deze ‘geluidsbubbel’ te creëren? Wat we hier hebben laten zien, is dat we dat niet nodig hebben. We konden het doen met alleen de microfoons op de koptelefoon en in realtime, wat behoorlijk verrassend was.”
Binnenkort zullen de onderzoekers werken aan een naadloze werking van de technologie op hoortoestellen en ruisonderdrukkende oordopjes. Op dit moment werkt het systeem alleen binnenshuis, en het verkrijgen van schone trainingsaudio is niet zo moeilijk. Toekomstig succes zou vereisen dat de onderzoekers een nieuwe strategie ontwikkelen voor het positioneren van de microfoons.
Koptelefoons zijn producten waarbij veel wereldwijd toonaangevende technologiebedrijven betrokken zijn bij de productie. Oplossingen, zoals hierboven te zien, worden regelmatig getest door de R&D-afdelingen van deze bedrijven. Hoewel het creëren van een AI-aangedreven geluidsbubbel een unieke prestatie is, bestaan er oplossingen die AI benutten om ruis te onderdrukken. In de volgende segmenten bespreken we enkele van die commerciële oplossingen die beschikbaar zijn bij de marktleiders.
Klik hier om meer te leren over zijde die de plaag van lawaai kan bestrijden.
1. Sony
Hier bespreken we een specifieke oplossing van Sony die representatief is voor de R&D-inspanningen van het bedrijf op dit gebied. De oplossing is Sony’s draadloze ruisonderdrukkende stereokoptelefoon, MDR-ZX780DC.
De ruisonderdrukkende functie van deze oplossing omvat een ruisonderdrukkingscircuit dat buitenlawaai detecteert met ingebouwde microfoons en een gelijk maar tegengesteld annulerend signaal naar de koptelefoon stuurt.
De gebruiker kan ervoor kiezen de ruisonderdrukkingsfunctie te gebruiken. Alles wat de gebruiker hoeft te doen, is de aan/uit-knop ongeveer 2 seconden ingedrukt houden wanneer de koptelefoon uitgeschakeld is om de koptelefoon in te schakelen. Wanneer de ruisonderdrukkingsfunctie is ingeschakeld, gaat de indicator (groen) branden en wordt de ruisonderdrukkingsmodus ingesteld op NC Mode B.
Laten we nu specifiek kijken naar het gebruik van AI in deze koptelefoons. Hier is AI-ruisonderdrukking een functie die automatisch een van de ruisonderdrukkingsmodi selecteert om de meest effectieve ruisonderdrukking te bieden door onmiddellijk de omgevingsgeluidcomponenten te analyseren.
Binnen 3 seconden begint de AI-aangedreven ruisonderdrukkende koptelefoon de omgevingsgeluidcomponenten te analyseren. Terwijl de analyse-modus actief is, blijft het geluidsvolume van de koptelefoon verlaagd en knippert de indicator met een groen licht.
De oplossing blijft flexibel door drie ruisonderdrukkingsmodi aan te bieden:
- NC Mode A
- NC Mode B
- NC Mode C
De eerste modus vermindert ruis met een grote hoeveelheid midden- tot lage frequentiegeluiden, terwijl NC Mode B effectief een grote hoeveelheid zeer lage frequentiegeluiden reduceert. NC Mode B is effectief in het verminderen van achtergrondgeluid dat voornamelijk in een bus of trein wordt gehoord.
Ten slotte is NC Mode C bedoeld om het geluid te verminderen dat afkomstig is van relatief stille en brede frequentiebereiken. Deze modus is goed voor het verminderen van achtergrondgeluid in een kantooromgeving, zoals geluiden van computers, kopieerapparaten, enz.
SONY Prijsgrafiek
Op 14 mei 2024 heeft Sony Group haar geconsolideerde financiële resultaten van FY 2023 gepubliceerd voor het fiscale jaar dat eindigde op 31 maart 2024. De geconsolideerde omzet van FY23 bedroeg 13 biljoen 20,8 miljard yen, een nieuw recordhoogte. De geconsolideerde operationele winst bedroeg 1 biljoen 208,8 miljard yen, de nettowinst was 970,6 miljard yen, en de geconsolideerde aangepaste EBITDA was 1 biljoen 818,0 miljard yen.
2. Apple
Een ander bedrijf dat grote vooruitgang heeft geboekt op dit gebied is Apple (AAPL ). De AirPods Pro2 bieden tot 2X meer actieve ruisonderdrukking om adaptieve audio te bieden die de geluidscontrole afstemt op de omgeving van de drager. Bovendien biedt het een meeslepende geluidskwaliteit met gepersonaliseerde ruimtelijke audio.
De geavanceerde audioprestaties van Apple’s product komen voort uit de eigen H2-chip die samenwerkt met de driver en versterker om helder, high-definition geluid te creëren. De oplossing draait op computationele algoritmen om ruisonderdrukking, geavanceerd 3-D geluid, efficiënte batterijduur en onmerkbare end-to-end audio-latentie te leveren.
Een van de meest unieke kenmerken van de H2-chip is het adaptatie-algoritme, dat geluid sneller kan verwerken en audio kan afstemmen op het exacte moment van horen. De oplossing kan elk detail weergeven aan de specifieke oorsvorm van de drager, wat resulteert in een meeslepend, hoger-fideliteit geluid.
De oplossing heeft een naar binnen gerichte microfoon die compatibel is met stemverbeteringsalgoritmen voor het herkennen en articuleren van de stem van de gebruiker. Het resultaat is volledig natuurlijke telefoon- en videogesprekken.
De H2-chip werkt synchroon met een op maat gemaakte driver en versterker om lagere afspeelvervorming te bieden. Wat de gebruiker hoort, zijn op hun beurt diepere bassen en helderdere hoge tonen over een scala aan volume-niveaus.
De ruisonderdrukkingsparameters die Apple heeft bereikt, zijn aanzienlijk goed. Het dempt tot 2X met professionele actieve ruisonderdrukking. De driver en akoestische algoritmen kunnen meer ongewenste ruis verwijderen.
De transparantiemodus van de Apple AirPods maakt gebruik van de mogelijkheid van de H2-chip om harde geluidsintensiteit, waaronder geluiden van sirenes of elektrisch gereedschap, te minimaliseren. Het kan ruis tot 48.000 keer per seconde verminderen.
De stemisolatiefunctie kan de gesprekskwaliteit verbeteren in lawaaierige of winderige omstandigheden. De geavanceerde computationele audio kan achtergrondgeluid verminderen terwijl het de stem van de spreker isoleert en verduidelijkt voor de luisteraar.
De door machine learning aangedreven gepersonaliseerde volumefunctie kan luistervoorkeuren in verschillende omgevingen begrijpen – en het geluid aanpassen op basis van de patronen van de gebruiker in de loop van de tijd.
Over het geheel genomen is Apple’s ruisonderdrukkingsoplossing gericht op het persoonlijker maken van de audio- en geluidskwaliteit van het apparaat. En het maakt in hoge mate gebruik van AI en ML.
AAPL Prijsgrafiek
Op 31 oktober 2024 kondigde Apple financiële resultaten aan voor het vierde kwartaal van het fiscale jaar 2024, dat eindigde op 28 september 2024. Het bedrijf rapporteerde een kwartaalomzet van $94,9 miljard, een stijging van 6 procent op jaarbasis, en een verwaterde winst per aandeel van $0,97.
3. Bose
Tot slot bekijken we het bedrijf dat synoniem is geworden met premium geluidskwaliteit: Bose!
Relevanterwijs, in augustus 2024 ging Bose een partnerschap aan met Bragi, de pionier van AI-koptelefoons. Het doel was om geavanceerde, kant‑en‑klare licentie‑waardige audio‑wearable oplossingen te leveren en het proces van het bouwen van hoogwaardige audio‑producten voor wereldwijde merken te vereenvoudigen.
Er waren drie doelstellingen voor deze samenwerking: De eerste was ruisonderdrukking. Bose staat bekend om zijn ANC-technologie, wat staat voor Active Noise Cancellation. Het kan ongewenste ruis elimineren, waardoor een ononderbroken luisterervaring wordt gegarandeerd, zowel in een bruisende stedelijke omgeving als tijdens een lange vlucht.
De tweede was het aspect van meeslepend audio. In dit geval kon de productoplossing een breder en ruimtelijker geluidsveld leveren, wat resulteert in een gelaagde, multidimensionale luisterervaring.
Ten slotte kan het AI‑stemtechnologiespectrum van Bose een verbeterde stemhelderheid bieden met duidelijke en heldere communicatie in lawaaierige omgevingen. Het resultaat maakt het geluid ideaal voor telecomtoepassingen, conferenties en meer.
Terwijl hij sprak over het partnerschap, zei Nicholas Smith, chief strategy officer bij Bose, het volgende:
“Door samen te werken met Bragi breiden we de impact van Bose verder uit in de draagbare audiamarkt, en leveren we onze gerenommeerde audio‑ervaringen aan meer mensen over de hele wereld.”
Aan de andere kant zei Nikolaj Hviid, CEO bij Bragi, het volgende:
“Het integreren van Bose’s geavanceerde audiotechnologieën met Bragi stelt merken in staat ongeëvenaarde audio‑ervaringen te bieden en een concurrentievoordeel voor koptelefoons te verschaffen.”
Al in november 2024 lanceerde Bose zijn productlijn, de Ultra Open Earbuds, die privé-audio afspelen terwijl buitenlawaai wordt doorgelaten zodat gebruikers zich bewust blijven van hun omgeving.
Over het algemeen bloeien Bose’s innovaties op het gebied van ruisonderdrukking dankzij het gebruik van microfoons zowel binnen als buiten de oorschelpen om de geluiden rondom de drager te monitoren en onmiddellijk een tegenovergesteld signaal te produceren om ze te annuleren. Met verstelbare ruisonderdrukking kan de gebruiker bepalen hoeveel – of hoe weinig – van het buitenlawaai men hoort.
De toekomst van ruisonderdrukkende apparaten
Met de toenemende drukte in onze moderne stedelijke wereld is ruisonderdrukking iets waarop de audio‑industrie zal floreren. Met het belang ervan in gedachten proberen technici wereldwijd consequent het zo geavanceerd mogelijk te maken. En om ze geavanceerd te maken, wat is beter dan AI te omarmen?
In mei 2024 meldde de MIT Technology Review een nieuw prototype AI‑systeem voor ruisonderdrukkende koptelefoons. Het systeem was gericht op het oplossen van een nadeel van deze ruisonderdrukkende apparaten: hun neiging om geluiden ondoordringend te dempen. De oplossing kwam in de vorm van een functie genaamd Target Speech Hearing. Deze functie gaf gebruikers de mogelijkheid een persoon te selecteren wiens stem hoorbaar blijft, zelfs wanneer alle andere geluiden worden onderdrukt. Om het Target Speech Hearing‑systeem te activeren, houdt de drager enkele seconden een knop op de koptelefoon ingedrukt terwijl hij naar de persoon kijkt waarop hij zich wil richten.
Het gebruik van bubbels om ruis te onderdrukken is iets waar nichebedrijven zoals Silentium al geruime tijd mee experimenteren. Silentium heeft een Quiet Bubble™‑familie ontwikkeld, een concept van Silentium om storend geluid te verminderen, ongeacht de bronnen.
Om dit doel te bereiken, synthetiseert het bedrijf de fysieke kenmerken van ongewenste geluidsvelden in een gewenste stille zone. Dit wordt bereikt door een multikanaal‑algoritme dat het mogelijk maakt het geluidsveld te regelen dat door een reeks luidsprekers wordt geproduceerd.
De Silentium‑oplossingen zijn toepasbaar in diverse scenario’s. Er is een algemene stille bubbel, actieve hoofdsteunen om een stille zone te creëren, en een actieve headset. Het bedrijf kan een volledig toegewijd ANC‑product ontwerpen en bouwen volgens de exacte behoeften van de gebruiker. Het kan stille zones creëren in drukke treinen en luchthaventerminals zodat passagiers een plek van rust en relatieve privacy hebben.
Al met al wint ruisonderdrukking – via bubbels en meer – aan populariteit in diverse sectoren, waaronder gereedschap en apparaten die thuis worden gebruikt, automotive‑oplossingen, industriële geluidsproducerende apparatuur, transport en meer. Het is de volgende stap vooruit!
