Er lydbobler det neste steget fremover for støydempende enheter?

Markedet for hodetelefoner forventes å vokse i et moderat jevnt tempo fra 2024 til 2029. Markedet oppnådde en global inntekt på US$18,0 milliarder i 2024. Det vil vokse med en hastighet på nesten 2,4 % i de neste fem årene. I 2024 utgjør hver omtrent 0,2 enheter i hodetelefonmarkedet i 2024.

Gjennom årene har formålet med hodetelefoner utviklet seg. Imidlertid har kjerneformålet forblitt det samme: å dempe støy. Og nå har dette målet for hodetelefoner som støydempende enheter fått et friskt løft ved å omfavne AI.

AI-hodetelefoner skaper lydboble effektiv over noen få fot

Et forskerteam fra University of Washington har kommet opp med en unik hodetelefonløsning. De har utviklet en prototype som hjelper lyttere å skape en ‘lydboble’. AI-algoritmene – kombinert med en hodetelefonprototype – resulterer i en løsning som gjør at brukerne kan høre folk snakke innenfor en boble med en programmerbar radius på 3 til 6 fot.

Kilde: University of Washington

Enheten er i stand til å dempe stemmer og lyder utenfor boblen med i gjennomsnitt 49 desibel.

Mens han forklarte de unike egenskapene løsningen kan bringe, sa seniorforfatter Shyam Gollakota, en UW-professor ved Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering, følgende:

Vårt AI-system kan lære avstanden til hver lydkilde i et rom og behandle dette i sanntid, innen 8 millisekunder, på selve høringsenheten.

Forskerne var forsiktige med å holde løsningen reell, praktisk og gjennomførbar. De laget prototypen med hodetelefoner som er kommersielt tilgjengelige rundt oss. Først festet de seks små mikrofoner langs hodebåndet slik at teamets nevrale nettverk kan spore ulike lyder som når hver mikrofon. Det nevrale nettverket kjører på en liten innebygd datamaskin som forblir festet til hodetelefonene.

Når dette hele systemet settes i gang, undertrykker det lydene som kommer utenfor boblen og spiller deretter av og forsterker lett lydene inne i boblen.

Opplæring av det AI-baserte systemet krever innovativ tenkning. Forskerne kom opp med en genial løsning, der de satte hodetelefonene på et dukkehode, og en robotplattform roterte hodet mens en bevegelig høyttaler spilte lyder fra ulike avstander.

Bortsett fra dukke-systemet samlet teamet også inn data fra menneskelige brukere i 22 forskjellige innendørs miljøer, inkludert kontorer og boliger. Formålet var å trene systemet til å skape lydbobler i ulike miljøer. De hadde ikke et lett tilgjengelig avstandsbassert lydsett samlet i den virkelige verden, og derfor viste den geniale løsningen seg effektiv.

Når de forklarte hvorfor metoden og eksperimentet fungerte, pekte forskerne på to hovedårsaker. Den første var at brukerens hode kunne reflektere lyder, noe som hjalp det nevrale nettverket med å skille lyder fra ulike avstander. Den andre var at AI-algoritmen effektivt kunne sammenligne ulike lyder med forskjellige frekvenser for å bestemme avstanden til enhver lydkilde.

Når han forklarte gjennombruddet denne forskningen kunne oppnå, sa Gollakota:

Trenger vi en stor avstand for å skape denne ‘lydboblen’? Det vi viste her er at vi ikke gjør det. Vi klarte å gjøre det kun med mikrofonene på hodetelefonene og i sanntid, noe som var ganske overraskende.

Snart vil forskerne jobbe for å sikre at teknologien fungerer sømløst på høreapparater og støydempende ørepropper. Per nå vet systemet kun hvordan det skal fungere innendørs, og det er ikke så vanskelig å få ren treningslyd. Fremtidig suksess vil kreve at forskerne utvikler en ny strategi for plassering av mikrofonene.

Hodetelefoner er produkter som har mange globalt ledende teknologiselskaper involvert i produksjonen. Løsninger, som vi ser ovenfor, blir jevnlig prøvd og testet av FoU-avdelingene i disse selskapene. Selv om det å lage en AI-drevet lydboble er en unik prestasjon, finnes det løsninger som utnytter AI for å dempe støy. I de følgende segmentene diskuterer vi noen slike kommersielle løsninger som er tilgjengelige fra markedslederne.

Klikk her for å lære om silke som kan bekjempe støyplagen.

1. Sony (SONY )

Her vil vi snakke om en spesifikk løsning fra Sony som er representativ for selskapets FoU-innsats på dette området. Løsningen er Sonys trådløse støydempende stereohodesett, MDR-ZX780DC.

Støydempingsfunksjonen i denne løsningen involverer en støydempingskrets som oppfatter ekstern støy med innebygde mikrofoner og sender et like men motsatt dempingssignal til hodesettet.

Brukeren kan fritt velge støydempingsfunksjonen. Alt brukeren trenger å gjøre er å trykke og holde på på-knappen i omtrent 2 sekunder når hodesettet er slått av for å slå det på. Når støydempingsfunksjonen er aktivert, lyser indikatoren (grønn), og støydempingsmodus settes til NC Mode B.

La oss nå se spesifikt på bruken av AI i disse hodetelefonene. Her er AI-støydemping en funksjon som automatisk velger en av støydempingsmodusene for å gi den mest effektive støydempingen ved umiddelbart å analysere omgivelseslydkomponentene.

Innen 3 sekunder begynner det AI-drevne støydempende hodesettet å analysere omgivelseslydkomponentene. Mens analysemodus er aktiv, holdes lydvolumet fra hodetelefonene dempet, og indikatoren fortsetter å blinke med grønt lys.

Løsningen har holdt den fleksibel ved å tilby tre støydempingsmodus-typer:

1. NC Mode A
2. NC Mode B
3. NC Mode C

Den første modusen reduserer støy som inneholder en stor mengde mellom- til lavfrekvente lyder, mens NC Mode B effektivt reduserer en stor mengde superlavfrekvent støy. NC Mode B er effektiv i å redusere bakgrunnsstøy som hovedsakelig høres på en buss eller et tog.

Til slutt er NC Mode C ment å redusere støy som kommer fra relativt stille og brede frekvensområder. Denne modusen er god for å redusere bakgrunnsstøy i et kontormiljø, som den som kommer fra datamaskiner, kopimaskiner osv.

Den 14. mai 2024 publiserte Sony Group sine FY 2023 konsoliderte finansielle resultater for regnskapsåret som endte 31. mars 2024. FY23 konsoliderte salg var 13 020,8 milliarder yen, en ny rekordhøyde. Konsolidert driftsinntekt var 1 208,8 milliarder yen, nettoinntekt var 970,6 milliarder yen, og konsolidert justert EBITDA var 1 818,0 milliarder yen.

2. Apple (AAPL )

Et annet selskap som har gjort store fremskritt på dette området er Apple. Deres AirPods Pro2 kommer med opptil 2X mer aktiv støydemping for å tilby adaptiv lyd som tilpasser støykontrollen til brukerens miljø. I tillegg tilbyr den en oppslukende lydkvalitet med personlig romlyd.

Den avanserte lydytelsen til Apples produkt henter fra sin interne H2-chip som arbeider med driveren og forsterkeren for å skape klar, høydefinisjonslyd. Løsningen kjører på sine beregningsalgoritmer for å levere støydemping, sofistikert 3‑D‑lyd, effektiv batterilevetid og umerkelig ende‑til‑ende lydlatens.

En av de mest unike funksjonene i H2-chippen er dens tilpasningsalgoritme, som kan behandle lyd raskere og justere lyd i det nøyaktige øyeblikket den blir hørt. Løsningen er i stand til å gjengi hver detalj til brukerens spesifikke øreform, noe som resulterer i en oppslukende, høyere‑fidelitet lyd.

Løsningen har en innvendig mikrofon som er kompatibel med stemmeforsterkende algoritmer for å gjenkjenne og artikulere brukerens stemme. Resultatet er helt naturlige telefon- og videosamtaler.

H2-chippen fungerer i sync med en spesialbygd driver og forsterker for å tilby lavere avspillingsforvrengning. Det brukeren hører – i sin tur – er dypere bass og klarere høye toner på tvers av et spekter av lydnivåer.

Støydempingsparametrene oppnådd av Apple er betydelig vellykkede. Den demper opptil 2X med pro‑nivå aktiv støydemping. Driveren og de akustiske algoritmene kan fjerne mer uønsket støy.

Transparent-modusen til Apple AirPods utnytter H2-chipens evne til å minimere høy lydintensitet, inkludert den som genereres fra kilder som sirener eller verktøy. Den kan redusere støy 48 000 ganger per sekund.

Stemmeisolasjon‑funksjonen kan forbedre telefonsamtalekvaliteten i høye eller vindfulle forhold. Dens avanserte beregningslyd kan redusere bakgrunnsstøy samtidig som den isolerer og klargjør talerens stemme for lytteren.

Den maskinlæringsdrevne personlige volumfunksjonen kan forstå lyttepreferanser i ulike miljøer – og tilpasse lyden basert på brukerens mønstre over tid.

Generelt er Apples støydempingsløsning rettet mot å gjøre enhetens lyd og lydkvalitet mer personlig. Og den utnytter AI og ML i stor grad.

Den 31. oktober 2024 kunngjorde Apple finansielle resultater for sitt fjerde kvartal i regnskapsåret 2024 som endte 28. september 2024. Selskapet rapporterte kvartalsinntekter på $94,9 milliarder, opp 6 % år over år, og kvartalsvis fortynnet resultat per aksje på $0,97.

3. Bose

Til slutt skal vi se på selskapet som har blitt synonymt med førsteklasses lyd: Bose!

Relevant, i august 2024 inngikk Bose et partnerskap med Bragi, pioneren innen AI-hodetelefoner. Målet var å levere banebrytende, ferdigpakke‑licensierbare lydwearable‑løsninger og forenkle prosessen med å bygge høykvalitets lydprodukter for globale merker.

Det var tre mål for dette samarbeidet: Det første var støydemping. Bose er kjent for sin ANC‑teknologi, som står for Active Noise Cancellation. Den kan eliminere uønsket støy og sikre en uforstyrret lytteopplevelse, enten i et travelt bymiljø eller under en lang flytur.

Det andre var aspektet med oppslukende lyd. I dette kunne produktløsningen levere en bredere og mer romslig lydscene, noe som resulterer i en lagdelt, fler‑dimensjonal lytteopplevelse.

Til slutt kunne Bosess AI‑stemme‑teknologispekter levere forbedret stemmeklarhet med klar og skarp kommunikasjon i støyende miljøer. Resultatet gjør lyden ideell for telekommunikasjonsapplikasjoner, konferanser og mer.

Mens han snakket om partnerskapet, hadde Nicholas Smith, chief strategy officer hos Bose, følgende å si:

Ved å samarbeide med Bragi utvider vi Bosess påvirkning ytterligere i markedet for bærbar lyd, og leverer våre anerkjente lydopplevelser til flere mennesker over hele verden.

På den annen side sa Nikolaj Hviid, administrerende direktør i Bragi: “Integrering av Bosess toppmoderne lydteknologier med Bragi vil gjøre det mulig for merker å tilby enestående lydopplevelser og gi et konkurransefortrinn for hodetelefoner.”

Tidlig i november 2024 lanserte Bose sin produktlinje, Ultra Open Earbuds, som spiller privat lyd samtidig som den lar utenforliggende lyder holde brukerne oppmerksomme.

Generelt trives Bosess innovasjoner innen støydemping på sin bruk av mikrofoner både inne og utenfor ørekoppene for å overvåke lydene rundt brukeren og umiddelbart produsere et motsatt signal for å kansellere dem. Med justerbar støydemping kan brukeren kontrollere hvor mye – eller hvor lite – av den ytre støyen man hører.

Fremtiden for støydempende enheter

Med den økende travelheten i vår moderne urbane verden er støydemping noe som lydindustrien vil blomstre på. Med dette i tankene har teknologer over hele verden konsekvent forsøkt å gjøre den så sofistikert som mulig. Og for å gjøre dem sofistikerte, hva kan være bedre enn å omfavne AI?

I mai 2024 rapporterte MIT Technology Review om et nytt prototype AI-system for støydempende hodetelefoner. Systemet hadde som mål å løse en ulempe ved disse støydempingsenhetene: deres tendens til å dempe lyder indiscriminately. Løsningen kom i form av en funksjon kalt Target Speech Hearing. Denne funksjonen ga brukerne muligheten til å velge en person hvis stemme forblir hørbar selv når all annen lyd dempes. For å aktivere Target Speech Hearing‑systemet holder brukeren inne en knapp på hodetelefonene i flere sekunder mens de vender seg mot personen de vil fokusere på.

Bruken av bobler for å dempe støy er noe nisjeselskaper som Silentium også har eksperimentert med en stund nå. Silentium har utviklet en Quiet Bubble™ family, et konsept i Silentium for å redusere forstyrrende støy uansett hvilke kilder den kommer fra.

For å oppnå sitt mål syntetiserer selskapet de fysiske egenskapene til uønskede støyfelt i en ønsket rosonen. Dette oppnås ved en flerkannelsalgoritme som gjør det mulig å kontrollere lydfeltet produsert av en rekke høyttalere.

Silentium‑løsningene gjelder for en rekke scenarier. Det finnes en generell rolig boble, aktive nakkestøtter for å skape en rolig sone, og et aktivt hodesett. Selskapet er i stand til å designe og bygge et fullt dedikert ANC‑produkt til brukerens eksakte behov. Det kan bygge rolige soner inne i travle tog og flyplassterminaler for passasjerer som kan bruke dem som et sted for ro og relativt privatliv.

Alt i alt har støydemping – gjennom bobler og mer – fått økt oppmerksomhet på tvers av industrier, inkludert verktøy og enheter brukt hjemme, bilindustriløsninger, industrielt støygenererende utstyr, transport og mer. Det er neste steg fremover!

Klikk her for 5 nødvendige tilbehør for hjemmekontoret.