Ідеальний співрозмовник насамперед повинен вміти уважно слухати. Ловити кожне ваше слово, незалежно від того, чи сидите ви в тихій вітальні, карабкаєтеся по відвісній скелі під поривами ураганного вітру або стоїте перед запускаючим двигуни авіалайнером. Саме таке завдання ставиться перед сучасними бездротовими гарнітурами.
«Це один маленький крок для людини, але гігантський стрибок для всього людства», - вимовив Ніл Армстронг, і через півтори секунди його слова почули на Землі. До товаришів по екіпажу, База Олдріна і Майкла Коллінза, який перебуває на навколомісячній орбіті, вони донеслися майже без затримки. Але раніше за всіх історичну фразу вловив один з мікрофонів гарнітури Plantronics. "Насправді мікрофонів було чотири - основний і три резервних на випадок відмови, - говорить Стів Грехем, старший інженер компанії. - Але «місячна» гарнітура з сучасної точки зору була дуже проста, її основне завдання - забезпечити максимальну надійність. Боротися з шумами не було необхідності, оскільки на Місяці їх просто немає ".
У штаб-квартирі компанії Plantronics у Каліфорнії співробітники працюють в одному великому приміщенні. Щоб люди, які сидять за сусідніми столами, не заважали один одному, фахівці з психоакустики придумали «звукове маскування». Динаміки під стелею випромінюють імітацію шуму кондиціонерів («рожевий шум») і шум поточної води, що «озвучує» декоративні водоспади (їх поставили пізніше, коли з'ясувалося, що шум води «з нізвідки» дезорієнтує людей). Якщо ж ці штучні звуки відключити, виникає парадоксальне враження, що в приміщенні стало значно галасливіше: справа не тільки в рівні шуму, але і в його характері.
Земні умови в цьому відношенні набагато більш жорсткі: нас скрізь оточують шуми, і боротьба з ними - одне з головних завдань інженерів-розробників. "Найпростіший спосіб відсіяти шум - підвищити чутливість мікрофона до корисного сигналу, а до шкідливого - знизити, - пояснює Стів. - Досить розташувати мікрофон якомога ближче до джерела звуку і загрубати чутливість, при цьому мікрофон у 1916 вловить навіть слабку мову, а шум - ні. Це старий метод, але він у поєднанні з спрямованими мікрофонами застосовується і зараз, оскільки дає відмінні результати і не вимагає складних апаратних і програмних рішень. Саме так робляться гарнітури для професійних застосувань - для операторів телефонних центрів, військових, авіамеханіків, пілотів ".
Мал, да удал.
Однак, як зауважує Стів Грехем, для споживчого ринку такий підхід неприйнятний: люди встигли звикнути до мініатюрної електроніки, так що розробники прагнуть зробити гарнітури якомога більш компактними, поклавши завдання виділення корисного сигналу і відсіювання шумів на окремий сигнальний процесор: "У наших найсучасніших бездротових гарнітурах, таких як Voyager Edge, цілих чотири мікрофони. Сигнали з всенаправлених мікрофонів обробляються за допомогою декількох різних алгоритмів - аналізується спектр сигналу і шуму, затримки фази сигналів на окремих мікрофонах, а також форма огинаючої. Мова і шум мають різні характеристики, і це якраз дає можливість відокремити корисний сигнал від перешкод. Такий спосіб дозволяє впевнено відсіювати помірно гучні рівномірні шуми ".
Для умов, коли рівень шуму, здавалося б, абсолютно не дає ніяких можливостей для розмови, використовуються ларингофони, що сприймають коливання голосових зв'язок. На жаль, ларингофони не здатні передавати звуки з частотами вище приблизно 2 кГц, тому працюють в дуже вузькій ніші - в основному це військові застосування в екстремально галасливих умовах (наприклад, всередині бронетехніки). Для споживчих цивільних потреб така технологія підходить погано - голос співрозмовника повністю втрачає впізнаваність.
"І ми, і наші колеги з інших компаній неодноразово робили спроби створити поліпшений цивільний варіант ларингофонів, знімаючи сигнал з кісток черепа, - говорить Стів. Але якість передачі мови при такому методі все одно залишала бажати кращого, і кілька років тому від цього способу остаточно відмовилися. А ось інша модифікація методу існує і зараз. Йдеться про технологію голосової активації, коли голос сприймається і за допомогою звичайних мікрофонів, і датчиком коливань щелепної кістки. Я сам багато років працював над цим перспективним напрямком, але у технології є один істотний недолік: при порушенні контакту датчика зі щокою шумоподавлення просто перестає працювати. Так що кілька років тому в Plantronics ми остаточно зробили вибір на користь багатомікрофонної схеми. І не прогадали. Розвиток електроніки уможливив реалізацію дуже складних і досконалих алгоритмів обробки сигналу, що дозволяють виділити промову при рівні шуму в 80 − 85 дБ, що приблизно відповідає роботі потужного двигуна або відбійного молотка на відстані в кілька метрів. Те, що раніше вважалося неможливим або вимагало довгого постобробки за допомогою потужного комп'ютера, тепер робиться практично в реальному часі ".
Вологість - один з головних ворогів гарнітур. Піт - агресивне середовище, здатне швидко вивести з ладу мініатюрну електроніку. Тому готові вироби на заводі Plantronics поміщають у вакуумні камери, де на них методом облоги з плазми наноситься гідрофобне фторполімерне покриття, що міцно зв'язується з усіма елементами. Після цього гарнітури вибірково перевіряють на гідрофобність: на поверхню наноситься крапля води і вимірюються кути змочування.
Від камери до офісу
Один з основних інструментів роботи акустичних інженерів Plantronics - кілька безехових камер, викладених всередині пінополіуретановими пірамідками. Таке покриття повністю поглинає і розсіює відображені звукові хвилі, які заважають вимірюванням. Всередині камери встановлено манекен, який лише віддалено нагадує людину, і тільки одна його деталь відтворена з фантастичною анатомічною точністю. Це вуха. Справа не тільки в тому, що на манекені закріплені силіконові репліки справжніх вушних раковин для кріплення гарнітур, але і у внутрішній начинці, яка створена за образом і подобою людських органів слуху, з їх специфічним АЧХ (лінійним на малій гучності і нелінійним на великій). У камері встановлені динаміки, які можуть відтворювати різні шуми - від звичайного вуличного шуму і розмов до рева двигунів. Крім того, як каже Стів Грехем, "в одній з камер можна відтворити умови Чикаго. Мова, звичайно, не про мафіозні перестрілки. Це місто відоме своїми вітрами. Вентилятори, встановлені в камері, дають можливість імітувати досить сильний вітер швидкістю в 20 км/год. Але при цьому ми вносимо в потік турбулентність, яка підвищує рівень шуму, що приблизно відповідає реальному вітру в 30 − 40 км/год ".