Nøytralisering av lyd

[Gjest Slettet+6132]

Kanskje et litt dumt spørsmål , men lurte på om det er mulig å nøytralisere lyd?

Hørte for lenge siden at dette var mulig men aldri sett eller lest noe som kan bekrefte det.

[Moskus]

Det går fint, men ikke slik man ser på CSI eller film.

 

Ta en sinusbølge med en bestemt frekvens. Ta en annen sinusbølge med samme frekvens, men sett den til motsatt fase. Disse to vil kansellere hverandre ut (hvis perfekt match, noe som kan være vanskelig å få til i praksis).

 

Hodetelefoner med støykansellering fungerer på samme vis. Ta støyen, snu fasen og la den virke mot den innfallende støyen.

 

"Fenomenet" er også kjent som destruktiv interferens.

 

Se wikipedia.

http://en.wikipedia.org/wiki/Interference

[JBlack]

Kanskje et litt dumt spørsmål , men lurte på om det er mulig å nøytralisere lyd?

Hørte for lenge siden at dette var mulig men aldri sett eller lest noe som kan bekrefte det.

6671388[/snapback]

Ja, systemer som gir motlyd nøytraliserer lyd. Men det fungerer bare på et lite område.

 

Prinsippet er at man har mikrofoner som tar opp lyden fra omgivelsene, så snur man fasen 180 grader og sender det ut gjennom lokalt plasserte høyttalere. Da vil lyden fra høyttaleren nøytralisere lyden fra omgivelsene.

[Nissen]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

[Moskus]

I teorien vil høyttalerne nøytralisere hverandre. Men siden høyttalere i et rom ikke er et ideelt system så vil det ikke bli stille (kanteffekter og dipoleffekter vil oppstå som gjør at det blir vanskelig å høre)

 

Men spiller du rene lavfrekvente toner vil du kunne høre kanselleringen hvis du flytter deg rundt i rommet.

[JBlack]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

6672106[/snapback]

Kun der det er lik avstand til begge høyttalerne.

[Moskus]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

6672106[/snapback]

Kun der det er lik avstand til begge høyttalerne.

6672406[/snapback]

 

Eller der avstanden er forskjøvet med den n*bølgelengden (der n er et partall).

[JBlack]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

6672106[/snapback]

Kun der det er lik avstand til begge høyttalerne.

6672406[/snapback]

 

Eller der avstanden er forskjøvet med den n*bølgelengden (der n er et partall).

6672469[/snapback]

Bare om du har harmoniske (tror det er riktig ord) frekvenser. Når det gjelder generelle lyd som består av mange forskjellige bølgelengder, så må du ha lik avstand mellom høyttalerne.

[cbs77]

Det finnes allerede mange headsett med aktiv reduksjon av ekstern lyd. Veldig bra for flyturer og liknende. Fungerer best mot konstant lyd.

http://earplugstore.stores.yahoo.net/activenoise.html

[Moskus]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

6672106[/snapback]

Kun der det er lik avstand til begge høyttalerne.

6672406[/snapback]

 

Eller der avstanden er forskjøvet med den n*bølgelengden (der n er et partall).

6672469[/snapback]

Bare om du har harmoniske (tror det er riktig ord) frekvenser. Når det gjelder generelle lyd som består av mange forskjellige bølgelengder, så må du ha lik avstand mellom høyttalerne.

6672508[/snapback]

 

Ah! Ja, det tenkte jeg som en betingelse.

 

Problemet med bredbåndslyd ved kansellering er at det kan være vanskelig å høre for høyere frekvenser. Derfor tenkte jeg i hodet (uten å si det høyt) at for å høre kanselleringen bør man spille av lavfrekvente rene toner.

[ChrML]

Hadde en idè en gang i tia om å lage et program til PC som tar opp lyd fra mikrofonen, snur de og speller det av i høytaleren, men fant fort ut at det er så godt som umulig. For det første er det et hardware buffer i lydkortet som venter en del perioder før det leses inn av CPU-en, så tar det en del cycles å faktisk snu de, så skal avspillingslyden gjennom en del software/hardware buffer før de når høytalerne, så det blir aaaltfor tregt (nøytraliseringslyden lenge etter lyden).

 

Ved hjelp av rein elektronikk vil du kanskje kunne gjør det ganske bra. Si du har en mikrofon, en transistor forsterker og en høyttaler. Så passer du på at fasene snues en plass og at det spilles av på nogenlunde riktig volum (så lydene blir like store). Vil kanskje funke hvis mic/høytalerne plasseres riktig og volumet stilles riktig og det ikke er for mye lag mellom innspilling og avspilling (mer lagg = mindre effektig kansellering).

 

Edit: Den eventuelle laggen vil kanskje kunne kompanseres for ved å plassere miccen nærmere kilden og høytalerne nærmere det som skal skjermes for lyden da elektrisitet beveger seg tilnærmet lysets hastighet mens lyden går i... lydens hastighet.

Endret 14. august 2006 av chrml

[endrebjo]

Senheiser PXC 300 og PXC 150 nøytraliserer støy.

[SeaLion]

Det finnes også såkalte aktive hørselvern for bruk i industrien. Disse demper støyen i lokalet ved å danne lokal motlyd. Samtidig slipper de gjennom alminnelig tale. Dermed kan man stå i støyende omgivelser og snakke normalt med hverandre.

 

Aktiv støydemping brukes også i moderne høreapparater. Uønsket lyd blir dempet med motlyd og ønsket lyd (f.eks telefonen som ringer og tale) forsterkes. Samtidig finnes flere filteralternativer slik at man kan tilpasse høreapparatet til det man ønsker å høre på (musikk kan være uønsket hvis man vil prate med noen, men ønsket hvis man vil danse).

 

Det finnes også mobiltelefoner med aktiv støydemping i mikrofonen. Da sørger telefonen for å fjerne bakgrunnslyd fra avsenderens omgivelser, noe som gjør at det blir lettere å oppfatte hva som blir sagt i den andre enden for mottageren. Ypperlig hvis man ringer fra en rockekonsert.

 

Den engelske sportsbilprodusenten Lotus har drevet med mye rart, bl.a teknologi rettet inn mot småfly. De patente et system for aktiv støydemping allerede for tjue år siden. Tanken var at i stedet for å fylle flyet med diverse kg med tunge støydempingsmaterialer kunne alle ombord ha hvert sitt sett med aktiv støydemping.

 

Så en relatert spøk til slutt: Lotus fablet også om at med aktiv støydemping kunne man kjøre 2CV uten en lyd. Fordi motorlyden var dempet bort kunne man ved et filter og samplet motorlyd fra andre biler sette til en annen motorlyd. 2CV-en kunne demed høres ut som en Porsche 911. Eller en Porsche 911 kunne høres ut som en elbil.

[bfisk]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

6672106[/snapback]

 

Dette du beskriver kalles innenfor faget for akustisk kortslutning; det kan også visualiseres som at elementene "kaster lyden mellom seg i stedet for på deg". Nå er musikk gjerne en ganske komleks bølgeform, så det vil ikke bli en særlig effektiv måte å "dempe volumet" på, men du vil definitivt høre forskjell; et trent øre hører dette med en gang. Lyden høres flat og tam ut; som om man spiller med mye mindre elementer; eller som om det er noe galt et sted; det mangler store deler av lydbildet, ofte bass.

[ddd-king]

Rent praktisk vil det altså si at dersom en har 2 helt like høytalerelementer og kopler de inn på samme forsterker; den ene høytaleren sin +, og den andre høytaleren sin -, inn på +'en til forsterkeren, og likedan på forsterkerens jordtilkopling, så vil altså disse høytalerne nøytralisere lyden til hverandre?

 

Hadde vært morsomt å prøvd...

6672106[/snapback]

 

Dette du beskriver kalles innenfor faget for akustisk kortslutning; det kan også visualiseres som at elementene "kaster lyden mellom seg i stedet for på deg". Nå er musikk gjerne en ganske komleks bølgeform, så det vil ikke bli en særlig effektiv måte å "dempe volumet" på, men du vil definitivt høre forskjell; et trent øre hører dette med en gang. Lyden høres flat og tam ut; som om man spiller med mye mindre elementer; eller som om det er noe galt et sted; det mangler store deler av lydbildet, ofte bass.

6712319[/snapback]

 

La matematikken forklare:

Vi har to høytalerelementer (A og B på figuren) som lager bølger av formen

 

Y1 = sum_n ( a_n*Aexp[i(wt - kx1)] )

Y2 = sum_n ( b_n*Aexp[i(wt - kx1)] )

 

hvor w (omega) går fra 20Hz til 20kHz. Det som er hørbart for mennesket. Y1 og Y2 er da Fourrier-rekker av musikksignalet.

 

På figuren ser man at summen av disse to bølgene ved et viss punkt (P1 og P2) i planet er gitt av den siste likningen.

{A - exp[ik(x1-x2)] } = {A - exp[ik(d*cos(Ø))] } = {A - exp[i*2pi/lambda*(d*cos(Ø))] }

 

Dette siste resultatet sier oss at amplituden (lydstyrken) vil variere som en sinus når vi beveger oss med en vinkel Ø (Ø1 ved P1 og Ø2 ved P2 er tegnet inn). Denne kanselleringen er avhengig av to parametere

1) vinkel: Ø

2) bølgelengde: lambda

Overaskende nok har ikke avstanden fra personen til høytalerne ikke noe å si!

 

Det er noen konklusjoner man kan trekke fra disse matematiske resultatene. Kanselleringen er avhengig av frekvens og lyttepunktets vinkel i forhold til normalen til utbredelsesretning. Noen viktige punkter er diskutert under.

 

i) Når avstandsforskjellen (x1-x2) = (2n +1)*lamda/2 (lambda/2 3lamda/2 5lamda/2 osv...) blir lyden helt borte FOR EN BØLGELENGDE!

lambda(500Hz)=0.66m, lambda(5000Hz) = 6.6cm, lambda(10kHz) = 3.3cm, lambda(20kHz) = 1.65cm. Se punkt ii)

 

ii) Hvis vi flytter til et annet punkt la oss si 20cm unna vil amplituden være forandret for den samme bølgelengden (og selfølgelig alle andre). La oss si at det er 20cm mellom venstre og høyre øre kan lyden være helt borte for venstre øre, men den vil ikke være det for høyre øre. Derfor vil vi alltid høre lyden fra høytalerne.

 

iii) Kanselleringen i et punkt er ikke lik for alle bølgelengder. Fordelingen er beskrevet av likningen over. Selv om 500Hz lyden er NESTEN borte, er fortsatt de andre frekvensene hørbare.

 

iv) ved å flytte lengre unna høytalerne vil avstanden mellom ørene utgjøre en mindre vinkel Ø og dermed er amplitudene tilnærmet lik i begge punktene P1 og P2.

 

v) spiller man av en ren sinus, vil man kunne merke når det er destruktiv og konstruktiv interferens.

 

vi) Vi antar at amplitudene ved begge høytalerne er like, noe som ikke alltid stemmer i steroanlegg (stereo = to lydkanaler. En for venstre og en for høyre høyttaler).

Endret 21. august 2006 av ddd-king

[ChrML]

Woah, her er det en som kan sakene sine . Godt forklart, ddd-king!

[ddd-king]

Woah, her er det en som kan sakene sine . Godt forklart, ddd-king!

6717263[/snapback]

 

 

Takk!

Dette var hyggelig å høre

[Moskus]

Tipper Elektro på NTH (eller NTNU da)?

[ddd-king]

Tipper Elektro på NTH (eller NTNU da)?

6727135[/snapback]

 

Elektronikk - Fotonikk (NTNU)

[Moskus]

Hatt noen akustikk-fag i tillegg? (det kunne se litt sånn ut)

Jeg gikk ikke på Elektro, men hadde akustikk-fagene der de siste årene...