Główną technologią zoomu audio jest kształtowanie wiązki lub filtrowanie przestrzenne. Potrafi zmieniać kierunek nagrywania dźwięku (czyli wyczuwa kierunek źródła dźwięku) i dostosowuje go w zależności od potrzeb. W tym przypadku optymalnym kierunkiem jest wzór superkardioidalny (na zdjęciu poniżej), który wzmacnia dźwięk dochodzący z przodu (czyli w kierunku, w którym bezpośrednio zwrócona jest kamera), jednocześnie tłumiąc dźwięki dochodzące z innych kierunków (szum tła). ).
Podstawą tej technologii jest konieczność ustawienia mikrofonu dookólnego w miarę możliwości: im więcej mikrofonów i im dalej, tym więcej dźwięku można zarejestrować. Gdy telefon jest wyposażony w dwa mikrofony, zwykle umieszcza się je na górze i na dole, aby zmaksymalizować odległość między sobą; a sygnały odbierane przez mikrofony będą miały najlepszą kombinację, aby utworzyć kierunkowość superkardioidalną.
Obraz po lewej stronie to typowe nagranie audio; Zoom audio na obrazku po prawej stronie ma kierunkowość superkardioidalną, która jest bardziej wrażliwa na źródło docelowe i redukuje szumy tła.
Wynik tej wysokiej kierunkowości uzyskuje się przy użyciu odbiornika bezkierunkowego poprzez ustawienie różnych wzmocnień dla każdej grupy poszczególnych mikrofonów w różnych miejscach telefonu, a następnie zsumowanie faz impulsów w celu wzmocnienia pożądanego dźwięku i zniszczenia fali bocznej w celu zmniejszenia zakłócenia pozaosiowe.
Przynajmniej w teorii. Tak naprawdę formowanie wiązki w smartfonach ma swoje własne problemy. Z jednej strony telefony komórkowe nie mogą wykorzystywać technologii mikrofonów pojemnościowych stosowanej w dużych studiach nagraniowych, ale muszą wykorzystywać przetworniki elektretowe — miniaturowe mikrofony MEMS (systemy mikroelektromechaniczne), które do działania wymagają bardzo małej mocy. Co więcej, aby zoptymalizować zrozumiałość i kontrolować charakterystyczne artefakty widmowe i czasowe występujące podczas filtrowania przestrzennego (takie jak zniekształcenia, utrata basów i ogólny dźwięk z poważnymi zakłóceniami fazowymi/nosowością), producenci smartfonów muszą nie tylko dokładnie rozważyć również rozmieszczenie mikrofonu , musi opierać się na własnej, unikalnej kombinacji funkcji dźwiękowych, takich jak korektory, wykrywanie głosu i bramki szumowe (które same w sobie mogą powodować słyszalne artefakty).
Logicznie rzecz biorąc, każdy producent ma swoją własną, unikalną metodę kształtowania wiązki w połączeniu z zastrzeżoną technologią. To powiedziawszy, każda z różnych technik kształtowania wiązki ma swoje mocne strony, od usuwania pogłosu mowy po redukcję hałasu. Jednak algorytmy kształtowania wiązki mogą z łatwością wzmocnić szum wiatru w nagranym dźwięku i nie każdy może lub chce zastosować dodatkową osłonę przeciwwietrzną w celu ochrony MEMS. A dlaczego mikrofony w smartfonach nie wykonują większego przetwarzania? Ponieważ pogarsza to pasmo przenoszenia i czułość mikrofonu, producenci zwykle polegają na oprogramowaniu w celu redukcji szumów i szumu wiatru.
Ponadto nie da się symulować rzeczywistego szumu wiatru w naturalnym środowisku akustycznym w warunkach laboratoryjnych i jak dotąd nie ma dobrego rozwiązania technicznego, aby sobie z tym poradzić. W rezultacie producenci muszą opracować unikalne cyfrowe technologie ochrony przed wiatrem (które można zastosować niezależnie od ograniczeń projektu przemysłowego produktu) w oparciu o ocenę nagranego dźwięku. Nokia OZO Audio Zoom nagrywa dźwięk dzięki wiatroszczelnej technologii.
Podobnie jak redukcja szumów i wiele innych popularnych technik, kształtowanie wiązki zostało pierwotnie opracowane do celów wojskowych. Fazowe układy nadajników były używane jako anteny radarowe podczas II wojny światowej, a dziś są wykorzystywane do wszystkiego, od obrazowania medycznego po uroczystości muzyczne. Jeśli chodzi o fazowane układy mikrofonów, zostały one wynalezione w latach 70. przez Johna Billingsleya (nie, nie aktora, który grał doktora Volasha w Star Trek: Enterprise) i Rogera Kinnsa. Chociaż wydajność tej technologii w smartfonach nie poprawiła się znacząco w ciągu ostatniej dekady, niektóre telefony są zbyt duże, niektóre mają wiele zestawów mikrofonów, a niektóre mają nawet mocniejsze chipsety. Sam telefon komórkowy ma wyższy poziom, dzięki czemu technologia zoomu audio jest bardziej skuteczna w różnych zastosowaniach audio.
W artykule N. van Wijngaardena i EH Woutersa „Enhancing Sound by Beamforming Using Smartphones” stwierdza się: „Przychodzi na myśl, że kraje (lub firmy) podlegające inwigilacji mogą stosować określone techniki kształtowania wiązki w celu szpiegowania wszystkich mieszkańców. Jednak w zakresie masowej inwigilacji Jak duży wpływ może mieć system kształtowania wiązki w smartfonie? […] Teoretycznie, jeśli technologia stanie się bardziej dojrzała, może stać się bronią w arsenale państwa inwigilacyjnego, ale do tego jeszcze bardzo daleko. Specyficzna technologia kształtowania wiązki w smartfonach to wciąż stosunkowo niezbadane terytorium, a brak technologii wyciszania i niepozorne opcje synchronizacji ograniczają możliwość ukrytego słuchania.
Czas publikacji: 14 czerwca 2022 r
