February 23, 2022

Шумоподавление | Недооцененная разработка, которая изменила жизнь

Комфортный полет в самолете, быстрая езда по трассе и любимая музыка в ушах — и всё это без лишнего шума. К этому давно уже все привыкли, но давайте вернемся к истокам. Рассказываем о том, как в борьбе за идею создатель шумоподавления Пол Люг стал врагом немецкого режима и облегчил жизнь каждого из нас.

Непризнанная технология

Георг Генрих Пол Люг родился  в Кельне в 1898 году. Там он и работал над исследованиями в области оптической спектроскопии и повышением чувствительности фотоплёнок. Научная идиллия закончилась, когда в 1930-х Люг придумал новую технологию шумоподавления. На то время, лишние звуки глушили простыми препятствиями — устанавливали окна, изолировали объекты. Но такой вариант был не везде уместен. Тут и пришлось искать другие пути.

Учёный придумал сменить пассивную защиту на активные действия. В основе изобретения лежал принцип противодействия. Чтобы уменьшить амплитуду одной звуковой волны, нужно было наложить на неё другую с противоположными колебаниями. Они ослабят волны, а звук станет тише. По сути, зеркальный шум глушит исходный.

Фото - схема шумоподавления

Люг предположил, что можно использовать микрофоны и связанные с ними громкоговорители. Такая технология помогла бы бороться с отвлекающими шумами в театрах и концертных залах, а также глушила бы звук печатных машинок. Уже вскоре была отправлена заявка на патент, но тут в идее заинтересовалась нацистская администрация. Она надеялась использовать находку для нужд страны, а именно — устранять шумы от авиации, выхлопных систем автомобилей и артиллерии.

Вскоре разработка стала секретной. Но военные так и не смогли ее применить на деле. Загвоздка была в сложном оборудовании и технических возможностях громкоговорителей. Люг получил второй отказ в патенте, но продолжал верить в свою идею.

Надежда за границей

В 1934 году учёный  решил попытать надежду в США, Франции, Италии и Австрии. Он активно рассылал данные об изобретении, и вуаля - американцы его признали. Немцы не оценили такой шаг. Люга уволили из Боннского университета за, якобы «предательство». В то же время газеты пестрили статьями о схожем английском изобретении, что могло свидетельствовать об утечке из немецкой армии. Став врагом народа - Люк ждал приход гестапо. Но все ограничилось лишь запретом на работу в универах и на публикации научных исследований.

Новая эра шумоподавления

Не так сложно было снизить стабильный шум в одном месте, например, звук дрели за стеной. Другое дело - бороться с разными звуками, которые к тому же двигаются. В таком случае, легче снизить шум конкретно перед ухом. Тут то и помогают наушники. К тому же, в них легко разместить электронику и установить зеркальный звук. Широкое использование шумоподавляющих наушников сначала появилось именно в авиации.

В 1978 году во время делового полета американскому бизнесмену Амару Боузу мешали звуки двигателей, которые не давали насладиться музыкой. Основатель магазина аудиотехники Bose начал искать решение проблемы. Собрав исследовательскую группу, приняли решение использовать технологию шумоподавления от Пола Люга.

Успех не заставил себя долго ждать. Через 2 года гарнитурой будущего заинтересовалась немецкая авиакомпания Lufthansa, но заказали ее у другого производителя — Sennheiser. Тогда и появилась негласная гонка между двумя компаниями. Технология оставалась похожей: в наушник встраивали микрофон для выявления звука до того, как он достигнет человеческого уха. Система измеряла частоту и амплитуду звуковой волны, а после — создавала противоположную частоту для устранения шума. Основатель Bose видел в этом большой успех, потому беспрерывно инвестировал в разработку. Общая сумма вложений превысила 50 миллионов долларов.

Первый тест-драйв

В 1986 году два пилота  Дик Рутан и Джина Йигер решились совершить кругосветный полёт без дозаправки на самолете «Вояджер». В целях экономии в нем не установили звукоизоляцию. Пилоты рисковали травмировать барабанные перепонки из-за постоянного стука двигателя. Тогда компания Bose предложила использовать экспериментальные наушники с активным шумоподавлением. Так, не смотря на то, что компания Sennheiser представила миру свои наушники раньше, Bose сумели стать значительно популярнее.

Фото - Пилот Джина Йигер

До чего шумоподавление дошло

Первые музыкальные наушники с шумоподавлением мир увидел лишь в начале 2000-х. Сегодня технологию используют не только компании Bose и Sennheiser, но и Apple, Sony, JBL и другие.

В 2016 году Amazon запатентовали технологию активного шумоподавления для бесшумных дронов. Находясь в полёте, пропеллеры могли издавать зеркальные звуки, тем самым снижая шум. Доставка товаров с помощью дронов стала более комфортной.

Не стали проходить мимо шумоподавления и в медицине. Чтобы не пугать пациентов звуками аппаратов МРТ - так же использовали знания Пола Юга. К тому же, даже для домашнего комфорта производители применяют шумоподавление в кухонных вытяжках и стиральных машинах.

В 2014 году активное шумоподавление задействовали даже в спорте. Bose разработала специальные гарнитуры для тренеров Национальной футбольной лиги. Подавление звука помогало концентрироваться на игре и не слышать шум трибун.