Analyse du haut-parleur: ce qu'il y a à l'intérieur et comment cela fonctionne

Le haut-parleur est un habitué des salles de conférence, des bureaux exécutifs et des salles de réunion impromptues. Les petits haut-parleurs sont emportés avec eux en voyage, ainsi que dans une voiture et ne se refusent pas les conférences par téléphone. Ils varient dans leurs formes et tailles, fonctionnalités et ensemble d'interfaces. Seul leur objectif reste inchangé - offrir un confort en mode mains libres sans casque, consoles de microphone et autres appareils.

J'ai publié cet article plus tôt, reçu un bon retour des lecteurs et je souhaite partager le résultat du travail effectué. Sous la coupe, de nombreuses photos de fer, des informations techniques et comment le mettre en pratique.

Dans quel cas dois-je utiliser un haut-parleur?

C'est simple: utiliser un casque est la solution parfaite, la capsule du microphone est située aussi près que possible de la source sonore et le haut-parleur est situé directement sur l'oreille. Ainsi, les facteurs de la pièce et de l'environnement n'ont pratiquement aucun effet, grâce auquel une qualité sonore élevée est maintenue.

Si plusieurs personnes participent à la conférence, vous devrez trouver un moyen de tout sonner. Il existe plusieurs options:

1. Appliquer le système de congrès: mettre un microphone directionnel, une télécommande microphone pour chaque participant à la conférence et équiper la salle d'un système acoustique
2. Installez un ensemble de microphones et une barre de son
3. Connecter le haut-parleur

Le haut-parleur est l'option la plus simple et la plus abordable. De plus, j'ai un très bon spécimen pour la recherche, que je serai heureux d'analyser et de montrer quoi.

En général, techniquement, ce n'est pas seulement un haut-parleur, mais un téléphone de conférence, comme Il peut être utilisé sans PC.

Voici donc le Spider de Phoenix Audio.

Un dôme maillé cache le réseau de microphones et le haut-parleur. L'appareil a une masse impressionnante et une semelle en mousse, de sorte qu'il repose fermement sur la surface et ne produit pas de sons inutiles lorsque vous vous déplacez autour de la table et appuyez sur les touches.

Un clavier avec un affichage monochrome se distingue du boîtier rond. Le clavier est recouvert d'un matériau caoutchouté, à travers lequel les symboles symboles des touches sont visibles.

Au bas du haut-parleur, il y a une cavité spéciale dans laquelle se trouve l'interface du haut-parleur, et cet espace est également prévu pour organiser les câbles. De plus, le haut-parleur connecté peut être installé au-dessus du trou technologique du comptoir.

Le haut-parleur est équipé d'une interface Ethernet pour un fonctionnement autonome du client SIP et microUSB pour une utilisation avec un PC, ainsi que d'un connecteur pour connecter un système de haut-parleurs supplémentaire et Link Down. La plupart d'entre nous connaissent les principaux et les utilisent dans la vie de tous les jours, cependant, l'un d'entre eux a certainement besoin d'être clarifié. C'est Link Down, qui vous permet de connecter plusieurs haut-parleurs dans un circuit avec un simple câble UTP. La gamme de haut-parleurs qui en résulte fonctionne de concert comme un seul appareil et peut couvrir une salle de conférence d'une superficie allant jusqu'à 100 m².

Pièges

Comme vous le savez du cours de physique de l'école, le niveau de pression acoustique diminue avec la distance de sa source. La chute se produit logarithmiquement, et elle peut être calculée en utilisant l'équation:

ΔL = 20lg (r ₁ / r ₂ )

où r ₁ et r ₂ - la distance à la source sonore aux points de début et de fin.

Ici, par exemple, un discours calme à une distance de 20 cm, au-dessus du seuil d'audibilité de 60 dB.

En s'éloignant du haut-parleur de plus de 4 m, le niveau de pression acoustique est réduit au bruit de fond du bureau. Cela complique considérablement la tâche de l'électronique dans la capture et le traitement du son, et augmente également les exigences d'amplification du son et l'utilisation d'algorithmes de traitement spéciaux.

Qu'y a-t-il à l'intérieur?

Le "Spider" est démonté, et vous pouvez considérer toute l'électronique en détail. Tout le travail est effectué par 3 nœuds principaux: une matrice de microphones, une carte mère et une carte amplificateur de puissance sonore.

Et maintenant, dans l'ordre:

1. Un réseau de microphones génère des rayons de capture du son. Le système analyse l'environnement et comprend des microphones de telle manière qu'il vaut mieux n'amplifier que la voix et uniquement de la direction d'où elle provient.

   
   
   
   
   

   Le haut-parleur utilise des capsules de microphone électret directionnelles avec un angle de travail effectif d'environ 130 °. Les capsules dirigées dans toutes les directions ont un certain chevauchement dans les coins de l'acquisition sonore (environ 40 °): cela vous permet de générer des rayons de capture sonore précis en soustrayant et en additionnant les signaux de différentes capsules.

   
   

   Cette carte a également une indication lumineuse de l'appareil, des amplificateurs opérationnels et un système d'adaptation avec le processeur principal.

   
   
   
   
   

   Ici, le nivellement du volume initial du signal d'entrée a lieu: pour chaque microphone, il y a un double amplificateur opérationnel, qui à travers le système de rétroaction augmente l'amplitude du signal faible et réduit les sons trop forts à un niveau prédéterminé, c'est-à-dire modifie la sensibilité de chaque microphone individuellement. Ensuite, nous découvrirons pourquoi cela est nécessaire.

   
   
   
   
   

   La gamme de microphones est complètement enveloppée dans un étui en silicone, où chaque capsule se voit attribuer un siège séparé. De sorte que les microvibrations du haut-parleur et les bruissements de toucher le corps de l'appareil qui se produisent lorsque vous travaillez avec lui ne provoquent pas de bruit et de cliquetis dans le son capturé.

   
   
   
   
   

2. De plus, le son tombe sur la carte mère pour la numérisation, le traitement et la transmission à l'interlocuteur.

   
   
   
   
   

   Le cœur du «Spider» est la puce de la société israélienne AudioCodes, qui contrôle tous les processus, périphériques et interfaces de l'appareil. De plus, dans le cadre de cette puce, un processeur de traitement du son numérique (processeur de signal numérique, ci-après dénommé DSP) fonctionne.

   
   

   Le DSP divise le spectre du son reçu en sections distinctes et les traite en parallèle, supprimant tout ce qui diffère de la voix humaine. Contrairement aux systèmes de congrès conventionnels, la partie logicielle du DSP est la partie principale du haut-parleur et met en œuvre les algorithmes de traitement du son suivants:

   
   

   • Le filtre adaptatif analyse le son dans la pièce et supprime le bruit statique uniformément réparti, par exemple le bruit du climatiseur, les bruits de la rue ou le bruissement d'un refroidisseur d'ordinateur portable. Le principe de fonctionnement est similaire à l'oreille humaine: au début dans un environnement bruyant, il est assez difficile de communiquer, mais après adaptation, l'influence des stimuli diminue. La seule différence est que DSP le fait presque instantanément, ce qui nous évite de nous y habituer.

     
     

     Cependant, il existe des situations dans lesquelles les haut-parleurs deviennent littéralement fous, et la raison en est le système anti-écoute, que nos services spéciaux aiment vraiment.

     
     

     Ces systèmes fonctionnent sur des cadres de fenêtres pour remplir la pièce d'un bruit aléatoire, inaudible pour l'oreille humaine. Dans ce cas, le filtre adaptatif n'a tout simplement pas le temps de s'adapter à des conditions évoluant rapidement et ne fait qu'aggraver la situation.

     
     

   • Annulation d'écho. Dans ce cas, nous considérerons l'écho comme un retour de notre propre voix à l'interlocuteur. Le microphone capte ce que l'enceinte reproduit, et l'interlocuteur s'entend, ce qui est très gênant :)

     
     

     Ainsi, la réplique de l'interlocuteur existe sous deux formes: l'original reproduit par le locuteur et la copie d'écho reçue du microphone. Du fait que le processeur «sait» quel signal il a envoyé au haut-parleur, il ne reste plus qu'à soustraire l'un à l'autre. Après la soustraction, des clics et des interruptions sonores peuvent être entendus, car ces pistes audio diffèrent toujours en raison des propriétés géométriques de la pièce et, par conséquent, après cette procédure, un filtre adaptatif supplémentaire est utilisé qui supprime les résidus de la soustraction. Au cours des années de développement de l'audio numérique, de nombreuses solutions à ce problème ont été inventées, dont les algorithmes sont anxieusement gardés par les fabricants et les offices de brevets. Par conséquent, la partie logicielle du DSP est le composant le plus important et le plus précieux de l'ensemble du périphérique, où le matériel est secondaire.

     
     
   • Réverbération réduite. Dans une pièce sans finition acoustique spéciale, tous les sons sont réfléchis plusieurs fois et ces réflexions créent un bruit défavorable. La plupart des problèmes pour les développeurs sont causés par des surfaces qui reflètent le son, comme le verre. Comme la direction des réflexions change constamment, la plupart d'entre elles sont facilement coupées, capturant le son dans une seule direction. Un réseau de microphones sous le contrôle du DSP génère des rayons de capture sonore directionnelle afin de réduire l'effet de la réverbération au niveau auquel un filtre logiciel spécial continuera de fonctionner.
   • AGC, ou contrôle automatique de gain, compense la différence de niveau de pression acoustique. Autrement dit, le haut-parleur égalise en volume à la fois un discours calme et apathique et des signaux émotionnels forts. Le traitement commence à partir du moment où le son est capturé par le réseau de microphones, le DSP normalise le niveau d'amplitude du signal pour effectuer un traitement supplémentaire de haute qualité, qui a lieu sous forme numérique. En conséquence, il est souvent impossible de déterminer à quelle distance du haut-parleur est l'interlocuteur: il s'assoit à la table de négociation, se promène autour de lui ou puise de l'eau dans la glacière - l'audibilité sera tout aussi bonne.
   • En général, dans les haut-parleurs, en plus des algorithmes de traitement du son décrits, il existe de nombreux autres algorithmes, moins remarquables, mais tout aussi importants, qui permettent à l'appareil de s'adapter à diverses situations. Par exemple - pour compenser la différence de niveau de réverbération causée par la configuration géométrique de la pièce, ou pour travailler efficacement dans une chaîne de plusieurs appareils similaires. Chaque fabricant développe ses propres caractéristiques et capacités uniques.
   
   
   
   
   

3. Au centre, sous le dôme, se trouve un haut-parleur de 10 watts de la société américaine Arelle Labs, qui est également isolé du boîtier de l'appareil avec des coussinets amortisseurs.

   
   

   Le système de renforcement acoustique est construit sur un circuit intégré performant et silencieux fonctionnant en classe D, ce qui garantit une efficacité d'amplification sonore élevée à petites dimensions. La puissance de l'amplificateur, comme l'amplificateur lui-même, est située sur une carte séparée sous le haut-parleur.

   
   
   
   
   

C'est ainsi que le haut-parleur est agencé - le haut-parleur, qui est l'un des éléments les plus fréquents dans les salles de réunion (ou sur le bureau du chef d'entreprise). La principale caractéristique est la préservation de la qualité sonore lors de la communication, quelles que soient les imperfections acoustiques de l'environnement dans lequel il fonctionne. Dans le même temps, une «araignée» sculptée par mes soins peut être incluse dans un réseau de 15 haut-parleurs de ce type.

Pour écrire un article, je me suis plongé dans un rapport de Joseph Marash, PDG d'American Phoenix Audio Technologies, dans lequel il parle en détail de l'importance de la qualité sonore dans les salles de conférence et des nuances de l'utilisation des modes mains libres.

Plus tôt, j'ai préparé 2 caméras PTZ de différentes générations et découvert ce qui a changé en 10 ans de progrès. Par conséquent, j'ajoute un sondage à l'article: quel appareil analyser comme suit?