فناوری اصلی زوم صوتی، پرتوسازی یا فیلترینگ فضایی است. این فناوری میتواند جهت ضبط صدا را تغییر دهد (یعنی جهت منبع صدا را حس کند) و آن را در صورت نیاز تنظیم کند. در این حالت، جهت بهینه، الگوی سوپرکاردیوئید (تصویر زیر) است که صدای ورودی از جلو (یعنی جهتی که دوربین مستقیماً به آن رو دارد) را تقویت میکند، در حالی که صدای ورودی از جهات دیگر (نویز پسزمینه) را تضعیف میکند.
اساس این فناوری این است که تا حد امکان باید یک میکروفون همهجهته تنظیم شود: هرچه میکروفونها بیشتر و دورتر باشند، صدای بیشتری میتوان ضبط کرد. وقتی یک تلفن به دو میکروفون مجهز است، معمولاً آنها را در بالا و پایین قرار میدهند تا فاصله بین آنها به حداکثر برسد؛ و سیگنالهای دریافت شده توسط میکروفونها در بهترین ترکیب برای تشکیل یک جهتگیری سوپرکاردیوئیدی قرار میگیرند.
تصویر سمت چپ یک ضبط صدای معمولی است؛ زوم صوتی در تصویر سمت راست دارای جهتگیری سوپرکاردیوئیدی است که به منبع هدف حساستر است و نویز پسزمینه را کاهش میدهد.
نتیجه این جهتگیری بالا با استفاده از یک گیرنده غیر جهتدار با تنظیم بهرههای مختلف برای هر گروه از میکروفونهای مجزا در مکانهای مختلف گوشی، سپس جمع کردن فازهای اسپایکها برای افزایش صدای مورد نظر و از بین بردن موج جانبی برای کاهش تداخل خارج از محور، حاصل میشود.
حداقل، در تئوری. در واقع، شکلدهی پرتو در گوشیهای هوشمند مشکلات خاص خود را دارد. از یک طرف، تلفنهای همراه نمیتوانند از فناوری میکروفون کندانسور موجود در استودیوهای ضبط بزرگ استفاده کنند، بلکه باید از مبدلهای الکتریکی - میکروفونهای مینیاتوری MEMS (سیستمهای میکروالکترومکانیکی) که برای عملکرد به انرژی بسیار کمی نیاز دارند - استفاده کنند. علاوه بر این، برای بهینهسازی قابلیت فهم و کنترل مصنوعات طیفی و زمانی مشخصه که با فیلتر فضایی رخ میدهند (مانند اعوجاج، از دست دادن باس و صدای کلی با تداخل فاز/خیسشدگی شدید)، تولیدکنندگان گوشیهای هوشمند نه تنها باید محل قرارگیری میکروفون را به دقت در نظر بگیرند، بلکه باید به ترکیب منحصر به فرد خود از ویژگیهای صوتی، مانند اکولایزرها، تشخیص صدا و دروازههای نویز (که خود میتوانند باعث مصنوعات شنیداری شوند) نیز تکیه کنند.
بنابراین، از نظر منطقی، هر تولیدکننده روش شکلدهی پرتو منحصر به فرد خود را دارد که با فناوری اختصاصی ترکیب شده است. با این حال، هر یک از تکنیکهای مختلف شکلدهی پرتو نقاط قوت خود را دارد، از رفع طنین گفتار گرفته تا کاهش نویز. با این حال، الگوریتمهای شکلدهی پرتو میتوانند به راحتی نویز باد را در صدای ضبط شده تقویت کنند و همه نمیتوانند یا نمیخواهند از یک محافظ باد اضافی برای محافظت از MEMS استفاده کنند. و چرا میکروفونهای گوشیهای هوشمند پردازش بیشتری انجام نمیدهند؟ از آنجا که این امر پاسخ فرکانسی و حساسیت میکروفون را به خطر میاندازد، تولیدکنندگان تمایل دارند برای کاهش نویز و نویز باد به نرمافزار متکی باشند.
علاوه بر این، شبیهسازی صدای باد واقعی در یک محیط آکوستیک طبیعی در شرایط آزمایشگاهی غیرممکن است و تاکنون هیچ راهحل فنی خوبی برای مقابله با آن وجود ندارد. در نتیجه، تولیدکنندگان باید فناوریهای منحصر به فرد محافظت در برابر باد دیجیتال (که میتوانند صرف نظر از محدودیتهای طراحی صنعتی محصول اعمال شوند) را بر اساس ارزیابی صدای ضبط شده توسعه دهند. OZO Audio Zoom نوکیا با کمک فناوری ضد باد خود صدا را ضبط میکند.
مانند حذف نویز و بسیاری از تکنیکهای محبوب دیگر، شکلدهی پرتو در ابتدا برای اهداف نظامی توسعه داده شد. آرایههای فرستنده فازی در طول جنگ جهانی دوم به عنوان آنتنهای رادار مورد استفاده قرار میگرفتند و امروزه برای همه چیز از تصویربرداری پزشکی گرفته تا جشنهای موسیقی استفاده میشوند. در مورد آرایههای میکروفون فازی، آنها در دهه 70 توسط جان بیلینگزلی (نه، نه بازیگری که نقش دکتر ولاش را در پیشتازان فضا: انترپرایز بازی کرد) و راجر کینز اختراع شدند. اگرچه عملکرد این فناوری در تلفنهای هوشمند در طول دهه گذشته به طور قابل توجهی بهبود نیافته است، اما برخی از گوشیها بزرگ هستند، برخی دارای چندین مجموعه میکروفون هستند و برخی حتی چیپستهای قدرتمندتری دارند. خود تلفن همراه سطح بالاتری دارد و این امر باعث میشود فناوری زوم صوتی در کاربردهای مختلف صوتی مؤثرتر باشد.
در مقاله «تقویت صدا با استفاده از Beamforming با استفاده از تلفنهای هوشمند» نوشتهی ن. ون واینگاردن و ای. اچ. ووترز آمده است: «به ذهن میرسد که کشورهای (یا شرکتهای) نظارتی ممکن است از تکنیکهای خاص Beamforming برای جاسوسی از همه ساکنان استفاده کنند. اما سیستم Beamforming یک تلفن هوشمند تا چه حد میتواند در نظارت گسترده تأثیرگذار باشد؟ […] در تئوری، اگر این فناوری بالغتر شود، میتواند به سلاحی در زرادخانهی دولتهای نظارتی تبدیل شود، اما هنوز راه درازی در پیش است. فناوری خاص Beamforming در تلفنهای هوشمند هنوز نسبتاً ناشناخته است و فقدان فناوری بیصدا و گزینههای همگامسازی نامحسوس، امکان شنود مخفیانه را کاهش میدهد.»
زمان ارسال: ۱۴ ژوئن ۲۰۲۲