Apa Itu Audio Beamforming?
Audio beamforming, juga disebut beamforming akustik, adalah teknik yang memungkinkan Anda mengukur dan mengontrol jalur gelombang suara dalam suatu lingkungan. Teknik ini dapat digunakan untuk beberapa tujuan, meskipun ini terutama merupakan alat untuk penyempurnaan audio. Mikrofon modern, terutama yang terintegrasi dalam telepon pintar, headphone, atau pengeras suara pintar, menggunakan beamforming akustik untuk menghilangkan kebisingan latar belakang dari suara Anda. Proses di sini cukup sederhana—satu mikrofon mendengarkan suara Anda, sementara mikrofon tambahan (atau rangkaian mikrofon) berfokus pada kebisingan latar belakang. Data kebisingan latar belakang dikurangi dari suara Anda secara real-time, secara otomatis meningkatkan kejernihan suara. Trik peningkatan audio ini dapat diperluas ke speaker. Banyak soundbar, AVR, dan smart speaker menggunakan mikrofon untuk mendengar bagaimana audio berinteraksi dengan ruangan Anda (biasanya melalui proses penyiapan satu kali). Dari sana, komputer menggunakan data mikrofon untuk menyesuaikan pengaturan output, mengkompensasi pantulan, resonansi, dan gangguan akustik lainnya di ruangan Anda. Beberapa soundbar menggunakan beamforming untuk suara surround virtual. Justin Duino / Review Geek Dalam beberapa kasus, peningkatan audio beamforming semacam ini hanyalah EQ; memotong frekuensi tinggi yang bermasalah dengan beberapa desibel dapat mengurangi pantulan audio, memberi Anda sinyal audio yang jauh lebih jelas. Tetapi sistem yang lebih kompleks dapat meniru pengaturan suara surround, atau mengeluarkan musik yang terdengar konsisten (dalam hal volume dan kejernihan) terlepas dari lokasi Anda di dalam ruangan. Tetapi sistem beamforming yang paling canggih seperti sulap. “Headphone tak terlihat” adalah contoh klasiknya—Anda dapat menggunakan audio beamforming untuk mengirimkan “gelembung” suara ke bagian ruangan tertentu. Siapa pun di luar gelembung ini tidak akan mendengar suaranya. Jika digabungkan dengan kamera pelacak wajah, sistem ini dapat menciptakan “gelembung bergerak” yang mengikuti pendengar. Untuk lebih jelasnya, konsep beamforming akustik telah ada selama beberapa dekade. Namun, ini membutuhkan pemrosesan sinyal digital (DSP) lanjutan dan serangkaian mikrofon—dua hal yang tidak dapat diintegrasikan dalam perangkat tingkat konsumen hingga baru-baru ini. Kita juga harus mencatat bahwa beamforming adalah bagian lama dari radio, seluler, dan transmisi internet nirkabel, karena memungkinkan beberapa antena untuk mengarahkan dan menggabungkan keluarannya menjadi satu sinyal yang koheren.Bagaimana Cara Kerja Audio Beamforming?
Sound adalah gelombang tekanan; getaran yang dibawa melalui udara, air, dan massa padat. Saat Anda bertepuk tangan, tekanan akustik menyebabkan molekul udara bergetar bersama materi di sekitarnya. Ini menciptakan kaskade, atau "gelombang", di mana molekul saling bertabrakan seperti biliar, memungkinkan tekanan suara bergerak menjauh dari sumbernya. Molekul Air secara alami berjarak sedikit. Jadi, ketika tekanan akustik memaksa molekul udara untuk menabrak tetangganya, ada sedikit peningkatan tekanan udara—molekul lebih "terkompresi" dari biasanya. Tapi tekanan dengan cepat bergerak maju, menyeret molekul di belakangnya. Dengan kata lain, area yang dulunya "dikompresi" sekarang "dijernihkan" dan memiliki tekanan udara yang lebih rendah dari normal. Fluktuasi tekanan "dikompresi" dan "dijernihkan" ini membentuk gelombang suara. Jika Anda melihat ilustrasi gelombang sinus, Anda akan melihat bahwa gelombang itu memiliki puncak dan palung. Tinggi dan rendah ini sesuai dengan area gelombang yang terkompresi dan dijernihkan. (Amplitudo menunjukkan kenyaringan atau volume, sedangkan panjang gelombang sesuai dengan nada suara.) Dua suara dapat hidup berdampingan dengan bahagia di ruang yang sama. Tapi seperti yang mungkin Anda pelajari saat menyiapkan home theater atau studio musik, gelombang suara dapat berinteraksi satu sama lain. Dan interaksi yang paling menonjol, setidaknya untuk tujuan kita, adalah pembatalan fase. Puncak dan palung gelombang suara sesuai dengan perubahan tekanan udara. Jadi, jika kita ingin menghilangkan suara, yang perlu kita lakukan hanyalah memanipulasi tekanan udara untuk mencegah "kompresi" atau "penghalusan". Ini tampaknya sulit, tetapi pembatalan fase menawarkan solusi sederhana — buat gelombang suara yang identik, balikkan fasenya (tukar puncak dan palung), dan biarkan untuk mencegat gelombang suara asli. Ini memuluskan perubahan tekanan udara dan "membatalkan" gelombang suara asli dan fase terbalik. Pembatalan fase biasanya "merusak", yang berarti bahwa itu adalah hasil yang tidak diinginkan dan tidak disengaja dari akustik ruangan yang buruk atau pemasangan speaker yang salah. Namun, ini juga merupakan konsep utama di balik headphone peredam bising. Dan, seperti yang mungkin bisa Anda tebak, audio beamforming menggunakan banyak pembatalan fase. Algoritme yang rumit memungkinkan speaker beamforming untuk "membatalkan" audio di dalam ruangan—ini dapat digunakan untuk membuat "gelembung" suara pribadi di sekitar pendengar, asalkan ada kamera (atau sistem optik lain) yang dapat melacak kepala pendengar (ditambah mikrofon untuk mendeteksi dan memperbaiki masalah sinyal audio). atau untuk meningkatkan sinyal audio (dengan menghapus frekuensi bermasalah yang memantul di sekitar ruangan dan membuat gema atau resonansi).Apakah Produk Apa Saja Menggunakan Audio Beamforming?
Anda akan menemukannya di sebagian besar mikrofon peredam bising, meskipun penggunaan audio beamforming yang paling menonjol (setidaknya di perangkat kelas konsumen) adalah HomePod Apple. HomePod berisi empat mikrofon dan lima speaker (delapan speaker jika Anda memiliki aslinya model). Mikrofon dan speaker ini menghadap ke segala arah, yang dapat menimbulkan beberapa masalah—dua mikrofon akan selalu kesulitan mendengar suara Anda (tergantung di mana Anda berdiri), dan objek di ruangan Anda akan menghalangi sinyal audio setiap speaker, sehingga menghasilkan suara yang tidak rata. volume, resonansi, dan pantulan di sekitar ruangan. Apple menggunakan beamforming untuk menyelesaikan kedua masalah ini. HomePod mendengarkan lokasi suara Anda dan menyesuaikan pengaturan mikrofonnya—itu "berfokus" pada mikrofon yang menghadap ke arah Anda, dan menggunakan dua mikrofon yang tersisa untuk mengumpulkan data untuk pembatalan kebisingan latar belakang, yang meningkatkan kejelasan suara Anda commands. Mikrofon ini juga mengevaluasi cara speaker HomePod berinteraksi dengan lingkungan. Hasilnya, HomePod dapat secara otomatis mengoptimalkan setiap speakernya untuk menghasilkan suara yang konsisten di mana pun Anda berada di dalam ruangan. Jika HomePod ditempatkan di samping dinding, misalnya, speaker yang menghadap ke dinding dapat diturunkan atau disamakan untuk membatasi pantulan atau resonansi tertentu. (Beberapa soundbar menggunakan beamforming akustik untuk fitur peningkatan audio serupa.) nyaUntuk contoh yang lebih canggih, selalu ada Razer Leviathan V2 Pro. Ini menggunakan teknologi beamforming untuk membuat "headphone tak terlihat" di sekitar pendengar. Pada dasarnya, sistem optik melacak lokasi kepala Anda. Sebuah algoritme menggunakan data ini untuk memproses sinyal audio secara digital, menghasilkan sinyal berbentuk berkas yang hanya dapat didengar oleh Anda, pengguna. I harus menegaskan kembali bahwa pembentukan berkas akustik adalah teknik pemrosesan sinyal. Ini membutuhkan perangkat lunak dan bukan proses yang sepenuhnya mekanis. Konon, ide penyebaran audio terkontrol bukanlah hal baru. Speaker besar sering kali memiliki lekukan berbentuk trapesium di sekitar tweeternya, yang mengarahkan audio ke depan dan mengurangi kebocoran ke kiri dan kanan. Dan dulu, Polk menjual speaker dengan teknologi Stereo Dimensional Array (SDA) yang telah dipatenkan, yang menggunakan lusinan trik (termasuk pembatalan fase) untuk membuat soundstage stereo “wraparound”. Masa Depan Beamforming Audio Is Incredible Acoustic beamforming adalah teknologi rumit yang memiliki banyak ruang untuk berkembang. Produk seperti HomePod sangat mengesankan dan nyaman, tetapi tidak dapat menandingi kualitas suara dari sepasang speaker pada umumnya. Ini sebagian karena desain speaker (speaker yang diarahkan ke telinga Anda akan terdengar lebih baik daripada speaker yang menghadap ke arah acak), meskipun itu juga merupakan tanda bahwa teknologi pemrosesan sinyal digital kami tidak cukup baik. , beamforming audio akan lebih bermanfaat dan efektif. Speaker berbentuk silinder seperti HomePod akan menghadirkan kualitas audio yang lebih baik tanpa mengorbankan desain omnidirectionalnya (akibatnya, banyak orang akan lebih memilih speaker semacam itu). Dan soundbars akan jauh lebih baik dalam meniru pengaturan suara surround yang tepat, terutama di ruangan besar. Beamforming juga akan menjadi bagian yang lebih penting dari pengaturan speaker pada umumnya. Sebagian besar AVR yang dibuat dalam 15 tahun terakhir menawarkan semacam pengaturan pengoptimalan otomatis, yang menggunakan mikrofon untuk mengukur kinerja suara di ruangan Anda. Array mikrofon besar dan sistem optik dapat membawa teknologi ini ke tingkat berikutnya atau bahkan memberikan pengalaman adaptif yang secara otomatis menyesuaikan dengan perubahan lingkungan (seperti posisi duduk Anda atau jumlah orang yang secara aktif melihat TV Anda). TerbaikTapi beamforming audio akan terkenal karena penggunaannya di "headphone tak terlihat". Kemampuan untuk menyiarkan suara ke orang tertentu di dalam ruangan benar-benar luar biasa, dan membuka pintu ke berbagai skenario. Jelas, Anda dapat menggunakan teknologi ini untuk menghindari pemakaian headphone sungguhan. Tetapi bagaimana jika "headphone tak terlihat" diintegrasikan ke dalam TV atau mobil Anda? Anda dapat menonton TV, mendengarkan musik, atau menerima telepon tanpa mengganggu orang lain atau mengorbankan privasi pribadi Anda. Namun demikian, tempat yang besar mungkin paling diuntungkan dari beamforming. Auditorium dan stadion dirancang untuk melayani audio berkualitas tinggi, tetapi tempat ini tidak luput dari masalah—selalu ada tempat duduk terbaik di rumah, dan audio selalu menyebar ke lorong atau area penjual. Pemrosesan sinyal modern dan audio beamforming dapat mengurangi masalah ini. Taman hiburan dapat menikmati manfaat serupa. Dan, tentu saja, beamforming dapat digunakan untuk tujuan kreatif. Bayangkan jika hantu berbisik di telinga Anda selama perjalanan Disney's Haunted Mansion, misalnya. Jika Anda sangat tertarik dengan beamforming akustik, Anda harus mengunjungi pameran dagang. Pembicara dengan teknologi beamforming mutakhir sering muncul di CES dan acara lainnya. Anda bahkan dapat menemukan beberapa desain konsep, yang mungkin tidak akan pernah dirilis karena tidak dapat diandalkan atau biayanya yang ekstrem.Disadur dari HowToGeek.com.Artikel Diperbarui pada: April 03, 2023Kontributor: Syauqi Wiryahasana
Model: Haifa Manik Intani
