Storend geluid is bijna overal, van pratende mensen in de kantoorgang tot wegenbouw verderop in de straat tot de grasmaaier van de buren. Onderzoek aan het Coordinated Science Laboratory van de University of Illinois probeert deze luidruchtige frustratie te verbeteren.

De huidige technologie voor ruisonderdrukking komt in de vorm van koptelefoons en oordopjes. Om ruis te annuleren, deze hoofdtelefoon zendt een anti-ruissignaal uit om de externe geluiden te contrasteren. De beschikbare tijd voor de koptelefoon om dit anti-ruissignaal te produceren is extreem kort. Hierdoor komt er wat geluid door, daarom moeten al deze apparaten het hele oor bedekken met ruisonderdrukkend materiaal. Echter, het langdurig dragen van dergelijke oorblokkerende apparaten is niet comfortabel, en kan zelfs schadelijk zijn.

"Ons doel is om de gehoorgang niet te blokkeren, " zei Sheng Shen, hoofdauteur en een Ph.D. kandidaat in het Coordinated Science Laboratory en Dept. of Electrical and Computer Engineering (ECE). "We stellen ons een achter-het-oor-apparaat voor dat nog steeds ruisonderdrukking bereikt, net zo goed als de beste hoofdtelefoons of oordopjes die momenteel beschikbaar zijn."

De hoofdgedachte achter dit onderzoek is het combineren van draadloze IoT-netwerken met ruisonderdrukking. Er wordt een microfoon in de omgeving geplaatst die geluiden waarneemt en deze via draadloze signalen naar een oortje stuurt. Aangezien draadloze signalen een miljoen keer sneller reizen dan geluid, de oortelefoon kan de geluidsinformatie veel sneller ontvangen dan het eigenlijke geluid zelf.

"Dit is vergelijkbaar met bliksem en donder - de bliksem arriveert veel eerder dan de donder, zodat mensen zich kunnen voorbereiden op het luide gerommel, " zei Shen's adviseur, Romit Roy Choudhury, een ECE-hoogleraar. "Evenzo, ons oorapparaat krijgt vooraf de geluidsinformatie, en heeft veel meer tijd om een ​​beter anti-ruissignaal te produceren."

De onderstaande figuur (en de bijgevoegde video) toont een voorbeeld van hoe deze technologie zou werken. De persoon die ruis wil annuleren (Alice) zou de IoT-microfoon van haar af houden, zeggen op haar kantoordeur. Het geluid van het gesprek van haar collega's in de gang wordt opgevangen door dit IoT-apparaat en via een draadloze verbinding naar Alice's oortje gestuurd. Het eigenlijke geluid komt later bij de oortelefoon, en vanwege deze doorlooptijd, het geluid kan volledig worden geannuleerd. Als resultaat, het is niet langer nodig om de gehoorgang te blokkeren.

Er zijn echter een paar beperkingen. De IoT-microfoon moet zich tussen de ruisbron en Alice bevinden. Als er van alle kanten geluid op haar afkomt, er zouden nog een paar IoT-apparaten om haar heen moeten worden geplaatst. In tests die tijdens het onderzoek zijn uitgevoerd, het apparaat, ontworpen door de groep van Shen en Choudhury, presteerde beter dan een toonaangevende hoofdtelefoon op het gebied van algehele ruisonderdrukking en werd beter beoordeeld door de menselijke deelnemers.

Toen hem werd gevraagd naar de mogelijke privacyproblemen met het apparaat, Shen maakte een einde aan enkele van de meest voorkomende angsten.

"De meest voorkomende privacyzorg is dat het apparaat in het geheim iemands stem opneemt, " zei Shen. "Dit apparaat is analoog, dus het heeft geen capaciteit om het geluid op te nemen. Op het moment dat het apparaat het geluid hoort, wordt het draadloos verzonden."

Deze differentiatie is wat het apparaat van Shen onderscheidt van veel IoT-apparaten die tegenwoordig veel worden gebruikt, zoals Amazon Echo en Google Home, die stemsamples moet opnemen om te kunnen werken.

Shen en zijn collega's krijgen nu al aandacht voor hun werk. Het onderzoekspaper over het project is onlangs geselecteerd voor presentatie op de komende Association for Computing Machinery Special Interest Group on Data Communication (ACM SIGCOMM) Conference die plaatsvindt in Boedapest, Hongarije, eind augustus. De conferentie brengt wereldwijde onderzoekers samen op het gebied van computernetwerken en communicatie.

"Dit zal ongetwijfeld de manier waarop we denken over ruisonderdrukking veranderen, waar netwerken van IoT-sensoren coördineren om stillere en comfortabelere omgevingen mogelijk te maken, " zei ECE-assistent-professor Haitham Hassanieh, wie is co-auteur van dit artikel. Andere co-auteurs zijn onder meer Nirupam Roy en Junfeng Guan, beide ECE Ph.D. studenten aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign.

Ergens naar uitkijken, het team wil het gebruik van hun apparaat uitbreiden om ruisonderdrukking voor meer dan één persoon tegelijk te bieden en het draagbare apparaat nog lichter te maken voor continu gebruik.