Слабые и искаженные звуки

Дедал предлагает новый способ борьбы с шумом. Он указывает, что любой звук представляет собой волновое движение и поэтому может быть погашен идентичной звуковой волной, имеющей противоположную фазу. Дедал конструирует прибор, в котором подобный принцип гашения звуковых колебаний используется для подавления шума, создаваемого, например, реактивными самолетами. По проекту Дедала, вблизи двигателя самолета устанавливаются микрофоны, которые служат датчиками шума. Сигнал от микрофонов усиливается и подается на громкоговорители, размещенные таким образом, чтобы излучаемые ими звуковые волны были в противофазе с исходным шумом. Таким же способом можно глушить шумы, порождаемые мотоциклами, отбойными молотками и т. п. В тех же случаях, когда полное глушение звука вряд ли возможно (например, когда вас донимает радиоприемник у соседей или плачущий младенец), Дедал предлагает использовать индивидуальные противошумные устройства, располагаемые вблизи ушей владельца. Такое устройство может обладать направленным действием и гасить только нежелательный шум, позволяя прочим звукам доходить до ушей владельца[33].

New Scientist, February 3, 1966

Голос плачущего младенца имеет как раз такой тембр, который особенно привлекает внимание родителей. Дедал задумался над вопросом, не является ли это преднамеренным действием. Для проверки своего предположения Дедал намерен заполнить колыбельки безвредными газами различной плотности и посмотреть, что из этого выйдет. Если ребенок кричит инстинктивно, не прислушиваясь особенно к собственному крику, то гелий (в атмосфере которого крик младенца перейдет в область ультразвука) или перфторциклобутан (который превратит пронзительный визг в приятный густой бас) могут принести желанный покой во многие семьи. Однако Дедал подозревает, что коварные малютки знают, какой голос вернее всего привлечет внимание матери, и в любой газовой смеси будут кричать в нужном диапазоне.

Несомненно, акустическая обратная связь играет очень важную роль у взрослых людей: если внести в эту обратную связь искажения, например, с помощью магнитофона, создающего временную задержку, то говорящий начнет нечленораздельно бормотать и заикаться. Здесь открывается широкое поле деятельности для физиологов фирмы КОШМАР, которые проводят опыты с различными газовыми смесями и магнитофонами, пытаясь заставить лягушек и попугаев заикаться, а певчих птиц — сбиваться с тональности, чтобы выяснить, способны ли эти существа слышать сами себя. Стремясь получить еще более фундаментальные результаты, Дедал проектирует программируемый универсальный цифровой акустический фильтр (ПУЦАФ), который позволит произвольным образом изменять акустическую обратную связь.

Первый и самый важный опыт состоит в том, чтобы подвести к ушам говорящего акустические колебания в противофазе с произносимыми им звуками и таким образом полностью уничтожить естественную обратную связь. Тогда человек вообще не будет иметь представления о том, что и как он произносит. Здесь возникает любопытная задача: дело в том, что мы воспринимаем собственный голос совершенно иначе, чем его слышат окружающие (многие люди, к примеру, не узнают собственный голос в магнитофонной записи). Это обусловлено тем, что собственный голос мы слышим в передаче не только через воздух, но и через кости и полости головы, обладающие собственными акустическими резонансами. Чтобы полностью подавить «внутренне» воспринимаемый голос, ПУЦАФ должен соответствующим образом искажать звуки, поступающие в микрофон. (Кстати, прослушивая такие искаженные звуки через громкоговоритель, каждый может узнать, каким он слышит свой собственный голос.)

Как только удастся полностью подавить акустическую обратную связь и человек перестанет слышать звуки своего голоса, можно приступить к дальнейшим экспериментам. Теперь в качестве искусственной обратной связи мы будем предъявлять испытуемому слегка искаженные звуки. Наш слухоречевой аппарат будет принимать их за подлинный сигнал обратной связи, и мы станем соответствующим образом корректировать произносимые звуки. Например, певец, слыша вместо взятого «ля» более высокий «ля-диез», поведет голос вниз и возьмет «ля-бемоль», стремясь исправить ошибку. Аналогично, уменьшив громкость сигнала обратной связи, мы заставим певца напрягаться в мощнейшем фортиссимо. Быстро изменяя частотные и амплитудные искажения обратной связи, мы можем добиться от исполнителя совершенно новых вокальных ходов. Дедал надеется, что при надлежащем программировании ПУЦАФ станет идеальным помощником при изучении иностранных языков, освоении новых диалектов и исправлении речевых дефектов. Трудно заранее определить пределы возможностей нового прибора: не исключено, что благодаря ему шотландец заговорит с китайским акцентом, а кошка научится лаять.

New Scientist, May 28, 1970

Комментарий Дедала

Когда в 1966 г. мне впервые пришла в голову мысль о новом способе подавления шума, я с гордостью отнес ее в разряд своих лучших идей. Поэтому мне было довольно обидно узнать, что меня опередили: оказалось, что первым эту идею выдвинул Артур Кларк и использовал ее в рассказе «Прошу тишины», опубликованном в 1957 г. Ну что же, придется утешаться хотя бы тем, что стать вторым после Артура Кларка тоже почетно, тем более что впоследствии эта идея нашла практическое применение.

Самый ранний из известных мне патентов, связанных с этой проблемой, был выдан в Великобритании за № 1 304 329 немецкой авиастроительной фирме «Мессершмитт» в 1973 г. Предлагается метод снижения шума пропеллеров у самолетов и аппаратов на воздушной подушке путем создания «антишума» с помощью сирен, приводимых в действие сжатым воздухом, или даже используя части обшивки фюзеляжа в качестве диффузора громкоговорителя.

В 1977 г. сообщалось (New Scientist, Nov. 17, 1977, p. 427), что три учебных заведения (Саутгемптонский и Кембриджский университеты, а также Научно-технический колледж в Челси) ведут работы по использованию «антизвука» для нейтрализации низкочастотных шумов в самолетах, вентиляционных установках и даже на открытых пространствах. В 1981 г. (New Scientist, April 16, 1981, p. 165) поступило сообщение о первом практическом использовании такой установки: на газокомпрессорной станции в Даксфорде было установлено 72 мощных громкоговорителя, что позволило с помощью «антизвука» уменьшить шум, создаваемый мощной турбиной.

Примечания:

3

Следует заметить, что отмывание грязи — не только физический, но и химический процесс, связанный, например, с омылением эфиров и превращением детергента из соли в свободную кислоту или соль кальция или магния, плохо растворимую в воде, так что детергент может быть сам подвергнут электролизу и частичному растворению. Поэтому метод, предложенный Дедалом, вряд ли поможет нам добиться «сверкающей чистоты». — Прим. ред.

33

Для борьбы с шумом существует немало остроумных изобретений. Например, в наших аптеках можно купить волокнистый фильтр «Беруши», поглощающий звуки с частотой выше и ниже основных частот человеческой речи. — Прим. ред.