专心致志——针对游戏玩家的增强型降噪功能

通过大量研究大脑处理音频的原理,EPOS 工程师为游戏玩家精心设计耳机以提高他们的表现,增加游戏乐趣。 除了传统的音频工程技术,配置增强型噪音消除技术可以帮助大脑更有效地解读音频线索,并使游戏玩家能够在更长的游戏时间内有更好的表现。

虽然耳朵是捕捉声波的器官,但实际上是大脑在主动解读和处理这些声音。 EPOS 的母公司 Demant 与世界各地的许多大学一起,对大脑解读音频的原理开展研究,同时利用所获得的洞察为我们的游戏耳机做出最佳设计决定。

当声音进入耳道时,声压波会冲击鼓膜,而后者将振动传递到耳蜗(内耳中一个螺旋形的器官)中的液体。 这就触发了一连串被称为神经代码的微小电压的产生,而电压通过听觉神经传输到大脑的听觉皮层。

优秀耳机工程设计的第一个关键方面是确保神经代码尽可能纯净和准确,这意味着向耳蜗提供尽可能接近真实声音的再现。

但是,通过了解高品质的神经代码被传递到大脑中后会发生什么,就可以让情况很大改善。 最近的研究表明,这是分步处理的。 在第一个阶段,即 “定向” 阶段,大脑识别构成音频信息的各个声音,总览声音场景,并将声音解析为前景。 在第二个 “聚焦” 阶段,大脑专注于解读所有信息中的一个或多个声音。

插图: 该图显示了大脑中进行定向和聚焦的部位。

游戏情境中的定向和聚焦

一个典型的游戏场景将充满音频线索: 枪声、人物对话、环境声音,如风声或脚步声。 在任何时刻,您的大脑都在处理音频场景,并专注于其中的某个元素(如脚步声),或者是多人游戏中的团队交流。

当到达听觉皮层的信号被来自耳机外部的噪音污染时,不仅会破坏游戏世界的沉浸感,而且还使大脑更费力地去专注于游戏中的声音。 其他增加大脑负担的问题包括空间成像不佳、缺乏全频率范围内的平衡、失真和人声模糊,EPOS 通过具体的设计考量来解决每一个问题。

增强的降噪功能,帮助大脑专注

噪声是我们现代人类环境中不受欢迎的部分。 游戏耳机有两种主要方法来解决这个问题。 其一是确保耳朵周围有良好的声学密封,采用封闭式声学设计,并选择能够阻止噪音进入耳罩内部的材料。 这种被称为被动降噪的方法可以有效降低中频和高频的噪音。

另一项技术被称为主动降噪,它使用数字技术,通过改变发送到耳机扬声器系统的信号,减少到达耳道的扰人噪音量。

插图: 麦克风捕捉扰人的环境噪声,经过处理后产生 “反噪声” 信号,类似于扰人环境的镜像。 当噪声和反噪声叠加在一起时,信号往往会相互抵消。


现代 ANC 系统都采用相同的基本原则。 声波有波峰和波谷。 如果添加第二个声波,反转相位,让第二个波的峰值与第一个波的谷值相对应,那么它将抵消第一个波,结果就是无声。 这就像是 +1 和 -1 等于零一样。

增强型降噪和主动降噪的类型

有多种不同方法可以实现增强型降噪和主动降噪。 基于最简单的 “前馈” 系统的主动降噪功能依赖于耳罩外部的一个或多个麦克风。 麦克风可以捕捉到来自耳机外的环境噪音,并在进入耳罩的音频中消除这些噪音。

另一种主动降噪技术使用 “反馈” 系统,这依赖耳罩内的一个麦克风。 该技术只对被动隔音后进入耳机的扰人噪音进行采样,因此对被动降噪形成了巧妙的补充。在更广泛的低频范围内,该技术比前馈消除效果更好,而且由于它是对耳罩内的噪声进行采样,因而一般来说结果更可靠。 该技术也不易受到特定方向噪音所产生的问题影响。

第三种噪音消除系统结合了前馈和反馈技术的优点。 不过,该系统也使所需的麦克风数量成倍增加,并提高了数字处理的复杂性,所以目前只限于更昂贵的高端解决方案。

H3PRO Hybrid 耳机是首款将 ANC 主动降噪作为一项增强降噪功能的 EPOS 游戏耳机,它还使用了反馈系统。 这款耳机提供的高频率被动降噪约为30dB(分贝),但主动降噪系统进一步将被动降噪无法有效解决的低频扰人噪音再降低16dB。

这些互补的工程技术提供了一个非常有效的解决方案,可大幅减少干扰我们大脑定向和聚焦能力的噪音。

这样一来,使用 H3PRO Hybrid 的玩家就可以获得良好的体验,而这要归功于其耳机中精心调校的扬声器系统,该系统可以提供游戏设计者希望玩家听到的均衡、纯净的音频,而且还可以滤除噪音,否则会在定向和聚焦听觉过程中增加认知负荷。

聪明的大脑最好由智慧的工程设计来支持。