ที่กันลมไมโครโฟนเชิงพาณิชย์ลดเสียงรบกวนที่เกิดจากลมได้ราว 15 ถึง 25 dB และบางรุ่นเกิน 25 dB ตามผลการทดสอบมาตรฐานของสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติสหรัฐฯ กับที่กันลมสิบรุ่น ส่วนต่างนี้สำคัญ เพราะเสียงลมรบกวนเพิ่มขึ้นเร็วมาก ไมโครโฟนของเครื่องช่วยฟังอิ่มตัวที่ราว 12 m/s ด้วยระดับสูงสุด 116 dB SPL (Zakis, Journal of the Acoustical Society of America 2011) และตำแหน่งไมโครโฟนหลังใบหูสูงถึง 94.84 dB(A) ที่เพียง 20 km/h ในการจำลองการไหลปี 2025 (Riedel และคณะ, Scientific Reports 2025) ผลกระทบต่อผู้คนปรากฏในผลสำรวจ ผู้ใช้เครื่องช่วยฟัง 42% รายงานว่าไม่พอใจเมื่ออยู่ในสภาพที่มีลม (MarkeTrak VIII, อ้างใน Korhonen และคณะ 2017) สรุปเสียงลมรบกวนใต้หมวกกันน็อกมอเตอร์ไซค์ตำรวจของเราครอบคลุมสิ่งที่ลมกระทำต่อหูภายใต้หมวกกันน็อก ส่วนหน้านี้พูดถึงตัวไมโครโฟนและสิ่งที่ใช้ครอบรอบมัน เรารวบรวมข้อมูลจาก Journal of the Acoustical Society of America, Noise Control Engineering Journal, Canadian Acoustics, Energies, Scientific Reports งานวิจัยเครื่องช่วยฟังใน Journal of the American Academy of Audiology และ Hearing Review รวมถึงงานวิจัยล่าสุดเรื่องการลดเสียงลมรบกวนด้วยโครงข่ายประสาทเทียม
สรุปโดยย่อ
- ที่กันลมเชิงพาณิชย์ลดเสียงรบกวนที่เกิดจากลมได้ราว 15 ถึง 25 dB (NBS, Microphone Windscreen Performance 1979)
- ไมโครโฟนของเครื่องช่วยฟังอิ่มตัวที่ 12 m/s โดยเสียงลมรบกวนสูงสุด 116 dB SPL (Zakis, JASA 2011)
- ที่กันลมรองขนาด 610 mm ให้การป้องกันความถี่ต่ำเพิ่มอีก 5 ถึง 15 dB เมื่อเทียบกับลูกโฟม 76 mm ที่ 4 m/s (Bonsma และคณะ, Canadian Acoustics 2017)
- ผู้ใช้เครื่องช่วยฟัง 42% ไม่พอใจเมื่ออยู่ในสภาพที่มีลม (MarkeTrak VIII, อ้างใน Korhonen และคณะ, JAAA 2017)
- เสียงลมรบกวนที่ตำแหน่งไมโครโฟนหลังใบหูสูงถึง 94.84 dB(A) ที่ 20 km/h บนหุ่นทดสอบ KEMAR (Riedel และคณะ, Scientific Reports 2025)
- เสียงลมรบกวนต่างกันได้สูงสุด 20 dB ระหว่างการออกแบบเครื่องช่วยฟังในบางกรณี (Köhler และ Georganti, Sonova, DAGA 2017)
- ตาข่ายละเอียดที่ครอบไมโครโฟนแบบฝังลึกลดเสียงลมรบกวนจากชั้นขอบเขตได้ 8 dB (van Dercreek และคณะ, TU Delft, AIAA Scitech 2019)
- อัลกอริทึมลดเสียงลมรบกวนช่วยให้การจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้น 17% ถึง 35% ในเสียงพูดสี่ระดับ (Lee, Hearing Review 2016)
- โมเดลประสาทเทียมแบบดิฟฟิวชันยกคะแนน PESQ จาก 1.70 เป็น 3.07 บนเสียงพูดที่ถูกลมรบกวน (Lemercier และคณะ, ITG Speech Communication 2024)
- ตัวลดเสียงลมรบกวนด้วยโครงข่ายประสาทเทียมความซับซ้อนต่ำทำงานด้วย 249K พารามิเตอร์และการประมวลผลราว 73 MHz (Eftekhari และคณะ, Fraunhofer, 2025)
1. เสียงลมรบกวนเพิ่มตามความเร็วลมอย่างไร
เสียงลมรบกวนไม่ใช่เสียงที่เดินทางมาจากที่ไกล แต่เป็นเสียงเทียม (pseudo-sound) คือความผันผวนของความดันที่เกิดจากอากาศปั่นป่วนกระทบตัวไมโครโฟนเอง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ที่กันลมสามารถกำจัดมันได้โดยไม่บังเสียงพูดที่ต้องการ ฟิสิกส์ของเรื่องนี้ไม่ปรานีใคร เพราะความดันแปรตามกำลังสองของความเร็วลม ทุกครั้งที่ความเร็วลมเพิ่มเป็นสองเท่าจะเพิ่มราว 12 dB ตามทฤษฎี และผลการวัดมักไต่ขึ้นเร็วกว่าทฤษฎี (Korhonen, Wind Noise Management in Hearing Aids, Seminars in Hearing 2021, อ้าง Strasberg 1988 และ Morgan และ Raspet 1992)
การทดสอบมาตรฐานด้วยแขนหมุนแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้หมายถึงอะไรในทางปฏิบัติ การเพิ่มจาก 2 m/s เป็น 4 m/s จากลมอ่อนเป็นลมเบา ทำให้เสียงรบกวนของไมโครโฟนที่ไม่มีที่กันลมเพิ่มจาก 59.6 dB เป็น 75.7 dB ซึ่งกระโดดขึ้น 16.1 dB (75.7 ลบ 59.6) เกินกว่าค่าประมาณตามกฎกำลังสองที่ 12 dB อยู่แล้ว (Hosier และ Donavan, NBS, Microphone Windscreen Performance, NBSIR 79-1599, 1979) ที่ 14 m/s ไมโครโฟนเปล่าตัวเดิมอ่านได้ 107.6 dB ซึ่งเป็นเหตุผลที่การปรับเกนใด ๆ ก็ช่วยแคปซูลที่ไม่มีการป้องกันในลมแรงไม่ได้
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| เสียงลมรบกวนโดยรวมที่ไมโครโฟนไม่มีที่กันลม ลมไหลเฉียดผิว (grazing flow) ที่ 2 m/s, 4 m/s และ 14 m/s | 59.6 dB, 75.7 dB และ 107.6 dB | NBS (ปัจจุบันคือ NIST), NBSIR 79-1599, 1979 |
| การเพิ่มระดับเสียงลมรบกวนตามทฤษฎีต่อการเพิ่มความเร็วลมเป็นสองเท่าแต่ละครั้ง | ราว 12 dB | Korhonen, Seminars in Hearing 2021 (อ้าง Strasberg, JASA 1988) |
| ความเร็วลมที่เอาต์พุตไมโครโฟนของเครื่องช่วยฟังอิ่มตัว และระดับสูงสุด | 12 m/s สูงสุด 116 dB SPL | Zakis, JASA 2011 |
| รูปร่างสเปกตรัมเสียงลมรบกวนต่ำกว่าและสูงกว่า 300 Hz | ค่อนข้างราบต่ำกว่า 300 Hz และลดลง 26 dB ต่อออกเทฟเหนือจากนั้น | Korhonen, Seminars in Hearing 2021 (อ้าง Dillon และคณะ, NAL 1999) |
| ความต่างที่ต่ำกว่า 20 Hz ระหว่างอากาศนิ่งกับลม 5 m/s ไมโครโฟนบนขาตั้งสามขาพร้อมที่กันลมมาตรฐานชั้นเดียว | สูงสุด 30 dB | Energies, Experimental Verification of Windshields 2022 |
ความชันของความถี่ต่ำอธิบายว่าทำไมลมจึงทำลายเสียงทุ้มก่อน พลังงานอยู่ต่ำกว่า 300 Hz ดังนั้นฟิลเตอร์ไฮพาสจึงตัดเสียงอื้อส่วนใหญ่ออก แต่ก็ตัดความอบอุ่นของเสียงพูดไปด้วย ข้อมูลล่าสุดที่มีอยู่: Hosier และ Donavan, 1979 ฟิสิกส์ไม่ได้เปลี่ยนไป แต่ไม่มีชุดข้อมูลเปิดที่ใหม่กว่านี้ซึ่งทำซ้ำการกวาดความเร็วลมแบบนี้
2. ที่กันลมแบบโฟม ขน และตะกร้า: การลดทอนที่วัดได้
การเลือกวัสดุทำให้ผลต่างกันเกิน 10 dB ลูกโฟมขนาดเล็กเป็นตัวเลือกที่อ่อนที่สุด ที่กันลมโฟมขนาด 3.81 cm (1.5 นิ้ว) ให้ผล 8.1 dB ที่ 20.9 km/h ประมาณครึ่งหนึ่งของขอบล่างของช่วงเชิงพาณิชย์ ขณะที่แบบทนสภาพอากาศที่ออกแบบมาโดยเฉพาะทำได้ 22.2 dB ที่ 32.2 km/h (Hill, Blotter, Leishman และ Sommerfeldt, Development of a Weatherproof Windscreen for a Microphone Array, Noise Control Engineering Journal 2006)
ความหนาแน่นของโฟมสำคัญพอ ๆ กับการมีโฟม เมื่อวิศวกรทดสอบโฟมห้าชนิดตั้งแต่ 20 ถึง 60 รูพรุนต่อนิ้ว (PPI คือจำนวนเซลล์เปิดตามความยาวหนึ่งนิ้วของวัสดุ) ค่ากลางที่ 40 PPI ให้ผลดีที่สุด เพราะโฟมที่โปร่งเกินไปปล่อยให้ความปั่นป่วนผ่านเข้าไป และโฟมที่หนาแน่นเกินไปสร้างกระแสวนตามหลังของตัวเองหลังที่กันลม (Zhao และคณะ, On the wind noise reduction mechanism of porous microphone windscreens, JASA 2017) แบบตะกร้าซึ่งเป็นโครงเปิดแข็งที่กักอากาศนิ่งไว้รอบแคปซูล เพิ่มประสิทธิภาพด้วยการซ้อนชั้น ที่กันลมตาข่ายโลหะกึ่งทรงกลมห้าชั้นลดเสียงลมรบกวนได้ 18.2 dB (Zhao และคณะ, Experimental investigations on the wind noise reduction of semi-spherical metal mesh windscreens, ICSV 2018)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| การลดเสียงรบกวนที่เกิดจากลมของที่กันลมเชิงพาณิชย์ ขึ้นอยู่กับความเร็วลมและทิศทางการไหล | ราว 15 ถึง 25 dB (บางรุ่นสูงกว่า 25 dB) | NBS (ปัจจุบันคือ NIST), NBSIR 79-1599, 1979 |
| ที่กันลมโฟม 3.81 cm การลดเสียงลมรบกวนที่ 20.9 km/h เทียบกับ 32.2 km/h | 8.1 dB เทียบกับ 15.0 dB | Hill และคณะ, Noise Control Engineering Journal 2006 |
| ที่กันลมทนสภาพอากาศแบบขาแมงมุม การลดเสียงลมรบกวนที่ 20.9 km/h เทียบกับ 32.2 km/h | 8.9 dB เทียบกับ 22.2 dB | Hill และคณะ, Noise Control Engineering Journal 2006 |
| โฟมที่ให้ผลดีที่สุดจากห้าความพรุนที่ทดสอบ (20 ถึง 60 PPI) | 40 PPI | Zhao และคณะ, JASA 2017 |
| ที่กันลมตาข่ายโลหะกึ่งทรงกลมห้าชั้น การลดเสียงลมรบกวน | 18.2 dB | Zhao และคณะ, ICSV 2018 |
| ที่กันลมแบบตะกร้าที่ใช้เดี่ยว ๆ การลดทอนเสียงลมรบกวนที่ 100 Hz | 37 dB (คำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | Rycote, เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ Modular Windshield Kit 2014 |
| การลดทอนเพิ่มเติมจากการสวมปลอกขนทับตะกร้า และผลรวม ที่ 100 Hz | เพิ่ม 13 dB รวม 50 dB (คำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | Rycote, เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ Modular Windshield Kit 2014 |
หลักฐานเรื่องขนมีน้อยอย่างน่าประหลาดใจ ทีม BYU อธิบายว่าขนมีประสิทธิภาพสูงมากและเงียบในกระแสลม แต่แพงกว่าโฟมมาก โดยไม่ระบุตัวเลข และตัวเลขเรื่องขนเพียงตัวเดียวที่เราตามหาพบคือคำกล่าวอ้างที่ความถี่เดียวของ Rycote เองในเอกสาร Modular Windshield Kit ควรระมัดระวังกับพาดหัวใด ๆ ที่ระบุส่วนต่าง dB อย่างแม่นยำระหว่างขนกับโฟม จนกว่าห้องปฏิบัติการอิสระจะเผยแพร่กราฟเปรียบเทียบเคียงข้างกัน ลมที่พุ่งมาจากลมหายใจของผู้พูดเองเป็นปัญหาอีกแบบหนึ่งที่ระยะใกล้กว่า ซึ่งครอบคลุมในสถิติป็อปฟิลเตอร์และการลดทอนเสียงพุ่งของเรา
3. ขนาดที่กันลม: ใหญ่ขึ้นช่วยได้ ในระดับหนึ่ง
กฎทั่วไปที่เก่าแก่ที่สุดผูกการลดทอนกับปริมาตรที่ล้อมไว้ สูตรเชิงประจักษ์ของ Bleazey ซึ่งนำมาแสดงซ้ำในรายงาน NBS ให้การลดทอน A = 6.77 log V + 10.4 dB โดย V เป็นลูกบาศก์นิ้ว ใช้ได้ตั้งแต่ 2 ถึง 13 m/s คณิตศาสตร์นี้ทำให้ต้องคิดหนัก การคูณปริมาตรด้วยสิบเพิ่มเพียง 6.77 dB (เพราะ log 10 = 1) ดังนั้นการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นสองเท่า ซึ่งคูณปริมาตรด้วยแปด ได้เพิ่มราว 6.1 dB (6.77 x log 8 = 6.77 x 0.903)
งานวิจัยสมัยใหม่อธิบายเหตุผล ที่กันลมแบบพรุนมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเป็น 2 ถึง 4 เท่าของความยาวคลื่นความปั่นป่วน ซึ่งหมายถึงขนาดของกระแสวนที่ลมพัดพามา (Zhao และคณะ, Spatial decorrelation of wind noise with porous microphone windscreens, JASA 2018) กระแสวนที่ใหญ่กว่าซึ่งนำเสียงอื้อที่ลึกที่สุด ต้องใช้ที่กันลมขนาดใหญ่มาก นี่คือเหตุผลที่นักเสียงวิทยาของกังหันลมซ้อนที่กันลมรองขนาดใหญ่ทับลูกโฟมมาตรฐาน การจัดวางแบบนี้ที่ผ่านการทดสอบภาคสนามและอธิบายไว้ใน IEC 61400-11:2012 (มาตรฐานสากลสำหรับการวัดเสียงรบกวนจากกังหันลม) ใช้แผ่นรองพื้นอย่างน้อย 1000 mm ครึ่งทรงกลมหลักอย่างน้อย 90 mm และทรงกลมโฟมรองอย่างน้อย 500 mm (Wszołek และคณะ, HETMAN project deliverable D3.2, 2022)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| สูตรการลดทอนเชิงประจักษ์สำหรับปริมาตรที่กันลม V เป็นลูกบาศก์นิ้ว (2 ถึง 13 m/s) | A = 6.77 log V + 10.4 dB | สูตรของ Bleazey อ้างใน NBS NBSIR 79-1599, 1979 |
| ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางที่ที่กันลมแบบพรุนลดทอนเสียงลมรบกวนได้ดีที่สุด | 2 ถึง 4 เท่าของความยาวคลื่นความปั่นป่วน | Zhao และคณะ, JASA 2018 |
| ที่กันลมตาข่ายกึ่งทรงกลมชั้นเดียวที่ดีที่สุดจากขนาดที่ทดสอบ | เส้นผ่านศูนย์กลาง 20 cm (ขนาดกลาง) | Zhao และคณะ, ICSV 2018 |
| ที่กันลมโฟม Neumann เส้นผ่านศูนย์กลาง 50 mm เทียบกับ 90 mm การลดทอนเสียงลมรบกวนที่ 20 km/h | 15 dB เทียบกับ 26 dB (คำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | Neumann, หน้าผลิตภัณฑ์ WS 81 และ WS 87 |
| ที่กันลมรอง 610 mm บวกที่กันลมหลัก เทียบกับลูกโฟม 76 mm อย่างเดียว ต่ำกว่าราว 160 Hz ที่ 4 m/s | ลดเพิ่มอีก 5 ถึง 15 dB | Bonsma, Gara และ McCabe, Canadian Acoustics 2017 |
| ชุดที่กันลมรองเดียวกันเทียบกับลูกโฟม 178 mm อย่างเดียว ที่ความถี่ต่ำสุด | ดีกว่าสูงสุด 5 dB หรือมากกว่า | Bonsma, Gara และ McCabe, Canadian Acoustics 2017 |
| การจัดวางตาม IEC 61400-11: เส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำของแผ่นรองพื้น ที่กันลมหลัก และที่กันลมรอง | 1000 mm, 90 mm, 500 mm | HETMAN D3.2, 2022, อธิบาย IEC 61400-11:2012 |
| ความไม่แน่นอนของการวัดแบบขยายสูงสุดที่ 2.1 m/s แผ่นรองพื้นพร้อมที่กันลมสองชั้นเทียบกับไมโครโฟนที่ความสูง 4 m | 7.3 dB เทียบกับ 11.3 dB | Energies, Experimental Verification of Windshields 2022 |
ตัวเลขของผู้ผลิตชี้ไปในทางเดียวกัน (Neumann WS 87 ขนาด 90 mm อ้างว่าได้ 26 dB เทียบกับ 15 dB ของ WS 81 ขนาด 50 mm) แต่เป็นตัวเลขของผู้ผลิตที่เงื่อนไขเดียวที่ 20 km/h (ราว 5.6 m/s) ทีมจากแคนาดายังชี้ข้อแลกเปลี่ยนไว้ด้วย ที่กันลมขนาดยักษ์แตกหักง่าย ขนส่งลำบาก และรับแรงลมสูงเมื่อติดตั้งบนขาตั้งที่อยู่สูง (Bonsma และคณะ, Insertion Loss and Wind-Induced Noise Results for Secondary Windscreens, 2017) แถวความไม่แน่นอนมาจากการตรวจสอบภาคสนามปี 2022 ของที่กันลมสำหรับกังหันลม ซึ่งตีพิมพ์ใน Energies หากต้องการทราบว่าทำไมการวัดกังหันจึงเน้นหนักไปที่ความถี่ต่ำ ดูสถิติอินฟราซาวด์จากกังหันลมของเรา
4. ราคาของการป้องกัน: การสูญเสียจากการแทรก การสูญเสียเสียงแหลม และความทนทาน
ที่กันลมทุกชิ้นทำให้เสียงที่ต้องการเบาลงเล็กน้อย วิศวกรเรียกสิ่งนี้ว่าการสูญเสียจากการแทรก (insertion loss) คือระดับเสียงปกติที่ลดลงเมื่อสวมที่กันลมในอากาศนิ่ง ที่ความถี่เสียงพูด ผลเสียนี้เล็กมาก คือ 0.1 ถึง 0.6 dB ระหว่าง 250 Hz ถึง 4 kHz ในการทดสอบมาตรฐานของ NBS และต่ำกว่า 0.4 dB สำหรับแบบทนสภาพอากาศของ BYU ซึ่งอยู่ในงบ 1 dB ที่ผู้เขียนตั้งไว้อย่างสบาย (Hill และคณะ 2006)
ต้นทุนย้ายไปอยู่ที่เสียงแหลมเมื่อที่กันลมใหญ่ขึ้นหรือหนาแน่นขึ้น ลูกโฟม 178 mm ในการทดสอบของแคนาดาสูญเสียราว 2 dB ที่ 10 kHz และ 3.5 dB ที่ 16 kHz (Bonsma และคณะ, Insertion Loss and Wind-Induced Noise Results for Secondary Windscreens, 2017) และการห่อตะกร้าตาข่ายด้วยผ้าแลกความชัดเจนกับการป้องกันลม (Zhao และคณะ 2018) นี่คือทางเลือกทางวิศวกรรมที่แท้จริง ปลอกผ้าหนาเพิ่มการลดเสียงลมรบกวน 3.0 ถึง 7.0 dB แต่ทำให้การสูญเสียจากการแทรกเพิ่มเป็น 1.1 ถึง 2.2 dB ขณะที่การเพิ่มชั้นตาข่ายแทนช่วยเพิ่มการป้องกันและรักษาการสูญเสียจากการแทรกให้ต่ำ
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| การสูญเสียจากการแทรกของที่กันลมโฟม 178 mm ที่ 10 kHz เทียบกับ 16 kHz | ราว 2 dB เทียบกับราว 3.5 dB | Bonsma, Gara และ McCabe, Canadian Acoustics 2017 |
| ที่กันลมตาข่ายชั้นเดียวพร้อมปลอกผ้าหนา: การลดเสียงลมรบกวนที่เพิ่มขึ้นเทียบกับการสูญเสียจากการแทรกที่เกิดขึ้น | 3.0 ถึง 7.0 dB เทียบกับ 1.1 ถึง 2.2 dB | Zhao และคณะ, ICSV 2018 |
| การสูญเสียความถี่สูงที่ 15 kHz ที่กันลมโฟม Neumann 50 mm เทียบกับ 90 mm | 2 dB เทียบกับ 3 dB (คำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | Neumann, หน้าผลิตภัณฑ์ WS 81 และ WS 87 |
| ทรายที่ติดค้างจากการเป่า 4 นาที โฟมมาตรฐานเทียบกับที่กันลมทนสภาพอากาศทรงกรวย | 38.5 g เทียบกับ 0.1 g | Hill และคณะ, Noise Control Engineering Journal 2006 |
| อายุการใช้งานโดยทั่วไปของที่กันลมโฟมภายใต้รังสี UV กลางแจ้ง | น้อยกว่าหนึ่งปี | Hill และคณะ, Noise Control Engineering Journal 2006 (อ้างงานก่อนหน้า) |
ความทนทานคือสถิติที่ซ่อนอยู่ โฟมที่อุดตันด้วยเม็ดทรายหรือผุพังภายใต้แสงแดดภายในหนึ่งปีจะสูญเสียการลดทอนที่พิมพ์ไว้ในแผ่นข้อมูลจำเพาะไปอย่างเงียบ ๆ ซึ่งเป็นเหตุผลที่สถานีตรวจวัดถาวรกลางแจ้งนิยมแบบที่มีรูปทรงเฉพาะและทนสภาพอากาศมากกว่าลูกโฟมเปล่า ข้อมูลล่าสุดที่มีอยู่เรื่องความทนทานของโฟม: Hill และคณะ, 2006
5. เสียงลมรบกวนในเครื่องช่วยฟัง อุปกรณ์สวมหู (hearables) และโทรศัพท์
อุปกรณ์ที่สวมใส่บนร่างกายและพกในกระเป๋าไม่สามารถติดที่กันลมขนาด 90 mm ได้ ตำแหน่งของไมโครโฟนจึงกลายเป็นที่กันลมเสียเอง การจำลองการไหลปี 2025 พบ 94.84 dB(A) ที่ตำแหน่งไมโครโฟนหลังใบหู ของหุ่นทดสอบ KEMAR ที่ 20 km/h เทียบกับ 70.98 dB(A) ลึกเข้าไปในช่องหู ต่างกัน 23.86 dB (94.84 ลบ 70.98) ซึ่งกำหนดโดยตำแหน่งเพียงอย่างเดียว (Riedel และคณะ, Investigation of the physical driving mechanisms of wind noise in hearing devices, Scientific Reports 2025) การเพิ่มความเร็วเป็นสองเท่าจาก 10 เป็น 20 km/h ทำให้ระดับที่ตำแหน่งนั้นเพิ่มจาก 75.61 เป็น 94.84 dB(A) หรือ 19.23 dB
ความต่างระหว่างการออกแบบก็ใหญ่พอกัน ในการศึกษาอุโมงค์ลมของ Sonova กับการออกแบบแบบหลังใบหูสามแบบและแบบในช่องหูสามแบบ ความต่างระหว่างการออกแบบสูงถึง 20 dB ในบางกรณี โดยเฉพาะที่ไมโครโฟนด้านหน้าของอุปกรณ์หลังใบหู (Köhler และ Georganti, Wind noise variability of different hearing aid designs and ear geometries, DAGA 2017) โหมดไมโครโฟนแบบมีทิศทางมีแนวโน้มทำให้ลมแย่ลง เพราะการแก้ไขความถี่ต่ำของมันขยายเสียงรบกวนที่ไม่สัมพันธ์กันด้วย และการทดสอบในอุโมงค์ลมพบว่าการตั้งค่าแบบมีทิศทางโดยทั่วไปมีเสียงดังกว่าแบบรับเสียงรอบทิศทาง (Chung, Mongeau และ McKibben, JASA 2009) สรุป SNR ของเครื่องช่วยฟังไมโครโฟนแบบมีทิศทางของเราครอบคลุมด้านประโยชน์ของข้อแลกเปลี่ยนนี้
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| ผู้ใช้เครื่องช่วยฟังที่ไม่พอใจเครื่องช่วยฟังของตนเมื่ออยู่ในสภาพที่มีลม | 42% | MarkeTrak VIII (Kochkin 2010), อ้างใน Korhonen และคณะ, JAAA 2017 |
| ความต่างของระดับเสียงลมรบกวนระหว่างไมโครโฟนภายในเครื่องช่วยฟังหลังใบหูเครื่องเดียวเทียบกับระหว่างอุปกรณ์หลังใบหูต่างรุ่น (ไมโครโฟนหน้า ไมโครโฟนหลัง) | สูงสุด 12 dB เทียบกับสูงสุด 6 dB (หน้า) และสูงสุด 8 dB (หลัง) | Zakis, JASA 2011 |
| เสียงลมรบกวนที่ตำแหน่งไมโครโฟนหลังใบหูเทียบกับลึกในช่องหู KEMAR 20 km/h | 94.84 dB(A) เทียบกับ 70.98 dB(A) | Riedel และคณะ, Scientific Reports 2025 |
| ความต่างแบบบรอดแบนด์ระหว่างแย่ที่สุดกับดีที่สุดในเครื่องช่วยฟังรูปแบบเดียวกัน ถ่วงน้ำหนัก A | 5 ถึง 7 dB | Köhler และ Georganti (Sonova), DAGA 2017 |
| การลดเสียงลมรบกวนทางกายภาพจากฝาครอบไมโครโฟนของเครื่องช่วยฟัง | 18 dB SPL (คำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | โบรชัวร์ Widex 2012 อ้างใน Korhonen, Seminars in Hearing 2021 |
| การลดเสียงลมรบกวนจากชั้นขอบเขตโดยตาข่ายละเอียดที่ครอบไมโครโฟนแบบฝังลึก อุโมงค์ลม | 8 dB | van Dercreek และคณะ (TU Delft), AIAA Scitech 2019 |
โทรศัพท์อยู่ล่างสุดของลำดับชั้นนี้ คือมีรูเล็ก ๆ เพียงรูเดียว ไม่มีที่กันลม และลมพัดเข้ามาจากทุกมุม การศึกษาวันที่ 14 มีนาคม 2026 ทดสอบโพรงด้านหน้าแบบท่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ถึง 3 mm หลังตัวเครื่องแบบสมาร์ทโฟนที่ 4, 6 และ 8 m/s แต่ยังไม่ได้วัดว่ามีต้นทุนต่อความไวต่อเสียงพูดเท่าใด (Experimental Investigation of a Tubular Front Cavity for Wind Noise Suppression in MEMS Microphones of Mobile Devices, Micromachines 2026) ผลเรื่องตาข่ายจาก TU Delft เป็นตัวเลขอิสระที่ใกล้เคียงที่สุดสำหรับตาข่ายอะคูสติกที่ใช้ที่รูไมโครโฟนของโทรศัพท์ ข้อมูลล่าสุดที่มีอยู่สำหรับการเปรียบเทียบอุปกรณ์: Zakis, 2011 และ Köhler และ Georganti, 2017
6. การลดเสียงลมรบกวนแบบดิจิทัล: อัลกอริทึมให้ผลอะไรบ้าง
เมื่อฮาร์ดแวร์ถึงขีดจำกัด การประมวลผลสัญญาณก็เข้ามารับช่วง และหลักฐานจากเครื่องช่วยฟังเป็นหลักฐานที่เข้มงวดที่สุด อัลกอริทึมลดทอนเสียงลมรบกวนลดเสียงลมได้ 13 ถึง 18 dB ที่ 1 kHz สำหรับลมจากด้านหน้าที่ 4 ถึง 7 m/s และ 19 dB ที่ 2,200 Hz ที่ 10 m/s (Korhonen และคณะ 2017 ตามที่สรุปไว้ใน Seminars in Hearing 2021) ในการทดลองเดียวกันกับผู้ใช้ที่มีประสบการณ์ 15 คน การจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้นสูงสุด 48.2% สำหรับเสียงพูดที่ 65 dB SPL ในลม 5 m/s (Korhonen, Kuk, Seper, Mørkebjerg และ Roikjer, Evaluation of a Wind Noise Attenuation Algorithm, JAAA 2017) การประเมินแยกต่างหากกับผู้ใหญ่ 10 คนพบว่าการจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้น 17% ถึง 35% ในเสียงพูดสี่ระดับ (Lee, Efficiency of a Wind Noise Attenuation Algorithm, Hearing Review 2016)
โมเดลประสาทเทียมในปัจจุบันมุ่งไปที่การบันทึกเสียงและโทรศัพท์ PESQ คะแนนคุณภาพเสียงพูดเชิงวัตถุวิสัยมาตรฐาน เพิ่มจาก 1.70 สำหรับอินพุตที่มีเสียงรบกวนเป็น 3.07 ด้วยโมเดลแบบดิฟฟิวชันบนเสียงลมรบกวนจำลอง และโมเดลตระกูลเดียวกันนี้ยังใช้ได้ทั่วไปกับการบันทึกในอุโมงค์ลมจริงที่ไม่เคยเห็นมาก่อน (Lemercier และคณะ, Wind Noise Reduction with a Diffusion-based Stochastic Regeneration Model, 2024) คำถามที่ยังเปิดอยู่คือต้นทุน โมเดลของ Fraunhofer เทียบเท่าเกณฑ์เปรียบเทียบความซับซ้อนต่ำชั้นนำด้วย 249K พารามิเตอร์และการประมวลผลราว 73 MHz ซึ่งเป็นงบที่พอดีกับชิปมือถือ (Eftekhari และคณะ, Low-Complexity Neural Wind Noise Reduction for Audio Recordings, 2025)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| การลดทอนเสียงลมรบกวนของอัลกอริทึมเครื่องช่วยฟังที่ 1 kHz ลมจากด้านหน้า 4 ถึง 7 m/s และที่ 2,200 Hz ที่ 10 m/s | 13 ถึง 18 dB และ 19 dB | Korhonen และคณะ 2017 ตามที่สรุปใน Korhonen, Seminars in Hearing 2021 |
| การจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้นสูงสุดเมื่อเปิดเทียบกับปิดอัลกอริทึม (เสียงพูด 65 dB SPL ลม 5 m/s ผู้ใช้ 15 คน) | 48.2% | Korhonen และคณะ, JAAA 2017 |
| การจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้น เปิดเทียบกับปิดอัลกอริทึม หน่วยเสียงทั้งหมดเทียบกับเฉพาะสระ (ผู้ใหญ่ 10 คน) | 17% ถึง 35% เทียบกับ 22% ถึง 46% | Lee, Hearing Review 2016 |
| คะแนน PESQ อินพุตที่มีเสียงรบกวนเทียบกับโมเดลแบบดิฟฟิวชัน ชุดทดสอบเสียงลมรบกวนจำลอง | 1.70 เทียบกับ 3.07 | Lemercier และคณะ, ITG Speech Communication 2024 |
| DNSMOS (ค่าประมาณจากโครงข่ายประสาทเทียมของความเห็นผู้ฟัง) อินพุตที่มีเสียงรบกวนเทียบกับโมเดลดิฟฟิวชัน การบันทึกเสียงลมจริงที่ไม่เคยเห็นมาก่อน | 1.89 เทียบกับ 3.56 | Lemercier และคณะ, ITG Speech Communication 2024 |
| PESQ เมื่อมีเทียบกับไม่มีการตรวจจับการไหลของอากาศด้วยอัลตราโซนิกที่เพิ่มเข้ากับตัวปรับปรุงเสียงพูด DCCRN | 2.480 เทียบกับ 2.265 | Yuan และคณะ (Carnegie Mellon), DeWinder 2024 |
| ขนาดและการประมวลผลของตัวลดเสียงลมรบกวนด้วยโครงข่ายประสาทเทียมความซับซ้อนต่ำ | 249K พารามิเตอร์ ราว 73 MHz | Eftekhari และคณะ (Fraunhofer), 2025 |
รูปแบบที่พบในทุกการศึกษาสอดคล้องกัน อัลกอริทึมฟื้นความชัดเจนของเสียงพูดได้อย่างมีความหมายที่ลมปานกลาง แต่ไม่มีอัลกอริทึมใดย้อนการอิ่มตัวได้ เมื่อไมโครโฟนของเครื่องช่วยฟังถูกตัดยอดสัญญาณ (clipping) ที่ราว 12 m/s (ดูหัวข้อ 1) ข้อมูลก็หายไปแล้ว ซึ่งเป็นเหตุผลที่ระบบที่ดีที่สุดยังคงเริ่มจากตำแหน่งรูรับเสียงและที่กันลมทางกายภาพ ผลเรื่องอัลตราโซนิกมาจากพรีพรินต์ DeWinder สำหรับตัวเลขความหน่วงและคุณภาพของตัวลดเสียงรบกวนด้วยโครงข่ายประสาทเทียมทั่วไป ดูสถิติการกดเสียงรบกวนด้วยโครงข่ายประสาทเทียมของเรา
สรุป: เสียงลมรบกวนไมโครโฟนและการลดทอนของที่กันลมในรูปแบบตัวเลข
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| การลดเสียงลมรบกวนของที่กันลมเชิงพาณิชย์ | ราว 15 ถึง 25 dB | NBS (ปัจจุบันคือ NIST), NBSIR 79-1599, 1979 |
| เสียงลมรบกวนที่เพิ่มขึ้นตามทฤษฎีต่อความเร็วลมที่เพิ่มเป็นสองเท่า | ราว 12 dB | Korhonen, Seminars in Hearing 2021 |
| จุดอิ่มตัวของไมโครโฟนเครื่องช่วยฟัง | 12 m/s สูงสุด 116 dB SPL | Zakis, JASA 2011 |
| ที่กันลมโฟม 3.81 cm ที่ 20.9 km/h | ลดได้ 8.1 dB | Hill และคณะ, Noise Control Engineering Journal 2006 |
| ที่กันลมตาข่ายโลหะห้าชั้น | ลดได้ 18.2 dB | Zhao และคณะ, ICSV 2018 |
| ที่กันลมแบบตะกร้าบวกปลอกขนที่ 100 Hz | 50 dB (คำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง) | เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ Rycote 2014 |
| ประโยชน์ของที่กันลมรอง 610 mm เทียบกับลูกโฟม 76 mm ต่ำกว่าราว 160 Hz | 5 ถึง 15 dB | Bonsma และคณะ, Canadian Acoustics 2017 |
| เส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำของที่กันลมหลักและรองตาม IEC 61400-11 | 90 mm และ 500 mm | HETMAN D3.2, 2022 |
| ผู้ใช้เครื่องช่วยฟังที่ไม่พอใจเมื่ออยู่ในสภาพที่มีลม | 42% | MarkeTrak VIII, อ้างใน Korhonen และคณะ, JAAA 2017 |
| ตำแหน่งไมโครโฟนหลังใบหูที่ 20 km/h, KEMAR | 94.84 dB(A) | Riedel และคณะ, Scientific Reports 2025 |
| ความต่างของเสียงลมรบกวนระหว่างการออกแบบเครื่องช่วยฟัง | สูงสุด 20 dB | Köhler และ Georganti (Sonova), DAGA 2017 |
| ตาข่ายละเอียดที่ครอบไมโครโฟนแบบฝังลึก | เสียงรบกวนชั้นขอบเขตน้อยลง 8 dB | van Dercreek และคณะ (TU Delft), AIAA Scitech 2019 |
| การจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้นสูงสุดจากอัลกอริทึมลดเสียงลมรบกวน | 48.2% | Korhonen และคณะ, JAAA 2017 |
| การจำแนกหน่วยเสียงดีขึ้นในการประเมินแยกต่างหาก | 17% ถึง 35% | Lee, Hearing Review 2016 |
| PESQ ก่อนเทียบกับหลังการลดเสียงลมรบกวนแบบดิฟฟิวชัน | 1.70 เทียบกับ 3.07 | Lemercier และคณะ 2024 |
| ตัวลดเสียงลมรบกวนด้วยโครงข่ายประสาทเทียมความซับซ้อนต่ำ | 249K พารามิเตอร์ ราว 73 MHz | Eftekhari และคณะ (Fraunhofer), 2025 |
ระเบียบวิธีและแหล่งที่มา
เราค้นหาบนเว็บ 13 ครั้งและอ่านเอกสารต้นฉบับโดยตรง โดยใช้คลังข้อมูลเปิดรวมถึงฐานข้อมูล OpenAlex และ Europe PMC ในกรณีที่หน้าของสำนักพิมพ์ถูกบล็อก ตัวเลขของผู้ผลิตระบุไว้ว่าเป็นคำกล่าวอ้างของผู้ผลิตเอง และคงไว้เป็นส่วนน้อยในแต่ละหัวข้อ
- Hosier และ Donavan, National Bureau of Standards (ปัจจุบันคือ NIST): Microphone Windscreen Performance, NBSIR 79-1599, 1979 (เป็นแหล่งที่มาของสูตรปริมาตรของ Bleazey ด้วย)
- Hill, Blotter, Leishman และ Sommerfeldt (Brigham Young University): Development of a Weatherproof Windscreen for a Microphone Array, Noise Control Engineering Journal, 2006
- บทความเรื่องที่กันลมจาก University of Technology Sydney โดย Zhao, Cheng, Qiu, Burnett และ Liu: กลไกที่กันลมแบบพรุน, JASA 2017, การลดสหสัมพันธ์เชิงพื้นที่, JASA 2018, ที่กันลมตาข่ายโลหะกึ่งทรงกลม, ICSV 2018
- Bonsma, Gara และ McCabe (HGC Engineering): Insertion Loss and Wind-Induced Noise Results for Secondary Windscreens, Canadian Acoustics, 2017
- Experimental Verification of Windshields in the Measurement of Low Frequency Noise from Wind Turbines, Energies, 2022
- Wszołek และคณะ: HETMAN project deliverable D3.2, 2022, อธิบายการจัดวางการวัดของ IEC 61400-11:2012
- Zakis: Wind noise at microphones within and across hearing aids, JASA, 2011
- Korhonen: Wind Noise Management in Hearing Aids, Seminars in Hearing, 2021 (บทความทบทวนที่อ้าง Strasberg 1988, Dillon และคณะ 1999 และโบรชัวร์ Widex ปี 2012)
- Korhonen, Kuk, Seper, Mørkebjerg และ Roikjer: Evaluation of a Wind Noise Attenuation Algorithm, Journal of the American Academy of Audiology, 2017 (เป็นแหล่งที่มาของตัวเลข 42% จาก MarkeTrak VIII ด้วย)
- Lee: Efficiency of a Wind Noise Attenuation Algorithm, Hearing Review, 2016
- Riedel, Becker, Näger, Czwielong และ Schoder: Investigation of the physical driving mechanisms of wind noise in hearing devices by computational fluid dynamics, Scientific Reports, 2025
- Köhler และ Georganti (Sonova): Wind noise variability of different hearing aid designs and ear geometries, DAGA 2017
- van Dercreek, Manjunath, Ragni และ Snellen (TU Delft): Design and Evaluation of Microphone Cavity Geometries for Wind-Tunnel Acoustic Measurements, AIAA Scitech 2019
- ผู้เขียนจาก Qingdao University of Technology: Experimental Investigation of a Tubular Front Cavity for Wind Noise Suppression in MEMS Microphones of Mobile Devices, Micromachines, 14 มีนาคม 2026
- Lemercier, Thiemann, Koning และ Gerkmann: Wind Noise Reduction with a Diffusion-based Stochastic Regeneration Model, ITG Conference on Speech Communication, 2024
- Yuan, Han, Kumar และ Raj (Carnegie Mellon University): DeWinder: Single-Channel Wind Noise Reduction using Ultrasound Sensing, 2024
- Eftekhari, Chetupalli, Shetu, Habets และ Thiergart: Low-Complexity Neural Wind Noise Reduction for Audio Recordings, 2025
- คำกล่าวอ้างของผู้ผลิต: หน้าผลิตภัณฑ์ Neumann WS 81 และ WS 87 และ เอกสาร Modular Windshield Kit ของ Rycote ปี 2014
- ข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล: หลักฐานเรื่องที่กันลมส่วนใหญ่เก่า (การทดสอบมาตรฐานปี 1979 การศึกษา BYU ปี 2006 การศึกษาอุโมงค์ลมเครื่องช่วยฟังปี 2011) และถูกระบุว่าเป็นข้อมูลล่าสุดที่มีอยู่ ไม่มีการศึกษาเปิดที่ใหม่กว่านี้ซึ่งทำซ้ำการกวาดความเร็วลมเต็มช่วงบนไมโครโฟนที่ไม่มีที่กันลม เราไม่พบการวัดเคียงข้างกันของขนเทียบกับโฟมที่ผ่านการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิ ดังนั้นตัวเลขเรื่องขนเพียงอย่างเดียวในที่นี้คือคำกล่าวอ้างที่ความถี่เดียว (100 Hz) ของ Rycote ซึ่งเทียบกับตัวเลขบรอดแบนด์ของ Neumann ที่ 20 km/h ไม่ได้ เกณฑ์การอิ่มตัวต่างกันไปตามแหล่งที่มา Zakis วัดการอิ่มตัวที่ 12 m/s ขณะที่ Lee (Hearing Review 2016) อ้าง Dillon และคณะ ว่าลม 5 m/s อาจทำให้ไมโครโฟนอิ่มตัวที่ 90 ถึง 100 dB SPL ตัวเลขสองค่านี้มาจากอุปกรณ์และการตั้งค่าทดสอบที่ต่างกัน เราจึงรายงานค่าที่วัดได้จาก JASA บทความทบทวนใน Seminars in Hearing รายงานการจำแนกหน่วยเสียง 49.6% เมื่อใช้อัลกอริทึมและประโยชน์ด้าน SNR 8.4 dB ขณะที่บทคัดย่อของ JAAA ระบุว่าดีขึ้นสูงสุด 48.2% ทั้งสองเป็นการวัดคนละอย่าง และเราอ้างตัวเลขของ JAAA Lee ยังรายงานความพึงพอใจ 58% เมื่ออยู่ในสภาพที่มีลมจาก MarkeTrak ซึ่งสอดคล้องกับตัวเลขไม่พอใจ 42% ส่วนในงานของ Riedel และคณะ 2025 นั้น ค่าการลดทอนบางค่าในเนื้อความไม่ตรงกับตารางที่ 1 ของบทความ เราใช้เฉพาะตารางที่ 1 ตัวมาตรฐาน IEC 61400-11 เองต้องเสียเงินจึงเข้าถึงได้ ขนาดของที่กันลมจึงนำมาจากคำอธิบายฉบับปี 2012 ในเอกสารส่งมอบของ HETMAN ส่วนฉบับแก้ไขปี 2018 อาจต่างออกไป
อัปเดตล่าสุด: 6 พฤศจิกายน 2026 เราอัปเดตสรุปนี้ทุกไตรมาส และคาดว่าการปรับปรุงครั้งถัดไปจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเผยแพร่ฉบับพิมพ์หรือฉบับแก้ไขถัดไปของ IEC 61400-11 และผลสำรวจความพึงพอใจเครื่องช่วยฟัง MarkeTrak ครั้งถัดไป