Головные телефоны пространственного звучания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Недавняя разработка немецкого инженера Ф.М. Кенинга - головные телефоны серии HFI - настолько заинтересовала нашего читателя, что он решил путем макетирования проверить эффективность новой конструкции. Об этом и рассказано в статье.

Сегодняшнее отношение к головным телефонам (ГТ), кажется, не дает повода для беспокойства ни производителям, ни потребителям. Каждый год, наряду с "непотопляемыми" моделями вроде "Sennheiser HD-580"1, появляются новые разработки с более легким и детальным звуком.

Между тем еще с 60-х годов, т. е. с начала широкого распространения стереофонических головных телефонов, замечен эффект локализации звука внутри головы. Однако, если звукопередача является некоей условностью, то ГТ лишь несколько ее усугубляют, с чем за 30 лет просто свыклись и почти перестали замечать, как не замечали ранее шипения шеллачных пластинок.

С этим эффектом тесно связан и другой, мало кому известный факт - весьма неважная реальная АЧХ ГТ. Существующая методика контроля параметров ГТ основана на измерении звукового давления, создаваемого телефоном (или только капсюлем), нагруженным на так называемое "искусственное ухо", не имеющее ничего общего с естественным, кроме названия2. Когда же настроенный таким образом телефон нагружен на естественный слуховой канал, от выверенной АЧХ мало что остается - образуются пики и провалы с размахом до 20 дБ. Это совсем не похоже на привычную картину - восприятие естественного звука или прослушивание музыки через громкоговорители: благодаря направленным свойствам ушной раковины наружное ухо является достаточно линейной системой. Окончательная же коррекция происходит в мозгу, "настроенном" как раз на индивидуальные особенности слушателя. Неудивительно, что исключение какого-либо звена из цепочки органов слуха приводит к рассогласованию сложной и точной системы.

-производство записей с применением "искусственной головы", хорошо имитирующих пространственную панораму, либо создание сложной цифровой модели функций наружного уха, но с обязательной частотной коррекцией в обоих случаях (причем индивидуальной!). Понятно, почему эти методы не нашли серьезного применения: они дороги и неудобны в эксплуатации; запись на "искусственную голову" несовместима с доминирующей многодорожечной и лишь ограниченно совместима с редкой в практике двухмикрофонной техникой записи.

Новые головные телефоны серии HR - вне конкуренции по простоте и эффективности решения [1]. Это, конечно, не первая попытка "включения в тракт" ушной раковины - ГТ с "просторными" амбушюрами и смещенными вперед капсюлями известны (Koss Pro4 и др.). Однако оказалось, что только дополнительное смещение капсюля вниз позволяет равномерно "озвучить" всю поверхность ушной раковины, приближая условия прослушивания к естественным [2].

На рис. 1 представлены результаты замеров звукового давления непосредственно в слуховом квнале, полученные при испытании стереотелефонов HFI-100 с высококачественными капсюлями, типичными для хороших моделей ГТ. Капсюли во всех случаях расположены ниже слухового прохода, а разные кривые соответствуют разным углам смещения излучателя вперед относительно вертикальной оси [1]. Сразу напрашивается несколько выводов:

• обнаруживается значительная неравномерность АЧХ, особенно на верхних частотах, в области собственных резо-нансов слухового прохода;
• поворотом амбушюров можно производить глубокую коррекцию АЧХ, причем существует некое оптимальное положение, при котором АЧХ улучшaется сразу во всем диапазоне частот (сплошная линия);
• при нижнем положении излучателя отсутствуют пики в полосе 3...4 кГц (см. рис.3 в [1]).

Две модели стереотелефонов серии HFI были представлены разработчиком на конференции звукорежиссеров (Карлсруэ, 1992), и результаты опроса сотни экспертов весьма примечательны. Убедительное расширение пространства отметил 81% экспертов; отчетливую фронтальную панораму - 39%; ощущение отдаленности кажущихся источников звука (КИЗ) - 62% опрошенных.

К оценке этих результатов в целом надо подходить осторожно хотя бы потому, что провести чистое "слепое" тестирование ГТ затруднительно, тем не менее результат впечатляет: 98 % профессионалов отметили положительные отличия телефонов.

Смещенное расположение пары капсюлей в ГТ позволяет легко доработать их для четырехканальной системы Dolby Surround Sound. Соответствующая конструкция телефонов HFI-3D (3 Dimensionen - три измерения) рассмотрена в [1] на рис. 1. Идея такой схемы кажется лежащей на поверхности, однако создание объемной звуковой панорамы в ограниченном пространстве амбушюров далеко не очевидно, о чем свидетельствует взлет и падение популярности квадрафонических телефонов в 70-е годы. Особенность данной конструкции состоит в том, что дополнительные капсюли устанавливают также с учетом акустических особенностей ушной раковины - не только позади, но и выше, примерно симметрично к основным относительно слухового прохода, что позволяет получить гораздо более убедительную картину, причем именно трехмерную, во всей верхней полусфере.

На рис. 2 представлены временные диаграммы прохождения импульсного сигнала во всех четырех капсюлях телефонов, подключенных к усилителям Dolby Surround Pro Logic. Сигнал без задержки поступает непосредственно на капсюли фронтальных каналов, а затем (с задержкой до десятков миллисекунд) в тыловых появляются "отзвуки", хорошо имитирующие отражения от стен и потолка некоего условного помещения. Звуки кажутся приходящими, в зависимости от амплитудно-временных соотношений, то сзади, то сверху и т. д., и общий эффект очень близок по восприятию к системе Home Theatre с громкоговорителями.

Принципиальная простота рассмотренных конструкций позволяет изготовить подобные телефоны самостоятельно широкому кругу радиолюбителей и открывает простор для дальнейших экспериментов, например, с изодинамичес-кими телефонами, с различными видами диафрагм для получения точечного или направленного источника и т. д.

Изготовленный автором макет стереофонических ГТ со смещенными излучателями состоит из мини-телефонов "Н-23С-1" (входивших в комплектацию магнитофона-приставки "Вега МП-122С") и больших, не деформирующих ушную раковину амбушюров. Изнутри они оклеены слоем фетра, служащего демпфером и звукопоглотителем. Оптимальное количество дополнительного звукопоглотителя определяют экспериментально. В корпусах выпиливают по два конические отверстия с внешним диаметром 30 и внутренним 27 мм, к которым прижимаются поролоновые амбушюры от мини-телефонов. Центры отверстий смещены вперед-вниз под углом 40° к вертикали на 2 см; величина смещения, как установлено, пропорциональна глубине амбушюров. "Настройка" сводится к нахождению оптимального положения излучателей, что несложно сделать на слух, поскольку основные эффекты выражены весьма явно.

Разумеется, ожидать чуда от столь простых преобразователей не приходится: настоящая иллюзорная панорама отсутствует или неустойчива. Однако звук действительно "уходит из головы" за пределы базы ГТ и вперед, а известный в акустике эффект подъема вверх КИЗ, расположенных посередине, значительно ослаблен. Вместо тривиального "правое - левое" появляется четкий азимут КИЗ (и даже некая гулкая пространстве нность), но глубина расположения КИЗ, к сожалению, трудно определима и пространство довольно сжатое. Видимо, это объясняется невысоким качеством капсюлей, "привязывающих" звук. Тем неожиданней метаморфозы качества звука. Прежде всего, заметно расширение частотного диапазона, особенно в области низких частот, а также отсутствие резкости. Звук для таких дешевых капсюлей, на удивление, мягкий, легкий и глубокий.

Наиболее же перспективным представляется следующее. Как выяснилось, длительное прослушивание записей через такие ГТ не "оглушает" и совершенно не утомляет. Эстетически это означает отсутствие монотонности, и кроме того, расширяются возможности применения подобных ГТ, скажем, в области связи или при постоянном контроле записи на магнитофонах со сквозным каналом, и вообще везде, где приходится сидеть в наушниках часами. В звукорежиссуре, кроме того, значительно облегчается сведение, поскольку картина, создаваемая такими ГТ, гораздо ближе к "мониторной". Впрочем, изготовление профессиональной аудиоаппаратуры выходит за рамки возможностей большинства радиолюбителей.

Автор уже получил неблагоприятный отзыв на идею доработки мини-телефонов согласно рис. 2 в [1], и об этом нужно сказать несколько слов. При такой доработке следует исходить из особенностей конструкции. Так, в той же модели "Н-23С-1" звук излучается через ряд отверстий, расположенных по окружности, и просто закрывать часть их бессмысленно. Поэтому для эффективной работы заглушки она должна размещаться поверх поролоновых амбушюров. Заготовки диаметром 38 мм вырезаются из фетра и приклеиваются на поролон по внешнему полукруглому краю. В другом, более простом и удачном (на взгляд автора) варианте такие же полукруглые заготовки, но без центрального выреза, изгибаются на конус и заправляются под амбушюры. При переделке мини-телефонов со сплошными поролоновыми амбушюрами для этого в последних вырезают центральное отверстие диаметром около 2 см. В обоих вариантах излучающие отверстия открыты и сохраняются условия для распространения звука снизу вверх, что и обеспечивает работу конструкции.

Автор не имел возможности провести оптимизации ГТ, поэтому вышеперечисленные эффекты выражены слабее, но и в таком виде ГТ обеспечивают весьма приятное, тонкое и мягкое звучание и сравнительно безопасную эксплуатацию.

И настоящий сюрприз преподнес "совмещенный" эксперимент: телефоны с заглушками, вставленные в большие амбушюры, привели, наконец, к желанному эффекту пространства натуральных размеров. При этом панорама скорее глубокая, чем широкая (без четких границ), но очень устойчивая и живая, с отличной воздушной перспективой. Несомненно, фетровые диафрагмы ослабили "привязку" КИЗ к телефонам. Качество звука очень хорошее, если учесть, что макет собран из подручных компонентов.

Во всех случаях речь идет, разумеет-с, об относительном улучшении звучания; высокие результаты можно получить лишь с высококачественными капсюлями. Особенно ценно, что наибольший эффект достигается при весьма умеренных уровнях громкости, соответствующих значительной отдаленности КИЗ, разборчивость и тональный баланс при этом не страдают. Следовательно, такие ГТ просто вынуждают потребителя беречь органы слуха.

Напомним, однако, что даже доработанными ГТ не стоит пользоваться в транспорте, особенно в метрополитене, где уровень шумов достигает 90 дБ (там лучше носить наушники без плейера). Что же касается телефонов-"затычек", в своем существующем виде они, на мой взгляд, должны быть признаны неприемлемыми как в эстетическом, так и, особенно, в медицинском отношении и запрещены к ввозу и продаже.

Эксперт журнала "Hi-Fi Music" Э-Гоулд в своем обзоре новейших ГТ заметил: "...Наверное, вы уже на собственном опыте убедились, что хороших... наушников практически не бывает". Мысль верная, но на все ли времена? Надеемся, что скоро радиолюбители докажут обратное.

Примечания

1. Высокое качество этой модели достигнуто, в частности, максимальным облегчением подвижной системы: катушка намотана алюминиевым проводом с выводами из того же алюминия, что, к сожалению, делает их весьма ненадежными.
2. В редких случаях телефоны в естественном положении на ушах оптимизируются по давлению в слуховом канале, но индивидуальные различия в строении наружного уха в значительной степени обесценивают работу.

Литература

1. Кунафин Р. Осторожно: головные телефоны! - Радио, 1997, № 8, с. 16, 17.
2. Konig F.M. Neues Kopfhorerkonzept: Surround-Sound mit Vorneortung. - Radio, Fernsehen, Elektronik, 1994, №4, с 14, 15.

Автор: Р.Кунафин, г. Москва

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Пиво из сточной воды 07.05.2023 Калифорнийская компания Epic Cleantec, занимающаяся переработкой отходов, создала пиво из сточной воды. Напиток изготовили из воды из прачечной, душевых и раковин 40-этажного дома в Сан-Франциско. В американском штате Калифорния переработка воды стала неотложной проблемой после нескольких лет засухи. Таким образом, компания Epic Cleantec показала, как можно бороться с засухой, перерабатывая воду в питьевую продукцию. В сотрудничестве с Броварами Devil's Canyon Brewing Company было создано пиво Epic OneWater Brew. В Сан-Франциско была собрана вода и очищена с помощью специального оборудования. После очистки эта вода пригодится для повторного использования, но не для питья. Epic Cleantec получили положительные отклики и от других дегустаторов. "Я думаю, что многие люди сначала, очевидно, были скептически настроены по поводу проекта или не решались попробовать пиво. Но я бы сказал, что 99% пришедших с небольшой опаской были в восторге после того, как попробовали", - говорит ученый Аарон Тартаковский. Впрочем, экспериментального пива не будет в продаже в ближайшее время, ведь это демонстрационный продукт.

Другие интересные новости:

▪ Измеритель запахов

▪ Названа новая высота Эвереста

▪ Чувствительная дорога

▪ Магнитная система, превращающая тепло в механическое движение

▪ Синтезированы сложные растительные молекулы для фармацевтики

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья Лучше умереть сразу, чем жить ожиданием смерти. Крылатое выражение

▪ статья Граница между какими государствами проходит прямо посередине переговорного стола? Подробный ответ

▪ статья Работы асфальтобетонные. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Самодельный электровыжигатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Живой карандаш. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025