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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Бюджетный чип для Jelly Bean от Broadcom 17.12.2012 Компания Broadcom, известная своими бюджетными процессорами для мобильной электроники, добавила в ассортимент предложений новую систему на чипе с поддержкой сотовой связи 3G. Платформа предназначена для использовании в мобильных устройствах, работающих под управлением Android 4.2 Jelly Bean. Чип носит имя BCM21664T, оснащается двумя 1,2-ГГц ядрами ARM Cortex A9 и графикой VideoCore, позволяющей запускать Android 4.2 и создавать устройства, записывающие видео в разрешении 720p и обеспечивающие просмотр роликов 1080p. С точки зрения поддержки соединений чип оснащается модулями Wi-Fi, Bluetooth и HSPA+ (последняя обеспечивает скорость приёма до 21,1 Мбит/с, а передачи - до 5,8 Мбит/с). Стоит также упомянуть поддержку GPS и даже NFC, которая также встроена в этот чип. Компания Broadcom утверждает, что речь идёт о первом решении подобного класса, рассчитанном на применение в смартфонах начального уровня. При этом, если верить компании, чип появится в бюджетных Android-аппаратах, которые выйдут на рынок в следующем году.

Другие интересные новости:

▪ Добыча полезных ископаемых из астероидов

▪ Тишина в операционной

▪ Новый микроконтроллер от Maxim

▪ Создана сверхпрочная форма серебра

▪ Локация кашля

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тембра, громкости. Подборка статей

▪ статья Гражданское право. Часть II. Шпаргалка

▪ статья Почему земля горячая внутри? Подробный ответ

▪ статья Корица. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья О расчете ступеней на полевом транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Прибор для восстановления кинескопов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025