|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Головные телефоны пространственного звучания
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы 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:
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
Литература
Автор: Р.Кунафин, г. Москва
раздел сайта Заземление и зануление журналы Электроника (годовые архивы) книга Фотосопротивления в приборах промышленной автоматики. Гринштейн М.М., 1962 книга Налаживание транзисторных приемников. Гумеля Е.Б., 1966 статья Мощный блок питания, 220/32 вольт 1000 ватт статья Простой широкополосный генератор сигналов ВЧ справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №38
|