Аудио 101: как работают наушники?
Наушники являются неотъемлемым элементом многих звуковых впечатлений. Они позволяют вам направлять музыку прямо в уши, настраивая мир, но какова их история и как именно они работают? Если вам интересно узнать о ваших любимых банках, вот разбивка.
Краткая история наушников
Наушники – это изобретение, которое восходит к 1880-м годам. В те дни телефонные операторы использовали тяжелые колонки на плечах, чтобы подключать телефонные линии. К сожалению, эти колонки весили целых 10 фунтов!
В 1890-х годах британская телекоммуникационная компания Electrophone Company разработала оригинальный набор наушников, которые вешались под лицо, которые назывались электрофоном. Это устройство состояло из наушников, соединенных с Y-образной ручкой, очень похожей на современный стетоскоп.
Электрофон подключается непосредственно к домашней телефонной линии на одном конце и закрывает уши пользователя на другом. С помощью устройства пользователи могли слушать музыку, транслируемую по этим линиям.
Натаниэль Болдуин изобрел первые наушники современного вида в 1910 году. В отличие от электрофона, наушники Болдуина располагались на макушке, а не опускались ниже лица.
Затем, когда Sony выпустила Walkman в 1979 году, наушники перешли от больших и громоздких к меньшим и более легким. Однако, хотя маленькие наушники-вкладыши популярны сегодня, некоторые аудиофилы по-прежнему предпочитают более крупные наушники-вкладыши.
Секрет в динамиках
Самая важная часть ваших наушников – это динамики, и каждый динамик состоит из трех основных компонентов. Это звуковая катушка, постоянный магнит и диафрагма.
Звуковая катушка представляет собой тонкий кружок из медной проволоки. Этот провод подвешен в середине постоянного магнита, который поддерживает постоянное магнитное поле. Это поле помогает звуковой катушке вибрировать.
К звуковой катушке подключена тонкая мембрана, называемая диафрагмой. Эта диафрагма, также известная как диффузор динамика, отвечает за вытеснение воздуха.
Как наушники создают звук?
Большая часть звука, который вы слышите сегодня, начинается с цифровой информации, которая проходит через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Этот ЦАП преобразует цифровой сигнал в аналоговый электрический ток, который динамики могут использовать для воспроизведения звука. Однако для устройств, созданных до цифровой эры, эти электрические сигналы поступали прямо из аналогового источника и проходили через усилитель в динамик – цифровое преобразование не требовалось.
В наушниках, как и во всех динамиках, колеблющиеся электрические токи проходят по проводам к звуковой катушке. Когда ток проходит через катушку, он создает электрическое поле, которое взаимодействует с электромагнитным полем постоянного магнита. Разница между двумя полями заставляет звуковую катушку вибрировать.
Когда звуковая катушка вибрирует, диафрагма движется вместе с ней. Это движение диафрагмы вызывает волны давления (или звуковые волны) в окружающем воздухе. Эти волны – звук, который вы слышите. Для высоких звуков диафрагма перемещается быстро; для низких частот диафрагма медленно вибрирует. Общая громкость звука зависит от относительной силы электрического сигнала.
Чем проводные наушники отличаются от беспроводных?
В настоящее время существует только два основных типа наушников: проводные, которые используют традиционный кабель для подключения к источнику звука, и беспроводные, которые используют беспроводные сигналы для воспроизведения звука. Но есть и другие отличия, которые следует учитывать, прежде чем выбирать идеальную пару.
Легкость использования
Проводные наушники зачастую проще в использовании, чем их беспроводные аналоги. Переключить устройства так же просто, как отключить наушники и подключить их к другому источнику звука. С другой стороны, провод также является основным недостатком, так как он должен быть физически подключен к источнику звука. Этот провод препятствует движению пользователя.
Беспроводные наушники выигрывают здесь за то, что предлагают большее удобство. С беспроводной связью вы можете свободно передвигаться, пока находитесь в пределах досягаемости вашего Bluetooth-соединения. Однако они требуют дополнительных усилий, если вы хотите переключить устройства.
Качество звука
Еще одно ключевое отличие заключается в том, что цифровой звук преобразуется в аналоговый. В проводных наушниках цифровой звук преобразуется в аналоговый выход с помощью ЦАП на аудиоустройстве, таком как ваш компьютер, перед отправкой по проводам на динамики наушников. С другой стороны, звук через Bluetooth обычно сначала отправляется в виде данных в наушники, а затем преобразуется в аналоговый сигнал встроенным ЦАП наушников.
Причина этой разницы в том, что в беспроводных наушниках используется алгоритм, называемый кодеком, который представляет собой приспособление для кодера / декодера, чтобы уменьшить объем аудиоданных. Эти кодеки часто называют «с потерями», потому что данные удаляются в пользу файла меньшего размера. Эти кодеки используются в беспроводных наушниках, потому что чем меньше данных передается через соединение Bluetooth, тем надежнее соединение.
Но сжатие влияет на качество. В отличие от беспроводных моделей, проводные наушники могут воспроизводить звук без сжатия с потерями. Это означает, что вы получите лучшую точность воспроизведения с проводными моделями. Вот почему вы не часто найдете беспроводные наушники, используемые в профессиональной студии. Проводные устройства также имеют уменьшенную задержку.
Управление звуком и мощность
Наушники Bluetooth могут предложить более полный контроль над вашей музыкой. В то время как некоторые проводные наушники позволяют воспроизводить и приостанавливать воспроизведение контента, многие модели Bluetooth позволяют регулировать громкость, приостанавливать или воспроизводить музыку, а также пропускать или перематывать треки. Некоторые даже позволяют вызывать цифровых помощников, таких как Siri. Но то, что вы получаете от удобства, вы жертвуете точностью воспроизведения звука.
Наконец, для работы беспроводных наушников требуется аккумулятор. Это означает, что если у вас закончится сок, ваши наушники не будут работать. В проводных наушниках обычно не используются батарейки, поэтому они будут работать всякий раз, когда они подключены к источнику звука.
Новые наушники, старые технологии
Наушники – невероятное изобретение. В то время как бренды могут появляться с новыми наворотами, основная технология остается практически неизменной на протяжении более 100 лет. И хотя некоторые дизайны могут меняться по мере развития технологий, классическая пара наушников, вероятно, останется синонимом музыки еще долгие годы.