Электромагнитные наушники 1920-х гг.
Наушники — устройство для персонального прослушивания музыки, речи или иных звуковых сигналов. В комплекте с
микрофоном могут служить
головной гарнитурой — средством для ведения переговоров по
телефону или иному средству голосовой связи. Кроме того, наушники используются в
звукозаписывающих студиях для точного контроля записываемого трека
музыкальной композиции.
Наименование «наушники» является разговорным синонимом термина
«головные телефоны». Название «телефон» (telephone, от греч. tele —
вдаль, далеко, и phone — звук) впервые применил Филипп Рейс (Philipp
Reis) ещё в 1861 году. А в 1899 году в одном из первых радиоприемников,
созданных Поповым, преобразованные из радиосигналов колебания звуковой
частоты, согласно описанию, прослушивались через головные телефоны. Так
как приемники собирались не только в России и не только из российских
комплектующих, именование наушников как «головные телефоны» возникло,
скорее всего, при буквальном прочтении английского термина headphones
(англ. head — голова, phone — телефон).
[1]
Классификация наушников
По способу передачи сигнала
- проводные — соединены с источником проводом, поэтому могут
обеспечить максимальное качество звука (соответственно, имеющие
профессиональную направленность наушники относятся исключительно к этому
типу);
- беспроводные — соединены с источником посредством беспроводного канала, того или иного типа — радио, инфракрасным, Bluetooth. Мобильны, но имеют привязанность к базе (излучателю) и ограниченный радиус действия, определяемый мощностью излучателя. Обладают более низким качеством звука по сравнению с проводными, в силу процесса модуляции при кодировании-декодировании, необходимых при передаче сигнала от излучателя к приёмнику в наушниках.
По количеству каналов
- стереофонические — сигналы на каждый громкоговоритель передаются по отдельным каналам (наиболее распространенный тип);
- монофонические — имеют два громкоговорителя (или телефонных
капсюля) запитываемых общим сигналом, в редких случаях — один
громкоговоритель, звук от которого передается как в стетофонендоскопе;
- с дополнительными каналами — имеют более одного
громкоговорителя для каждого уха, что позволяет имитировать объемное
звучание или разделять каналы по частотным характеристикам.
По типу конструкции (виду)
По типу крепления:
- оголовье — наушники с вертикальной дужкой, которая соединяет две чашечки наушников;
- затылочная дужка — соединяет две части наушников, но располагается на затылке. Основная механическая нагрузка направлена на уши;
- крепления на ушах — обычно наушники такого типа закрепляются за ушную раковину с помощью заушины или клипс;
- без креплений — они держатся только за счет амбушюров, которые находятся в ушном проходе.
По способу подключения кабеля
- двусторонние — соединительный кабель подводится к каждой из чашек наушников;
- односторонние — соединительный кабель подводится только к
одной из чашек наушников, вторая подключается отводом провода от первой,
зачастую тот спрятан в дужке.
- беспроводные — технология соединения использует беспроводные
технологии (bluetooth) для получения звуковой информации от источника
сигнала (плеера, телефона, приемника).
По конструкции излучателя
- динамические — используют электродинамический принцип
преобразования. Самый распространённый тип наушников. Конструктивно
наушник представляет собой излучатель или мембрану, к которой
прикреплена катушка с проводом, находящаяся в магнитном поле постоянного
магнита. Если через неё пустить переменный ток, то магнитное поле,
создаваемое катушкой, будет взаимодействовать с магнитным полем
постоянного магнита, в результате чего мембрана будет двигаться,
повторяя форму электрического сигнала звуковой частоты (см. статью «Громкоговоритель»).
Электродинамический способ преобразования сигнала имеет множество
недостатков и ограничений, но постоянно совершенствующаяся конструкция
таких наушников и новые материалы позволяют достигнуть очень высокого
качества звука;
- с уравновешенным якорем —
основной деталью является П-образный якорь из ферромагнитного сплава. В
разговорной речи их часто называют «арматурными» из-за созвучия
английского слова armature (якорь) с русским арматура;
- электростатические — используют тончайшую мембрану,
расположенную между двумя электродами. Стоимость таких наушников обычно
высока, однако они демонстрируют очень высокую чувствительность и
высокую верность воспроизводимого звука. Недостаток — их нельзя напрямую
подключить к стандартному выходу на наушники, поэтому к ним в комплекте
идёт специальная док-станция;
- изодинамические — тонкая плёночная мембрана, с нанесёнными на
неё металлическими токопроводящими дорожками, заключена в решетку из
стержневых магнитов и колеблется между ними. См. также «Излучатель Хейла»;
- ортодинамические — по принципу аналогичны изодинамическим, но мембрана и магниты имеют круглую форму.
По типу акустического оформления
- открытого типа — частично пропускают внешние звуки, что
позволяет достичь более естественного звучания. Многие слушатели
отмечают звук открытых наушников как более прозрачный и натуральный по
сравнению со звуком закрытых наушников. Кроме того, открытое
акустическое оформление не делает вас аудиально «отрезанным» от
окружающего мира. Однако при высоком уровне внешнего шума звук в
открытых наушниках будет плохо слышен. К тому же открытые наушники,
работающие на большой громкости, могут помешать окружающим. Не создают
давления на внутреннее ухо;
- закрытого типа — не пропускают внешние шумы и обеспечивают
максимальную звукоизоляцию, что позволяет использовать их в шумных
средах, а также в тех случаях, когда необходимо полностью
сосредоточиться на прослушивании. Основной их недостаток заключается в
ухудшении воспроизведения низких частот при плохом прилегании амбушюров. Производимое на голову давление, как правило выше, чем у открытых.
- полуоткрытого типа (или полузакрытого типа) — выдуманный
маркетологами тип оформления. Термин «полуоткрытые» технически
некорректный, ведь открытые наушники всегда полуоткрытые, всё дело в
степени акустической нагрузки.
По сопротивлению
- низкоомные — с сопротивлением от единиц до нескольких сотен ом;
- высокоомные — с сопротивлением от единиц до нескольких десятков килоом.
По типу соединительных разъемов
Технические характеристики
Пиктограмма наушников. Ставится для идентификации разъёмов, регуляторов и пр.
Основными техническими характеристиками являются: частотный диапазон,
чувствительность, сопротивление, максимальная мощность и уровень
искажений в процентном соотношении.
- Частотная характеристика
- Эта характеристика влияет на качество звука наушников. Наушники с
больши́м диаметром мембраны имеют повышенное качество звучания. Среднее
значение частотной характеристики 18 Гц — 20 000 Гц. Некоторые профессиональные наушники имеют частотный интервал от 5 Гц до 60000 Гц. Наиболее широкий заявленный частотный диапазон у некоторых моделей достигает 7 Гц — 120 кГц(Sennheiser Orpheus HE 90).
- Чувствительность (КПД)
- Чувствительность влияет на громкость звука в наушниках. Обычно наушники обеспечивают чувствительность не менее 100 дБ,
при меньшей чувствительности звук может быть слишком тихим (особенно
при использовании наушников с плеером или подобными устройствами). На
чувствительность влияет материал магнитного сердечника, применяемого в
наушниках (например, неодимовые магнитные сердечники).
Наушники-«вкладыши» с малым диаметром мембраны обладают маломощным
магнитом.
- Сопротивление (импеданс)
- Здесь важно соответствие значения модуля полного электрического сопротивления наушников и выходного сопротивления источника звука. Большинство наушников рассчитано на сопротивление в 32 Ома.
Наушники с сопротивлением в 16 Ом имеют повышенную излучаемую
акустическую мощность. Для студийной работы используют наушники с
максимальным значением импеданса, так как они имеют более линейную АЧХ (и следовательно более точную передачу звука).
- Максимальная мощность
- Максимальная (паспортная) входная мощность обуславливает громкость звучания.
- Уровень искажений
- Уровень искажений в наушниках измеряется в процентах. Чем меньше
этот процент, тем лучше качество звучания. Привносимые наушниками
искажения менее 1 % в полосе частот от 100 Гц до 2 кГц являются
приемлемыми, тогда как для полосы ниже 100 Гц допустимо 10 %.
Опасности, связанные с наушниками
В наушниках каждое ухо воспринимает звуки, идущие исключительно от
излучателя, предназначенного именно для этого уха, что приводит к
несколько иному звучанию и, возможно, — к повышенной утомляемости.
Длительное использование наушников на высокой громкости чревато
частичной потерей слуха и может даже привести к
глухоте.
Неравномерность АЧХ и присутствие резонансных частот отрицательно
действует на органы слуха, так как слушатель настраивает громкость
воспринимая основной спектр частот, пренебрегая резонансной.
Также существует опасность из-за наушников пропустить важный звуковой
сигнал, например, при движении по дороге, как водителями (поэтому во
многих странах вводятся ограничения на использование наушников
водителями автотранспорта), так и пешеходами, что может стать причиной
дорожно-транспортного происшествия.
См. также