Каждый день мы надеваем наушники и погружаемся в мир звука. Подкасты, аудиокниги и музыка стали неотъемлемой частью нашей жизни. Но задумываемся ли мы, как наша любимая песня попадает в наши уши?
Несмотря на отсутствие крошечных музыкантов, внутри этих маленьких устройств происходят удивительные физические превращения. Невидимый и неслышный электрический сигнал заставляет мембрану дрожать с невероятной скоростью, создавая звуковые волны.
В этой статье мы посмотрим внутрь наушников и узнаем, как на самом деле они создают звук. Вы узнаете, почему одни наушники имеют бас, а другие кристально чистый звук, и узнаете, что на самом деле скрывается за техническими характеристиками. Давайте начнем с привычного интерфейса.
Как звук становится цифровым
Колебания воздуха, которые распространяются в воздушном пространстве, преобразуются в электрические колебания с помощью микрофона, которые затем фиксируются и кодируются на цифровом языке специальным преобразователем.
Кодирование определяет качество цифровой копии воспроизводимого звука. Чем меньше шаг оцифровки, тем больше информации о звуке передается в цифровую форму.
Как хранится цифровая музыка
В наши дни большинство музыки хранится в цифровом виде, потому что это проще, удобнее и надежнее. Когда файл закодирован по определенному алгоритму, его качество не утрачивается.
Невозможно значительно улучшить первоначально закодированное качество звука с помощью программ, колонок или наушников.
Цифровой звук можно копировать бесконечно, но его характеристики не теряются, а качество остается неизменным.
Как воспроизводится цифровой звук
Конвертация должна быть повторена, если она должна быть передана на колонки или наушники.
Чтобы перевести цифровую музыку в аналоговый формат, все смартфоны, плееры и компьютеры имеют цифроаналоговый преобразователь (ЦАП).
Последовательность нyлей и единиц в компьютерах и смартфонах превращается в набор электических сигналов, которые затем вызывают звук в динамиках.
Появление ЦАП от известного бренда в смартфоне всегда является большим событие, поскольку большинство современных электроники редко оснащаются серьезными преобразователями.
Современные аудиофилы предпочитают профессиональные, недорогие музыкальные плееры, такие как модель Astell&Kern KANN. Это устройство оснащено превосходным ЦАПом, подобным серьезной Hi-Fi аппаратуре.
По сути, это мощный усилитель и Hi-Fi плeер с возможностью воспроизведения цифровой музыки с кодированием до 32 бит / 384 кГц. KANN выдает до 7В на балансном выходе, что позволяет подключать низкоомные громкоговорители и легко «раскачивать» высокоомные наушники.
Кроме того, KANN оснащен четырехконтактным балансным выходом 2,5 мм. Такое решение удвояет сигнал и подавляет почти все шумы.
Звук в наушниках происходит просто: электрический сигнал от телефона или плеера попадает в маленькую динамическую систему, где катушка и магнит вибрируют мембрану, похожую на барабанную перепонку, и эти вибрации толкают воздух, создавая звуковые волны, которые мы слышим как музыку, голоса или шумы. Внутри этого крошечного корпуса находится целая лаборатория, которая превращает ток в то, что мы любим слушать.
Что происходит потом
Далее все просто. Электрический ток из преобразователя подается на контакты динамика через усилитель. Затем ток попадает на катушку, которая толкает мембрану. Направление тока зависит от частоты звуковых колебаний музыки или других воспроизводимых звуков.
ФАКТ: во время воспроизведения музыкальной композиции чередование направления тока может происходить более двадцати пяти тысяч раз в секунду.
Поскольку сила тока в катушке увеличивается с увеличением напряжения, громкость звука быстрее разряжает батарею мобильного устройства.
Что внутри динамика
Все мы знаем, что когда два магнита находятся на определенном расстоянии друг от друга, они начинают взаимодействовать друг с другом таким образом, как притягивание или отталкивание. Любой аудиодинамик также испытывает это явление.
Внутри динамика находится круглый постоянный магнит с отверстием в центре. Внутри него помещают катушку из медной проволоки, которую соединяют с мембраной, которая имеет легкий и жесткий конус. Переменная сила, возникающая в магнитном поле проводника с переменным током, заставляет катушку и закрепленный на ней диффузор двигаться вперед.
Движение мембрана сжимает и разрывает воздух, что приводит к звуку.
ФАКТ: принцип работы динамика срабатывает и в обратную сторону. Если создавать колебания катушки наушника, то поле постоянного магнита будет создавать внутри неё меняющий направление ток. Если подключить наушник у аудио-входу компьютера, получится микрофон.
Чтобы сэкономить место, компьютеры, смартфоны, гарнитуры и наушники обычно имеют только один широкополосный динамик, который отвечает за воспроизведение всего диапазона звука.
Динамики в колонке и наушники принципиально не отличаются друг от друга по размеру и звукоизоляции.
А как в bluetooth-наушниках
В цепи между динамиком и цифроаналоговым преобразователем звука появляется дополнительное звено. Несмотря на то, что наличие Bluetooth не влияет на работу динамика, передача музыки без проводов часто становится хуже.
Очень маленький усилитель для наушников + ЦАП от Astell&Kern может помочь вам обойти это ограничение. Он позволяет беспроводным наушникам работать с проводными.
Тот, кто любит музыку, подтвердит, что проводные наушники или колонки звучат более чистыми и детальными, а музыка, воспроизводимая через них, более насыщенная. Это происходит из-за повторного сжатия звука для передачи bluetooth.
Некоторые детали теряются, потому что в каждую секунду времени можно хранить только ограниченное количество информации о звуке.
ФАКТ: потеря пакетов и минимальное время на раскодировку ухудшают звук в большинстве bluetooth-гарнитур.
Ранее кодек aptx использовался для повышения качества звука, передаваемого Bluetooth. Формат aptx HD был развитием этого формата. Он поддерживает передачу звука высокого разрешения и является единственным способом использовать беспроводные наушники для получения качественного звука. Чтобы добиться этого, как наушники, так и плеер должны поддерживать aptx HD.
Таким образом, вся магия в ваших наушниках заключается в преобразовании цифровых данных в мелкие вибрации, которые наш мозг воспринимает как музыку, подкасты или голос собеседника. За этой простой идеей стоит целый мир инженерных решений, от качества преобразователей до настроек крошечных деталей корпуса.
Теперь вы знаете, что выбор наушников во многом зависит от того, как будет двигаться мембрана внутри них, а также от того, как инженеры устранили искажения. Дорогие модели не обманывают законы физики, а просто воспроизводят звук более точно, учитывая все детали.
В конце концов, лучшие наушники — это те, с которыми вы чувствуете себя комфортно и получаете удовольствие от звука. Знание, как они работают, помогает вам делать правильные выборы и просто немного больше ценить удивительную технологию, которая находится в наших ушах.
