Audio 101: Jak działają słuchawki?

Słuchawki są niezbędnym elementem wielu doświadczeń dźwiękowych. Pozwalają Ci kierować muzykę bezpośrednio do Twoich uszu, jednocześnie odcinając się od świata — ale jaka jest ich historia i jak dokładnie działają? Jeśli jesteś ciekawy, jakie są Twoje ulubione puszki, oto ich podział.

Krótka historia słuchawek

Słuchawki to wynalazek, który sięga lat 80. XIX wieku. W tamtych czasach operatorzy telefonii używali ciężkich głośników na ramionach, aby pomóc im podłączyć linie telefoniczne. Niestety te głośniki ważyły ​​aż 10 funtów!

W latach 90. XIX wieku brytyjska firma telekomunikacyjna Electrophone Company opracowała nowatorski zestaw słuchawek wiszących pod twarzą, zwany elektrofonem. To urządzenie składało się z nauszników połączonych z uchwytem w kształcie litery Y, podobnie jak współczesny stetoskop.

Elektrofon podłącza się z jednej strony bezpośrednio do domowej linii telefonicznej, a z drugiej zakrywa uszy użytkownika. Dzięki urządzeniu użytkownicy mogli słuchać muzyki transmitowanej na tych liniach.

Nathaniel Baldwin wynalazł pierwsze nowocześnie wyglądające słuchawki w 1910 roku. W przeciwieństwie do elektrofonu, słuchawki Baldwina znajdowały się na czubku głowy, zamiast opadać pod twarz.

Słuchawki zmieniły się z dużych i nieporęcznych na mniejsze i lżejsze, gdy Sony wypuściło Walkmana w 1979 roku. Jednak chociaż małe modele douszne są dziś popularne, niektórzy audiofile nadal wolą większe modele zauszne.

Związane z: Najlepsze słuchawki wegańskie

Sekret tkwi w mówcach

Najważniejszą częścią Twoich słuchawek są głośniki, a każdy głośnik składa się z trzech głównych elementów. Są to cewka drgająca, magnes stały i membrana.

Cewka głosowa to cienki okrąg z drutu miedzianego. Drut ten zawieszony jest w środku magnesu trwałego, który utrzymuje stałe pole magnetyczne. To pole pomaga wibrować cewkę drgającą.

Z cewką drgającą połączona jest cienka membrana zwana membraną. Ta membrana, znana również jako stożek głośnika, jest częścią odpowiedzialną za przemieszczanie powietrza.

Jak słuchawki tworzą dźwięk?

Większość dźwięku, który słyszysz dzisiaj, zaczyna się jako informacja cyfrowa, która przechodzi przez przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC). Ten przetwornik cyfrowo-analogowy przekształca sygnał cyfrowy na analogowy prąd elektryczny, który głośniki mogą wykorzystać do odtwarzania dźwięku. Jednak w przypadku urządzeń stworzonych przed erą cyfrową te sygnały elektryczne pochodziły bezpośrednio z analogowych nośników źródłowych i przechodziły przez wzmacniacz do głośnika, nie wymagając konwersji cyfrowej.

W słuchawkach, podobnie jak we wszystkich głośnikach, oscylujące prądy elektryczne przepływają przewodami do cewki głosowej. Kiedy prąd przepływa przez cewkę, wytwarza pole elektryczne, które oddziałuje z polem elektromagnetycznym magnesu trwałego. Różnica między tymi dwoma polami powoduje wibrację cewki drgającej.

Kiedy cewka drgająca drga, membrana porusza się wraz z nią. Ten ruch membrany powoduje fale ciśnienia (lub fale dźwiękowe) w otaczającym powietrzu. Te fale to dźwięk, który słyszysz. W przypadku dźwięków o wyższym tonie membrana porusza się szybko; dla niższych tonów membrana wibruje powoli. Ogólna głośność dźwięku zależy od względnej siły sygnału elektrycznego.

Czym różnią się słuchawki przewodowe od słuchawek bezprzewodowych?

Obecnie istnieją tylko dwa główne typy słuchawek, przewodowe, które wykorzystują tradycyjny kabel do podłączenia do źródła dźwięku, oraz bezprzewodowe, które wykorzystują sygnały bezprzewodowe do odtwarzania dźwięku. Istnieją jednak inne różnice, które należy wziąć pod uwagę przed wyborem idealnej pary.

Łatwość użycia

Słuchawki przewodowe są często łatwiejsze w użyciu niż ich bezprzewodowe odpowiedniki. Przełączanie urządzeń jest tak proste, jak odłączenie słuchawek i podłączenie ich do innego źródła dźwięku. Z drugiej strony przewód jest również główną wadą, ponieważ musi być fizycznie podłączony do źródła dźwięku. Ten przewód uniemożliwia użytkownikowi poruszanie się.

Słuchawki bezprzewodowe zdobywają tutaj punkty za oferowanie większej wygody. Dzięki łączności bezprzewodowej możesz swobodnie wędrować, dopóki znajdujesz się w zasięgu połączenia Bluetooth. Wymagają jednak dodatkowego wysiłku, jeśli chcesz zmienić urządzenia.

Jakość dźwięku

Kolejną kluczową różnicą jest to, gdzie dźwięk cyfrowy jest konwertowany na dźwięk analogowy. W przypadku słuchawek przewodowych dźwięk cyfrowy jest konwertowany na wyjście analogowe za pomocą przetwornika cyfrowo-analogowego w urządzeniu audio, takim jak komputer, przed wysłaniem go przewodami do głośników słuchawek. Z drugiej strony dźwięk Bluetooth jest zwykle przesyłany jako dane najpierw do słuchawek, a następnie konwertowany na sygnał analogowy przez wbudowany przetwornik cyfrowo-analogowy słuchawek.

Powodem tej różnicy jest to, że słuchawki bezprzewodowe wykorzystują algorytm zwany kodekiem, który jest portmanteau dla kodera/dekodera w celu zmniejszenia ilości danych audio. Kodeki te są często określane jako „stratne”, ponieważ dane są usuwane na rzecz mniejszego rozmiaru pliku. Słuchawki bezprzewodowe używają tych kodeków, ponieważ im mniej danych jest przesyłanych przez połączenie Bluetooth, tym połączenie jest bardziej niezawodne.

Ale kompresja wpływa na jakość. W przeciwieństwie do modeli bezprzewodowych słuchawki przewodowe mogą dostarczać dźwięk bez stratnej kompresji. Oznacza to, że uzyskasz lepszą wierność dzięki modelom przewodowym. Dlatego nieczęsto znajdziesz słuchawki bezprzewodowe używane w profesjonalnym środowisku studyjnym. Jednostki przewodowe mają również zmniejszoną latencję.

Sterowanie dźwiękiem i zasilanie

Słuchawki Bluetooth oferują bardziej wszechstronną kontrolę nad muzyką. Podczas gdy niektóre słuchawki przewodowe umożliwiają odtwarzanie i wstrzymywanie treści, wiele modeli Bluetooth pozwala regulować głośność, wstrzymywać lub odtwarzać muzykę oraz pomijać lub przewijać utwory. Niektóre pozwalają nawet przywołać cyfrowych asystentów, takich jak Siri. Ale to, co zyskujesz na wygodzie, poświęcasz na wierność dźwięku.

Wreszcie, słuchawki bezprzewodowe wymagają do działania zasilania bateryjnego. Oznacza to, że jeśli zabraknie Ci soku, Twoje słuchawki nie będą działać. Słuchawki przewodowe zwykle nie korzystają z baterii i dlatego działają zawsze, gdy są podłączone do źródła dźwięku.

Związane z: Najlepsze słuchawki USB-C

Nowe słuchawki, stara technologia

Słuchawki to niesamowity wynalazek. Chociaż marki mogą pojawiać się z nowymi dzwonkami i gwizdkami, podstawowa technologia pozostaje w dużej mierze niezmieniona od ponad 100 lat. I chociaż niektóre projekty mogą się zmieniać wraz z postępem tej technologii, klasyczna para słuchawek prawdopodobnie pozostanie synonimem muzyki przez wiele lat.

Jakiego sprzętu potrzebujesz, aby cieszyć się bezstratnym dźwiękiem?

Nie usłyszysz różnicy, jeśli nie masz odpowiedniego sprzętu, to takie proste.

Czytaj dalej

O autorze