Активные наушники нового поколения
В этой статье я хочу рассказать о новой, перспективной модели тактических наушников, выводящей звук на новый уровень.
Сейчас на рынке достаточно много моделей активных наушников, широко использующихся как в военных целях, так и на охоте, в спорте, шумном производстве. Основными полезными свойствами являются: защита органов слуха от опасных звуковых волн, фильтрация шума, а также усиление тихих звуков.
Модель Supreme Pro-X (Camo)
Как правило, активные или тактические наушники представляют собой охватывающие наушники закрытого типа, чашки которых сделаны из плотного, ударопрочного материала. Внутри чашек размещена электроника, излучатели в виде динамиков, уложен звукоизоляционный материал. На внешней части размещены микрофоны, передающие внешние звуки через внутренние излучатели в стерео формате.
Закрытый тип конструкции в совокупности с амбушюрами из плотного материала способен гасить звук до 30 дБ, что даёт возможность спокойно работать в шумной обстановке и не боятся за слух при выстреле. Активная часть электроники способна уменьшать громкость выходного сигнала за доли секунды, а также выделять среди шума отдельный спектр частот, например речевой, для возможности переговоров в условии постоянного шума.
Теперь подробнее о локализации источников звука, при такой схеме.
Передача звука во многом схожа с «диском Джеклина», с той разницей, что в роли диска — голова слушателя, а микрофоны направлены в одну сторону. Точно угадать позицию источника не получится, за счёт того, что передаточная функция головы задействована не полностью. Нет главного фактора — дифракции звуковых волн о геометрию уха, ведь микрофоны размещены в открытом пространстве.
Также, существуют модели в которых задействовано несколько разнонаправленных микрофона, уже с квадрофоническим выводом звука. Но полноценно передать позицию со всех направлений они также не способны, всё по той же причине.
модель Ear Shield
модель Walker’s Razor Quad
И тут мне в голову пришла идея:
заменить внешние микрофоны на бинауральные. То есть, разместить электретные капсюли микрофонов внутри слуховых каналов реплик ушных раковин на глубине 10 мм.
звук вывести не через внутренние динамики, а через внутриканальные с применением амбушюр из вспененного материала. И тут убиваем сразу двух зайцев: во-первых — улучшается звукоизоляция на 20дБ, а во-вторых — детализация звука за счёт той же звукоизоляции и более высокой чувствительности, по сравнению с внешним динамиком.
ПМ фиг.1
ПМ фиг.2
ПМ фиг.3
прототип, вид сбоку
прототип, вид спереди
прототип, вид сбоку с установленным защитным грилем
Первый прототип безусловно подтвердил теорию, позиция ощущается достаточно чётко, но тут выяснилась одна важная особенность:
Бинауральный звук весьма требователен к АЧХ, и построить его на микрофонах, усилителе и наушниках с высоким коэффициентом нелинейных искажений не получится. Точнее звук и позицию получить можно, но вот его качество будет оставлять желать лучшего. Поэтому, после первых испытаний прототипа я решил заменить основные элементы.
Из наиболее подходящих эл. капсюлей, которые мне удалось найти, стоит выделить две модели:
Panasonic WM-61A
спецификация, АЧХ
PUI Audio AOM-5024L-HD-R
спецификация
АЧХ
А из недорогих внутриканальных излучателей — модель Sony MDR-EX15LP.
Предусилитель применю на базе модуля с микросхемой MAX9812L c усилением 20 дБ и достаточно низким КНИ. А также модуль усилителя НЧ, для передачи звука на наушники — SAS0048. Конечно, вероятно существуют более подходящие решения, но я пока исхожу из того, что могу сделать самостоятельно в домашних условиях =) .
Что касается активной части, я считаю гораздо более эффективней применять не АРУ, а АРГ на выводе звукового сигнала к излучателям. То есть, коэффициент усиления микрофона всегда должен работать на максимум, а амплитуда выходного сигнала должна оставаться на одном уровне, комфортном для слуха. Таким образом, человек будет слышать все окружающие его звуки на приемлемой громкости. Но тут уже всё зависит от назначения, вариаций активной части может быть множество.
Также стоит упомянуть подобные решения активных наушников с бинауральным звуком в виде внутриканальных вкладышей.
Беруши ProFlex Hunter+
Конечно, такая модель гораздо более эргономична. Но есть существенные недостатки:
уровень шумоподавления не будет выше 20–25 дБ, в то время как у охватывающих может быть до 40
бинауральный эффект таких моделей гораздо хуже, за счёт расположения микрофонов за пределами слухового канала.
функционал весьма ограничен, за счёт миниатюрных габаритов конструкции.
Ещё одним применением предложенной модели может стать запись бинаурального звука с экшн камеры. Собственно, чем я собираюсь заняться для демонстрации и продвижения идеи, при помощи камеры GoPro 3. Особенно эффективной, на мой взгляд, такая запись будет при использовании 3D камеры, но просмотр станет возможным при использовании стерео очков или шлема VR.
В общем и целом, модель выглядит весьма перспективной с широкой областью применения. Я уверен, у неё есть все шансы стать популярной во всём мире. Остаётся только реализовать. И я приложу для этого все свои усилия =).
Проект нуждается в финансировании и продвижении.
Патент
Если Вас заинтересовала идея, буду рад сотрудничеству.
e-mail: technicno15@gmail.com
Особую благодарность хочу выразить ФИПС, за помощь при оформлении патента на ПМ.
