Беспроводные наушники
Громкоговорящее воспроизведение с помощью акустических систем имеет свои неоспоримые преимущества. Тут, в первую очередь, нужно указать максимальное приближение к звучанию при живом исполнении, поскольку восприятие, в частности низкочастотной части спектра, осуществляется не только ушами, но и всем телом. И конечно, свободу перемещения, которая, правда, ограничена зоной с наилучшим пространственным эффектом.
Однако иногда возможно только индивидуальное прослушивание, и тут на помощь приходят наушники. Но как избавиться от привязи вечно путающегося соединительного кабеля? Инженеры уже давно предложили решение - беспроводные наушники, и постоянно его совершенствуют.
На самом деле это не просто наушники, а комплект. Он включает высококачественные наушники с интегрированным в их корпус или оголовье приемником и передатчик, который подключается к источнику звука. Передатчик требует питания, и для этого используется стандартный универсальный сетевой адаптер с выходом на 9 или 12 вольт постоянного напряжения
Первые подобные наушники появились на бытовом рынке в начале 70-х как модный аксессуар для телевизора. Они достаточно быстро превратились из моно в стерео, перекочевали в комплект Hi-Fi-системы и успешно существуют и развиваются уже третий десяток лет.
Среди производителей преобладают европейцы: первым нужно назвать Sennheiser, затем Beyerdynamic, AKG acoustics, Hama; конечно, Philips и Thomson. Выпускают беспроводные наушники японцы (Sony и Panasonic), американцы из Grado Labs и другие.
Исторически беспроводные наушники возникли как принадлежность к ТВ в те времена, когда технический прогресс перевел их пульты ДУ с ультразвука на инфракрасную связь. Именно ИК-линия связи позволила создать компактные и относительно дешевые устройства. Невысокие частотные свойства светодиодов, и особенно фотоприемников, позволяли работать только на относительно низких частотах. При этом был выбран частотный принцип разделения каналов: для левого канала или мононаушников использовалась частота 95 кГц, а для правого - 250 кГц. В большинстве современных моделей эти частоты значительно выше (2,3 и 2,8 МГЦ соответственно), что позволяет несколько улучшить канал передачи. Основным преимуществом ИК-системы является невосприимчивость к электромагнитным помехам, которые в изобилии присутствуют в вашем жилище. Правда, имеет и пару минусов: приемник боится прямого солнечного света и непрозрачных преград. Если, например, между вами и излучателем возникнет преграда (пройдет кто-то из домашних или вы забылись и вышли в наушниках в коридор за непрозрачную стенку), сигнал исчезает мгновенно. Конечно, можно опутать всю квартиру сетью связанных проводами ИК-передатчиков - и тогда стены не будут помехой. Это вполне решаемая техническая задача, и имеются коммерческие примеры ее реализации, но по цене это может потянуть на целую Hi-Fi-систему. Да и при прямой видимости обычные ИК-наушники сохраняют работоспособность, как правило, на расстоянии около 10 метров или чуть больше. В настоящее время ИК-наушники - это один из простейших домашних вариантов, который используется специально для ТВ. Тут можно слегка поступиться требованиями к характеристикам, но получить существенно меньший вес. Если раньше легкие ИК-наушники для телевизоров предлагали практически все производители, то сегодня таких моделей единицы. Одновременно наушники с ИК-линией связи все активнее перебираются в автомобильные AV-системы, где ограничения но дальности не имеют значения. В таких системах часто используются два раздельных канала: радио или CD слушает водитель, а звуковое сопровождение для видео, которые смотрят пассажиры на заднем сиденье, передается на ИК-наушники. При этом ИК-передатчик интегрирован в ЖК-монитор.
Bluetooth - технология беспроводного обмена данными между разнообразными устройствами. При этом одно устройство может находиться на расстоянии до 10 метров от другого. Широко используется в аксессуарах к сотовым телефонам, например, в комплектах Hands free
Digital Digital - формат фирмы Dolby для передачи и/или записи цифрового многоканального звука «5.1». Иногда в обозначение добавляется аббревиатура «АС-3» - «звуковое кодирование» третьего поколения. Обозначение «5.1» объясняется следующим образом; «5» - это два фронтальных, два тыловых и центральный каналы. Обозначение «.1», принятое для канала низкочастотных эффектов (LFE), показывает лишь, что для него используется специально выделенная полоса частот. В отличие от DPL, где по тыловому каналу передается сигнал, ограниченный 7 килогерцами, в Dolby Digital полосы всех каналов одинаковы и охватывают полный диапазон звуковых частот 3-20000 Гц. Dolby Headphone - алгоритм обработки многоканального звукового сигнала, который позволяет слушателю получить виртуальный эффект окружающего звучания, присущего системам 5.1, используя двухканальные наушники. Естественное звучание, реализуется при прослушивании в наушниках, устраняет эффект локализации источника в голове и делает неутомительным длительное прослушивание Dolby Pro Logic - аналоговая система пространственного звучания. Имеет три полночастотных фронтальных и пару (моно с ограничением до 7 кГц) тыловых каналов. Декодер Dolby Pro Logic II позволяет искусственно разделить тыловые каналы и расширить до полной полосу звуковых частот, а последняя модификация Dolby Pro Logic IIx - даже получить конфигурацию 7.1 DSP (Digital Sound Procesing) - цифровая обработка звукового сигнала для получения вариантов режима Surround, характеризуется более высоким качеством, чем аналоговые способы DTS (Digital Theater System) - система многоканальной записи звука со сжатием меньшим, чем в Dolby Digital, что обеспечивает лучшее по сравнению с ней качество звука HiDyn plus™ - система шумопонижения, разработанная фирмой Sennheiser. Применяется в системах беспроводных микрофонов и наушников с радиоканалом. Значительно снижает шумы и интерференционные помехи канала SRS Labs’ HEADPHONE - алгоритм об работки сигнала, обеспечивающий реалистичное и объемное звучание на обычных наушниках. При использовании обычных наушников, если закрыть глаза и прислушаться к звуку, он как бы локализуется внутри головы. Алгоритм SRS' HEADPHONE выносит звуковой образ из головы, реализуя более натуральное объемное звучание USB (Universal Seriel Bus) - универсальная последовательная проводная шина, в основном применяющаяся в компьютерной и мультимедийной технике. На данный момент существуют несколько спецификаций этого интерфейса. USB 1.1 (Full Speed) - пропускная способность 12 Мбит/с. USB 2.0 (High Speed) - пропускная способность 480 Мбит/с. USB On-The-Go (OTG) - в отличие от привычного варианта USB, где соединение устройств осуществляется по принципу «master slave», USB On-The-Go предусматривает прямое соединение устройств друг к другу уже без помощи компьютера ИК - инфракрасный (англоязычное обозначение - IR). Инфракрасное излучение (с длиной волны около 780 нм) используется в пультах ДУ, беспроводных наушниках и головках CD-проигрывателей. |
Чтобы решить эти две проблемы - непрозрачные преграды и дальность, были созданы беспроводные наушники с радиоканалом. Для радиоизлучения и стенки не помеха, и так как передатчик излучает во все стороны, то удаляться от него можно до 50-100 метров. Первоначально для этих целей использовался относительно узкий участок частот (от 433 до 434 МГц) диапазона 70 см, выделенного международной комиссией для любительской связи. В современных моделях для передачи чаще используется другой диапазон: от 863 до 865 МГц. Для аналоговых радионаушников стандартным является возможность перестройки в пределах радиодиапазона. Это необходимо, чтобы избавиться от внешней помехи, которой может быть сигнал таких же наушников у соседа или любительской радиостанции. Настройка бывает плавной или фиксированной. В этом случае в передатчике предусмотрено два или три частотных канала.
Надо заметить, что в наш век победного марша цифровой электроники беспроводные наушники достаточно долго оставались оазисом аналоговой техники со всеми вытекающими проблемами и ограничениями. В частности, в радионаушниках для передачи сигналом двух каналов применяются технические решении, аналогичные обычному стереовещанию в УКВ. Используемая частотная модуляция имеет принципиальные ограничения по передаче звука в полной полосе частот. Выбранный метод модуляции определяет и небольшой динамический диапазон, и ограниченное разделение каналов. Конечно, они не хуже, чем в УКВ-тюнерах, но все же не как у CD. |
|
Комплект Hearo 999 Audiosphere II фирмы AKG Acoustics обеспечивает не только стерео, но виртуальное шестиканальное воспроизведение
|
Естественно, так не могло продолжаться долго, и были разработаны наушники с цифровой радиолинией связи. Для этого потребовалось создать комплект микросхем, включающий кодер для передатчика и приемник цифрового звука. В качестве примера можно привести чипсет FS1901/1902 сингапурской фирмы FreeSystems. Он обеспечивает отношение сигнал/шум 96 дБ и превосходное разделение каналов. Поскольку звуковой сигнал на вход может подаваться в цифровом виде, то важным является поддержка частоты сэмплирования 48 кГц. В системах цифровых беспроводных наушников в отличие от аналоговых передача сигнала базовым блоком ведется на частоте 2,4 ГГц. На такой же частоте работают и другие устройства с цифровым каналом, в частности устройства с Bluetooth. Но там скорость потока данных порядка 100 кб/с, а для наушников она значительно выше - до 2 Мб/с. Это позволило существенно улучшить параметры сквозного канала комплекта передатчик-наушники и приблизить их к аналогичным для основного источника - компакт-диска. В результате имеем полную полосу звуковых частот, низкий уровень шумов, отсутствие компрессии в канале передачи (благодаря высокой скорости потока данных) и как следствие - большой динамический диапазон. Поскольку электроакустические преобразователи (то есть головки) в любых наушниках проводных и беспроводных, фирмы, как правило, используют одни и те же (за исключением единичных топовых моделей), то можно утверждать, что наушники с цифровым радиоканалом уже ни в чем не уступают проводным. А по свободе передвижения даже и превосходят их.
В условно глобально наступления многоканальных систем домашнего театра не могли остаться в стороне и производители беспроводных наушников. Поскольку излучателей в наушниках только два (по одному на каждое ухо), необходимо сначала обработать исходную многоканальную информацию так, чтобы два передаваемых канала создавали полную иллюзию пространственного воспроизведения большим числом излучателей. |
|
Радионаушники Sennheiser RS120 с аналоговым радиоканалом
|
С другой стороны, появляются модели беспроводных наушников с цифровым радиоканалом для активных пользователей компьютеров. Основные отличия таких моделей от традиционных музыкально-театральных сводятся к уменьшенной дальности (обычно не более нескольких метров) за счет понижения мощности передатчика и наличия не только аналогового входа, но и цифрового входа с использованием USB-порта.
Характеристики некоторых моделей беспроводных наушников, приведенные в таблице, дают наглядное представление о возможностях подобной аппаратуры. Некоторые параметры определяются особенностями типа используемой связи (дальность, динамический диапазон) и практически одинаковы у моделей разных производителей. Это определяется ограниченным набором комплектующих, в первую очередь микросхем, которые могут использовать разработчики. Отметим некоторые общие черты беспроводных наушников, характерные для моделей всех изготовителей и существенно не зависящие от используемого канала связи. Поскольку питание наушников осуществляется от аккумуляторов (обычно пара NiMH-батарей), то в современных моделях реализована функция их автоматической подзарядки при установке наушников на передатчик, используемый в качестве подставки. Моделей, в которых для подзарядки нужно вынимать аккумуляторы из наушников, очень мало.
|
|
Начинка передатчика с радиоканалом - это одна печатная плата, на которой радиочасть заключена в дополнительный экран
|
Стандартный комплект состоит из передатчика и одной пары наушников. Но фирмы предлагают дополнительные наушники, и их можно прикупить столько, сколько требуется. Следует отметить, что в комплекте основную стоимость составляют именно наушники. Только нужно будет не забывать заряжать наушники, поочередно устанавливая их на передатчик, или использовать универсальное зарядное устройство для аккумуляторов типоразмера ААА: именно такие из-за своей миниатюрности и в то же время достаточной емкости чаще всего используются в беспроводных наушниках. Из дополнительных функций, которые встречаются в последних моделях с цифровым каналом, можно отметить наличие DSP-процессоров, цифровых эквалайзеров, специальных предустановок, позволяющих компенсировать индивидуальные особенности слуха и плавных регулировок. У комплектов, ориентированных на совместное использование с компьютером и имеющих USB-вход, возможна даже интеграция в единый мультимедийный комплекс. По USB-шине происходит не только передача данных, но и управление передатчиком, включая эквалайзер, регулировку громкости и т.д., с помощью соответствующей программы. Разработчики таких комплектов беспроводных наушников предлагают всем желающим свободно скачать нужное программное обеспечение со своих сайтов в интернете.
Заметим в заключение, что принцип беспроводной передачи сигнала применим не только в наушниках. Такой беспроводной канал (и ИК, и радио) часто используется и для передачи сигналов на активные акустические системы, всех или только тыловых каналов, в комплектах домашнего кинотеатра. Явное преимущество подобной акустики в том, что ее инсталляция легко реализуется в любом интерьере, не нарушая его, поскольку не требует разводки сигнальных кабелей (необходима только электросеть). При этом акустические системы могут быть как полностью автономными, так и из комплекта телевизора.
Характеристики некоторых моделей беспроводных наушников
|
AKG Balance K 122 IR |
Sennheiser RS 120 |
AKG Hearo 888 Digital |
Канал связи | ИК | радио | радио |
Несущая частота, МГц | 2,3/2,8 | 864 или 927 | 864 |
Модуляция | аналоговая ЧМ | аналоговая ЧМ | цифровая РРТ |
Дальность, м | до 13 | до 100 | до 50 |
Диапазон частот, Гц | 20-18000 | 20-19500 | 18-24000 |
Динамический диапазон, дБ | 50 | 65 | 94 |
КНИ, % | 1,0 | 0,7 | 1,0 |
Максимальный уровень, дБ | 115 | 106 | 104 |
Время работы наушников от одного комплекта батарей, ч | 5 (NiMh) | 20-25 (AAA) | 5 (NiMh) |
Масса наушников, г | около 60 | около 250 | около 230 |
Использование данных материалов допускается только с разрешения автора.