Что такое изодинамические наушники
Изодинамические наушники. Принцип работы
Существенным недостатком телефонов электростатической системы является необходимость в согласующем элементе, вызванная высоким полным сопротивлением электростатической системы, а также в высоковольтном источнике напряжения поляризации.
Современное состояние техники и уровень развития технологии сделали эти устройства реальными. Диафрагма изодинамической системы выполняется из пластика, на который наносится медное покрытие. Часть металлизированной поверхности вытравливается, оставшееся покрытие образует проводники катушки. Практически масса диафрагмы составляет около 100 мг, что позволяет воспроизводить частоты выше 20 кГц.
Изготовление магнитной системы представляет значительные трудности для конструкторов. Достаточно сильное поле должно равномерно распределяться по всей поверхности диафрагмы, а также по обеим ее сторонам. Для повышения чувствительности обычно уменьшают расстояние между магнитами, но в данном случае пространство не должно быть очень маленьким, чтобы не препятствовать прохождению звуковых волн, излучаемых диафрагмой. При движении диафрагма не должна перемещаться в область ослабленного поля, так как в противном случае будут иметь место амплитудные искажения.
1 – жесткая пластина; 2 – блок магнитной системы;
3 – пластиковая рама; 4 – диафрагма.
Практическое решение проблемы заключается в изготовлении блока из магнитного материала, в котором пробивают отверстия по всей поверхности (показано на рисунке выше). Магнитный блок состоит из анизотропных керамических частиц, связанных синтетической резиной. Блок намагничивается полосами-магнитами, полярность которых чередуется. Диафрагма устанавливается между двумя секциями жесткой рамы и точно фиксируется шпильками через отверстия сверху и снизу рамы. Магнитный блок фиксируется в раме теми же шпильками. Две крышки предохраняют магнитный блок от повреждения. Изодинамическая система использована фирмой Rank Wharfedale Ltd в стереофонических телефонах.
Что такое магнитно планарные (изодинамические) наушники: устройство и принцип работы
Рынок предлагает покупателям внушительный ассортимент наушников. Модели часто характеризуются специфической конструкцией, которая обуславливает выходные параметры при воспроизведении. Крайне интересными представляются планарные наушники, обладающими впечатляющими характеристиками.
Что такое магнитно-планарные наушники
Магнитно-планарные наушники – разновидность воспроизводящей аппаратуры Hi-Fi класса. В конструкции используется специальный излучатель Хейла.
Специфическая конструкция планарных гаджетов обуславливает полное отсутствие искажений. Устройства воспроизводят чистый звук с равномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Аппараты характеризуются большими размерами, а также дорого стоят. Планарные излучатели чаще устанавливают в больших накладных моделях, однако при желании не трудно найти внутриканальные устройства.
Какие бывают типы наушников
Сейчас пользователям доступно 3 типа воспроизводящих устройств:
Каждая разновидность использует технологию воспроизведения, которая заключается в применении конкретного метода превращения тока в звук. Имеет смысл подробнее рассмотреть типы.
Динамические
В динамических аппаратах используется подвижная катушка, которая прикрепляется к диафрагме и размещается в магнитном поле. Это поле создается специальным магнитом, помещенным в корпус устройства. Ток проходит через катушку, передавая движение диафрагме и формируя необходимые волны.
Динамические модели чрезвычайно распространены у музыкантов и слушателей. Они помогают прочувствовать функционал современного музыкального микшера. Устройства выпускаются многими брендами, так что купить подходящую модель легко можно в Москве или другом городе.
Бюджетные модели ранее создавались исключительно проводными, однако теперь все большее распространение получают беспроводные технологии передачи сигнала. При этом наушники как закрытого, так и открытого типов обеспечивают студийное звучание.
Главными преимуществами динамических моделей считают их доступность, портативность, а также возможность работы с мобильными устройствами без специальных усилителей. Диапазон частот тут довольно широк для получения нужного звучания.
Подробнее о технологии можно прочитать на специальных ресурсах по типу Википедии.
Ортодинамические (изодинамические)
Изодинамические наушники представляются наименее распространенными, но крайне эффективными устройствами для воспроизведения музыки. Люди не так часто встречаются с такими моделями из-за их стоимости и специфической конструкции.
Термин ортодинамика в описании воспроизводящих устройств появился в 1976 году, когда один производитель использовал магнито-планарную технологию преобразования сигнала. Приборы с самого начала объединяли свойства динамического и электростатического преобразователя.
Так как в конструкции используется легкая мембрана, электрический импульс способен моментально привести наушники в рабочее состояние без задержек. Звук передается через тонкий провод, расположенный непосредственно на мембране. Он реагирует с магнитным полем и вызывает появление звуковых волн.
Преимуществом подобной системы называют плоский драйвер с катушкой. Провода занимают всю площадь мембраны, что означает полный контроль движений элемента. Также приборы дают хороший отклик на подачу тока и обеспечивают нужное качество звука, сходное с электростатическими моделями. Такие устройства чаще возглавляют рейтинги наушников по качеству звука.
Изодинамические модели крайне эффективны при детализации музыкальных произведений, однако испытывают сложности при воспроизведении слишком низких или слишком высоких частот.
Особенностью изодинамических моделей считают то, что увеличение катушки неизменно повлечет за собой увеличение диафрагмы. Приборы становятся больше, а также начинают потреблять больше электроэнергии.
Электростатические
В основе конструкции электростатических устройств лежат драйверы без звуковых катушек. Мембрана заряжается электричеством и перемещается между двумя электродами в виде пластин. Вибрация диафрагмы создает воздушные потоки, которые проходят через пластины с отверстиями и превращаются в звук.
Сложность электростатических аппаратов предполагает их дороговизну, а также повышенные требования к электроэнергии. Чтобы полноценно работать с такими устройствами потребуется установить усилитель.
Мембрана в электростатических моделях имеет толщину несколько микронов, что позволяет расширить диапазон частот и получить более четкое звучание.
Несмотря на явные преимущества, пользователи нечасто приобретают подобные модели для личных целей. Это обусловлено их дороговизной, необходимостью приобретения усилителя и недостатком низких частот (басов).
Устройство и принцип работы изодинамических наушников
Внутри корпуса расположены два постоянных магнита, между которыми размещена тонкая пленка с токопроводящими дорожками из алюминия. Ток от источника звука подается на эти дорожки, заставляя мембрану колебаться.
устройство изодинамических наушников
По конструкции магнитно-планарные устройства похожи на динамические. Только вместо катушки установлена мембрана.
Планарные наушники принято разделять на две группы:
Изодинамические представляют собой прямоугольные конструкции, тогда как ортодинамические круглые.
При использовании изодинамических наушников важно следить за качеством исходного сигнала, поскольку отклонения приводят к просадкам звучания. По громкости и общему частотному диапазону модели не уступают традиционным динамическим моделям.
Планарные наушники представляются крайне удачным решением как для профессиональных музыкантов, так и для любителей. Отсутствие искажений и чистота звучания делают подобные модели крайне востребованными у пользователей.
Что такое изодинамические наушники
Давным давно, в далекой галактике в бородатые 70-е годы не менее бородатые и многоумные аудио-инженеры в очередной раз задумались над бренностью бытия и тупиковостью дальнейшего развития наушников со стандартными динамическими излучателями. Обеспечить очередной качественный скачек уровня звучания таких излучателей с тогдашним уровнем технологий оказалось задачей практически невыполнимой. Так началась историй наушников с планарными, или же изодинамическими излучателями.
Принцип, заложенный в основу изодинамических драйверов, является близким идейным родственником электростатических излучателей. Тот же «бутерброд» из двух решеток-статоров и сверхтонкой/сврехлегкой мембраны, натянутой между ними. Казалось бы, все то же самое.
аппаратное строение изодинамического излучателя
Однако на практике все обстоит несколько иначе. Дело в том, что, в отличие от электростатического родственника, здесь проводником аудио-сигнала является сама мембрана, а не решетки-статоры. Последние в таком излучателе служат лишь для создания управляемого магнитного поля. Их магнитные дорожки идеально совмещаются с таковыми на мембране. И, при колебаниях последней, могут либо создавать магнитное поле, либо не проводить ток. В зависимости от того, какое колебание мембране нужно совершить в данный момент.
принцип работы планарного излучателя на примере OPPO PM1
Контроль и скорость колебаний мембраны находятся на сопоставимом с показателями электростатических излучателей уровне. Чего однако не скажешь о детализации. Виной тому относительно малое число токопроводящих дорожек, накладывающих «дискретные» ограничения и определенную темпбральную окраску на звук. Но в любом случае, такие излучатели способны обеспечить недостижимый для обычных динамических головок уровень звучания. Естественные, не режущие ухо верха. Насыщенная середина. И очень точная передача НЧ. Единственным их существенным техническим недостатком является относительно низкая чувствительность, продиктованная большой протяженностью токопроводящих дорожек. А стало быть, повышенные требования к качеству и мощности усилителя достались «изодинамикам» в наследство от электростатических старших братьев в неизменном виде!
HiFiMAN EF6. Показательный пример качественного усилителя для планарных наушников
В свою очередь высокоточный и мощный усилитель для наушников сам по себе является удовольствием не из дешевых как в изготовлении, так и для конечного потребителя. А точность производства, необходимая для создания пары излучателей с максимально приближенными друг к другу характеристиками (чувствительность, импеданс и т.д.), оказалась для 70-80-х годов просто космической.Потому до недавнего времени это перспективное направление в аудиотехнике пребывало в вынужденном забвении.
Амфитон ТДС-15. Сегодня такой АЧХ пугают детей
Однако, несмотря ни на какой технический прогресс и повышение точности производтства, некоторые врожденные недостатки изодинамических наушников так никуда и не делись. А именно — очень высокие требования к усилителю и столь же высокая стоимость. Да, по большей части она продиктована агрессивным маркетинговым позиционированием таких наушников в качестве Hi-End решений, что далеко не всегда соответствует истине. Но сути дела это не меняет. Абсолютному большинству меломанов до сих пор остается лишь надеяться на постепенное снижение цен и «очеловечивание» рынка планарных наушников. А до тех пор абсолютной власти стандартных динамических излучателей ничто не угрожает.
Изодинамические наушники HiFiMAN: старый добрый мощный звук
Большинство людей, выбирающих технику, отдаёт предпочтение хорошо известным маркам, и это естественно — неизвестность пугает, особенно, если за неё надо платить. Конечно, если качественный на вид товар отдают совсем дёшево, можно и рискнуть. Но такое случается редко. Чаще бывает дорого и некачественно. Мы это знаем и потому относимся к новичкам с ещё большим недоверием. Очевидно, что вывод на рынок новой марки — исключительно сложное дело. О тех, у кого не получилось, быстро забывают. Победители же получают всё: известность, признание и преданных поклонников. Молодой компании HiFiMAN это удалось — её продукция хорошо известна. Популярность сыскали аудиоплееры HM-603 и HM-700, недорогой внешний ЦАП HE-101. А мы же попробуем заглянуть в мир изодинамических наушников на примере HiFiMAN HE-400i и HE-560, правда кроме планарно-магнитных, компания выпускает и обширную линейку внутриканальных динамических по вполне демократичным ценам.
Первые шаги
В 2005 году Доктор Фанг Биан создает в США компанию онлайн-торговли Head-Direct и параллельно начинает разрабатывать наушники, сначала внутриканальние (IEM), чуть позже — полноразмерные, а также аудиоплееры. Радиоэлектроника — его увлечение с детства, он занимался ремонтом радиоаппаратуры, главным образом портативной, и хорошо изучил достоинства и недостатки серийной техники ведущих брендов. В Штаты он приехал, чтобы изучать неорганическую химию, сначала — в Бостоне, потом в Нью-Йорке, где специализировался на наноматериалах и получил в итоге докторскую степень.
Через два года, то есть в 2007-м, он создаёт бренд HiFiMAN, и переводит штаб-квартиру фирмы на родину, в Тяньцзинь. Компания за несколько лет приобретает международный статус. В Китае размещаются центр разработки и собственная производственная база, в США, Европе и Японии — подразделения маркетинга и продаж.
Одним из первых продуктов, выпущенных под маркой HiFiMAN и привлекших к ней внимание приверженцев качественного звука, стали стационарные открытые изодинамические (планарно-магнитные) наушники HE-5. Модель не была свободна от некоторых «детских болезней», но тем не менее оказалась удачной, поскольку смогла показать преимущества старой, по сути забытой технологии.
Хорошо забытое новое
В прошлом веке изодинамические наушники производились многими японскими фирмами, а несколько таких моделей выпускалось и в СССР (ТДС-5, ТДС-7 и др.). Однако со временем в мире осталась единственная фирма, которая ещё продолжала их делать — Fostex, однако это были исключительно студийные модели. Самая популярная из них, T50PR, хоть и занимала топовую позицию, была весьма непрезентабельна на вид, недостаточно комфортна, да и по звуку не могла удовлетворить требовательных меломанов. Мало кто знает, что наибольшее распространение эти наушники получили как студийные мониторы для вокалистов. Они великолепно передавали голосовую часть спектра, но на краях диапазона были недостаточно линейны. Хотя и стали очень популярны в силу своей относительно невысокой цены.
Уход изодинамических головных телефонов в тень был закономерным, главным образом, из-за высокой себестоимости драйверов и низкой чувствительности. Впрочем, здесь следует немного отвлечься от истории и объяснить их принцип работы.
Драйверы динамических наушников имеют такое же устройство, как и динамики, устанавливаемые в колонки. Мембрана (или диффузор) приводится в движение кольцевой звуковой катушкой, которая размещена в постоянном магнитном поле. У планарного драйвера катушка плоская, она нанесена на тонкую полимерную пленку и имеет форму меандра (изодинамический излучатель) или спирали (ортодинамический). Магнит со сложной конструкцией — по сути это целая система магнитов с чередующейся полярностью, установленных на двух решётках, между которыми и размещается плоская катушка. Или на одной, расположенной лишь с внешней стороны от пленки (именно такую конструкцию имеют драйверы HiFiMAN).
Диафрагма с плоской катушкой имеет значительно меньшую массу, чем подвижная система динамического драйвера, она обладает меньшей инерционностью и быстрее откликается на изменения входного сигнала. Она меньше деформируется, поскольку движущая сила распределена по всей площади плёнки, а не сосредоточена в центральной части диффузора. Поэтому планарные драйверы отличаются более высоким разрешением, особенно на ВЧ, и меньшими нелинейными искажениями. Большая площадь катушки обеспечивает ей эффективное охлаждение, поэтому планарные драйверы легко выдерживают высокую подводимую мощность, что отчасти компенсирует главный недостаток технологии — невысокую чувствительность и необходимость в серьёзном усилителе.
Однако сложная конструкция решётки с магнитами не только обусловливает её большую себестоимость, но и усложняет получение ровной частотной характеристики из-за отражений и локальных резонансов. Что неизбежно сказывается на цене.
Однако люди, однажды «подсевшие» на планарные наушники, помнят этот опыт всю свою жизнь и стараются к нему вернуться. Благо, ассортимент их постоянно расширяется и даже появляются относительно недорогие модели.
Всё лучше и лучше
Технический прогресс позволяет постепенно преодолевать «детские болезни» планарной технологии. В выпущенной в 2015 году старшей модели HiFiMAN HE-1000 используется диафрагма из тончайшей нано-плёнки, разработанной самим доктором Фангом. А внутренние отражения звуковых волн устраняются с помощью фирменной технологии WindowShade. Диапазон частот простирается от 8 Гц до 65 кГц.
Что касается относительно невысокой чувствительности (у HE-1000 она равна 90 дБ), то эта особенность легко преодолевается с помощью усилителей для наушников и аудиоплееров HiFiMAN. Не так давно у нас был опубликован обзор модели HM-802, который допускает замену усилительных модулей. Один из них, Balanced, легко раскачает даже более требовательные наушники, чем HE-1000.
В последнее время у компании появились специальные модели для портативной техники, также на основе планарно-магнитной технологии. В частности, это новейшие HE-400S с чувствительностью 98 дБ и HE-400i — 93 дБ, что уже позволяет использовать их с портативной техникой или недорогими усилителями для наушников.
Проверка слухом
Нам удалось познакомиться с двумя свежими моделями HiFiMAN: HE-560, занимающую в иерархии третью позицию сверху (если не считать модель Edition X, которая пока не поставляется в Россию) и уже упомянутую HE-400i, которая позиционируется как универсальная, то есть способная работать не только со стационарной, но и мобильной техникой.
Технические характеристики (HiFiMAN HE-400i / HE-560)
Традиционно для HiFiMAN наушники поставляются в объёмистых коробках, HE-560 — в роскошной из натурального дерева, HE-400i — из плотного картона, но не менее шикарной.
В комплекте — сами наушники, съёмные кабели, документация, а у HE-400i – ещё и адаптер с 3,5 мм на 6,3 мм.
Старшей модели переходник не нужен, поскольку у неё такой коннектор штатный.
Конструкция у двух моделей схожая, отличаются они лишь материалами: у HE-560 корпуса выполнены из натурального дерева, у HE-400i — из пластика, покрытого блестящим лаком.
Подушки (их можно менять) — комбинированные из эко-кожи и велюра. Оголовье — из гибкой стальной ленты. Поначалу усилие прижима к голове кажется избыточным, но со временем давление должно ослабнуть. Кстати, сама конструкция оголовья — новая, и как нам показалось, более удобная, чем у моделей прошлого поколения.
Кабели — с проводниками из монокристаллической меди в тканевой оболочке. Позолоченные разъёмы, которыми крепятся кабели к чашкам, – стандартные для HiFiMAN, так что с заменой шнура, когда он износится, проблем не возникнет.
Слушали обе модели на стационарной системе: ЦАП PS Audio PerfectWave DAC MkII с усилителем Fostex HP-A8C. Цифровой источник — специализированный компьютер с аудиоинтерфейсом ASUS Essence ST, вывод на ЦАП — по коаксиалу. Возможность использования с портативными источниками проверялась на смартфоне Samsung Galaxy S4 LTE (GT-i9505). В программе прослушивания — все жанры, включая тяжелый рок, джаз, классику, просто рок и танцевальную электронику.
Считается, что планарно-магнитные наушники требуют разогрева чуть ли не после каждого перерыва, и для этого есть определённые основания: старые модели (к примеру, тот же Fostex T50PR) с толстыми и жёсткими пленочными диафрагмами начинали нормально звучать через 15–20 минут после запуска воспроизведения. Но наши «подопытные» этого не потребовали — они сразу заиграли легко и прозрачно.
Звучат две модели по-разному, хотя характер у них общий. У обеих звучание очень ровное, сбалансированное, практически свободное от окраски и резонансов. Комфортность сочетается с высочайшим разрешением во всем диапазоне. Особенно впечатляет детальность на высоких. Но — без чрезмерности: не выявляются недостатки записи и не вытягиваются несущественные подробности, отвлекая от сути музыки. Басы правильные — их ровно столько, сколько должно быть, не много и не мало. Они быстрые, чётко артикулированные. Полнокровный вокал, впечатляющая середина. Роскошно идёт «тяжеляк»: плотно, напористо, с мощным накатом и при этом без неприятной резкости или мутности на верхах. То есть проявляются лучшие качества планарных наушников без недостатков и слабостей старых моделей.
Разница в звучании HE-560 и HE-400i становится заметной только при их попеременном прослушивании. Это значит, что если вы ограничены в бюджете и не можете себе позволить старшую модель, смело берите младшую. Главное — не слушать при этом старшую. Но если любопытство пересилит благоразумие, сразу поймёте, почему HE-560 дороже. Звучат они чище, ещё ровнее, детальнее и реалистичнее, а потому и степень эмоциональной вовлечённости с ними выше. Однако немного тише, чем HE-400i, поэтому уровень громкости на усилителе приходится увеличивать, ну, скажем, с 9 до 11 часов.
Обычный смартфон модель HE-560 не раскачивает — приходится увеличивать усиление в плеере, а это неизбежно приводит к заметным искажениям. А вот HE-400i уже можно слушать, хотя на некоторых записях придётся выводить уровень на максимум. Так что в идеале даже этой модели необходим дополнительный усилитель или плеер с мощным выходом.
Только планарная технология в этом не виновата: наушники с действительно качественным звуком в любом случае потребуют дополнительного устройства вне зависимости от типа драйвера.