Что такое магнитно планарные наушники
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.
3 самых экзотических конструкции наушников: электростатические, магнепланарные, с костной проводимостью
Содержание
Содержание
Как устроены обычные динамические наушники?
У каждого есть такие. Впервые они появились в 1937 году — это была модель Beyerdynamic DT-48, которая, кстати, в современной ревизии выпускается и по сей день. В такой конструкции звук излучает небольшой динамик, состоящий из движущейся магнитной катушки, магнита и мембраны (диффузора). Магнитное поле движет мембрану динамика, которая колеблет воздух и распространяет звуковые волны в воздухе. Основные преимущества такой конструкции:
Beyerdynamic DT-48 1937 года выпуска
Проблема в том, что такой конструкции уже сто лет в обед, поэтому она не лишена недостатков. Чтобы их понять, нужно разобраться, каким образом динамик излучает одновременно низкий и высокий звук. Некоторые могут подумать, что мембрана движется вперед и излучает высокую ноту, затем возвращается назад и излучает низкую, но это не так. В реальности диффузор при движении, например, вперед, попутно выполняет тысячи микроколебаний вперед-назад, излучая микросекунды высокой ноты и микросекунды низкой.
Все это происходит настолько быстро, что кажется слушателю одновременным. Разумеется, при таких быстрых колебаниях имеет огромное значение качество материалов. Основное требование предъявляется к диффузору — для идеального результата он должен быть одновременно бесконечно легким (чтобы быстро двигался) и бесконечно прочным (чтобы не деформировался при движении, иначе будут искажения).
Разумеется, создать идеальный материал для таких целей невозможно, поэтому инженеры всегда идут на компромисс, пробуя самые различные варианты — от битумной бумаги до кевлара. Тем не менее, искажения от диффузора все еще самые существенные в звуковой цепи. Для сравнения, если искажения усилителя или аудиокарты измеряются десятыми и сотыми процентов, то искажения диффузора — десятками процентов. Оставляет желать лучшего и амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) динамика, с горбами в одной части спектра и провалами в другой. Производителям приходится выбирать — какие-то наушники лучше отыгрывают бас, какие-то — середину и т.п. Но инженеры не сидят на месте и придумали более совершенные типы звуковых излучателей, которые можно встретить в современных наушниках.
Электростатические наушники
В 1959 году японская компания Stax представила первые в мире электростатические наушники SR-1. В них излучатель состоит из ультратонкой мембраны из композитного материала — всего пару микрон толщиной. Мембрана проводит электрический ток и располагается между двумя перфорированными металлическими пластинами, которые выступают в роли электродов. На них подается статическое электричество, за счет чего они создают магнитное поле, в котором и колеблется мембрана.
Такая конструкция имеет целый ряд плюсов:
Именно поэтому электростатические наушники считаются святым Граалем среди аудиофилов. Но не все так радужно, как может показаться — минусов тоже хватает.
Наушники Sennheiser Orpheus HE-1 поставляются вместе с усилителем, но стоят как целая квартира
Получается, что для большинства людей преимущества от такого решения просто не оправдывают своей цены. И здесь приходят на помощь магнепланары.
Магнепланарные наушники
Принцип их работы похож на электростаты наоборот: тут ток подается не на металлические пластины, в магнитном поле которых колеблется мембрана, а на саму эту мембрану, зажатую между двух постоянных магнитов.
Магнепланарные излучатели по своей сути являются развитием электростатической технологии. Они обладают всеми ее преимуществами — низкий коэффициент искажений, ровная АЧХ и ультрабыстрая динамика, при этом лишены основных ее недостатков:
Audeze Mobius Carbon — одни из самых доступных магнепланарных наушников, беспроводные и с гарнитурой
Однако магнепланарные излучатели все же не такие быстрые, как электростатические, поэтому для ультимативных хай-энд решений аудиофилы предпочитают именно последние — они несколько динамичнее и лучше воспроизводят верха. Также для работы магнепланаров требуются большие постоянные магниты, что негативно влияет на их вес и общий комфорт.
Наушники с костной проводимостью
Если же вернуться с небес на землю и посмотреть на то, что реально доступно рядовому слушателю, тогда стоит обратить внимание на наушники с костной проводимостью. Как это так? Дело в том, что человеку доступно два способа восприятия звуков — воздушный, через ушную раковину, и костный, с помощью внутреннего уха. К примеру, когда Людвиг Ван Бетховен распрощался с первым способом (сказалась привычка композитора окунать голову в таз с холодной водой дабы взбодриться), он стал использовать второй, прикладывая к черепу различные медные девайсы.
Такие наушники прилегают не к ушам, а к вискам. Сначала этот способ восприятия звука использовался для лечения глухоты, а также в армии и спорте (например, среди водолазов). Сегодня же он доступен каждому и обладает множеством плюсов:
Устроены они довольно интересно. В качестве основы в них, как правило, используется пьезоизлучатель. Подобный отвечает за пищание из корпуса ПК и расположен во многих электронных часах. В наушниках он, разумеется, более совершенный и качественный. Вибрации от него идут на систему пластин, которые передают сигнал прямо в череп.
Конструкция наушников AfterShokz
Что же касается удобства, то здесь, вопреки ожиданиям, сплошные плюсы. На виски они не давят, и, благодаря легкой конструкции, в них можно легко провести много часов. Тем более, что уши в них не устают — никаких амбушюр ведь нет. Можно уверенно прогнозировать наушникам с костной проводимостью большое светлое будущее.
Планарно-магнитные наушники Audeze: привычка к хорошему
Планарно-магнитные наушники выпускаются многими брендами. Но лидер в этой сфере — американская компания Audeze, именно она смогла преодолеть ограничения технологии и расширить её применение. Первые в мире внутриканальные планарно-магнитные наушники — дело рук её инженеров. Ни у кого больше нет столь широкого выбора портативных моделей, которые не требуют неподъёмных усилителей и могут работать с любыми мобильными устройствами. А раз так, то есть повод сравнить их между собой, заодно рассказав о фирменных фишках моделей и самих технологиях, реализованных в них.
Физика успеха
В динамических драйверах звуковые колебания создаются движущейся мембраной. При движении она деформируется и даёт очень высокий уровень искажений — настолько высокий, что его стесняются указывать в технических характеристиках. В планарно-магнитном драйвере мембрана куда легче и обладает меньшей инерцией. Большая площадь мембраны позволяет ей перемещать требуемые объёмы воздуха при меньшей амплитуде колебаний. В итоге звучание планарно-магнитных драйверов характеризуется высоким разрешением, они лучше передают высокие частоты.
Именно эти качества — крайне низкие нелинейные искажения и необыкновенно чистые и прозрачные высокие частоты — стали основой успеха планарно-магнитной технологии у меломанов и профессионалов.
Патентованные рецепты
Возникает вопрос: раз планарно-магнитная технология так хороша, почему же она не вытеснила все остальные и не стала доминирующей?
Прежде всего потому, что до недавнего времени общий уровень технологического развития не позволял преодолеть недостатки таких драйверов. Нужны очень мощные магниты, особые полимерные плёнки — тонкие, прочные и лёгкие, и технология нанесения на них тончайших плоских катушек. Успех Audeze во многом связан с тем, что к её основателям, Санкару Тьягасамурдраму (Sankar Thiagasamudram) и Александеру Россону (Alexander Rosson), присоединился инженер Пит Юка. Он разработал по заказу NASA особый материал для гибких печатных плат, который идеально подошёл для изготовления диафрагм. Эта инновационная технология была развита и подкреплена опытом Драгослава Колича (Dragoslav Colich), который 30 лет занимался созданием планарных акустических систем.
Старые знакомые
Модели iSINE10 и iSINE20 читателям 4PDA уже знакомы, поэтому описывать их подробно не стоит. Напомним только, что буква «I» в обозначении серии указывает на совместимость наушников с устройствами Apple, включая те, что лишены аналогового 3,5-миллиметрового выхода. В комплект обеих моделей входит цифровой кабель Cipher с разъёмом Lightning. Это миниатюрный ЦАП и усилитель для наушников, причём весьма высокого класса — выше, чем аудиотракт iPod и iPhone. Более того, устройство оснащено продвинутым DSP (цифровым сигнальным процессором), на основе которого работает 10-полосный эквалайзер с двумя профилями, управляемый через мобильное приложение. Питается устройство от источника звука, потребляя порядка 50 мВт, и лишь незначительно уменьшает автономность «яблочного» гаджета.
Единственное конструктивное отличие моделей — в меньшем числе витков звуковой катушки у iSINE10. Из-за этого у неё ниже импеданс и чувствительность, правда, разница всего в 2 дБ — на слух заметно, но не критично. Немного отличаются и частотные характеристики, в основном в области верхней середины, что в общем-то и предопределяет отличия в звучании. Кстати, благодаря кабелю Cipher и продвинутому эквалайзеру удастся свести эту разницу к минимуму. При аналоговом подключении она может быть существенной из-за того, что наушники с импедансом 16 Ом более требовательны к источнику, чем 24-омные, — в идеале им нужен усилитель с очень низким выходным импедансом. Получается интересная ситуация: пользователи Apple-устройств должны приплачивать за кабель Cipher, тогда как приверженцы других платформ могут сэкономить на цифровом кабеле, но им придётся раскошелиться на Hi-Fi плеер или «музыкальный» смартфон с выделенным ЦАП.
Новый друг против старых двух?
Охватывающим наушникам SINE DX стоит уделить немного внимания. Модели семейства iSINE построены на драйверах диаметром 30 мм, а SINE DX — на ассиметричном размером 80 х 70 мм. Больше площадь мембраны — больше витков у плоской катушки — выше масса подвижной системы и ниже чувствительность.
Мембраны увеличенного размера в совокупности с охватывающей конструкцией создают более масштабную звуковую сцену. Хотя надо признать, что iSINE в этом плане превосходят все другие типы внутриканальных наушников. Некоторые сетуют, что они слишком сильно высовываются из ушей, ну так именно за счёт этого звучание настолько объёмное.
Ещё один важный момент: многие принципиально не признают внутриканальные наушники — они вызывают у них дискомфорт. Вот для таких пользователей и сделаны SINE DX.
Что касается более высокой цены, то она объясняется применением других материалов: механизм оголовья и корпуса выполнены из металла, подушки отделаны качественной натуральной кожей. Дизайн, как и у моделей iSINE, разработан стратегическим партнером Audeze — компанией Designworks, входящей в состав концерна BMW.
Интеллигентный напор
Чтобы в полной мере раскрыть потенциал наушников, их слушали с разными источниками: плеером iPod Touch 6G (c кабелем Cipher и по аналогу), со смартфоном LG V30 (ЦАП — QUAD DAC ES9218P), а также с компактным USB-ЦАП для наушников Schiit Fulla 2. Аппарат в высшей степени интересный и серьёзный, несмотря на малые размеры: он построен на чипе AK4490, одном из лучших по звуку у компании Asahi Kasei. Питается по USB, поэтому может использоваться в роли портативного усилителя со смартфонами (через OTG-адаптер) и ноутбуками. Музыка — самая разная: симфоническая классика, джаз, электроника, блюз и рок.
Характер звучания всех трёх моделей очень близок — пожалуй, у них общий звуковой «почерк». Его можно охарактеризовать как «эмоциональный»: наушники хорошо передают суть музыки, всё, что в ней наиболее важно, и деликатно обходят дефекты записи. Даже даже современные инди-релизы с DR5 (Dynamic Range — динамический диапазон, измеряемый специальным плагином к плееру foobar2000), а то и меньше, играют на удивление чисто и приятно. Конечно, есть и заметные отличия, но они связаны в основном с разницей в импедансе. С мобильными источниками (iPod c аналоговым подключением и «обычные» смартфоны) они проявляются сильнее: у iSINE10 чуть подчёркнуты верхние средние, поэтому они кажутся немного грубее, а SINE DX представляются более светлыми. С цифровым кабелем Cipher и небольшой коррекцией в эквалайзере две модели iSINE звучат очень похоже. При работе с «музыкальным» смартфоном и ЦАП Schiit Fulla 2, имеющими усилители с высоким выходным импедансом, модели различаются уровнем громкости и незначительными вариациями в ходе частотной характеристики, наиболее ровная, сбалансированная и гармоничная — у SINE DX. Как и предполагалось, звуковая сцена у них тоже более масштабная и объёмная.
Жанровых предпочтений наушники не проявляют. С ними что классические произведения, что современный рок, звучат одинаково хорошо. Так же наушники справляются с быстрыми и сложными басовыми пассажами. Не добавляют к перкуссии нездорового блеска, но передают её так, будто бы находишься в студии. Тяжёлый рок играет максимально близко к тому, как он звучит на стадионных концертах, разве что басы не ощущаются всем телом.
Осторожно: опасность привыкания!
После динамических или арматурных наушников звучание Audeze может показаться непривычно мягким и даже темноватым. Это следствие того, что многие привыкли к наушникам, сделанным по массовому вкусу — с задранными краями, с так называемой V-образной характеристикой. Но любой профессиональный звуковик скажет, что именно этот звук не является правильным и точным, разве только более эмоциональным и выразительным по сравнению с профессиональными мониторами.
Для адаптации к честному саунду Audeze потребуется пара дней. Правда, следует осознавать, что после этого может исчезнуть желание слушать динамические наушники, даже дорогие — их звучание может казаться грубым и искусственным.
Магнито-планарная технология
Конструкция большинства наушников зиждется на недорогих динамических излучателях стандартного размера, большими партиями производимых всего несколькими брендами. Но такие излучатели имеют ряд неискоренимых недостатков, приводящих к неточной передаче сигнала с крутым фронтом и неравномерностям амплитудно-частотной характеристики. Кроме того, при сборке динамического излучателя широко применяется клей, который со временем разрушается, что, разумеется, тоже способствует ухудшению качества звучания.
Передовые магнито-планарные наушники
В наушниках Audeze применяется передовой магнито-планарный излучатель, гарантирующий точное звучание аудиофильского уровня. Наша высококлассная магнито-планарная технология позволяет донести до слушателей замысел композитора или исполнителя во всей его полноте, буквально превращает их в очевидцев создания музыкальной композиции.
Планарная диафрагма тоньше человеческого волоса
Диафрагмы наших наушников имеют большой диаметр и производятся из сверхтонкого материала, который мы изготовляем сами по фирменной технологии и на фирменном же оборудовании. Этот материал изначально разрабатывался для космических проектов NASA. Конверсия оборонных технологий позволила фирме Audeze применить его для своих целей — придать ему нужные свойства и спроектировать оборудование для работы с новой пленкой.
Итак, важнейший элемент магнито-планарных наушников — диафрагма. Здесь уместно вспомнить пословицу «где тонко, там и рвется». Чтобы опровергнуть ее, мы увеличиваем диаметр диафрагмы, делаем ее сверхтонкой, но сверхпрочной — из собственного материала на собственном оборудовании по фирменной технологии и в соответствии с чрезвычайно строгими требованиями.
Изначально материал диафрагмы разрабатывался для космических проектов NASA — требовалась легкая прочная пленка, способная выдержать тяжелые условия эксплуатации в открытом космосе, в т.ч. высокий уровень радиации. Конверсия оборонных технологий позволила фирме Audeze применить материал для своих целей — придать ему нужные свойства и спроектировать оборудование для работы с новой пленкой.
В итоге наша модель LCD-4 оснащается излучателем с одной из самых тонких в мире диафрагм, из тех, что используются для серийно выпускаемых наушников. Между тем разработать пленку из нано-материала означает создать полимер с совершенно новой структурой.
Даже измерить его толщину в процессе производства оказалось не так-то просто. В общем, разработкой новой структуры и технологии измерения толщины получаемой пленки нашим специалистам пришлось заниматься одновременно. Для создания звуковой катушки мы применяем вакуумное осаждение — наносим на пленку тончайший слой металла, не снижая при этом ее гибкости. Audeze разработала фирменный метод медленного осаждения: создание одной диафрагмы занимает две недели. Из полученного металлического слоя путем микротравления создаются витки звуковой катушки. В итоге наша новая нано-пленка имеет очень низкую диэлектрическую проницаемость при постоянной массе, а также высокую прочность и гибкость, а весит меньше, чем воздух, который она перемещает!
Высококачественные магниты особой формы, производимые на собственном предприятии
В наших магнито-планарных наушниках используются фирменные магниты особой конфигурации, устанавливаемые по одну или по обе стороны диафрагмы для создания мощного магнитного поля. Наша новейшая наработка, двойная матрица Fluxor™, позволяет создать магнитный поток непревзойденной напряженности, дабы заставить диафрагму передавать аудиосигнал практически без искажений.
Фирма Audeze разрабатывает каждый излучатель с чистого листа, что позволяет нам применить инновационные магнито-планарные решения, причем самые разнообразные. Чтобы наши наушники отвечали высочайшим требованиям, мы используем магниты особой конфигурации, получаемые методом литья в специальные формы.
Магнитная технология Fluxor™
Запатентованная магнитная технология Fluxor, впервые примененная для модели EL-8, позволяет почти в два раза увеличить напряженность магнитного потока неодимовых магнитов самого высокого качества из всех доступных на сегодняшний день. Столь замечательное достижение приводит к снижению массы наушников и увеличению их чувствительности, что позволяет им эффективнее работать с мобильными устройствами.
В модели LCD-4 двойная матрица магнитов Fluxor™ (они расположены по обе стороны диафрагмы), доводит напряженность магнитного поля до невероятной величины 1,5 Тл — создать более мощную открытую магнитную цепь еще никому не удавалось.
Технология Uniforce™ для звуковой катушки
Запатентованная магнитная технология Uniforce, впервые примененная также на модели EL-8, предусматривает использование проводника переменной ширины для эффективной компенсации изменений магнитного поля в магнитном зазоре, поскольку на разных участках проводника возникает разная ЭДС. Подобное решение раньше для наушников не применялось. В результате столь инновационного подхода сила, вызывающая колебания диафрагмы, равномерно распределяется по всей поверхности последней, что приводит к радикальному снижению искажений, увеличению разрешения и более точной передаче звуковых образов.
Технология Fazor™
Технология Fazor, патент на которую сейчас оформляется, была впервые применена в наушниках серии LCD, а сейчас стала уже стандартной для всех моделей Audeze. «Фазоры» — это специально разработанные конструктивные элементы; размещенные по обеим сторонам матрицы магнитов, они преобразуют проходящие сквозь них звуковые волны, которые излучает планарная диафрагма большого диаметра. В результате повышается общая прозрачность звучания. Среди других достоинств таких элементов — расширение диапазона рабочих частот, улучшенная синфазность и значительное уменьшение искажений, что приводит опять-таки к более точной передаче звуковых образов, расширению звуковой сцены, а также к повышению убедительности и реалистичности звучания.