Что на самом деле происходит в наушниках

Нас окружают сотни потрясающих и уникальных явлений, мы каждый день сталкиваемся с ними, но даже не задумываемся, как они работают. Одно из таких явлений – звук. Для нас с вами звук – это воспринимаемые слухом колебания воздуха. Звуки состоят из смеси вибраций, разной силы и частоты. Вибрировать могут голосовые связки человека, струны в музыкальном инструменте, любые окружающие предметы далее вибрация распространяется в воздухе и передается на барабанную перепонку в ухе, а наш мозг воспринимает эти колебания как звуки. Но как все устроено с цифровым звуком?
Как звук становится цифровым Звук имеет аналоговую природу, он распространяется в воздушном пространстве. Колебания воздуха преобразовываются в электрические колебания посредством микрофона, а затем специальный преобразователь фиксирует их и кодирует на цифровом языке. Именно в процессе кодирования задается дальнейшее качество цифровой копии воспроизводимого звука. Чем меньше шаг выборки при оцифровке звука, тем больше информации о звуке переведется в цифровой формат.
Как хранится цифровая музыка Сейчас подавляющее большинство музыки хранится в цифровом виде, так проще, удобней и надежней. Один раз закодированный по определенному алгоритму файл не потеряет свои свойства и не утратит качество. Изначально закодированное качество звука нельзя существенно улучшить при помощи программ, колонок или наушников. Цифровой звук можно бесконечно копировать, при этом его свойства не теряются, а качество остается неизменным.
Как воспроизводится цифровой звук Для передачи на наушники или колонки необходимо произвести обратный процесс конвертации. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) в том или ином виде присутствует на всех смартфонах, плеерах и компьютерах. Он нужен для того, чтобы перевести цифровую музыку в аналоговый формат. Последовательность нулей и единиц, понятных для компьютеров и смартфонов, превращается в набор электических сигналов, заставляющих динамики издавать звук. Чем мощнее ЦАП, тем более качественный звук получается на выходе. Большинство современной электроники редко оснащают серьезными преобразователями. Появление ЦАП от именитого бренда в смартфоне – всегда большое событие. Настоящие аудиофилы предпочитают специализированные недешевые музыкальные плееры, например, модель Astell&Kern KANN. Это устройство оснащено просто царским ЦАПом высокого качества, как в серьезной Hi-Fi аппаратуре По сути это Hi-Fi плеер и мощный усилитель в одном устройстве, которое может воспроизводить цифровую музыку с кодированием до 32 бит / 384 кГц. KANN выдает до 7В на балансном выходе, это не только легко «раскачает» высокоомные наушники, но и позволит подключить низкоомные громкоговорители. Также KANN оснащен четырёхконтактным 2,5мм балансным выходом. Такое решение позволяет подавлять практически все шумы и получить большую амплитуду за счет удвоения передаваемого сигнала. Что происходит потом
Далее все просто: электрический ток из преобразователя проходит через усилитель и подается на контакты динамика. Далее ток попадает на катушку, которая толкает мембрану. Смена направлений подаваемого тока зависит от частоты звуковых колебаний музыки (или других воспроизводимых звуков).
ФАКТ: во время воспроизведения музыкальной композиции чередование направления тока может происходить более двадцати пяти тысяч раз в секунду.
Громкость звука прямо пропорциональна силе подаваемого на катушку тока. При этом чем выше напряжение, тем выше сила тока в катушке. От этого прослушивание музыки на большой громкости быстрее разряжает батарею мобильного устройства.
Что внутри динамика Все мы знаем, что два магнита на определенном расстоянии друга от друга начинают взаимодействовать между собой: притягиваться или отталкиваться. Это же явление используется в любом аудио-динамике. Внутри динамика находится постоянный магнит, выполненный в форме круга. В отверстие посредине и помещают катушку из медной проволоки, которую соединяют с мембраной (легким и жестким конусом). На проводник с переменным током в магнитном поле действует переменная сила, которая и двигает катушку и закрепленный на ней диффузор. Движение мембраны создает сжатие и разрежение воздуха, что способствует появлению звука.
ФАКТ: принцип работы динамика срабатывает и в обратную сторону. Если создавать колебания катушки наушника, то поле постоянного магнита будет создавать внутри неё меняющий направление ток. Если подключить наушник у аудио-входу компьютера, получится микрофон.
В компьютерах, смартфонах, гарнитурах и наушниках для экономии места чаще всего используют один широкополосный динамик, который отвечает за воспроизведение всего звукового диапазона. Никакой принципиальной разницы между динамиком в колонке или наушнике нет. Отличия между ними в размере и звукоизоляции.
А как в bluetooth-наушниках В цепи между цифроаналоговым преобразователем звука и динамиком появляется еще одно звено. Хоть наличие bluetooth и не влияет на принцип работы динамика, очень часто при передаче музыки без проводов качество становится хуже. Чтобы обойти это досадное ограничение, можно использовать компактный усилитель для наушников + ЦАП от Astell&Kern. Он позволяющий сделать проводные наушники беспроводными. Любой аудиофил подтвердит, что проводные наушники или колонки звучат чище и детальнее, музыка, воспроизводимая через них, более насыщенная. Это происходит из-за того, что звук повторно подвергается сжатию для передачи по bluetooth. В каждую секунду времени получается уместить лишь ограниченное количество информации о звуке, в результате чего, теряются некоторые детали.
ФАКТ: потеря пакетов и минимальное время на раскодировку ухудшают звук в большинстве bluetooth-гарнитур.
Ранее для повышения качества звука, передаваемого по Bluetooth, использовали кодек aptx. Его дальнейшим развитием стал формат aptx HD. Он поддерживает передачу звука высокого разрешения и на сегодняшний день является единственным способом получить хорошее звучание при использовании беспроводных наушников. Конечно для этого и плеер и наушники должны поддерживать aptx HD.
Кто помог нам с этим разобраться Далеко не все современные флагманы поддерживают этот крутой кодек. Ставку на звук делают лишь некоторые производители в единичных моделях. На рынке плееров технология aptX HD встречается чаще, пионером в этом направлении стала компания Astell&Kern. Поддержка aptX HD уже есть в моделях AK380, AK320, AK300 и AK70. Выделяется наличием новомодной опции и свежий Astell&Kern KANN, о котором мы уже упоминали и, конечно же, новый флагман A&Ultima SP1000.

Среди устройств, способных принимать по блютус сигнал, закодированный в aptx HD, в ассортименте Astell&Kern есть ЦАП-усилитель XB10, позволяющий сделать любые наушники беспроводными. Вот такое небольшое чудо происходит даже в самых миниатюрных наушниках, а мы слышим голос собеседника или любимый трек. Взято с iphones.ru