空间发声的耳机。方案、说明

空间感测耳机。无线电电子电气工程百科全书

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德国工程师 F.M. 的最新开发成果Keninga - HFI 系列耳机 - 我们的读者非常感兴趣，因此他决定通过原型设计来测试新设计的有效性。这就是文章中讨论的内容。

如今对于耳机 (HT) 的态度似乎并没有引起制造商或消费者的担忧。每年，随着“Sennheiser HD-580”1等“不沉”型号的出现，新的设计也会出现，声音更轻、更细致。

同时，自60世纪30年代以来，即自从立体声耳机开始广泛使用以来，头部内部声音定位的效果已经被注意到。然而，如果声音传输是一种惯例，那么GT只是稍微加剧了它，他们只是习惯了XNUMX年，几乎不再注意到，就像他们以前没有注意到虫胶唱片的嘶嘶声一样。

另一个鲜为人知的事实与这种效应密切相关——GT 非常不重要的实际频率响应。现有的监测 GT 参数的技术是基于测量装载在所谓“人工耳”上的电话（或只是一个胶囊）产生的声压，除了名称之外，它与自然耳无关。当以这种方式调谐的手机加载到自然耳道上时，调整后的频率响应几乎没有残留 - 形成峰值和谷值，摆动幅度高达 2 dB。这完全不像通常的画面——自然声音的感知或通过扬声器听音乐：由于耳廓的方向特性，外耳是一个相当线性的系统。最终的修正发生在大脑中，仅根据听众的个人特征进行“调整”。毫不奇怪，从听觉器官链中排除任何环节都会导致复杂而精确的系统不匹配。

- 使用“人造头”制作录音，可以很好地模仿空间全景，或者创建外耳功能的复杂数字模型，但在这两种情况下（以及个人！）都具有强制频率校正。很明显，为什么这些方法没有得到认真的应用：它们价格昂贵且使用不方便；在“人造头”上录音与占主导地位的多轨不兼容，并且仅与双麦克风录音技术有限兼容，这在实践中很少见。

新款 HR 系列耳机在解决方案的简单性和效率方面无与伦比 [1]。当然，这并不是第一次尝试将耳廓“包含”在耳道中 - 具有“宽敞”耳垫和向前移动的胶囊的 GT 是已知的（Koss Pro4 等）。然而，事实证明，只需胶囊额外向下位移，就可以均匀地“发声”整个耳廓表面，使聆听条件更接近自然状态[2]。

环绕耳机

上图。图 1 显示了直接在听觉通道中进行声压测量的结果，该结果是在测试具有高品质胶囊的 HFI-100 立体声电话时获得的，这是优质 GT 型号的典型特征。所有情况下的囊体都位于耳道下方，不同的曲线对应于换能器相对于垂直轴向前位移的不同角度[1]。立即得出几个结论：

在耳道的自然共振区域中发现频率响应明显不均匀，尤其是在高频下；
通过转动耳垫，可以对频率响应进行深度修正，并且在整个频率范围内存在一定的最佳位置，在该位置处频率响应立即得到改善（实线）；
在发射器的较低位置，3...4 kHz 频段内没有峰值（参见 [3] 中的图 1）。

开发者在音响工程师会议（卡尔斯鲁厄，1992年）上展示了HFI系列的两款立体声电话，对数百名专家的调查结果非常引人注目。 81% 的专家指出，空间的扩展令人信服；清晰的正面全景 - 39%； 62% 的受访者有明显声源 (SIS) 的遥远感。

一般来说，应该谨慎对待这些结果，因为很难对 GT 进行纯粹的“盲”测试，但结果令人印象深刻：98% 的专业人士注意到手机之间存在积极差异。

GT 中一对振膜的偏移位置使得可以轻松修改它们以适应四声道杜比环绕声系统。图 3 中的 [3] 考虑了 HFI-1D 手机（1 Dimensionen - 三个维度）的相应设计。 70.这样的方案的想法似乎流于表面，但在有限的耳垫空间内创造环绕声全景却远非显而易见，XNUMX年代四核手机的流行盛衰就证明了这一点。这种设计的独特之处在于，考虑到耳廓的声学特征，还安装了额外的胶囊 - 不仅在后面，而且在上面，与耳道的主要胶囊大致对称，这使得能够在整个上半球获得更令人信服的三维图像。

环绕耳机

上图。图 2 显示了连接到杜比环绕定向逻辑放大器的所有四个耳机中脉冲信号通过的时序图。信号无延迟地直接到达前声道的胶囊，然后（延迟长达数十毫秒）后声道中出现“回声”，很好地模拟了一些条件房间的墙壁和天花板的反射。声音似乎从后面传来，然后从上方传来，具体取决于振幅与时间的关系，整体效果在感知上非常接近带有扬声器的家庭影院系统。

所考虑的设计的基本简单性允许广泛的无线电业余爱好者自己制造这种电话，并为进一步的实验开辟了空间，例如，使用等动力电话、使用各种类型的隔膜以获得点或定向源等。

作者制作的带有移位发射器的立体声GT模型由迷你电话“N-23S-1”（包含在录音机前缀“Vega MP-122S”的包装中）和不会使耳廓变形的大耳垫组成。从内部看，它们贴有一层毛毡，用作阻尼器和吸音器。附加吸声剂的最佳量通过实验确定。在外壳上切出两个外径为 30 毫米、内径为 27 毫米的圆锥形孔，将迷你手机的泡沫橡胶耳垫压入其中。孔中心与垂直线成40°角向前、向下偏移2厘米；已经发现位移量与耳罩的深度成正比。 “调谐”被简化为找到发射器的最佳位置，这很容易通过耳朵来完成，因为主要效果表达得非常清楚。

当然，人们不应该指望这样简单的转换器会产生奇迹：真正的虚幻全景不存在或不稳定。然而，声音确实“离开头部”超出了 GT 的底部并向前，并且位于中间的 KIZ 上升的声学效果明显减弱。出现的不是琐碎的“右-左”，而是 CIZ 的清晰方位角（甚至一些回声空间），但不幸的是，CIZ 位置的深度很难确定，而且空间相当压缩。显然，这是由于胶囊质量低，“束缚”了声音。更让人意想不到的是音质的变态。首先，频率范围的扩大很明显，尤其是低频区域，而且锐度有所欠缺。如此廉价的胶囊发出的声音出奇的柔和、轻盈、深沉。

最有希望的是以下内容。事实证明，通过这样的GT长时间听录音并不“震耳欲聋”，一点也不疲劳。从美学角度来看，这意味着不再单调，此外，使用此类 GT 的可能性正在扩大，例如，在通信领域或通过直通通道持续监听录音机上的录音，以及通常在您需要戴上耳机几个小时的任何地方。此外，在声音工程中，混音也变得非常方便，因为由此类 GT 创建的画面更接近于“监视器”画面。然而，专业音频设备的制造超出了大多数无线电爱好者的能力。

根据图2，作者对于精致迷你手机的想法已经收到了不利的回应。 [1]中的23，对此需要多说几句。如此细化，就要从设计特点出发。因此，在同一型号“N-1S-38”中，声音是通过沿圆周分布的一系列孔发出的，简单地关闭其中的一部分是没有意义的。因此，为了使插头有效工作，必须将其放置在泡沫耳垫的顶部。从毛毡上切出直径为2毫米的毛坯，并沿外半圆边缘粘在泡沫橡胶上。在另一个更简单、更成功（作者认为）的版本中，相同的半圆形毛坯，但没有中央切口，被弯曲成圆锥形并塞在耳垫下方。在改装带有实心泡沫耳垫的迷你手机时，会在后者中切出一个直径约XNUMX厘米的中心孔，两种版本的辐射孔都是敞开的，保留了声音从下到上传播的条件，保证了结构的运行。

笔者没有机会对GT进行优化，因此上述效果不太明显，但即使在这种形式下，GT也能提供非常悦耳、薄而柔和的声音以及相对安全的操作。

而真正令人惊喜的是“组合”实验：带插头的电话，插入大耳垫，最终达到了自然大小空间的预期效果。同时，全景图深而不宽（没有清晰的界限），但非常稳定和生动，具有出色的空中视角。毫无疑问，毛毡隔膜削弱了QIZ与手机的“束缚”。考虑到布局是由临时组件组装而成，音质非常好。

当然，在所有情况下，我们谈论的是声音的相对改善；只有使用高品质的胶囊才能获得高效果。尤其有价值的是，在非常适中的音量水平下实现最大效果，对应于 ICD 的显着偏远，而清晰度和音调平衡不会受到影响。因此，此类GT只是迫使消费者保护听觉器官。

不过，请记住，即使是改装过的 GT 也不应该在交通中使用，尤其是在地铁中，噪音水平达到 90 分贝（最好在没有播放器的情况下戴上耳机）。至于“堵嘴”手机，就其目前的形式而言，在我看来，它们应该被认为在美学上，特别是在医学上是不可接受的，并被禁止进口和销售。

Hi-Fi 音乐专家 E-Gould 在对最新 GT 的评论中评论道：“……您可能已经从自己的经验中发现，几乎没有好的……耳机。” 这个想法是正确的，但它是永远的吗？我们希望业余无线电爱好者很快就能证明相反的情况。

笔记

该型号的高品质尤其是通过移动系统的最大程度减轻重量来实现：线圈用铝线缠绕，引线采用相同的铝，不幸的是，这使得它们非常不可靠。
在极少数情况下，手机在耳朵上的自然位置会针对耳道压力进行优化，但外耳结构的个体差异极大地降低了这项工作的价值。

文学

Kunafin R. 注意：耳机！ - 广播，1997 年，第 8 期，第 16 页。 17、XNUMX。
Konig FM Neues Kopfhorerkonzept：带有 Vorneortung 的环绕声。 - Radio，Fernsehen，Elektronik，1994 年，第 4 期，第 14、15 页。

作者：R. Kunafin，莫斯科

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