Наушники без проводов
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.
Радионаушники Sennheiser RS120 с аналоговым радиоканалом
Комплект Hearo 999 Audiosphere II фирмы AKG Acoustics обеспечивает не только стерео, но виртуальное шестиканальное воспроизведение
Начинка передатчика с радиоканалом — это одна печатная плата, на которой радиочасть заключена в дополнительный экран
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 по дальности не имеют значения (см., например, модель Clarion в разделе «Новинки»). 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.
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 сигналов двух каналов применяются технические решения, 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.
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 условиях глобального 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. Соответствующий DSP-процессор наряду с основными декодерами (Dolby Digital, DTS и Dolby Pro Logic) размещаются в блоке передатчика. Наличие декодера многоканального звука требует также, кроме аналогового, еще и цифрового входа. В качестве примера подобных систем, способных воспроизвести звучание, эквивалентное создаваемому шестью акустическими системами, можно привести модели Sony MDR-DS5100 (с ИК-линией связи) и AKG Acoustics Hearo 999 Audiosphere II (с цифровым радиоканалом). Среди многочисленных особенностей последней модели — специальная антенна. Благодаря своей конструкции она препятствует пропаданию сигнала, которое может возникнуть из-за интерференции при движении.
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. Пожалуй только в наушниках фирмы используются миниатюрные аккумуляторы-таблетки, устанавливаемые в специальный быстросъемный адаптер. Для зарядки аккумуляторов он вставляется в специальное гнездо на передатчике. Во всех остальных случаях практически всегда есть или электрический контакт, или получивший распространение в белой технике (бритвы, зубные щетки) индукционный метод подачи напряжения подзарядки. Контролировать состояние батарей можно по индикатору зарядки. Для удобства пользования на чашках телефонов есть регулятор громкости: обычно сдвоенный, один на оба канала, а в топовых моделях встречается и регулятор баланса. 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.