Наушники активного шумоподавления своими руками

Шумоизоляция своими руками

Макс Любин

Когда речь заходит про выбор того, или иного типа наушников, у каждого из типов находится как масса сторонников, так и масса противников. Евгений в недавних «посиделках по вторникам» высказывался за затычки, как любимый тип наушников, в качестве достоинств приводя хорошую фиксацию в ухе и шумоизоляцию по сравнению с другими вариантами конструкции.

Однако, не всегда затычки дают достаточный уровень этой самой шумоизоляции.

Зависит это от многих параметров, среди которых можно выделить форму и материалы корпуса наушника, длину звуковода, качество подгонки деталей. Это те параметры, на которые пользователь может повлиять только одним способом — не покупать наушники, у которых какой-то из перечисленных параметров не устраивает.

Кроме этого, есть параметр, на который конечный пользователь может влиять — амбушюры или в случае с наушниками-затычками правильнее будет сказать насадки.

Материал, форма, и конструкция насадок могут сильно влиять на шумоизоляцию. Правильно подобранные, они могут существенно изменить звучание, а значит и восприятие наушников.

Если говорить о форме, то у наушников-затычек насадки бывают разнообразных форм и размеров.

Самая часто используемая форма — классическая. Вытянутый скругленный конус.

Материал, который используется для изготовления насадок тоже варьируется в широких пределах. Это и резина, и силикон, и пластик, и даже специальная пена, принимающая форму уха. Чем тоньше и тверже стенка насадки, тем больше шумов она пропустит. И наоборот, толстая и мягкая стенка будет хорошо гасить внешние шумы. Не всегда материалу насадок уделяется должное внимание.

Некоторые производители при изготовлении насадок используют сразу несколько видов материалов. Чаще всего подобный прием встречался в насадках компании Sony. Внешняя часть такой насадки выполненная из качественной резины, внутренняя из резины либо силикона другого цвета, состава и плотности. По моему опыту у Sony одни из самых качественных насадок.

При этом у разных производителей встречаются и довольно экзотические варианты, такие как «елочки», которые вставляются глубоко в слуховой канал. Не всем такой вариант по душе, так как может доставлять дискомфорт.

Можно, конечно, заказать отливку корпуса наушников и амбушюр по форме вашего уха, но сколько будет стоить такой моддинг? Не всем он окажется по карману, да и не всем он нужен.

Если вас не устраивают насадки идущие в комплекте с наушниками, их можно докупить отдельно. Однако, бывают ситуации, когда подбор насадок оказывается нетривиальной задачей, и найдя самые удобные и комфортные, осознаешь, что вот эти самые удобные и удачные по форме насадки плохо изолируют внешние шумы. В этом случае можно попробовать доработать имеющийся вариант.

Вариант первый — модификация

Для улучшения шумоизоляции необходимо минимизировать количество пустого пространства между слуховым каналом и внешней средой.

Для этого нам потребуется обыкновенная губка и ножницы.

Наша задача вырезать уплотнительное кольцо из поролона, которое будет находится между внешней оболочкой насадки, и внутренней муфтой. Главное не переборщить с размерами.

Не забывайте, что всю эту конструкцию потом необходимо будет уместить в ухе.

Отверстие посередине можно вырезать, а можно и проплавить паяльником или раскаленным шилом. Тут уж кому что удобнее и привычнее.

В итоге мы получим насадки, которые благодаря новому пористому внутреннему слою гораздо лучше изолирует шумы.

От плотности поролона будет зависеть и степень шумоизоляции. Не забывайте, что чем плотнее поролон, тем сильнее он будет давить на стенки слухового канала. Соблюдайте меру.

Вариант второй — создание

Когда то давно на рынке появились наушники, имевшие в качестве насадок казавшиеся на первый взгляд массивные конструкции из вспененного материала. Чтобы вставить такие насадки в ухо, их необходимо было смять, а затем в ухе они распрямлялись, заполняя собой пустое пространство за счет чего держались там отлично.

Можно заказать такие насадки отдельно. А можно сделать их самому. Для этого в ближайшей аптеке покупаем предмет, созданный для того, чтобы изолировать звук — самые обыкновенные беруши. Например, вот такие.

А затем проводим с ними незамысловатые манипуляции. Отрезаем необходимую длину.

И уже знакомым нам паяльником, либо раскаленным шилом проделываем отверстие необходимого диаметра.

Прожигать отверстие удобно тем, что материал из которого изготовлены такие беруши, при контакте с паяльником кипит, создавая уплотнение вокруг отверстия, и позволяя потом легче надеть полученные насадки на звуковод наушника.

Таким образом мы получаем хоть и недолговечные, зато очень удобные насадки с отличной шумоизоляцией, которые отлично держатся в ухе.

Заключение

Подобный моддинг далеко не нов, и используется многими пользователями наушников уже довольно давно, однако как показал опрос среди знакомых, далеко не все подозревают о подобных вариантах улучшения шумоизоляции. Поэтому, если эта информация окажется кому-то полезной, буду только рад.

Для каждого типа наушников существует масса способов доработки, которые позволяют улучшить, либо просто изменить тот параметр, который необходим пользователю. Насколько необходимы такие манипуляции, каждый решает для себя сам, но мы ведь собрались тут не для того, чтобы быть просто частью общества потребления, а для того, чтобы своими руками подстраивать окружающий мир под себя, ведь так? 😉

А еще хотелось бы услышать от вас, дорогие читатели, какие методы улучшения шумоизоляции используете вы, и используете ли вообще?

Источник

Разработан метод шумоизоляции, гасящий до 94% шумов — рассказываем, как он работает

Американские инженеры предложили способ шумоизоляции. Он отличается от привычных звукопоглощающих панелей. Это — напечатанное на 3D-принтере пластиковое кольцо.

Новый способ «поглощения» звука

Классические шумопоглощающие панели преграждают путь акустическим волнам и гасят звуковую энергию, часть которой преобразуется в тепло. Из-за особенностей конструкции и используемых материалов такие панели практически не пропускают воздух.

Специалисты Бостонского университета предложили «дышащее» пластиковое кольцо, которое блокирует до 94% шума. Его нарекли «акустическим метаматериалом».

Принцип работы метаматериала основан на резонансе Фано. При интерференции двух волн их энергия распределяется асимметрично. В результате в одной точке пространства звуковое давление повышается до максимальных значений, а в другой — снижается практически до нуля.

Такого распределения акустических волн исследователям из Бостонского университета удалось добиться при помощи специальной формы метаматериала — внутри кольца находится спиральный канал, по которому проходит звук. Акустические волны в этом канале отражаются от стенок, вступают в резонанс Фано и затихают.

Авторы технологии разработали прототип устройства, который распечатали на 3D-принтере и установили на трубу из поливинилхлорида, на другом конце которой расположили динамик. И хотя конец трубы с кольцом оставался открытым более чем наполовину, проходящий через него звук становился заметно тише — в действии можно увидеть в этом видео:

Достоинства и недостатки

Одно из преимуществ технологии — разнообразие возможных форм «глушителя». По словам авторов исследования, им удалось смоделировать шумопоглощающие насадки с квадратным и шестиугольным сечением — материал такой формы предлагают использовать как строительные блоки для звукоизолирующих перегородок.

Второе достоинство — низкая себестоимость. Устройство можно изготовить из любого пластика, и оно не требует особых дорогостоящих материалов. Например, авторы технологии использовали для создания прототипов стандартный для 3D-принтеров АБС-пластик и эпоксидную смолу.

Но у изобретения есть очевидный недостаток — потребность в индивидуальном расчёте. Каждое устройство проектируется под конкретные частоты и размеры, поэтому массово создавать универсальные кольца не получится.

Аналоги изобретения

Направление акустических метаматериалов развивается уже на протяжении нескольких лет. И работают в этой области не только исследователи из Бостона. В качестве аналога можно привести устройство инженеров из Франции — в 2016 году они создали панель толщиной в 1 см, блокирующую низкие частоты. Обычно для подавления низких частот требуются панели толщиной до 10 см.

Французское изобретение состоит из рядов небольших камер-резонаторов Гельмгольца, которые заглушают проходящие звуки. По словам авторов решения, его можно использовать для шумоизоляции в зданиях и транспорте — панели занимают мало места и немного весят, но при этом блокируют почти 100% звуков.

Ещё один акустический метаматериал разработали в Университете Южной Калифорнии. Он представляет собой решетчатую структуру из пластика с частицами железа, созданную при помощи 3D-принтера. Под воздействием магнитного поля эти частицы перемещаются, что меняет структуру материала и его акустические характеристики.

Фото Shunichi kouroki / CC BY

Выводы

Считается, что разработки в сфере акустических метаматериалов расширят возможную область применения звукоизоляции. Исследователи ожидают, что инновации в сфере шумопоглощения помогут сделать городской экосистему более комфортной: метаматериалы можно будет использовать для строительства шумозащитных экранов вдоль крупных автомагистралей.

Дополнительное чтение — мы подготовили мини-дайджест с материалами из нашего «Мира Hi-Fi», которые посвящены тишине и борьбе с шумовым загрязнением:

• Чем полезен (и опасен) окружающий нас «шум». Рассказываем о вреде, который наносит нашему здоровью шум городов и улиц и что с этим можно сделать. Также поговорим о «другой стороне медали» — полезных свойствах звуков и музыкальной терапии.

• Шума стало много, шума будет мало: звуковая гигиена в городах. Обсуждаем звуковой ландшафт современных городов. Даем советы по звукоизоляции жилья и офисов и рекомендации по выбору антишумовых гаджетов.

• Крепче спать и лучше работать — как музыка помогает бороться с шумом. Говорим о том, как музыка защищает от посторонних шумов во время сна и во время работы. А еще мы собрали рекомендации о том, как слушать музыку в рабочие часы без вреда для продуктивности и слуха. Статья будет полезна тем, кто трудится в опенспейсе или коворкинге.

• «Начать неделю правильно»: какие гаджеты помогут снизить окружающий шум и «поймать» концентрацию. Подробный разбор разных видов устройств для шумоподавления — от «классических» наушников и беруш до массивных шлемов, похожих на гаджеты из научно-фантастических фильмов.

• Наушники с активным шумоподавлением: не слышать никого, не слышать ничего. Говорим об особенностях насадок и амбушюр для наушников с повышенной звукоизоляцией, а также о тонкостях подбора гаджетов с активным шумоподавлением.

• «Не делай мне громко»: почему кафе и рестораны стали такими шумными, и что с этим делать. В общественных местах средний уровень шума на треть превышает безопасный для слуха. Рассказываем об источниках шума в ресторанах и кафе и о том, как владельцы и посетители заведений могут бороться с излишне громкими звуками в помещении.

• Как сделать звукоизоляционный потолок своими руками. Это — статья руководство, и в ней описаны все этапы: от разработки проекта до косметического ремонта. Также здесь приведен список необходимых материалов и расчёт их стоимости.

Источник

Нетронутая тишина: несколько слов о наушниках с активным шумоподавлением

Мне не раз приходилось видеть людей, которые пытаются избавиться от постороннего шума путём увеличения громкости наушников. Известно, что такой способ изоляции сознания от посторонних шумов вреден для волосковых клеток базилярной мембраны и может привести к повреждению слуха. Не посягаю на право каждого портить своё здоровье удобными для него методами, но всё же считаю, что конструкторская мысль помогла избавиться от шума более щадящими средствами.

В этом посте я хочу подробно описать достоинства, эффективность, а также проблемы этих устройств. И дать возможность читателям решить, насколько такие устройства подходят именно им. Как и в предыдущих материалах, постскриптумом будет небольшое количество корпоративной джинсы, для тех, кто заинтересован в приобретении товаров, ставших темой этого повествования.

Принцип «клин клином»: плоды интерференции

Теоретическая база для создания активного шумоподавления достаточно проста и основана на интерференции звуковых волн. В наушниках с активным шумоподавлением установлены микрофоны (определяющие уровень фонового шума) и динамики (иные излучатели), которые создают волны с той же амплитудой, но с перевернутой фазой (антифазой). В процессе такой интерференции волн, происходит взаимное уменьшение результирующей амплитуды, иными словами, волны гасят друг друга.

В теории этот принцип позволяет добиться тишины, на практике всё несколько сложнее. Оказалось технологически достаточно тяжело создать систему, которая будет точно попадать в противофазу, особенно с СЧ и ВЧ шумом. Активные системы шумоподавления способны эффективно гасить низкочастотный монотонный шум. Достаточно большая длина волны НЧ-сигналов «сглаживает» влияние разницы в значениях инвертированной фазы. В случаях серьезного несоответствия фазы и антифазы для ВЧ и СЧ сигналов, в наушниках может появляться постороннее шипение.

История: в метро из авиации

Идея использования описанного выше принципа для шумоподавления принадлежит американцу Полу Люгу, который в 1934-м году получил патент на применение принципов интерференции при подавлении синусоидальных и иных (произвольных) звуковых сигналов в области громкоговорителя путём инверсии полярности.

Уже в 50-е годы активное шумоподавление находит применение в авиации. Системы Лоуренса Фогеля использовались для подавления шума в кабинах вертолётов и самолётов.

В 1957-м году Уиллардом Микером были созданы первые накладные наушники с активным шумоподавлением, которые также применялись в авиации. Система Микера была способна подавлять шумы в диапазоне от 50 до 500 Гц с затуханием на уровне 20 дБ.

Уиллард Франклин Микер

В 1986-м году появились первые серийные наушники с системой активного шумоподавления, которые выпустила компания BOSE. Гаджет был разработан Диком Рутаном и Джиной Игер и использовался также в авиации, где посторонние шумы двигателей и т.п. мешали лётчикам при ведении переговоров. Уже к 1989 году компания адаптировала технологию для бытового применения, продолжая, при этом, специализированные авиационные разработки.

Первые наушники BOSE с активным шумоподавлением (авиационные)

современные наушники BOSE для применения в быту

Сегодня наушники с активным шумоподавлением выпускаются и разрабатываются такими компаниями как BOSE, Sennheiser, JBL, SONY, Audio-Technica, Philips.

Достоинства и недостатки

Не смотря на достаточное количество преимуществ, головные телефоны с активным шумоподавлением обладают и рядом существенных недостатков.

К достоинствам можно отнести:

• собственно само по себе «активное шумоподавление»;
• наличие очень серьезной пассивной звукоизоляции;
• отсутствие необходимости до опасных пределов в повышении громкости (более 90 -100 дБ) в шумных местах.

Существенными недостатками систем активного шумоподавления в наушниках являются:

• необходимость в дополнительном питании для шумоподавления;
• возможность возникновения дополнительных негативных эффектов (головной боли, неприятных ощущений при прослушивании);
• при использовании на улицах с интенсивным движениям выше вероятность ДТП.

Проблему с дополнительным питанием пытались решить разными инженерными решениями, такими как повышения ёмкости аккумулятора, использования специализированных блоков со стандартными батарейками, а также применением дополнительных каналов питания в плейерах, что приводило к появлению нестандартных разъёмов (распространённое для наушников и плейеров SONY).

Интересно подошли к вопросу питания в компании JBL. Их продукт, анонсированный совместно с компанией HTC – спортивные наушники JBL Reflect Aware С, представленные в прошлом году, подключаются к смартфону через USB type C, что позволяет отказаться от дополнительных источников питания и при этом не требует применения уникальных разъёмов.

Невыносимая чистота музыки

Среди отзывов о NC-наушниках можно встретить рассказы о том, что после длительной или не очень эксплуатации возникают различные побочные эффекты, например, головная боль, неприятные ощущения при прослушивании, психологический дискомфорт. Известно, что около 5-7 % испытуемых, регулярно использующих наушники, не переносят устройства с активным шумоподавлением.

Дело в том, что за время своей жизни человек привыкает и адаптируется к определённому уровню шума. Музыка, как правило, существенно отличается от других звуковых раздражителей – эта разница приводит к тому, что мозг некоторых людей должен заново адаптироваться к новому более монотонному фону, возникающему в NC-наушниках. Кроме того в ряде ситуаций, как я уже писал, работу системы активного шумоподавления может сопровождать собственный высокочастотный шумовой фон, длительное воздействие которого также может сопровождаться головной болью и дискомфортом при прослушивании.

Не стоит также забывать о распространённых сегодня головных болях напряжения, которые может (в числе прочих факторов) спровоцировать тугое оголовье (которое достаточно часто применятся в этом типе наушников для улучшения пассивной звукоизоляции полноразмерных чашек).

Даже если вы ошиблись с выбором, и NC-наушники вызывают у вас дискомфорт, в соответствии со статьями 502 ГК РФ и 25 Закона РФ от 7 февраля 1992 г. № 2300-1 «О защите прав потребителей», вы можете вернуть гаджет в магазин в течение 14-ти дней.

Источник