Budowa i zasada działania słuchawek

Budowa słuchawek wpływa m.in. na ich brzmienie, a także komfort użytkowania. Słuchawki różnią się m.in. rodzajem mocowania, wykorzystywanym przetwornikiem oraz materiałami, z których zostały wykonane poszczególne elementy konstrukcji.

Jakość wykonania słuchawek to jeden z czynników, na który powinniśmy zwrócić szczególną uwagę przed ich zakupem. Solidna konstrukcja, wykorzystująca dobrej jakości elementy zapewni m.in. trwałość słuchawek. W modelach przewodowych istotny jest także przewód słuchawkowy i to, jakie złącze wykorzystują.

Przetworniki słuchawkowe

Najczęściej wykorzystywaną odmianą przetworników elektroakustycznych w słuchawkach są przetworniki dynamiczne. Wykorzystują one cewkę, która porusza się w polu magnetycznym i wywołuje ruch membrany, a tym samym wytwarzanie słyszalnych fal akustycznych, czyli po prostu dźwięku. W słuchawkach można także spotkać przetworniki armaturowe, które stosowane są w modelach dokanałowych. Ich produkcja jest znacznie trudniejsza niż przetworników dynamicznych, dlatego też nie są one zbyt często wykorzystywane. Część drgająca w polu magnetycznym jest w konstrukcjach armaturowych odpowiednio zbalansowana. Elementem, który pobudza do drgań membranę, jest ruchomy rdzeń z cewką, umieszczony w polu magnetycznym. Jest on zamknięty w metalowej obudowie, która zabezpiecza układ przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Istotną cechą przetworników armaturowych jest bardziej zrównoważone przetwarzanie sygnału audio, niż ma to miejsce w przetwornikach dynamicznych.

Magnesy w przetwornikach

Jednym z elementów słuchawkowego przetwornika elektroakustycznego jest magnes. Najczęściej stosowane są magnesy neodymowe wytwarzane z połączenia neodymu, żelaza i boru. Są to magnesy trwałe, wytwarzające niezwykle silne pole magnetyczne. Dzięki swoim właściwościom magnetycznym magnes neodymowy może być znacznie mniejszy od często stosowanego magnesu ferrytowego przy zachowaniu zbliżonych właściwości słuchawek. Umożliwiło to m.in. miniaturyzację słuchawek. Wyróżnia się dwa rodzaje magnesów neodymowych: spiekane oraz wiązane. Do zalet magnesów neodymowych wiązanych możemy z pewnością zaliczyć dużą odporność na korozję.

Membrana słuchawkowa

Bardzo istotnym elementem słuchawek z przetwornikiem dynamicznym jest membrana – cienka, sprężysta płytka, która odpowiada za przetwarzanie drgań mechanicznych na fale akustyczne. Zatem jakość wykonania membran ma bardzo istotne znaczenie dla ostatecznego brzmienia słuchawek. Membrana słuchawkowa jest bardzo lekka, ale jednocześnie musi być wytrzymała. Do produkcji membran wykorzystuje się takie materiały jak masa celulozowa czy tworzywo polimerowe. Niektórzy producenci (np. firma JVC) wykorzystują do produkcji membran nanorurki węglowe. Ten nietypowy materiał wyróżnia się korzystnym stosunkiem prędkości propagacji dźwięku do strat wewnętrznych, które powodowane są przez tarcie wewnętrzne i zawieszenie membrany. Pojedyncza nanorurka to struktura przyjmująca postać pustego w środku walca. Ścianki nanorurek węglowych są zbudowane ze zwiniętego grafenu, czyli jednoatomowej warstwy grafitu. Materiał ten charakteryzuje się dużą sztywnością oraz niezwykłą odpornością na rozciąganie, co z pewnością sprawiło, że znalazł zastosowanie w membranach słuchawkowych. Do wad nanorurek węglowych możemy natomiast zaliczyć małą odporność na zgniatanie z powodu ich charakterystycznej struktury. Producenci stosują ponadto różnorodne rozwiązania, jeśli chodzi o kształt membrany. Do nietypowych należy m.in. technika Varimotion, stosowana przez fi rmę AKG.a

Słuchawki planarne

Do wyjątkowych konstrukcji możemy zaliczyć słuchawki planarne. Choć swoją budową przypominają one klasyczne, nauszne słuchawki dynamiczne, są to w rzeczywistości wyjątkowe i niezwykłe konstrukcje. Na całej powierzchni drgającej membrany mają zamontowaną spiralną cewkę, która jest z membraną połączona na stałe. Ze względu na budowę wykorzystywanego przetwornika magnetoakustycznego, która charakteryzuje się dużą powierzchnią pracy, wyróżniają się naturalnym, szczegółowym i dynamicznym brzmieniem, a także głębszą i szerszą sceną dźwiękową, niż ma to miejsce w wypadku modeli z przetwornikiem dynamicznym.

Słuchawki miejskie

Wśród różnorodnych konstrukcji słuchawek znajdziemy również takie, które świetnie sprawdzą się w połączeniu z urządzeniami mobilnymi w miejskich warunkach. Takim modelem jest z pewnością Polk Audio Boom Rogue. Wykorzystuje on przetworniki opracowane przez inżynierów fi rmy Polk Audio, jednego z największych producentów kolumn głośnikowych w USA. Słuchawki wykonano z bardzo dobrej jakości materiałów. W ich konstrukcji zastosowano metalowe trzpienie, które umożliwiają obracanie nauszników. Poliwęglanowy pałąk jest bardzo elastyczny. Zapewnia to nie tylko komfortowe użytkowanie, ale również zwiększa odporność na uszkodzenia. Silikonowe poduszki nauszne gwarantują dobrą izolację od dźwięków otoczenia. Słuchawki Rogue wyróżniają się dynamicznym dźwiękiem z ciepło brzmiącym basem i szeroką sceną dźwiękową. W zestawie znajdują się dwa przewody słuchawkowe. Pierwszy z nich został wyposażony w 3-przyciskowy pilot z mikrofonem, co pozwala na sterowanie odtwarzaną muzyką, odbieranie i kończenie połączeń telefonicznych oraz sterowanie głośnością. Przewód ten przeznaczony jest przede wszystkim dla iPhone’ów. Drugi z przewodów jest spiralnie skręcony. Świetnie nada się do zastosowań DJ-skich i studyjnych. Dodatkowo w komplecie jest przejściówka na tzw. duży jack (6,3 mm).

Przewód słuchawkowy

Niezwykle ważnym elementem konstrukcji modeli przewodowych jest długość przewodu słuchawkowego i jego wykonanie. Przewody mogą mieć długość od 1 do nawet 6 i więcej metrów. Długość przewodu po części wpływa na wygodę korzystania ze słuchawek w konkretnych zastosowaniach. Powinna być dobrana w zależności od potrzeb. Zbyt długi kabel może się plątać, natomiast zbyt krótki może ograniczać swobodę poruszania się. Krótsze przewody słuchawkowe mają zwykle modele przeznaczone do urządzeń mobilnych i odtwarzaczy przenośnych, a dłuższe to domena modeli do użytku domowego, np. do telewizorów czy systemów audio. Z wykorzystaniem przedłużacza kabla słuchawkowego można oczywiście zwiększyć długość kabla, jednakże wykorzystanie dodatkowego styku może negatywnie wpłynąć na jakość dźwięku i pojawienie się zniekształceń w odtwarzanym sygnale. Ważna będzie nie tylko długość, ale także jakość wykonania przewodu słuchawkowego. Niektóre modele słuchawek wyposażone są w przewód wykonany z materiałów zapobiegających jego splątywaniu się. Przewód może mieć ponadto przekrój o różnym kształcie. Często można spotkać płaskie przewody słuchawkowe, które również powinny mniej się plątać. W niektórych modelach przewód słuchawkowy nie jest zamocowany na stałe do obudowy przetwornika, lecz odpinany, co umożliwia w razie potrzeby wymianę na kabel o takiej długości, jaka będzie najodpowiedniejsza. Producenci zwracają także uwagę na kolorystykę przewodu słuchawkowego, która jest często dopasowana do odbudowy przetwornika czy też pałąka (w modelach nausznych). Jeżeli zależy nam na swobodnym poruszaniu się ze słuchawkami na uszach, możemy zdecydować się na słuchawki bezprzewodowe. Są one jednak nieco droższe od modeli przewodowych. W podobnej cenie można z pewnością znaleźć taki model przewodowy, który będzie charakteryzował się lepszymi parametrami technicznymi, jednak kosztem wykorzystania połączenia kablowego.

Długość przewodu po części wpływa na wygodę korzystania ze słuchawek w konkretnych zastosowaniach. Powinna być dobrana w zależności od potrzeb. Zbyt długi kabel może się plątać, natomiast zbyt krótki może ograniczać swobodę poruszania się.

Piloty – budowa

Pilot z mikrofonem, który jest dostępny na przewodzie słuchawkowym, może mieć konstrukcję jedno- lub trzyprzyciskową.

Efekt mikrofonowy

Poruszając tematykę przewodów słuchawkowych, nie sposób nie wspomnieć o zjawisku, które określane jest jako efekt mikrofonowy. Polega on na przenoszeniu do uszu słuchacza dźwięków, które powstają w wyniku ocierania się przewodu słuchawkowego, np. o ubranie. Niektórzy producenci stosują specjalne konstrukcje przewodów słuchawkowych, aby zminimalizować efekt mikrofonowy. Zależy to m.in. od materiałów wykorzystanych do jego produkcji. Niekorzystny wpływ tego zjawiska można zmniejszyć, np. przez zastosowanie specjalnych prowadnic wokółusznych, wykonywanych m.in. z silikonu, w których umieszcza się przewód słuchawkowy.

Muzyka podczas treningu

Aktywność fizyczna jest zdecydowanie bardziej efektywna, gdy towarzyszy jej muzyka. To właśnie głównie z myślą o osobach uprawiających sport powstało wiele modeli słuchawek. Przykładem tego typu modelu są słuchawki Kruger&Matz M5. Można je błyskawicznie połączyć nawet z dwoma urządzeniami mobilnymi za pośrednictwem standardu Bluetooth (tzw. funkcja multiparowania), a wbudowana bateria, sprawia, że mogą wspierać motywację sportowców przez wiele godzin. Słuchawki Kruger&Matz M5 będą doskonałym towarzyszem zarówno na siłowni, jak też w czasie uprawiania sportu na świeżym powietrzu. Specjalne silikonowe uchwyty idealnie dopasowują się do małżowiny usznej, co eliminuje możliwość wypadnięcia słuchawki z ucha. Co więcej, przewód w tym modelu ma regulację długości, dzięki czemu jego rozmiar można odpowiednio dopasować, by nie przeszkadzał w czasie intensywnego treningu. Dzięki zgodności z normą IPX4 słuchawki są w pewnym stopniu wodoodporne. Oznacza to, że gdy w trakcje treningu zacznie padać deszcz, można go spokojnie kontynuować bez obawy uszkodzenie słuchawek. Model M5 to pierwsze dokanałowe słuchawki Bluetooth w ofercie marki Kruger&Matz. Dzięki swojej funkcjonalności będą idealnym kompanem zwłaszcza dla osób lubiących uprawiać sport. Tym, co wyróżnia ten model, są m.in. bezprzewodowa i wodoodporna konstrukcja oraz osiągnięta dzięki wykorzystaniu standardu aptX bardzo dobra jakość dźwięku. Słuchawki Kruger&Matz M5 są więc produktem dla osób, dla których jakość brzmienia ważna jest w każdych warunkach.

Złącze jack i nie tylko

W słuchawkach przewodowych ważny jest także rodzaj zastosowanego wtyku. Najpopularniejszymi złączami słuchawkowymi są złącza TRS. Istnieje kilka odmian tego połączenia, różniących się rozmiarem wtyczki. Wyróżnia się: jack TRS (6,3 mm), zwany często także „dużym jackiem stereo”, minijack (3,5 mm), zwany również „małym jackiem stereo”, oraz mikrojack (2,5 mm). Słuchawki z mikrofonem, przeznaczone do telefonów komórkowych, mają często złącze TRRS, które umożliwia obsługę mikrofonu z wykorzystaniem pojedynczego złącza, a nie tak jak ma to miejsce na przykład w multimedialnych słuchawkach komputerowych, gdzie na mikrofon przeznaczony jest osobny wtyk. Skrót TRS bierze swoją nazwę od anglojęzycznych określeń wynikających z konstrukcji tego złącza: T (tip) – końcówka, R (ring) – pierścień oraz S (sleeve) – rękaw, tuleja. Końcówka stanowi tzw. połączenie gorące, przeznaczone dla lewego kanału stereo, pierścień – połączenie zimne, przeznaczone dla prawego kanału, natomiast tuleja stanowi uziemienie, wspólne dla obu kanałów. Złącze TRRS ma dwa pierścienie. Wtyk jack TRS wykorzystuje się w słuchawkach oraz sprzęcie profesjonalnym, studyjnym. Jest to także tańsza alternatywa złącza XLR. Złącze minijack jest stosowane w urządzeniach takich jak radioodtwarzacze czy osobiste odtwarzacze multimedialne, a także w budżetowych kartach dźwiękowych. Nie jest wykorzystywane w profesjonalnym sprzęcie audio. Najmniejszy z nich – mikrojack ma zastosowanie przede wszystkim w telefonach komórkowych, choć coraz częściej telefony i smartfony mają już złącze minijack. Jeżeli jednak urządzenie ma podłączenie na mikrojack, można wtedy zastosować odpowiednią przejściówkę. Słuchawkowe wtyki TRS są często pozłacane, co ma zapewnić im sprawniejsze działanie i większą trwałość. Są to połączenia analogowe, a zatem istnieje ryzyko pojawienia się różnego rodzaju zakłóceń. Jeżeli złącze słuchawkowe oraz kabel będą dobrej jakości, to oprócz zapewnienia stabilnego styku zmniejszy się także wpływ zakłóceń na jakość dźwięku odtwarzanego przez słuchawki. Nietypową konstrukcję słuchawek, których przewód zakończony jest nie popularnym jackiem, a złączem lightning zaprezentowała firma Philips. Tego typu rozwiązanie pozwala na zastosowanie przetwornika cyfrowo-analogowego w słuchawkach, co ma przełożyć się na lepszej jakości dźwięk. Rozwiązanie to ma niestety jedną, dość oczywistą wadę. Słuchawki ze złączem lightning możemy wykorzystać jedynie w połączeniu z mobilnymi urządzeniami marki Apple, w dodatku z tymi najnowszymi, obsługującymi ten rodzaj połączenia.

Wtyki słuchawkowe

Słuchawki zakończone są zwykle wtykiem jack (3,5 lub 6,3 mm) prostym lub kątowym. W słuchawkach komputerowych mamy najczęściej oddzielne wtyki na słuchawki i mikrofon. Nowy trend w słuchawkach do urządzeń mobilnych marki Apple zaprezentowała m.in. fi rma Philips, w ofercie której znalazł się model zakończony złączem Lightning.

Bluetooth dla aktywnych

Coraz częściej w ofercie producentów słuchawek pojawiają się modele dokanałowe obsługujące standard Bluetooth. Konstrukcje tego typu są wygodne w użytkowaniu – lekkie, a przy tym funkcjonalne. Świetnie sprawdzą się zwłaszcza w wypadku sportowców i osób aktywnie spędzających czas wolny, które lubią słuchać muzyki podczas treningów. Przykładem takich słuchawek jest model RP-BTS50 fi rmy Panasonic. Jest on wodoodporny (zgodność z normą IPX5), co pozwala np. na mycie go pod wodą. Zauszne elementy wykorzystujące konstrukcję 3D-Flex Sports Clip są wykonane z tak elastycznego materiału, że można je formować w palcach, by uzyskać pożądany kształt. Dzięki temu słuchawki doskonale trzymają się uszu. Obudowa modelu RP-BTS50 ma diody Blue Edge, które migając, ułatwiają zauważenie użytkownika nocą. Słuchawki zostały wyposażone w pilot z mikrofonem. Umożliwia to sterowanie odtwarzaniem muzyki, a także prowadzenie rozmów telefonicznych przy współpracy ze smartfonem. W słuchawkach zastosowano 12-milimetrowe przetworniki elektroakustyczne z magnesem neodymowym. Charakteryzują się one 32-omową impedancją i pasmem przenoszenia od 8 Hz do 20 kHz. Zintegrowana bateria pozwala na ok. 6 godzin bezprzewodowego odtwarzania muzyki. Pełne ładowanie baterii trwa ok. 1,5 godz., jednak zaledwie 15 minut ładowania wystarczy, by korzystać ze słuchawek przez ok. 70 min. Model RP-BTS50 obsługuje kodek aptX, który pozwala uzyskać bardzo dobrej jakości dźwięk. Słuchawki dostępne są w dwóch wersjach kolorystycznych: czarnej (RP-BTS50-K) i białej (RP-BTS50-W). W komplecie znajduje się pokrowiec ułatwiający przenoszenie słuchawek.