В этой статье речь пойдёт о новом, перспективном на мой взгляд устройстве или гаджете, способном при малых габаритах обеспечить качественную запись бинаурального звука, в том числе его воспроизведение и прямую трансляцию с внешней среды.
Предыстория
Немного предыстории, благодаря чему появилась эта модель.
Работая над созданием охватывающих активных наушников, я выявил два важнейших фактора:
Идентичность реплик ушных раковин с натуральными . Сюда входит точная геометрия, коэффициент отражения и звуковой проницаемости.
Способность электронной составляющей передавать/записывать звук с высокой точностью.
Собственно, первые модели наушников были сделаны из купленных на Али силиконовых ушей, уменьшенного размера и готовых электронных модулей низкого качества. Эффект конечно был, но оставлял желать лучшего. Поэтому, в качестве электронной составляющей я решил не мучиться, а взять уже готовое решение в виде стерео рекордера от компании Zoom. В качестве микрофонов выбрал капсюли WM-61 от Panasonic, но в последствии заменил на PUI Audio AOM-5024L-HD-R в пользу более высокой чувствительности и низкого уровня внутренних шумов. Результаты не могли не радовать, позиция звука слышалась весьма отчётливо и план по созданию активных наушников оказался перевыполненым. И тут меня посетила мысль о создании устройства для бинауральной звукозаписи.
Первые эксперименты с записью музыки показали недостатки «ушей». Выражались они в явно слышимых резонансах на высокой ноте. Моим тестовым аудиотрэком была композиция Fade to black группы Metallica. Вступительная гитарная партия начинала предательски дребезжать, что бы я только не делал. В итоге, поразмыслив, я решил избавится от гладкой поверхности силиконовых ушей, в том числе сделать идентичную геометрию.
Попытки сделать 3D модель при помощи сканера оказались неудачными. Сложный рельеф раковин со всеми его впадинами оказался недосягаемым для обычного сканирования. В итоге, решил сделать слепки с помощью альгината. Возможно напишу отдельную статью об этой технологии в домашних условиях.
Результат оказался весьма положительным с небольшими затратами. В качестве материала использовал силиконовый композит на олове твёрдостью 40 Шор А. В формы заливал смесь, предварительно взбитую венчиком до появления мелких пузырьков. Таким образом я пытался придать шероховатую поверхность, чтобы избавится от резонансов.
Новые уши дали звук гораздо более реалистичный, по сравнению с китайскими ушками для пирсинга. Порой складывалось ощущение , что ты ничего не надевал. Но резонансы на ВЧ так никуда и не делись. В итоге, решил проблему небольшим пучком шерсти в области микрофона.
Модель оказалась весьма удачной как в качестве микрофона для звукозаписи, так и для активных наушников. Но вот её габариты... Быть похожим на чебурашку среди людей, наверное не каждому придётся по душе. И с этого момента я начал думать, как уменьшить форму, чтобы и эффективность осталась прежней и человеку было комфортно.
Конструктив
Задача была не простой, уменьшение модели ушей приводили только к ухудшению. И вновь помог господин случай. Кода приехал в лабораторию RAA для тестирования очередного прототипа, увидел у Кузнецова Романа (основатель RAA) микрофоны в виде ушных вкладышей, которые он (я думаю первый человек в мире, который до этого догадался) использовал для измерений акустических свойств наушников. Решение настолько просто и эффективно, я бы даже сказал гениальное. Стереобаза, форма головы и ушей, отражение и звуковая проницаемость, всё точно соответствует человеку для передачи полноценного бинаурального звука.
Но, микрофон-микрофоном, а для гарнитуры необходим ещё излучатель с полным диапазоном, ровной АЧХ и что немаловажно, точной ФЧХ и всё должно поместиться в крохотном слуховом проходе.
После долгих поисков и экспериментов, такой излучатель удалось найти. Это модель замечательной компании Knowles SR-32453-000. Миниатюрный динамик с балансной арматурой, диаметром 6 мм и толщиной 4 идеально уместился в корпусе вместе с микрофоном.
Конечно, для бинауральной звукозаписи чувствительность микрофона должна соответствовать порогу слышимости человека, но тут, что нашёл на рынке.
В качестве материала для корпуса я планировал использовать силикон на платине, но из-за технологической сложности изготовления в домашних условиях, пришлось остановиться на пластике. Вообще, над формой работал довольно долго. Ведь нужна была универсальная, чтобы была удобной и хорошо держалась. В итоге из всех вариантов выбрал эллиптический профиль с уклоном и глубиной 12 мм.
В качестве устройства обработки звука выбрал рекордер компании Zoom. Рекордер прекрасно справляется с точной передачей/записью звука, единственное нет развязки между усилителем динамиков и микрофона. Стоит прибавить громкость на динамики за определённый уровень, как микрофоны уходят в перегрузку.
Схема подключения - небалансная, с отдельным внешним экраном. Также стоит отметить внешнюю оболочку провода из мягкой резины, для предотвращения передачи вибраций к микрофону.
Конечно, для профессиональной звукозаписи нужен рекордер с балансной схемой подключения микрофонов и способностью вести запись с высоким динамическим диапазоном и такие на рынке есть, тот же Zoom F3. Тут, как говорится, на что хватило средств. Но всё ещё впереди.
На текущий момент контента, демонстрирующего работу гарнитуры совсем мало, но это только начало. Постепенно буду наполнять, по мере возможностей.
Рынок
Идея стереогарнитуры для записи бинаурального звука не нова и на рынке уже есть подобные модели. Но есть существенные недостатки, из-за которых получаемый звук нельзя назвать бинауральным. Рассмотрим на двух моделях:
Sennheiser Ambeo Smart Headset
Первая модель одного из флагманов в мире звука, компании Sennheiser. Я не буду подробно описывать, материала достаточно в интернете, включая образцы звукозаписи. Сразу к делу. Бинауральный звук, как я уже обозначил в начале статьи, строится на двух фундаментальных факторах. 1.Геометрия головы, ушей, тела и соответствие звукопроницаемости/отражению звуковых волн человеку. 2. Электроника, способная передавать звук с высокой точностью.
В этой модели есть нарушение геометрии уха в виде наружного корпуса и микрофон, находящийся за пределами слухового прохода. Насчёт электроники, тоже есть сомнения, что крохотный модуль может обеспечить точную передачу звука. И нигде нет данных по АЧХ микрофона и излучателя.
Иными словами, модель не способна передавать/записывать бинауральный звук.
Roland CS-10EM
Ещё одна стереогарнитура от широко известной компании Roland. Здесь есть возможность подключения по небалансной схеме к внешнему рекордеру, но снова, даже если микрофон с динамиком превосходного качества, идёт нарушение геометрии уха, поэтому, бинауральный звук невозможен.
DPA 4560
И ещё один близкий аналог (ранее его не замечал, видимо модель появилась совсем недавно), от датской компании DPA, под названием
DPA 4560-OC-B-B00. На мой взгляд, модель весьма удачна для бинауральной звукозаписи. Добавить бы ещё излучатели, для возможности мониторинга и восприятия окружающей среды, цены б ей не было (хотя ценник у них и так 1230 у.е.).
В общем и целом, предложенная модель оказалась успешной и с основной задачей справилась. Это воспроизведение/запись а также трансляция бинаурального звука с высокой точностью при малых габаритах. С точки зрения практического применения есть два варианта. Первый - мобильный вариант, то есть ношение на голове, второй - стационарный, это установка на стенд в виде человеческого бюста, что весьма удобно при длительной звукозаписи.
Я уверен, предложенное решение будет пользоваться большим спросом как среди энтузиастов, так и у профессионалов.
(патент No222990)
