Как сделать костные наушники
Как сделать наушники с костной проводимостью звука дома за 5 минут и разбор популярных заблуждений об этой технологии
Мы изрядно пишем о технологии костной проводимости на страницах Geektimes:
и за это время вместе в с вами видели, как возникла эта технология, как и кому она помогает в медицине и почему она «перекочевала» в нишу потребительских наушников и гарнитур. Однако как продавец я часто сталкиваюсь с довольно странными вопросами от клиентов из серии, не вредно ли для мозга, не раздробит ли мой череп или комментариями типа: да это обычные наушники, просто звук сильно идет и все слышно…
Сегодня я постараюсь разобрать все популярные заблуждения о гарнитурах с костной проводимостью звука и расскажу вам, как за 5 минут создать свой наушник на базе этой технологии в домашних условиях, чтобы вам не приходилось верить мне на слово.
Костная проводимость звука
Технология передачи звука к внутреннему уху через кости черепа, которая широко применяется и людьми с нарушениями слуха, и без показаний. Если совсем упрощенно, то наша звуковоспринимающая система устроена таким образом, что звуковые волны сперва проходят наружный слуховой проход, а затем вызывают колебания улитки — части внутреннего уха, которая отвечает за слух.
При костной проводимости звука звуковые волны декодируются и трансформируются в вибрации, которые отправляются напрямую к внутреннему уху, в обход наружного слухового прохода, выступая как бы в качестве «барабанной перепонки».
Нередко костную проводимость звука связывают исключительно с медициной, и долгое время, по большому счету, только там она и применялась. Проще говоря, все нарушения слуха принято делить на две большие группы:
Как следствие, пациентом с кондуктивной тугоухостью могли быть показаны устройства: наушники, слуховые аппараты с технологией костной звукопередачи.
В связи с этим, Заблуждение первое: Костная проводимость — какая-то новая технология, еще не опробованная и широко не применяемая
Это не так. Появление технологии связывают с именем великого музыканта Бетховена, который, по легендам, писал музыку, потеряв слух. На самом деле слух он потерял не окончательно и сохранил частичную способность слышать внутренним ухом. Во время работы он использовал специальные трубки и тросы, которые прислонял к височной кости или закусывал зубами с одного конца, а другим прислонял к музыкальному инструменту.
Кстати о зубах. Не малую роль в развитии и осмыслении данной технологии сыграли именно стоматологи, обратив внимание на связь между «потеря зубов — ухудшение слуха». Однако еще задолго до современных исследований на эту тему, в середине 20 века был введен в обиход термин «Остеоинтеграция (Оссеоинтеграция)», и во многом благодаря результатам исследований в этой области появились в 1970-х годах имплантируемые слуховые аппараты костной проводимости.
Речь идет о процессе регенерации живой кости вокруг имплантируемого материала, и в результате ряда исследований наибольшей «уживчивостью» характеризовался титан, что тогда — в 1970-х позволило существенно улучшить качество стоматологических услуг, как минимум, а в дальнейшем определило на долгое время метод вживления слуховых аппаратов.
Речь в первую очередь идет о костных слуховых аппаратов BAHA.
Модели состояли из 3-х частей, одна из которых — как раз титановый штифт. На самом деле имплантируемые модели оказались достаточно сложными в плане «монтажа», и с начала процесса вживления до окончательного полноценного функционирования аппарата могли пройти долгие месяцы, и нередкими были случаи, когда титан не приживался.
Несмотря на столь давнюю историю костная проводимость для большинства людей была и остается диковинкой. И связано это еще и с тем, что поражения слуховой системы на уровне внутреннего уха куда более частые. Так что совсем не удивительно, когда анонсированная в Google Glass костная проводимость в дужке была принята с удивлением и широко обсуждалась в прессе.
В связи с этим, заблуждение второе: это опасно для мозга и это вообще раздробит мой череп
Презентуя нашу продукцию на выставках, я сотни раз слышал вопрос: «А это не опасно», который возникал после первого прослушивания наших наушников. Дело в вибрации, которая для тех, кто сталкивается впервые с костной проводимостью, необычна.
Сказать надо следующее: как и любые другие наушники, наушники с технологией костной проводимостью могут влиять на слух в сторону ухудшения, и с этим никто ничего и никогда не сможет поделать. Но использование костных девайсов гораздо менее опасно, нежели обычных, так как звук «обращается» к менее чувствительному органу и более защищенному, чем наши барабанные перепонки.
Череп это также не раздробит, и если бы это — было «побочной реакцией», то мы бы все давно уже были безголовыми. Дело в том, что звук собственного голоса мы слышим именно внутренним ухом. Кстати, во время костной проводимости лучше воспринимаются низкие частоты, потому и собственный голос кажется нам чуть более низким, чем потом — на записи, например. Попробуйте заткнуть уши и прочитать, скажем, какой-нибудь стих. Если в финале голова на месте, то и в будущем — все будет в порядке.
Однако подобный метод — не единственный способ испытать в домашних условиях это «чудо», и сейчас я напомню вам, как сделать наушник с костной проводимостью звука в домашних условиях за пять минут. Или за 10, если у вас есть паяльник и изолента.
Исходя из конструктивных особенностей наушников и гарнитур данного типа, «источником» вибрации в них является пьезоэлемент, который преобразует звук в механические колебания. Поэтому для начала я выбрал самый дешевый пьезозуммер без генератора.
Затем мне потребовались обычные наушники, ножницы и — в моем случае — два крокодильчика.
1. Разобрать пьезоэелемент
2. Обрезать наушники
3. Скрестить (в моем случае) синеватый и красный провод
4. Скрестить два медных провода
5. Скрестить черный провод пьезоэлемента с синеватым и красным
6. Скрестить красный провод пьезоэлемента с медной парой
Итак, прощаемся с наушниками и берем звукоизлучатель.
Излучатель тоже надо вынуть из «коробки», после чего он станет выглядеть так:
Затем оголяем провода и скручиваем их между собой.
После чего цепляем крокодильчики или паяем. На самом деле не важно, какую пару, куда цеплять: черный с цветными или красный с цветными. Важно, чтобы цветные и медные были скручены отдельно. Я сделал, как в пункте 5 и 6.
Затем включаете музыку и прикладываете пластинку к голове. Чтобы исключить эффект недоверия, так как звук из этого «динамика» вы расслышите и до того, как поднесете его к черепу, изловчитесь заткнуть уши.
Также уточню, что все наши дешевые пьезоизлучатели высокочастотные, и потому качество моего «наушника» демонстрационное в большей степени, однако все достаточно разборчиво, в чем вы сможете убедиться, поддавшись на этот эксперимент.
В связи с этим, еще один вопрос, на который мне приходилось часто отвечать: технология нигде не прижилась, и вы ее мне пытаетесь «впихнуть»
Миф, который возник из-за недостаточного просвещения и малого ассортимента потребительской электроники такого типа. На самом деле технология костной проводимости звука нашла применение в самых разных областях человеческой деятельности, а в некоторых уже даже обозначилась конкуренция. Перечислю некоторые.
Ключевая особенность гарнитур и наушников с технологией костной проводимости: они позволяют не закрывать ушные раковины, и человек остается восприимчивым к звукам окружающей среды, при этом четко различая то, что ему говорят/поют в наушниках. По этой причине такая технология широко применяется в военном оборудовании, что позволяет лучше концентрироваться и быть внимательным к командам извне и внешним обстоятельствам.
Как уже говорилось, костная проводимость используется в медицине при определенных типах нарушений слуха у взрослых и детей. Широко применяются аналоговые и цифровые слуховые аппараты имплантируемого типа — у взрослых или слуховые аппараты с оголовьем у детей.
Особенности конструкции костюма аквалангиста не позволяют использовать обычные системы сообщений, поэтому в этом случае для общения применяются девайсы с использованием технологии костной проводимости. Одним из создателей такой конструкции, к моему удивлению, был бренд Casio.
Все по той же причине — открытые уши — технология стала использоваться в спортивных гарнитурах, что позволяло бегать или кататься на велосипеде и с музыкой, и с открытыми ушами, а так как большинство таких девайсов оснащалось микрофоном, то и доступ к телефону во время занятий спортом переставал быть необходим: ответить на звонок можно было кнопкой с девайса.
В обычной жизни такие наушники вытесняют устройства Hands free, и особенно привлекательными они стали для автомобилистов, что позволяет им также и слушать музыку, и отвечать на звонки, и контролировать ситуацию на дорогах.
И если на медицинской арене самым громким именем, наверное, по сей день остаются BAHA, а в охранных системах на память приходит Kenwood, то безапелляционным лидером и эталоном для подражателей на рынке гарнитура остается компания Aftershokz.
Так как Medgadgets является официальным партнером Aftershokz в России, я коротко напомню о том, что они делают. Компания специализируется на потребительских гарнитурах с технологией костной проводимости, и в настоящее время в линейке две модели:
Также стало известно, что в начале года следует ожидать новую версию:
Компания презентовалась на одном из CES, и сегодня неизменно присутствует в прессе в качестве одних из лучших наушников для спорта или лучшим вариантов гарнитур с технологией костной проводимости.
Приглашаю посмотреть на беспроводную версию наушников — Aftershokz Bluez2
Девайс продается в коробке, и внутри, кроме шаушников, вы найдете чехол для них, «дополнительное оголовье», пару маленьких светоотражателей-наклеек и провод для зарядки.
Сама коробка оформлена на английском, но благодаря понятной символике, ее прочтение не составляет труда, и любой, кто возьмет ее в руки без проблем догадается, что там — именно наушники.
Внешне они представляют собой цельную, несгибаемую конструкцию, по краям которой располагаются источники звука и микрофоны.
Микрофонов — несколько. И их количество продиктовано конструктивными особенностями наушников такого типа, чтобы лучше различать ваш голос. При этом в Aftershokz используется специальная интеллектуальная технология «отсеивания» посторонних шумов.
Откровенно говоря, дизайн устройств такого типа очень замкнут, так как они в прямом смысле «на»-ушники и крепятся, благодаря тому, что дужки перекидываются на уши, источники звука фиксируются на скулах, оставляя уши открытыми.
Кнопка, которую вы видите, активна, и с ее помощью можно, например, ответить на звонок. Вообще надо сказать, что позиционируя себя как безопасные наушники для спорта, Aftershokz вынесли все необходимые элементы управления на корпус девайса, чтобы во время бега или поездки на велосипеде меньше отвлекаться на телефон.
В некоторых случаях для лучшего крепления на голове можно использовать «дополнительное оголовье» — силиконовую как бы прослойку, которая, как уже говорилось, прилагается.
Дизайн Bluez2 существенно переосмыслен относительно первой версии. Те же кнопки «ушли» с затылка, удобно расположившись сбоку. За ними следом отправился аккумулятор, что сильно сказалось на балансе наушников и комфорте при ношении.
Динамики также слегка модернизировали:
Aftershokz Bluez2 синхронизируется с устройствами с помощью Bluetooth, не требуя никаких дополнительных приложений или настроек.
Обратите внимание, что никаких «дырочек» на динамиках нет:
Однако звук вам слышен:
И в связи с этим, еще одно заблуждение, которое я слышал от наших клиентов: это просто звук близко к ушам и поэтому все слышно
Это не так. Прежде, чем изрезать на опыты штук 6 наушников, я последовательно прикладывал динамики к скулам и височным костям, затыкая уши. Ничего не слышно!
Кстати, учитывая области применения, следует добавить и еще одно заблуждение относительно «спасительных» качеств наушников с технологией костной проводимости.
Они не заменяют слуховой аппарат, так как звук никак не усиливается дополнительно. И хотя в некоторых случаях при абсолютно здоровом внутреннем ухе их использование слабослышащим позволит слушать музыку, смотреть фильм или общаться по телефону, в обычной жизни при устных диалогах наушники, разумеется, бесполезны.
В финале я продублирую ссылки на наши посты по этой теме, которые приводил ранее:
А также напомню тем, кто захочет купить продукцию Aftershokz в Medgadgets, что для читателей Geektimes у нас действует специальный код GEEK, который дает скидку 7% на весь каталог наших товаров.
Хочется верить, что был вам полезен и
Всего доброго!
Trekz Air — как на самом деле звучат наушники с костной проводимостью
Осенний привет хабровчанам!
По жизни я — меломан, и провожу с музыкой непростительно много времени — по 8-12 часов в день. Большая аудиотека пополняется благодаря стриминговым сервисам. Всё сокровенное храню на плеере, используя наушники с большим количеством излучателей: TBA04, NuForce Primo8, ProPhile8 (редко).
Мой сетап неплохо звучит, но не всегда уместен: на улице “вушники” глушат окружение — шанс поучаствовать в ДТП увеличивается, да и шелест листьев не слышно. В спортзале QLS360 — почти тренажер и средство самообороны, а внутриканалки — катализатор для циклопического сероотделения.
С ребятами из Aftershokz давно знаком: тестировал модель Titanium. Фирма, в общем-то, вообще не про звук, но с другой стороны — это всё-таки наушники, производитель обещает нечто “удобоваримое”, уши открыты, проводов нет, ещё и принципиально новый тип излучателя — интересно.
Опыт с Trekz Titanium был малым и не совсем удачным. Основные претензии: плохая разборчивость на быстрых композициях, вялый диапазон 90-200 Гц при сильной вибрации, да и собеседник меня не всегда слышал.
Сегодня есть Aftershokz Air, и они, якобы, всё исправили-починили.
Это мы сейчас и проверим.
Конструктивные особенности
Про конструктив до меня написано немало.
Вкратце: есть магнит с катушкой, пластиковая мембрана (диапазон >10кГц), несколько металлических дисков “для низких частот”, и вибрационная пластина, которая улучшает передачу колебаний костям черепа.
Отличия от предыдущей модели
Trekz Air во многом похожи на своего собрата — от технологий до экстерьера. Дужка стала легче и тоньше, углы — более гладкими, а звукопоглощающие разъемы на корпусе расположены не в ряд, а одной линией.
В остальном отличий больше:
Насколько это вредно?
Появляется новая технология — появляются и предрассудки. Впрочем, не такая уж и новая — костная проводимость была известна ещё во времена Евстахия (1510 — 1574). А итальянский математик Джероламо Кардано, по некоторым сведениям, впервые описал, как получить звук, закусив деревянную палку между зубами.
Сегодня аппараты с костной проводимостью показаны при двусторонней атрезии наружного прохода, послеоперационных открытых мастодиальных полостях и других случаях. Консультация сурдолога при этом обязательна.
Говоря о неинвазивных методах (Trekz Air — как раз из таких), возможны головные боли из-за давления наушников на кожу головы. Сам с этим не столкнулся — все индивидуально.
Что касается науки, то никаких отдельных исследований, свидетельствующих о вредном воздействии наушников с костной проводимостью на слух, не проводилось.
Тем не менее, длительное влияние высокой громкости с наушниками любого форм-фактора приводит к деградации слуха. Всё хорошо в меру.
Любителям “классики”
От обычных “затычек” Aftershokz Air отличаются в худшую сторону по нескольким причинам:
Субъективное описание звука
Стоит отметить, что Aftershokz никогда не позиционировали свои наушники как устройство для аудиофилов и созданы решать совсем другие задачи.
Кроме того, Air — беспроводные, что накладывает определенные ограничения на возможности звуковоспроизведения из-за бесконечного поиска баланса между качеством звука и автономностью.
Это значит, что владельцам всяких QLS360, типа меня, с точки зрения звука ушки окажутся не интересны.
C непритязательным слушателем — меломаном, всё совсем иначе. Задачу “музыки на фоне” Aftershokz Air решают не хуже ассортимента недорогих затычек, а большего от них и не нужно — другие фичи.
Описывать звук буду с позиции меломана, не вдаваясь в тонкие материи, взяв за референс условные TBA04 в связке с телефоном.
В полной тишине есть проблема с воспроизведением высоких частот.
Есть косяки и по краям диапазона.
Частоты ниже 90 Гц слышны слабо, их нехватка компенсируется вибрацией наушников на скулах и некоторой гипертрофией мидбаса в отдельных произведениях.
Ушки можно отнести к “срединно-ориентированным”, а парадигма звучания ближе ко вкладышам (pic).
Вспоминая звук Trekz Titanium, улучшения есть — это и меньше вибрации при большей громкости, и лучшая проработка ВЧ-диапазона.
Однако основные проблемы остались — плохая слышимость уже после 9 кГц, отсутствие саба (который в данном форм-факторе, по сути, вообще проблематично получить), и недостаточная разборчивость на сложных композициях.
В целом все это “слушабельно” (как и вкладыши, с которыми их часто сравниваю), вопрос иной — нужно ли такое добро и насколько оно сочетается с аудиотекой.
Включаем Extatum Et Oratum от Powerwolf (пауэр-хэви-метал)- много инструментов, играющих одновременно, быстрый темп и не самый лучший мастеринг. С такими композициями не каждый источник справится, и Trekz Air — не исключение. Мотив узнаваем, но надолго меня не хватило — кричаще-гудящая каша из звуков — сомнительное удовольствие.
Другое дело Axel Thesleff — Bad Karma. Однообразный трэп, приправленный этническими мотивами. В начале композиции — длинное синтезаторное вступление, но в Trekz Air первые звуки слышно гораздо позже — в момент появления голоса. Основная тема и инструментальные партии различимы, но многое из “звуков окружения” и деталей низкого порядка воспроизводится сильно тихо — сказываются особенности излучателя.
Far Places — In My Head и тут звучит весьма проникновенно (по крайней мере, голоса в Trekz Air всегда слышно хорошо), а басовая партия приятно массирует кожу головы. Претензии, пожалуй, все те же — нехватка “атмосферного гудения” и протяженности некоторых инструментов — затухают слишком быстро.
Известный в узких кругах Nakaido Reichi, известный в России по сериалу Experiments Lain, наверняка знаком читателям Хабра.
Тут ждет сюрприз — не считая голоса солистки (песня Duvet), который порой кажется излишне выразительным, и нехватки мидбасовой составляющей, весь сборник (особенно: Family Portrait, Working Man’s Theme и Mist of a Different Dimension) слушабелен и стоит у меня на повторе.
Предвещая вопросы про Lo-Fi/Hip-Hop, Чамплу (который самурай), и прочий медитатив, вещаю: всё также не хватает фоновых звуков, но если окружающий шум не превышает 25 dB (у меня на работе этот показатель около 45 dB) можно обойтись без повышения громкости. Индивидуальные особенности слуха, в общем-то, тоже никто не отменял.
Все-таки, наушники, являющиеся потомками военных и медицинских устройств, несмотря на все старания производителя — это не про hi-res listening, что бы под этим словом не понималось.
Trekz Air — это, прежде всего, про тренировки, про спорт, про безопасность.
Мотивы композиций узнаваемы, если бегать недалеко от шоссе, включив наушники на максимальную громкость.
При этом, естественно, наибольшие потери будут в низко и высокочастотном диапазонах.
Можно улучшить звукоизоляцию, используя пенные беруши, но тогда лишаемся основной фишки наушников.
Я смещаю наушники в сторону глаз, подальше от уха (не как на фото). Нивелируя “хонки-эффект” (получается, если сделать “горн” из ладоней около рта), получаем субъективно более ровную ачх, меньше крикливости, меньше вибраций.
Наушники не сильно давят на скулы при достаточно широкой голове.
Аккумулятора хватает на 4 часа непрерывного звуковоспроизведения. Именно такой результат я получил, слушая музыку в паре с HTC U11. Производитель заявляет о большем сроке непрерывной работы.
На пробежку — точно хватит. В режиме standby — не менее суток (производитель обещает до 20 дней автономной работы).
Использовать их в качестве гарнитуры мне нравится намного больше.
Особенно удобны Trekz Air в зале: наушники из ушей не выпадут, повышенного засорения звуковода не предвидится, ровно как и неприятных ощущений от распирания уха.
А еще в Trekz Air улучшили ситуацию с микрофоном. В старой версии бывало, что я собеседника слышу, а он меня — нет. Здесь проблема ликвидирована окончательно.
Эпилог
Как бы там ни было, новый флагман компании так и не стал устройством для аудиофилов, и даже к ним не приблизился. Основным препятствием на пути разработчиков по-прежнему остается конструктив излучателя.
Тем не менее, модель стала лучше, и по звуку, и по юзабилити. Новый флагман — Trekz Air, действительно флагман и действительно новый. Aftershokz вплотную приблизились к некоторым вкладышам, превзойдя их в сценариях использования — они выдерживают любые условия эксплуатации и всегда находятся на голове. Trekz Air не нужно поправлять во время пробежки, с ними не прослушать ночью ребенка. Кроме того, легко отвечать на звонки в дороге, продолжая оставаться в контакте с окружающим миром.
Для своих задач и слушателей команда Aftershokz в очередной раз выпустила годную штуку, которая, к тому же, может спасти немало человеческих пешеходов.
Если надумаете приобрести, то при покупке наушников в Medgadgets по купону AIR20 будет скидка 20%. Купон действует до конца февраля.