Құлаққа тағылатын дыбыс шығаратын құрылғы

Кіріспе

Құлаққа жақын орналастырылатын дыбыс шығаратын құрылғы.

Құлаққаптар – пайдаланушының құлағында немесе басында тағылатын шағын динамиктер. Олар электр сигналын сәйкес дыбысқа айналдыратын электроакустикалық түрлендіргіштер. Құлаққаптар бір пайдаланушыға аудио көзін жеке тыңдауға мүмкіндік береді, ал динамиктер дыбысты ашық кеңістікке шығарып, жақын тұрғандардың естуіне мүмкіндік береді. Құлаққаптар құлаққаптар немесе, көше тілінде, «қаптар» деп те аталады. Сыртқы (құлақтың айналасын қамтитын) және ішкі (құлақтың үстіне орналасатын) құлаққаптар драйверлерді бекіту үшін бастың үстінен өтетін таспаны пайдаланады. Тағы бір түрі – құлаққап немесе құлаққа салынатын құрылғылар.

Құлаққаптардың дыбысты қайта беру сапасы әртүрлі болуы мүмкін. Телефонға арналған гарнитуралар, әдетте, аудиофилдер музыка тыңдау үшін қолданатын қымбат құрылғылардың жоғары сапалы дыбысын шығара алмайды. Сымды құлаққаптарда әдетте дыбыс көзіне қосылу үшін ұяшқы немесе телефондық ұясы болады. Кейбір құлаққаптар сымсыз, Bluetooth қосылысын пайдаланып, радио толқындары арқылы ұялы телефондар және цифрлық плеерлер сияқты бастапқы құрылғылардан аудио сигналын жібереді. 1980-ші жылдардан бастап Walkman эффектісінің нәтижесінде құлаққаптар жаяу жолдар, азық-түлік дүкендері және қоғамдық көліктер сияқты қоғамдық орындарда қолданыла бастады. Құлаққаптарды дыбыс инженерлері тікелей концерттерде немесе дыбыс жазбаларында дыбысты араластыру үшін, диджейлер келесі әнді аудитория естімейтіндей дайындау үшін, сондай-ақ ұшқыштар мен колл-орталық қызметкерлері де пайдаланады. Соңғы екі түрдегі қызметкерлер микрофоны бар құлаққаптарды қолданады.

Тарих

Құлаққаптар телефонды пайдалану кезінде адам қолының босатылу қажеттілігінен туындады. 1880 жылдары телефон ойлап табылғаннан кейін, телефон станциясы операторлары телефон қабылдағышын орнату үшін басқа құрылғыларды қолдана бастады. Қабылдағыш басына иілгіш ұстағыш арқылы бекітілді, ол оны құлаққа жақын ұстады. Басқа құрылғы оператордың қолына кедересіздік беріп, телефон шалушылар мен қабылдағыштардың сымдарын оңай жалғауға мүмкіндік берді. Басқа орнатылған телефон қабылдағышы жеке түрде "құлаққап" деп аталды. Бұл басқа орнатылған телефон қабылдағыштары, қазіргі заманғы құлаққаптардан өзгеше, тек бір құлаққаптан тұрды. 1890 жылдары британдық Electrophone компаниясы екі құлаққаптан тұратын тыңдау құрылғысын жасады. Бұл құрылғы телефон желілері арқылы тыңдау жүйесін құрды, бұл клиенттерге Лондон театрлары мен опера үйлеріндегі қойылымдардың тікелей эфирін тыңдауға мүмкіндік берді. Қызметке жазылған абоненттер екі үлкен құлаққап арқылы тыңдай алатын, олар мойынның астына бекітіліп, ұзын таяқпен ұсталатын. Француз инженері Эрнест Меркадье 1891 жылы құлаққа салынатын құлаққаптар жиынтығын патенттеді. Ол "Оператордың басына қолдану кезінде жеңіл болуы үшін телефон қабылдағыштарын жақсарту" үшін АҚШ патенті No. 454,138 алды. Қазіргі заманғы құлаққаптар радио хабарларын таратудың бастапқы кезеңі болған сымсыз телеграфия саласынан дамыды. Кейбір сымсыз телеграфияны дамытушылар телефон қабылдағышының динамигін сымсыз қабылдау тізбегінің электр сигналын анықтау үшін пайдалануды жөн көрді. 1902 жылға қарай Ли де Форест сияқты сымсыз телеграфия саласындағы жаңашылдар қабылдау тізбегінің сигналын есту үшін екі басқа орнатылған телефон қабылдағышын бірге қолданды. Екі басқа орнатылған телефон қабылдағышы жеке түрде "басқа телефондар" деп аталды, ал бір жылдан кейін "құлаққаптар" деген сөз қолданыла бастады. 1909 жылы Holtzer Cabot компаниясы сымсыз операторларға арналған құлаққаптарды жасаған алғашқы компаниялардың бірі болды. Олар сондай-ақ телефон операторлары үшін басқа қабылдағыштар мен үйге арналған қарапайым телефон қабылдағыштарын жасады. Олар АҚШ Әскери-теңіз күштеріне бас құрылғыларын жеткізуші алғашқы компания болды. 1910 жылы ол жексенбі күнгі қағида кезінде уағыздарды ести алмағандықтан телефондық гарнитураның прототипін ойлап тапты. Ол оны сынақтан өткізу үшін теңіз күштеріне ұсынды, олар оның жақсы сапасы үшін дереу 100 данаға тапсырыс берді. Wireless Specialty Apparatus Co., Baldwin Radio Company компаниясымен серіктестікте Юта штатында тапсырыстарды орындау үшін өндіріс орнын құрды. Бұл ертедегі құлаққаптар жылжымалы темір драйверлерін пайдаланды.

Headphones grew out of the need to free up a person's hands when operating a telephone. By the 1880s, soon after the invention of the telephone, telephone switchboard operators began to use head apparatuses to mount the telephone receiver. The receiver was mounted on the head by a clamp which held it next to the ear. The head mount freed the switchboard operator's hands, so that he could easily connect the wires of the telephone callers and receivers. The head mounted telephone receiver in the singular form was called a "headphone". These head mounted phone receivers, unlike modern headphones, only had one earpiece. By the 1890s a listening device with two earpieces – which was not mounted on the head – was developed by the British company Electrophone. The device created a listening system through the phone lines that allowed the customer to connect into live feeds of performances at theaters and opera houses across London. Subscribers to the service could listen to the performance through a pair of massive earphones that connected below the chin and were held by a long rod. French engineer Ernest Mercadier in 1891 patented a set of in ear headphones. He was awarded U. S. Patent No. 454,138 for “improvements in telephone receivers which shall be light enough to be carried while in use on the head of the operator." Modern headphones subsequently evolved out of the emerging field of wireless telegraphy, which was the beginning stage of radio broadcasting. Some early wireless telegraph developers chose to use the telephone receiver's speaker as the detector for the electrical signal of the wireless receiving circuit. By 1902 wireless telegraph innovators, such as Lee de Forest, were using two jointly head mounted telephone receivers to hear the signal of the receiving circuit. The two head mounted telephone receivers were called in the singular form "head telephones". and a year later the compound word "headphones" began to be used. One of the earliest companies to make headphones for wireless operators was the Holtzer Cabot Company in 1909. They were also makers of head receivers for telephone operators and normal telephone receivers for the home. He was the first major supplier of headsets to the U. S. Navy. In 1910 he invented a prototype telephone headset due to his inability to hear sermons during Sunday service. He offered it for testing to the navy, which promptly ordered 100 of them because of their good quality. Wireless Specialty Apparatus Co., in partnership with Baldwin Radio Company, set up a manufacturing facility in Utah to fulfill orders. These early headphones used moving iron drivers,

Пайдаланушының құлақ жолына салынатын кішкентай құлаққаптар алғаш рет есту аппараттары үшін жасалды. Олар 1954 жылы Regency TR 1 транзисторлық радиосының енгізілуімен коммерциялық тұрғыда қолданысқа түсті. Тарихтың ең танымал аудио құрылғысы болған транзисторлық радио тыңдау әдеттерін өзгертті, адамдарға кез келген жерде радио тыңдауға мүмкіндік берді. Құлаққаптар дыбыс шығару үшін жылжымалы темір драйверін немесе пьезоэлектрлік кристалды пайдаланады. Қазіргі кезде портативті қолданбаларда ең көп қолданылатын 3,5 мм радио және телефон ұңғышы кем дегенде 1964 жылы шыққан Sony EFM 117J транзисторлық радиосынан бері қолданылып келеді. Оның танымалдылығы 1979 жылы Walkman портативті таспа ойнатқышында қолданылуымен артты.

Қолданбалар

Құлақ аспаптары стационарлық CD және DVD ойнатқыштармен, үй кинотеатрымен, дербес компьютерлермен немесе портативті құрылғылармен (мысалы, цифрлық аудио ойнатқыш / MP3 ойнатқыш, ұялы телефон) пайдаланылуы мүмкін, егер бұл құрылғылар құлақ аспаптарының ұясымен жабдықталған болса. Сымсыз құлаққаптар көзіне кабель арқылы қосылмайды. Олар FM, Bluetooth немесе Wi-Fi сияқты радио немесе инфрақызыл тарату арнасы арқылы кодталған радио немесе инфрақызыл сигналын қабылдайды. Бұл батареямен жұмыс істейтін қабылдағыш жүйелері, құлаққаптар олардың бір бөлігі ғана. Сымсыз құлаққаптар Silent disco немесе Silent Gig сияқты шараларда қолданылады. Кәсіби аудио саласында диджейлер диджей-миксерімен тікелей эфирде, ал дыбыс инженерлері сигнал көздерін бақылау үшін құлаққаптарды пайдаланады. Радио студияларында диджейлер микрофонға сөйлескенде динамиктерді өшіріп, өз даусын бақылап, акустикалық кері байланысты болдырмау үшін құлаққаптарды киеді. Студиялық жазбаларда музыканттар мен әншілер қосымша трекке немесе топқа ойнау немесе ән салу үшін құлаққаптарды пайдаланады. Әскери мақсаттарда түрлі аудио сигналдар құлаққаптар арқылы бақыланады. Сымды құлаққаптар дыбыс көзіне кабель арқылы қосылады. Ең көп таралған жалғауыштар – 6,35 мм (1/4 дюйм) және 3,5 мм телефондық жалғауыштар. Үлкен 6,35 мм жалғауыштар тұрақты орналасқан үй және кәсіби жабдықтарда жиі кездеседі. 3,5 мм жалғауыш қазіргі уақытта портативті қолдану үшін ең көп қолданылатын жалғауыш болып табылады. 6,35 мм және 3,5 мм құрылғыларды түрлендіруге арналған адаптерлер бар. Сымсыз құлаққаптар белсенді компонент ретінде батарея, зарядтау контроллері, динамик драйвері және сымсыз трансивер сияқты ішкі жабдықтардың болуына байланысты қымбатқа түседі, ал сымды құлаққаптар пассивті компонент болып табылады және динамикті дыбыс көзіне тапсырады. Кейбір құлаққап сымдары дыбыс деңгейін реттеу үшін сериялық потенциометрмен жабдықталған. Сымды құлаққаптар ажыратылмайтын кабельмен немесе ажыратылатын ұрғыш-ұрғыш плагинімен жабдықталуы мүмкін, сондай-ақ тағы бір сымды құлаққапты параллель тізбекке қосуға мүмкіндік беретін екі порты болуы мүмкін, бұл аудио сигналын бөлісу үшін бөледі, бірақ екі кірістен бір уақытта дыбыс тыңдау үшін де қолданылуы мүмкін. Сыртқы аудио бөлгіш бұл мүмкіндікті қосуға мүмкіндік береді.

Headphones may be used with stationary CD and DVD players, home theater, personal computers, or portable devices (e. g., digital audio player/MP3 player, mobile phone), as long as these devices are equipped with a headphone jack. Cordless headphones are not connected to their source by a cable. Instead, they receive a radio or infrared signal encoded using a radio or infrared transmission link, such as FM, Bluetooth or Wi Fi. These are battery powered receiver systems, of which the headphone is only a component. Cordless headphones are used with events such as a Silent disco or Silent Gig. In the professional audio sector, headphones are used in live situations by disc jockeys with a DJ mixer, and sound engineers for monitoring signal sources. In radio studios, DJs use a pair of headphones when talking to the microphone while the speakers are turned off to eliminate acoustic feedback while monitoring their own voice. In studio recordings, musicians and singers use headphones to play or sing along to a backing track or band. In military applications, audio signals of many varieties are monitored using headphones. Wired headphones are attached to an audio source by a cable. The most common connectors are 6.35 mm (1/4inch) and 3.5 mm phone connectors. The larger 6.35 mm connector is more common on fixed location home or professional equipment. The 3.5 mm connector remains the most widely used connector for portable application today. Adapters are available for converting between 6.35 mm and 3.5 mm devices. As active component, wireless headphones tend to be costlier due to the necessity for internal hardware such as a battery, a charging controller, a speaker driver, and a wireless transceiver, whereas wired headphones are a passive component, outsourcing speaker driving to the audio source. Some headphone cords are equipped with a serial potentiometer for volume control. Wired headphones may be equipped with a non detachable cable or a detachable auxiliary male to male plug, as well as some with two ports to allow connecting another wired headphone in a parallel circuit, which splits the audio signal to share with another participant, but can also be used to hear audio from two inputs simultaneously. An external audio splitter can retrofit this ability.

Аудиометриялық сынақ үшін қолданылатын қосымшалар

Есту қабілетін бағалау, есту қабілетінің нашарлауын медициналық тұрғыдан диагностикалау, есту қабілетіне қатысты басқа ауруларды анықтау және кәсіби есту сақтау бағдарламаларында есту күйін қадағалау үшін аудиология саласында әртүрлі арнайы құлаққаптар немесе құлаққаптар қолданылады. Калибрлеудің қарапайымдылығы және сынақ орындарындағы нәтижелерді салыстыру мүмкіндігіне байланысты құлаққаптардың белгілі бір үлгілері стандарт ретінде қабылданды. Супраауральды стильдегі құлаққаптар тарихи түрде аудиологияда ең көп қолданылған, себебі оларды калибрлеу оңай және көп жылдар бойы стандарт саналды. Көбінесе қолданылатын үлгілер – Telephonics Dynamic Headphone (TDH) 39, TDH 49 және TDH 50. Бүгінгі күні құлақ ішіне салынатын немесе кіріктірілген стильдегі құлаққаптар жиірек қолданылады, өйткені олар аурааралық әлсіретудің жоғары деңгейін қамтамасыз етеді, 6000 және 8000 Гц жиілігінде сынақ жүргізген кезде аз өзгергіштік тудырады және құлақ каналдарының тарылуынан туындайтын сынақ мәселелерін болдырмайды. Etymotic Research ER 3A – құлақ аспаптарымен жұмыс істейтін кіріктірілген құлаққаптардың кең таралған үлгісі. Аудио тыңдау құлаққаптары кең жиілік диапазонында (8000 Гц-тан 20000 кГц-ға дейін) есту шегін анықтау үшін де қолданылады. Etymotic Research ER 2A құлақ аспаптарымен қатар, Sennheiser HDA300 және Koss HV/1A айналмалы құлаққаптары ANSI стандарттарында сипатталған кеңейтілген жоғары жиілік диапазоны үшін анықтамалық эквивалентті дыбыс қысымы деңгейінің мәндеріне ие жалғыз үлгілер болып табылады. Аудиометрлер мен құлаққаптар бірге калибрленуі керек. Калибрлеу процесінде аудиометрден құлаққаптарға берілетін сигнал дыбыс деңгейін өлшеуішпен өлшенеді, бұл сигналдың дыбыс қысымы деңгейі мен жиілігі бойынша аудиометр көрсеткіштерімен сәйкес келуін қамтамасыз етеді. Калибрлеу сыртқы құлақтың беру функциясын имитациялайтын акустикалық байланысқа қосылған құлаққаптармен жүргізіледі. Аудиометрді калибрлеудің бастапқы кезеңінде нақты құлаққаптар пайдаланылғандықтан, тіпті бірдей марка мен модельдегі басқа құлаққаптармен оларды ауыстыруға болмайды. Сондықтан, төмен кедергілі құлаққаптар әдетте қаттырақ және тиімдірек болады, бірақ оларға қуатты күшейткіш қажет. Жоғары кедергілі құлаққаптар күшейткіштің шектеулеріне төзімдірек, бірақ берілген шығыс деңгейінде аз дыбыс шығарады. Тарихи тұрғыдан алғанда, көптеген құлаққаптардың кедергісі жоғары болған, көбінесе 500 Омнан асып, олар жоғары кедергілі лампалық күшейткіштермен жақсы жұмыс істеуіне мүмкіндік берген. Керісінше, қазіргі заманғы транзисторлық күшейткіштердің шығыс кедергісі өте төмен болуы мүмкін, бұл төмен кедергілі құлаққаптарды пайдалануға мүмкіндік береді. Алайда, бұл ескі аудио күшейткіштердің немесе стерео жүйелердің кейбір заманауи, төмен кедергілі құлаққаптарда нашар сапалы дыбыс шығаруы мүмкін дегенді білдіреді. Мұндай жағдайда сыртқы құлаққап күшейткіші пайдалы болуы мүмкін.

Various types of specially designed headphones or earphones are also used to evaluate the status of the auditory system in the field of audiology for establishing hearing thresholds, medically diagnosing hearing loss, identifying other hearing related disease, and monitoring hearing status in occupational hearing conservation programs. Specific models of headphones have been adopted as the standard due to the ease of calibration and ability to compare results between testing facilities. Supra aural style headphones are historically the most commonly used in audiology as they are the easiest to calibrate and were considered the standard for many years. Commonly used models are the Telephonics Dynamic Headphone (TDH) 39, TDH 49, and TDH 50. In the ear or insert style earphones are used more commonly today as they provide higher levels of interaural attenuation, introduce less variability when testing 6,000 and 8,000 Hz, and avoid testing issues resulting from collapsed ear canals. A commonly used model of insert earphone is the Etymotic Research ER 3A. Circum aural earphones are also used to establish hearing thresholds in the extended high frequency range (8,000 Hz to 20,000 kHz). Along with Etymotic Research ER 2A insert earphones, the Sennheiser HDA300 and Koss HV/1A circum aural earphones are the only models that have reference equivalent threshold sound pressure level values for the extended high frequency range as described by ANSI standards. Audiometers and headphones must be calibrated together. During the calibration process, the output signal from the audiometer to the headphones is measured with a sound level meter to ensure that the signal is accurate to the reading on the audiometer for sound pressure level and frequency. Calibration is done with the earphones in an acoustic coupler that is intended to mimic the transfer function of the outer ear. Because specific headphones are used in the initial audiometer calibration process, they cannot be replaced with any other set of headphones, even from the same make and model. Therefore, lower impedance headphones tend to be louder and more efficient, but also demand a more capable amplifier. Higher impedance headphones are more tolerant of amplifier limitations, but produce less volume for a given output level. Historically, many headphones had relatively high impedance, often over 500 ohms so they could operate well with high impedance tube amplifiers. In contrast, modern transistor amplifiers can have very low output impedance, enabling lower impedance headphones. Unfortunately, this means that older audio amplifiers or stereos often produce poor quality output on some modern, low impedance headphones. In this case, an external headphone amplifier may be beneficial.

Сезімталдық

Сезімталдық – құлаққаптың кіріс электр сигналын естілетін дыбысқа қаншалықты тиімді түрлендіретінін көрсететін өлшем. Осылайша, ол белгілі бір электрлік қуат деңгейінде құлаққаптың қаншалықты қатты екенін көрсетеді. Ол дыбыс қысымы деңгейінің милливаттына (dB (SPL)/mW) немесе вольтқа (dB (SPL)/V) шаққандағы децибелдермен өлшенеді. Өкінішке орай, екі анықтама да кеңінен қолданылады, көбінесе бірін-бірі алмастырып қолданылады. Көптеген стандартты құлаққаптар үшін құлақ аспап күшейткішінің шығыс кернеуі (бірақ қуаты емес) тұрақты болғандықтан, dB/mW Ом заңы арқылы dB/V-қа түрлендірілгенде көбінесе пайдалырақ болады:

Вольт бойынша сезімталдық белгілі болғаннан кейін, құлаққаптардың максималды дыбыс деңгейін күшейткіштің максималды шығыс кернеуінен оңай есептеуге болады. Мысалы, сезімталдығы 100 дБ (SPL)/V құраған құлаққап үшін 1 шыңдық орташа квадратық (RMS) кернеуін беретін күшейткіш 100 дБ максималды дыбыс деңгейін тудырады. Жоғары сезімталдықты құлаққаптарды қуат күшейткіштерімен жұптастыру қауіпті деңгейде жоғары дыбыс деңгейін тудырып, құлаққаптарға зиян келтіруі мүмкін. Дыбыс қысымының максималды деңгейі – жеке талғам мәселесі, кейбір дереккөздер 110-120 дБ-дан аспауды ұсынады. АҚШ Еңбек және кәсіптік қауіпсіздік басқармасы ұзақ мерзімді есту қабілетінің нашарлауын болдырмау үшін орташа SPL 85 дБ(A)-дан аспауын ұсынады, ал Еуропалық Одақтың EN 50332 1:2013 стандарты 85 дБ(A)-дан жоғары дыбыс деңгейлері үшін ескертуді талап етеді, ал абсолютті максималды дыбыс деңгейі (40–4000 Гц шу арқылы анықталған) кездейсоқ есту қабілетінің зардап шегуіне жол бермес үшін 100 дБ-дан аспауы керек. Бұл стандартты қолдану кезінде 90, 100 және 110 дБ (SPL)/V сезімталдығы бар құлаққаптар есту қабілетіне зиян келтіру қаупін азайту үшін максималды дыбыс деңгейінде 3,162, 1,0 және 0,3162 RMS вольтынан аспайтын күшейткішпен қуатталуы керек. Құлаққаптардың сезімталдығы әдетте 80 мен 125 дБ/мВт аралығында болады және әдетте 1 кГц жиілігінде өлшенеді.

Сипаттамалар

Құлақ аспаптарының мөлшері сапа мен тасымалдауға қолайлылығы арасындағы тепе-теңдікке әсер етеді. Әдетте, құлаққаптардың пішін факторларын төрт негізгі санатқа бөлуге болады: құлақты жабатын (over ear), құлаққа тигізетін (on ear), құлаққап және құлақ ішіне салынатын.

Қылжымалы

Сымды құлаққаптар кабель арқылы дыбыс көзіне тікелей электрлік байланыс жасайды, әдетте құлаққап ұясы арқылы қосылады.

Сымсыз

Қазіргі заманғы сымсыз немесе сымсыз құлаққаптарда екі құлаққапты бастапқы құрылғыға немесе бір-біріне жалғастыратын сым болмайды; олар Bluetooth сияқты сымсыз технология арқылы аудионы қабылдайды. Тарихи тұрғыдан алғанда, «сымсыз» термині радио қабылдағышқа қосылуды білдіретін, сымсыз деп аталатын құрылғыға қатысты қолданылды. Кейбір модельдерде екі аудио ағыны бір құлаққапқа жіберіледі, ол ағынның бірін екінші құлаққапқа жібереді. Ал басқа модельдерде әр құлаққап аудио ағынын тікелей бастапқы құрылғыдан алады. Бірінші жағдай мұрагерлік жүйелермен үйлесімділік артықшылығын ұсынады, ал екінші жағдай бір аудио ағынын жіберуге міндетті құлаққаптың қуатын үнемдеу артықшылығын береді.

Ауызша

Циркумауральдық құлаққаптар (кейде толық өлшемді немесе құлақты жабатын құлаққаптар деп те аталады) құлақты толық қамтитын дөңгелек немесе эллипс тәрізді құлақ жастықшаларына ие. Бұл құлаққаптар құлақты толығымен қоршағандықтан, сыртқы шуды басу үшін басқа тығыз жабысатындай етіп жасалуы мүмкін. Өлшемдеріне байланысты циркумауральдық құлаққаптар ауыр болуы мүмкін, тіпті кейбір үлгілерінің салмағы жоғары. Сондықтан салмақтан туындайтын дискомфортты азайту үшін эргономикалық бас таспасы мен құлақ жастықшаларының дизайны қажет. Бұларды жазу студиясындағы барабаншылар жиі қолданады.

Аудиодан тыс

Супраауралдық немесе құлақ үстіне тағылатын наушниктерде құлақтың айналасын емес, құлаққа тікелей қысым жасайтын жастықшалар болады. Олар 1980-ші жылдары жеке стереожүйелермен жиі бірге сатылатын. Бұл типтегі наушниктер, әдетте, сыртқы шуды нашар өткізетін циркумауралдық наушниктерге қарағанда кішкентай және жеңіл болады. Циркумауралдық наушниктер құлақтың айналасына жайғасқандықтан, супраауралдық наушниктер құлаққа қысым салғандықтан ыңғайсыздық тудыруы мүмкін. Наушник қаптарының материалына байланысты ыңғайлылығы да әртүрлі болуы мүмкін.

Құлақ аспаптары

Құлаққаптар – сыртқы құлаққа тікелей орналастырылатын, бірақ құлақ каналдарына енбейтін өте кішкентай наушниктер. Құлаққаптар портативті және ыңғайлы, бірақ көптеген адамдар оларды қолайсыз деп санайды. Олар дыбысты жақсы оқшауламайды және сыртқы шудың кіруіне мүмкіндік береді; пайдаланушылар есту қабілетін жоғалту қаупімен дыбыс деңгейін тым жоғары көтеруге тырысуы мүмкін. Екінші жағынан, олар пайдаланушыға қоршаған ортаны жақсырақ сезінуге мүмкіндік береді. Транзисторлық радионың пайда болған кезінен бастап құлаққаптар жеке музыкалық құрылғылармен жиі бірге сатылып келді. Олар көбінесе жайлылық үшін көбік немесе резеңке төсемдермен бірге ұсынылады. («Earbuds» термині 1984 жылдан бері қолданылып келеді, бірақ Apple компаниясының MP3 плеерінің табысымен 2001 жылдан кейін ғана кеңінен танылды.)

Құлаққа кіретін құлақ аспаптары

Құлақ ішіне салынатын құлаққаптар, құлақ ішіне орналасатын мониторлар (IEM) немесе каналдық құлаққаптар деп те аталады, құлаққаптар сияқты портативті, бірақ құлақ арнасына тікелей салынатын шағын құлаққаптар. IEM құлаққаптары – бұл жоғары сапалы құлақ ішіне салынатын құлаққаптар, оларды дыбыс инженерлері, музыканттар және аудиофилдер пайдаланады. Құлақ ішіне салынатын құлаққаптардың сыртқы қабықшалары пластик, алюминий, керамика және басқа металл қорытпалары сияқты әртүрлі материалдардан жасалады. Құлақ арнасына енгізілетін құлаққаптар сырғып кетуі мүмкін, сонымен қатар сыртқы шуды жақсы тоқтатады. Қауіпсіздік немесе басқа да себептерге байланысты дыбыс қажет болған жағдайларда, мысалы, жүргенде, көлік жүргізгенде немесе көлік құралының жанында немесе ішінде отырғанда, қоршаған ортадан дыбыстың жоқтығы мәселе тудыруы мүмкін. Кейбір құлаққаптарда қажет болғанда сыртқы дыбысты естуге мүмкіндік беретін кіріктірілген микрофондар бар. Жалпы немесе жеке жасалған құлақ арнасының тығындары силикон резеңкесінен, эластомерден немесе көбіктен жасалады. Төменгі деңгейдегі құрылғылардағы мұндай тығындар ауыстырылатын болуы мүмкін, бұл олардың құлап, құлақ арнасына кіріп қалу қаупін арттырады. Жеке жасалған құлаққаптар құлақ арнасының қалыптарын пайдаланып, қосымша жайлылықты және шуды оқшаулауды қамтамасыз ететін жеке құйылған тығындарды жасайды. Коммуникациялық құлаққаптар екі жақты байланыс үшін қолданылады және әдетте құлаққаптан және қосылған микрофоннан тұрады. Мұндай құлаққаптар авиация, әскери, спорт, музыка және көптеген қызмет көрсету салаларында қолданылады. Олар қолданылуына, қажетті шуды басу деңгейіне және қажетті байланыс сапасына байланысты әртүрлі пішінде және өлшемде болады.

Қоршаған орта шуын азайту

Қоршаған ортадан келетін жағымсыз дыбыстарды құлақтан дыбысты пассивті шуды оқшаулау арқылы немесе, көбінесе оқшаулаумен бірге, белсенді шуды жою арқылы азайтуға болады. Пассивті шуды оқшаулау – бұл құлаққаптың корпусын, құлақтың үстіне немесе ішіне орналастырып, дыбысты жай ғана бөгейтін пассивті құлаққап ретінде пайдалану. Ең көп деңгейде дыбысты өшіретін құлаққаптар – құлаққа арналған және жабық артқы құлаққаптар, олардың ішінде сыртқы және ішкі құлаққаптар бар. Ашық артқы және құлаққаптар да біршама пассивті шуды оқшаулайды, бірақ басқаларына қарағанда әлдеқайда аз. Типик жабық артқы құлаққаптар 8-12 дБ-ға дейін, ал құлаққа арналған құлаққаптар 10-15 дБ-ға дейін дыбысты өшіреді. Кейбір модельдер барабаншылар үшін арнайы жасалған, барабаншыға жазылған дыбысты бақылауға көмектесу үшін, сонымен қатар барабаннан тікелей келетін дыбысты мүмкіндігінше азайту үшін жасалған. Мұндай құлаққаптар қоршаған ортаның шуын шамамен 25 дБ-ға дейін азайтады. Белсенді шуды жою құлаққаптары микрофонды, күшейткішті және динамикті пайдаланып, қоршаған ортаның шуын кері фазада алып, күшейтеді және ойнатады; бұл белгілі бір деңгейде микрофонмен алынбайтын және кері бұрылмайтын қажетті дыбыс көзіне әсер етпей, қоршаған ортадан келетін жағымсыз шуды жоюға мүмкіндік береді. Оларға қуат көзі, әдетте батарея, қажет, осы схеманы жұмыс істеу үшін. Белсенді шуды жою құлаққаптары айналадағы шуды 20 дБ немесе одан да көп азайта алады, бірақ белсенді схема негізінен тұрақты дыбыстар мен төмен жиіліктерде, өткір дыбыстар мен дауыстардан гөрі тиімді. Кейбір шуды жою құлаққаптары негізінен ұшақтардағы, пойыздардағы және автомобильдердегі төмен жиілікті қозғалтқыш пен қозғалыс шуын азайтуға арналған және басқа түрдегі шу бар ортада аз тиімді.

Трансдуктор технологиясы

Құлаққаптар электр сигналдарын дыбысқа түрлендіру үшін әртүрлі түрдегі түрлендіргіштерді қолданады.

Қозғалтқыш катушка

Қозғалыстағы орамды драйвер, көбінесе "динамикалық" драйвер деп аталады, құлаққаптарда ең көп қолданылатын түрі. Ол құлаққаптың негізіне бекітілген тұрақты магнит элементінен тұрады, ол тұрақты магнит өрісін құрайды. Құлаққаптардағы магнит әдетте ферриттен немесе неодимнен жасалады. Дауыс орамы – жеңіл сым орамасы, магнит өрісінде орналасып, әдетте жеңіл, жоғары қатаңдыққа ие, массасы аз целлюлозадан, полимерден, көміртек материалынан, қағаздан сияқты материалдардан жасалған диафрагмаға қосылады. Аудиосигналдың өзгеретін тогы орама арқылы өткенде, ол тұрақты магнит өрісіне қарсы әрекет ететін өзгеретін магнит өрісін жасайды, орамаға өзгеретін күш түсіріп, оны және оған бекітілген диафрагманы қозғайды. Қозғалған диафрагма ауаны қозғап, дыбыс толқындарын тудырады.

Электростатикалық

Электростаттық драйверлер екі тесікті металл пластиналардың (электродтардың) арасында ілінген, электрленген жұқа диафрагмадан тұрады, әдетте, жабынмен жабылған ПЭТ пленкалық мембрана. Дыбыстың электр сигналы электродтарға беріледі, бұл электр өрісін жасайды; осы өрістің полярлығына байланысты диафрагма пластиналардың біріне тартылады. Ауа тесіктер арқылы итеріледі; мембрананы үздіксіз өзгеріп отыратын электр сигналымен біріктіре отырып, дыбыс толқыны пайда болады. Электростатикалық құлаққаптар көбінесе жылжымалы катушкалы құлаққаптардан қымбат және сирек кездеседі. Сонымен қатар, мембрананы қозғалту үшін сигналды күшейтуге арналған арнайы күшейткіш қажет, ол көбінесе 100-ден 1000 вольтқа дейінгі электр потенциалын талап етеді. Диафрагмалық мембрананың өте жұқа және жеңіл болуы, көбінесе тек бірнеше микрометр қалыңдығы және қозғалатын металл бөліктерінің толық болмауы электростатикалық құлаққаптардың жиілік диапазонын әдетте шамамен 20 кГц-тен жоғары көтереді. Жоғары жиілік диапазоны төменгі орта жиіліктердегі бұрмалану деңгейі естілетін жиілік диапазонының жоғарғы шегіне дейін сақталады, бұл жылжымалы катушкалы драйверлерде жиі кездеспейді. Сонымен қатар, жылжымалы катушкалы драйверлердегі жоғары жиілік аймағындағы жиілік жауабының өршілдігі болмайды. Сапалы электростатикалық құлаққаптар басқа түрлерге қарағанда айтарлықтай жақсы дыбыс бере алады. Электростатикалық құлаққаптарға 100 В-тан 1 кВ-қа дейін кернеу көзі қажет және пайдаланушының басына орнатылады. Изоляторлардың ойдағыдай жұмыс істеуіне байланысты, ешқандай қауіп жоқ. Оларға маңызды электр тогын берудің қажеті жоқ, бұл құрылыста ақау болған жағдайда пайдаланушы үшін электр қауіптілігін азайтады.

Электр

Электрет драйвері электростатикалық драйвер сияқты бірдей электромеханикалық принцип бойынша жұмыс істейді. Дегенмен, электрет драйверіне тұрақты заряд орнатылған, ал электростатикалық драйверлерге заряд сыртқы генератор арқылы беріледі. Электрет және электростатикалық құлаққаптар салыстырмалы түрде сирек кездеседі. Алғашқы электреттер көбінесе электростатикалық драйверлерге қарағанда арзан және техникалық мүмкіндіктері мен сапасы төмен болды. 2009 жылдан 2013 жылға дейінгі патенттік өтініштер мақұлданды, олар «фторланған циклді олефин электрет пленкасын» пайдалану арқылы 100 дБ деңгейінде 50 кГц жиілік диапазонына қол жеткізуге болатынын көрсетті. Бұл жаңа жетілдірілген электреттер дәстүрлі дөңгелек құлаққап драйверімен біріктірілген кезде, Жапондық аудио қоғамы Hi Res Audio бағдарламасына қатысуға лайық деп таныған құлаққаптар жасауға болады. АҚШ патенттері: 8,559,660 В2, 7,732,547 Б2, 7,879,446 Б2, 7,498,699 Б2.

Жазық магниттік

Жазық магниттік (сондай-ақ ортодинамикалық деп аталады) құлаққаптар электростатикалық құлаққаптарға ұқсас технологияны қолданады, бірақ бірнеше маңызды айырмашылықтары бар. Олар жазық магниттік динамиктерге ұқсас принциппен жұмыс істейді. Жазық магниттік драйвер салыстырмалы түрде үлкен мембранадан тұрады, оның ішіне сымдардың өрнегі кіріктірілген. Бұл мембрана екі жинақталған, бірін-біріне қарама-қарсы бағытталған тұрақты магниттердің арасында орналасқан. Мембранадағы сымдар арқылы ток өткен кезде, тұрақты магниттердің өрісімен әрекеттесетін магниттік өріс пайда болады, ол мембрананы қозғалысқа келтіріп, дыбыс тудырады.

Теңгерімді арматура

Теңгерілген арматура – бұл дыбыс түрлендіргіштің құрылымдық дизайны, ол негізінен көптеген басқа магниттік түрлендіргіш жүйелеріне тән диафрагмаға түсетін кернеуді жою арқылы элементтің электр тиімділігін арттыруға бағытталған. Сол жақ сызбада схемалық түрде көрсетілгендей, ол тұрақты магнит өрісінде қозғала алатындай иілгіш білігі бар жылжымалы магниттік арматурадан тұрады. Арматура магнит өрісінде дәл ортаға келтірілгенде, оған ешқандай күш әсер етпейді, сондықтан ол «теңгерілген» деп аталады. Оң жақ сызбада көрсетілгендей, катушка арқылы электр тогы өткенде, ол арматураны бір жаққа немесе екінші жаққа магниттейді, нәтижесінде ол білігінің айналасында сәл бұрылады, соның салдарынан диафрагма қозғалып дыбыс тудырады. Бұл конструкция механикалық тұрғыдан тұрақты емес; ең кішкентай тепе-теңсіздік арматураны магниттің бір полюсіне жабыстырып тастайды. Арматураны «тепе-теңдік» күйінде ұстап тұру үшін жеткілікті күшті қайтару күші қажет. Бұл оның тиімділігін төмендетсе де, бұл конструкция басқаларына қарағанда аз қуатпен көбірек дыбыс шығара алады. 1920 жылдары Baldwin Mica диафрагмалық радио құлаққаптары ретінде танымал болған теңгерілген арматура түрлендіргіштері, Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде әскери дыбыспен қуатталатын телефондарда қолдану үшін жетілдірілді. Олардың кейбіреулері тар жолақты дауыс сигналдары үшін 20%-дан 40%-ға дейін электр-акустикалық түрлендіру тиімділігіне қол жеткізді. Бүгінде олар көбінесе құлақ ішіне салынатын құлаққаптар мен есту аппараттарында қолданылады, онда олардың жоғары тиімділігі және кішкентай өлшемі маңызды артықшылықтар болып табылады. Олар әдетте есту спектрінің шектерінде (мысалы, 20 Гц-тен төмен және 16 кГц-тен жоғары) шектеледі және олардың толық мүмкіндіктерін беру үшін басқа драйвер түрлеріне қарағанда жақсы герметикалық жабылуды қажет етеді. Жоғары сапалы модельдерде бірнеше арматуралық драйверлер қолданылуы мүмкін, олар жиілік диапазондарын пассивті кроссовер желісін пайдалана отырып бөледі. Аз ғана модельдері төмен жиілікті дыбысты күшейту үшін арматуралық драйверді кішкентай жылжымалы катушкалық драйвермен біріктіреді. Радио қабылдағыштарға арналған алғашқы динамиктер конус үшін теңгерілген арматура драйверлерін қолданды.

A balanced armature is a sound transducer design primarily intended to increase the electrical efficiency of the element by eliminating the stress on the diaphragm characteristic of many other magnetic transducer systems. As shown schematically in the left diagram, it consists of a moving magnetic armature that is pivoted so it can move in the field of the permanent magnet. When precisely centered in the magnetic field there is no net force on the armature, hence the term 'balanced'. As illustrated in the right diagram, when there is electric current through the coil, it magnetizes the armature one way or the other, causing it to rotate slightly one way or the other about the pivot thus moving the diaphragm to make sound. The design is not mechanically stable; a slight imbalance makes the armature stick to one pole of the magnet. A fairly stiff restoring force is required to hold the armature in the 'balance' position. Although this reduces its efficiency, this design can still produce more sound from less power than any other. Popularized in the 1920s as Baldwin Mica Diaphragm radio headphones, balanced armature transducers were refined during World War II for use in military sound powered telephones. Some of these achieved astonishing electro acoustic conversion efficiencies, in the range of 20% to 40%, for narrow bandwidth voice signals. Today they are typically used only in in ear headphones and hearing aids, where their high efficiency and diminutive size is a major advantage. They generally are limited at the extremes of the hearing spectrum (e. g. below 20 Hz and above 16 kHz) and require a better seal than other types of drivers to deliver their full potential. Higher end models may employ multiple armature drivers, dividing the frequency ranges between them using a passive crossover network. A few combine an armature driver with a small moving coil driver for increased bass output. The earliest loudspeakers for radio receivers used balanced armature drivers for their cones.

Термоакустикалық технология

Термоакустикалық әсер өткізгіштің дыбыс жиілігіндегі Джоуль қыздыруынан дыбыс тудырады, бұл әсер магниттік емес және динамикті қозғалтпайды. 2013 жылы Цинхуа университетінің зерттеу тобы термоакустикалық механизмге негізделген көміртек нанотұбырлы жіңішке жіптен жасалған құлаққаптарды ұсынды. Дайындалған CNT жіңішке жіптен жасалған құлаққаптарда CNT жіңішке жіптен жасалған термоакустикалық чип деп аталатын жұмыс элементі бар. Мұндай чип кремний пластинаға орнатылған CNT жіп массивінен тұрады, ал пластинаға микроөңдеу әдістерімен белгілі бір тереңдіктегі периодтық ойыстар жасалады, бұл CNT жіптен субстратқа жылудың таралуын азайтуға көмектеседі.

Басқа да трансформатор технологиялары

Құлақ аспаптары үшін жиі қолданылмайтын түрлендіргіш технологияларға Heil Air Motion Transformer (AMT); пьезоэлектрлік пленка; таспалық планарлы магнит; магнитострикция және плазмалық немесе иондық түрлендіргіштер жатады. Алғашқы Heil AMT құлаққаптарын ESS Laboratories сатты, бұл компанияның динамиктерінің бірінен алынған ESS AMT твитерінің толық диапазонды жүйе ретінде қолданылуы еді. 21-ші ғасырдың басынан бері, AMT құлаққаптарын Швейцарияның Precide компаниясы ғана шығарып келеді. Пиезоэлектрлік пленкалы құлаққаптарды алғаш рет Pioneer компаниясы жасады, олардың екі моделі де ауа қозғалысының максималды көлемін шектейтін жалпақ пленкадан тұрды. Қазіргі уақытта TakeT компаниясы AMT түрлендіргіштеріне ұқсас пішіндегі пьезоэлектрлік пленкалы құлаққаптарды шығарады, бірақ Precide драйвері сияқты, диафрагмадағы түрлендіргіш жиырылған бөліктерінің мөлшері әртүрлі. Бұған қоса, ол арнайы твитер/супертвитер панелін қосу арқылы екі жолалы конструкцияны қамтиды. Диафрагманың жиырылған пішіні үлкен беті бар түрлендіргіштің кішірек кеңістікте орналасуына мүмкіндік береді. Бұл, сәулелену аумағын ескере отырып, түрлендіргіштің әрбір қозғалысында қозғалысқа келтірілетін ауаның жалпы көлемін арттырады. Магнитострикциялық құлаққаптар, кейде Bonephones деп сатылады, басқа жағынан дірілдеп, сүйек өткізгіш арқылы дыбысты жібереді. Бұл, әсіресе құлақтарының кедергісіз болуы қажет жағдайларда немесе есту жүйке аппаратына әсер етпейтін себептермен саңырау адамдар үшін өте пайдалы. Дегенмен, магнитострикциялық құлаққаптардың сапасы, құлақтың қалыпты жұмысына сүйенетін дәстүрлі құлаққаптармен салыстырғанда шектеулі. Сонымен қатар, 1980 жылдардың ортасында француз компаниясы Audio Reference, Henri Bondar ойлап тапқан Plasmasonic плазмалық құлаққаптарын сатуға тырысты. Қазіргі уақытта жұмыс істеп тұрған мысалдары жоқ. Құлақ аспаптарындағы ауаның шағын көлеміне байланысты плазмалық немесе иондық түрлендіргіш толық диапазонды драйвер ретінде жұмыс істей алады, бірақ оларға қажетті жоғары температура мен кернеу оларды өте сирек кездесетін етеді.

Transducer technologies employed much less commonly for headphones include the Heil Air Motion Transformer (AMT); Piezoelectric film; Ribbon planar magnetic; Magnetostriction and Plasma or Ionic. The first Heil AMT headphone was marketed by ESS Laboratories and was essentially an ESS AMT tweeter from one of the company's speakers being driven at full range. Since the turn of the century, only Precide of Switzerland have manufactured an AMT headphone. Piezoelectric film headphones were first developed by Pioneer, their two models used a flat sheet of film that limited the maximum volume of air movement. Currently, TakeT produces a piezoelectric film headphone shaped similarly to an AMT transducer but, which like the Precide driver, has a variation in the size of transducer folds over the diaphragm. It additionally incorporates a two way design by its inclusion of a dedicated tweeter/supertweeter panel. The folded shape of a diaphragm allows a transducer with a larger surface area to fit within smaller space constraints. This increases the total volume of air that can be moved on each excursion of the transducer given that radiating area. Magnetostriction headphones, sometimes sold under the label Bonephones, work by vibrating against the side of head, transmitting sound via bone conduction. This is particularly helpful in situations where the ears must be unobstructed, or for people who are deaf for reasons that do not affect the nervous apparatus of hearing. Magnetostriction headphones though, are limited in their fidelity compared to conventional headphones that rely on the normal workings of the ear. Additionally, in the mid 1980s, a French company called Audio Reference tried to market the Plasmasonic plasma headphone invented by Henri Bondar. There are no known functioning examples left. Due to the small volume of air in a headphone, the plasma or ionic transducer can become a full range driver although the high temperatures and voltages needed makes them very rare.

Жеңiлiктер мен шектеулер

Құлаққаптар басқа адамдарға дыбысты естімеуге мүмкіндік береді, жеке құпияны сақтау үшін немесе басқаларды мазаламау үшін, мысалы, қоғамдық кітапханада тыңдау кезінде. Олар сондай-ақ ұқсас бағадағы динамиктерге қарағанда жоғары дыбыс сапасын қамтамасыз ете алады. Бұл қабілетінің бір бөлігі – құлаққаптармен бөлмеде дыбысты түзету қажеттілігінің болмауы. Жоғары сапалы құлаққаптар 3 дБ-ға дейін 20 Гц-қа дейін өте тегіс төмен жиілікті жауапқа ие болуы мүмкін. Динамик төмен жиілікті қайта өндіру үшін салыстырмалы түрде үлкен (көбінесе 15" немесе 18") драйверді пайдалануы керек болса, құлаққаптар 40-50 миллиметрге дейін (немесе одан да кішкентай, құлақ ішіндегі мониторлық құлаққаптардағыдай) драйверлермен бас және суббас жиіліктерін дәл қайта өндіре алады. Құлаққаптардың төмен жиілікті өте жақсы көрсетуіне себебі – олар құлаққа тым жақын орналасқандықтан, ауаның салыстырмалы түрде аз көлемін қозғау жеткілікті. Нарықтағы "4 Гц-тен 20 кГц-ға дейін жиілік диапазоны" сияқты жарнамалық мәлімдемелер көбінесе шындықтан ауытқу болып табылады; өнімнің 20 Гц-тен төмен жиіліктердегі жауабы әдетте өте төмен. Құлаққаптар 3D позициялық аудио өңдеу алгоритмдерін пайдаланатын бейне ойындар үшін де пайдалы, өйткені олар ойыншыларға экраннан тыс дыбыс көзінің орнын дұрыс бағалауға көмектеседі (мысалы, қарсыластың қадамдары немесе оқ атуы). Walkman құрылғысынан бері қазіргі заманғы құлаққаптар стерео жазбаларды тыңдау үшін кеңінен қолданылып келеді, бірақ олардың стерео дыбысты қайта өндіру ерекшеліктері туралы пікірталас жалғасуда. Стерео жазбалар екі канал арасындағы дыбыстың күші мен фазалық айырмашылықтары арқылы көлденең тереңдік сезімін (стерео ажыратылуын) көрсетеді. Екі динамик шығарған дыбыс біріксе, ми бағытты анықтау үшін пайдаланатын фазалық айырмашылық пайда болады. Көптеген құлаққаптарда оң және сол каналдар осылай біріктірілмейтіндіктен, фантомдық орталықтың сезімі жоғалуы мүмкін. Күшті дыбыстар бір құлақта ғана естіледі, бір жақтан емес. Бинауралық жазбалар бағытты тікелей фаза ретінде кодтау үшін әртүрлі микрофондық техниканы қолданады, 2 кГц-тен төмен амплитуда айырмашылығы аз, көбінесе манекен басын пайдаланады. Олар құлаққаптар арқылы өте шынайы кеңістіктік әсер бере алады. Кәсіби жазбалар көбінесе стерео жазбаны пайдаланады, бинауралық емес, себебі динамиктер арқылы тыңдау құлаққаптар арқылы тыңдаудан гөрі көп таралған. Стерео дыбыстың кеңістіктік әсерін құлаққаптарда динамиктердегідей ету үшін, каналдар арасындағы жиілікке тәуелді кросс-фидті пайдалануға болады. Гарнитуралар дәстүрлі телефон тікелей қосылыстарына қарағанда эргономикалық артықшылықтарға ие. Олар байланыс орталығының операторларына телефонды қолмен ұстамай немесе оны жанына бұрмалап ұстамай, дұрыс отыруға мүмкіндік береді.

Headphones can prevent other people from hearing the sound, either for privacy or to prevent disturbing others, as in listening in a public library. They can also provide a level of sound fidelity greater than loudspeakers of similar cost. Part of their ability to do so comes from the lack of any need to perform room correction treatments with headphones. High quality headphones can have an extremely flat low frequency response down to 20 Hz within 3 dB. While a loudspeaker must use a relatively large (often 15" or 18") speaker driver to reproduce low frequencies, headphones can accurately reproduce bass and sub bass frequencies with speaker drivers only 40 50 millimeters wide (or much smaller, as is the case with in ear monitor headphones). Headphones' impressive low frequency performance is possible because they are so much closer to the ear that they only need to move relatively small volumes of air. Marketed claims such as 'frequency response 4 Hz to 20 kHz' are usually overstatements; the product's response at frequencies lower than 20 Hz is typically very small. Headphones are also useful for video games that use 3D positional audio processing algorithms, as they allow players to better judge the position of an off screen sound source (such as the footsteps of an opponent or their gunfire). Although modern headphones have been particularly widely sold and used for listening to stereo recordings since the release of the Walkman, there is subjective debate regarding the nature of their reproduction of stereo sound. Stereo recordings represent the position of horizontal depth cues (stereo separation) via volume and phase differences of the sound in question between the two channels. When the sounds from two speakers mix, they create the phase difference the brain uses to locate direction. Through most headphones, because the right and left channels do not combine in this manner, the illusion of the phantom center can be perceived as lost. Hard panned sounds are also heard only in one ear rather than from one side. Binaural recordings use a different microphone technique to encode direction directly as phase, with very little amplitude difference below 2 kHz, often using a dummy head. They can produce a surprisingly lifelike spatial impression through headphones. Commercial recordings almost always use stereo recording, rather than binaural, because loudspeaker listening is more common than headphone listening. It is possible to change the spatial effects of stereo sound on headphones, to better approximate the presentation of speaker reproduction, by using frequency dependent cross feed between the channels. Headsets can have ergonomic benefits over traditional telephone handsets. They allow call center agents to maintain better posture without needing to hand hold a handset or tilt their head sideways to cradle it.

Қауіптер мен тәуекелдер

Құлаққаптарды жеткілікті жоғары дыбыс деңгейінде пайдалану уақытша немесе тұрақты есту қабілетінің нашарлауына немесе саңыраулыққа әкелуі мүмкін. Құлаққаптардың дыбысы көбінесе қоршаған шумен бәсекелесуге мәжбүр болады, әсіресе метро станциялары, ұшақтар және көп адам жиналатын жерлер сияқты шулы орындарда. Құлаққаптардың жоғары дыбыс деңгейіне ұзақ уақыт бойы тозу есту қабілетіне зиян келтіруі мүмкін; орта және жоғары табысты елдердегі жасөспірімдер мен жас ересектердің (12-ден 35 жасқа дейін) шамамен 50% жеке аудио құрылғылары мен смартфондары арқылы қауіпсіз емес дыбыс деңгейін тыңдайды. Дегенмен, 2012 жылы (смартфондардың жеке тыңдау құрылыстары ретінде кеңінен қолданылуына дейін) бір естіме қабілеті маманы «пайдаланушылардың 5%-дан аз бөлігі дыбыс деңгейі мен жиілігін есту қабілетін жоғалту тәуекеліне түсетіндей жиі тыңдайды» деген қорытынды жасаған. Халықаралық телекоммуникация одағы жақында «Қауіпсіз тыңдау құрылғылары/жүйелері жөніндегі нұсқаулықты» жариялады, онда дыбысқа ұшырау аптасына 40 сағаттан аспауы керек екені, ал дыбыс деңгейі 80 децибелден (A-салмақты dB(A)) жоғары болмауы тиіс деп ұсынды. Еуропалық Одақ та жеке тыңдау құрылғыларын пайдаланушылар үшін ұқсас шектеу белгіледі (аптасына 40 сағаттан аспайтын 80 дБ(A)) және дыбысқа ұшыраудың әрбір 3 дБ-ға артуы үшін ұзақтығы жартысына дейін қысқартылуы тиіс (20 сағаттан аспайтын 83 дБ(A), аптасына 10 сағат 86 дБ(A), аптасына 5 сағат 89 дБ(A) және т.б.). Қазіргі таңда смартфон өндірушілердің көпшілігі құрылғыларында қауіпсіздік немесе дыбыс деңгейін шектеу мүмкіндіктерін және ескерту хабарламаларын қосады. Бірақ, мұндай тәжірибелер сатып алушылардың кейбір бөлігінен ара-тұра жауап алады, олар дыбыс деңгейін өздері белгілеуге басымдық береді. Құлаққаптарды іске қосатын құрылғыларда дыбыс көлемін шектеудің ең көп таралған тәсілі – шығыс қуатын шектеу. Бұл құлаққаптардың тиімділігіне байланысты қосымша кемшілік әсер етеді; рұқсат етілген ең жоғары қуатты шығаратын құрылғы төмен тиімділікке және жоғары кедергіге ие жабдықпен жұптасқанда жеткілікті дыбыс шығармайды, ал сондай-ақ қуат мөлшері өте тиімді құлаққаптармен қауіпті деңгейге жете алады. Кейбір зерттеулер көрсеткендей, адамдар қарқынды жаттығулар жасағанда дыбыс деңгейін қауіпті деңгейге дейін көтеруге бейім. Финляндияда жүргізілген зерттеулер дене шынықтырумен айналысатын адамдардың құлаққаптардың дыбысын әдеттегіден жартысына дейін төмендетуі және оларды жарты сағаттан артық пайдаланбауы керек екенін ұсынады. Есту қабілетіне қауіп төндіруден басқа, құлаққаптардағы қатты музыканы тыңдау тыңдаушының назарын аударып, жарақаттар мен оқиғаларға әкелуі мүмкін деген жалпы қауіп бар. Шуды жоятын құлаққаптар қосымша тәуекел тудырады. Көптеген елдер мен штаттарда көлік жүргізу немесе велосипед тебу кезінде құлаққаптарды кию заңсыз деп жарияланған. Алтын, резеңке, бояулар, акрилаттар немесе метакрилаттар бар құлаққаптар контактілі дерматитке себеп болуы мүмкін. NIOSH көбінесе «уақыт-интенсивтілік айырбасы» деп аталатын 3 дБ алмасу шамасын қолданады, яғни егер дыбыс деңгейі 3 децибелге көтерілсе, тозу ұзақтығы жартысына дейін қысқартылуы керек. NIOSH байланыс құлақтарын киюге міндетті жұмысшылардың (мысалы, колл-орталық операторлары, өрт сөндірушілер, музыканттар және дыбыс инженерлері) есту қабілетін қорғауға бағытталған бірнеше құжаттарды жариялады.

Using headphones at a sufficiently high volume level may cause temporary or permanent hearing impairment or deafness. The headphone volume often has to compete with the background noise, especially in loud places such as subway stations, aircraft, and large crowds. Extended periods of exposure to high sound pressure levels created by headphones at high volume settings may be damaging to hearing; Nearly 50% of teenagers and young adults (12 to 35 years old) in middle and high income countries listen to unsafe levels of sound on their personal audio devices and smartphones. However, one hearing expert found in 2012 (before the worldwide adoption of smartphones as the main personal listening devices) that "fewer than 5% of users select volume levels and listen frequently enough to risk hearing loss." The International Telecommunication Union recently published "Guidelines for safe listening devices/systems" recommended that sound exposure not exceed 80 decibels, A weighted dB(A) for a maximum of 40 hours per week. The European Union have also set a similar limit for users of personal listening devices (80 dB(A) for no more than 40 hours per week) and for each additional increase of 3 dB in sound exposure, the duration should be cut in half (83 dB(A) for no more than 20 hours, 86 dB(A) for 10 hours per week, 89 dB(A) for 5 hours per week and so on. Most major manufactures of smartphones now include some safety or volume limiting features and warning messaging in their devices. though such practices have received mixed response from some segments of the buying who favor the personal choice of setting their own volume levels. The usual way of limiting sound volume on devices driving headphones is by limiting output power. This has the additional undesirable effect of being dependent of the efficiency of the headphones; a device producing the maximum allowed power may not produce adequate volume when paired with low efficiency, high impedance equipment, while the same amount of power can reach dangerous levels with very efficient earphones. Some studies have found that people are more likely to raise volumes to unsafe levels while performing strenuous exercise. A Finnish study recommended that exercisers should set their headphone volumes to half of their normal loudness and only use them for half an hour. Other than hearing risk, there is a general danger that listening to loud music in headphones can distract the listener and lead to injury and accidents. Noise cancelling headphones add extra risk. Several countries and states have made it illegal to wear headphones while driving or cycling. The contact dermatitis would be caused by in ear headphones that contain gold, rubber, dyes, acrylates, or methacrylates. NIOSH uses the 3 dB exchange rate often referred to as "time intensity tradeoff" which means if sound exposure level is increased by 3 decibels, the duration of exposure should be cut in half. NIOSH published several documents targeted at protecting the hearing of workers who must wear communication headsets such as call center operators, firefighters, and musicians and sound engineers.