Как мы воспринимаем звук в наушниках

От работы уха до активного шумоподавления.

Материал подготовлен при поддержке Soundcore

В начале 20-го века не было ни компьютеров, ни смартфонов, ни даже плееров. Но уже были наушники. За сто лет они перешли в стереорежим, стали беспроводными и даже научились подстраиваться под владельца. Разбираемся, как это произошло.

Человеческие уши преобразуют звуковые волны в электрические импульсы, которые попадают в «главный компьютер» — мозг. В нём хранится «библиотека» уже известных звуков: знакомых голосов, любимой музыки или шумов, которые ассоциируются с опасностями. Вы можете «выцеплять» наиболее важные в данный момент звуки из «библиотеки» в общем потоке — например, в толпе малышей услышать голос зовущего вас ребёнка.

Мозг считывает тембры голоса, различает высоту и громкость звука, а также отражение звуковых волн от окружающих предметов. Это можно почувствовать: в пустой комнате звуки распространяются иначе, чем в помещении, заставленном мебелью.

Ещё мозг способен определить, откуда приходит звук. Понять, где находится источник звука в вертикальном пространстве — выше или ниже, — человеку позволяет изогнутая форма ушной раковины. А сориентироваться на горизонтальной плоскости — бинауральный эффект.

Первые наушники появились в 19-м веке, но популярными они стали только после изобретения радио. В начале 20-го века инженер-электрик Натаниэль Болдуин запатентовал комплект «головных телефонов» — они напоминали современные наушники, только состояли из деталей телефона и весили полкилограмма.

Качество звука в наушниках Болдуина было таким высоким по тем временам, что американские военные заказали у него 100 пар. Инженер паял каждое устройство вручную на кухне, поэтому, чтобы выполнить заказ, он предложил подписать десять контрактов на десять комплектов. Каждый новый контракт он подписывал только после исполнения предыдущего.

До начала 60-х годов все наушники проигрывали музыку исключительно в монорежиме: из обоих наушников шла одна и та же запись. Инженер Джон Косс заметил этот недостаток и предложил рынку первую стереомодель. Теперь справа и слева могли звучать разные дорожки.

Первые наушники не обладали широким диапазоном частот. Всё изменилось с появлением Hi-Fi в 70-е годы. Новый стандарт гарантировал звук максимально приближенный к оригинальному. С этих пор производители стали усиливать низкочастотные звуки — басы.

В 1979 году Sony вывела на рынок портативный кассетный плеер в комплекте с наушниками. Они произвели революцию — теперь любимую музыку можно было слушать где угодно: в метро, на работе, на прогулке и посреди леса в сотнях километров от цивилизации — главное, чтобы в батарейках оставалось достаточно заряда.

В 2005 году малоизвестная компания Bluetake выпустила первые беспроводные наушники с Bluetooth (успех модели даже подтолкнул и другие бренды — Bose и Beats — к созданию аналогов). Данные при передаче по Bluetooth подвергаются дополнительному сжатию. При этом звук теряет в частоте. Чтобы он не сжимался, нужны кодеки — программы, позволяющие передавать сигналы или данные, например aptX. С 2017 года такие кодеки поддерживают все новые модели беспроводных наушников дороже 50 долларов.

Громкость измеряется в децибелах. Неограниченно можно слушать любые звуки тише 85 децибелов — с такой громкостью ревут автомобили на шоссе.

По нормам Минздрава США, человеку не стоит дольше часа находится в пространствах с громкостью выше 94 децибелов (средняя для рок-концерта). Иначе слух станет менее чувствительным на несколько минут или даже часов. Если слушать такие громкие звуки регулярно, можно совсем потерять слух.

Заглушить громкие окружающие звуки при прослушивании музыки помогают наушники со звукоизоляцией или активным шумоподавлением. Первые изолируют посторонние звуки за счёт герметичных амбушюр (соприкасающаяся с ушами съёмная часть наушников), а вторые ловят окружающий шум встроенными микрофонами и накладывают его на воспроизводимый аудиофайл в противофазе: наложение плюса на минус даёт ноль, или, в данном случае, тишину.

Если вы ездите на велосипеде по оживлённой трассе, лучше приобрести наушники с костной проводимостью — они не блокируют окружающие звуки и транслируют звуковые вибрации напрямую во внутреннее ухо через височную кость. Они особенно популярны у велосипедистов, пловцов и других спортсменов.

Всё просто: форма ушной раковины так же уникальна, как и отпечатки пальцев.

Некоторые не выносят свой голос в записи. Он всегда звучит несколько иначе, выше и тоньше, чем у нас в голове. Так происходит потому, что при разговоре звук нашего голоса передаётся мозгу через кости, что придаёт ему более насыщенные низкие частоты. А когда звук нашего голоса передаётся по воздуху, он лишается этих частот. Это явление называется голосовая конфронтация.

На восприятие звука влияют заболевания. При гиперакузии звуки определённых частот и громкости воспринимаются громче и неприятнее, а при мисофонии люди не переносят конкретные звуки. Например, человека может вывести из себя хруст чипсов или шелест пакета. Медики так до конца и не определили, что именно вызывает мисофонию, и считают её либо следствием посттравматического невроза, либо генетической особенностью.

Раз мы все воспринимаем звуки по-разному, то и наушники нужны каждому свои. Пока невозможно выпускать индивидуальные устройства, но некоторые модели можно настроить под себя: регулировать уровень шумопоглощения и «колдовать» над настройками эквалайзера — например, выкрутить на максимум басы или, наоборот, подчеркнуть высокие тона.

Такие наушники — Soundcore Liberty Air 2 Pro — разработала компания Anker. Система активного шумоподавления отфильтрует посторонние звуки, а шесть встроенных микрофонов гарантируют, что во время созвонов голос будет чётким, даже если вы на улице или в метро.

Проанализировать чувствительность слуха и настроить наушники под себя можно в приложении Soundcore. Любители клубной музыки могут «выкрутить на максимум» басы с помощью эквалайзера, а остальные — выбрать один из 15 предустановленных звуковых профилей. Они настроены под музыкальные жанры, например латино, джаз или рок. А семь из них составили музыканты — обладатели «Грэмми», среди которых Halestorm и Foxes.