ОСТОРОЖНО: ГОЛОВНЫЕ ТЕЛЕФОНЫ!

        Заболевания органов слуха, связанные с прослушиванием музыки через головные телефоны, замечены преимущественно в последние два десятилетия в связи с появлением компактной звуковоспроизводящей аппаратуры. Проблема "глухого" поколения весьма серьезна, и причины ее заслуживают самого внимательного рассмотрения. В статье описываются конструкции телефонов, улучшающих восприятие пространственной перспективы звучания, его естественности и снижающих вредное воздействие на слуховой аппарат человека.
Пиковое звуковое давление обычного рояля превышает 100 дБА, оркестр же из 75 исполнителей способен создать акустическую мощность свыше 66 Вт, что, в зависимости от акустики концертного зала, может соответствовать давлению 140 дБА! И это не предел... Правда, подобные уровни при озвучивании помещений относительно редки, так как связаны с использованием электрических мощностей в десятки киловатт. Это одна из причин, по которой записи подвергаются компандированию. Вторая причина - отсутствие бытовой аппаратуры с динамическим диапазоном свыше 60 дБ; рекорд на сегодняшний день принадлежит студийному аналоговому магнитофону, оснащенному системой Dolby SR - 120 дБ.
        Но положение меняется, если воспользоваться головными телефонами. В этом случае звуковое давление в слуховом канале ограничивается только электрической и механической прочностью телефонов. При этом уровни свыше 90..100 дБА уже являются опасными, а превышение болевого порога (120 дБА) неизбежно разрушает слуховые рецепторы.
        Широчайшее распространение компактной и недорогой звуковоспроизводящей аппаратуры на транзисторах и микросхемах привело к массовому использованию, особенно молодежью, головных телефонов. Переход на полупроводниковые приборы способствовал повышению в УМЗЧ выходной мощности и уровня высших гармоник, которых не знала ламповая техника. Кроме того, широкое распространение получили компакт-кассеты, для которых, в целом, типично невысокое качество сигнала (в частности, из-за заметного шума в наиболее чувствительной для слуха области частот и нелинейных искажений). Важным обстоятельством стало также безраздельное господство синтезированной музыки, для которой значительный уровень высших гармоник является обязательным как средство темброобразования при электронной обработке сигнала.
        Среди тенденций последних лет заслуживает упоминания влияние звукорежиссуры, выражающейся в чрезмерном, по сравнению с оригиналом, подъеме высоких частот при записи музыкальных произведений, призванном имитировать прозрачность звучания. Но дело этим не ограничивается. Низкое качество подавляющего большинства кассетных фонограмм вызывает известный эффект маскировки высокочастотных составляющих продуктами искажений, что побуждает слушателя дополнительно поднимать верхние частоты регулятором тембра, а это приводит к тому, что уровень звукового давления на этих частотах на порядок превышает исходный.
        Нужно обратить внимание не только на АЧХ, но и на спектр сигнала. Ряд дискретных частот, связанных простыми соотношениями, вызывает ощущение комфорта и неопасен для слуха. Сюда же относятся вторая, четвертая гармоники и, отчасти, третья, а также форманты натуральных инструментов ввиду их близости к природным источникам звука. Ухо, в частности, обладает собственной нелинейностью в пределах двухтрех гармоник, и воспринимающий сигналы мозг легко "отфильтровывает" такие гармоники источника, если они не чрезмерны. Высшие же гармоники, не имеющие природных аналогов, производят раздражающее дейст-вие либо непосредственно, либо как продукт интермодуляции.
        Роль "заполнителя" спектра могут играть также диссонансы ("кластеры"), шумы источника сигнала и внешние шумы, Предельный случай - "музыкальный" шум вместо музыки - вызывает особый дискомфорт и резко снижает допустимый порог громкости звучания. К примеру, безусловно, вредным признается пользование плейерами в метро, и не без основания: в этом случае действуют сразу все вышеперечисленные факторы, и инвалидность таким "аудиофилам" гарантирована!
Прослушивание же, особенно "живое", музыки с исполнением на классических музыкальных инструментах отнюдь не вредно, так как сохраняет эластичность барабанной перепонки и способствует развитию разрешающей способности слуха. В то же время к "группе риска" справедливо причисляют органистов, дирижеров духовых оркестров (но не солистов-исполнителей!) и музыкантов струнной группы. Интересно, что их заболевание поддается лечению, в отличие от них безнадежны музыканты рок-групп (свы-ше 30%) и джазовые ударники. Значительному риску подвержены звукорежиссеры, которым принадлежит ''рекорд" среди всех групп населения по предпочтительному для них уровню звучания (около 90 дБА в среднем).
        Регулярное пользование плейерами, посещение попконцертов и дискотек, работа звукорежиссеров и музыкантов оркестрантов, а также воздействие бытовых и производственных шумов приводят к значительным нагрузкам на слух. Условие его сохранности предписывает не превышать 90 дБА - уровень звукового давления на рабочем месте. Но это требование часто не выполняется! В особо тяжелом положении оказались подростки. Захваченные непрерывно расширяющейся сферой масс-медиа, они погружаются в аудиомир, буквально закрыв голову наушниками, чтобы иметь возможность громко слушать свою музыку. Подростки попадают в дьявольскую "спираль": пытаясь скомпенсировать падение чувствительности слуха, они слушают музыку все громче и громче... Между тем однажды "отбитый" слух не восстанавливается!
        Тот факт, что подростки являются наименее квалифицированными слушателями, должен бы, казалось, заставить заботиться о них электронные концерны. Однако моделей усилителей с ограничением мощности на телефонном выходе выпускается все еще очень мало. Поэтому пропаганда грамотного пользования аудиотехникой, наглядная, на живых примерах, должна вестись во всех, без исключения, школах, иначе следующее поколение будет поколением глухих.
        Процессы прохождения сигнала в органах слуха в принятой теории рассматриваются в основном в терминах техники связи. Но стоит обратить внимание на анатомический аспект - акустические особенности ушной раковины и ушного канала.
        Единственный известный до недавнего времени способ создания иллюзии звуковой панорамы при прослушивании сигнала через головные телефоны - запись с применением так называемой "искусственной головы". Между тем телефоны способны создать ощущение широкой панорамы впереди слушателя без локализации внутри головы и при воспроизведении обычного многоканального сигнала. Это достигается расположением точечного источника звука ниже и впереди слухового канала, что позволяет использовать направленные свойства ушной раковины. На рис, 1 такое расположение капсюля показано на примере конструкции новых телефонов объемного звучания "HF1-3D".

Ниже расположен капсюль фронтального звука 1 выше - калсюпь  пространственного  звука  2 (Surround). Звукопоглотитель 3 имеет акустические каналы распределенные по кругу амбушюра При расположении телефонов на голове угол между вертикалью 4 и линией 5 между центрами капсюлей должен составлять не более 40°. Для сравнительных испытании были изготовлены специальные телефоны позволяющие получить оба варианта озвучивания уха - новый и традиционный. Экспертиза проводилась с участием не подготовленных слушателей. Им предла гапось установить одинаковые для обоих случаев уровни субьективной громкости причем специальная методика позволяла в то же время проводить замеры звукового давления в слуховом канале. Результаты показали заметное снижение звукового давления при новом расположении излучателя. Сходные результаты - снижение по требителем звукового давления в среднем на 3 - 4 дБ - получены при   использовании стереотелефонов HFI-50 и HFI-200, новой конструкции (а также HF-3D ).

Причина этого видимо в том, что в отличии от суженной звуковой картины внутри головы широкая и отдаленная глубинная стереопанорама вызывает подсознательное представление о более мощном источнике звука. Отметим также что при обычном расположении излучателя напротив слухового прохода локализация звукового образа внутри головы связана с недостаточном линейностью его АЧХ, пики и провалы ухудшают такие психо-акустические параметры как разборчивость речи или натуральная передача звукового спектра. Естественная реакция слушателя - повышение выходного уровня.
        В искажениях звукового образа мини наушники для плейеров занимают первое место. Это справедливо и для переносных магнитол уже при незначительном превышении уровня сигнала появляются заметные нелинейные искажения вкупе с искажениями АЧХ. Это особо опасно для подростков Поэтому конструирование мини наушников  способных создать "смягченную" фронтальную звуковую панораму особо важно. Речь идет прежде всего о мини наушниках с поролоновыми амбушюрами    (наушники - вкладыши вставляемые в слуховой канал не рассматриваются как не способные озвучить всю ушную раковину). Эпектроакустически это означает, что такои излучатель, действующий в максимально близком к уху ограниченном поле должен создавать тот же эффект что и большие" телефоны полностью охватывающие ушную раковину со смещенным расположением излучателя (рис 1). Особенно эффективно проявила себя фигурная заглушка 1 (рис. 2) устанавливаемая в верхней части капсюля 2, обеспечивающая распространение звука по ушной раковине снизу вверх. Эта звукоизолирующая перегородка располагается на капсюле (его излучающая поверхность ограничена малой окружностью) против верхней части ушной раковины 3 и имеет снизу дугообразный вырез 4, улучшающий передачу высоких частот. Специальная форма заглушки позволяет воспринимать звук более естественно. Озвучивается вся ушная раковина, звуковая панорама при этом смещается вперед и как следствие выравнивается АЧХ звукового давления в диффузном поле искусственной головы (рис 3). Здесь АЧХ для двух обычных мини телефонов показаны штриховыми линиями, а для оптимизированных - сплошной линией. Широкополосный спад на частотах выше 2 кГц смягчает резкость звучания и создает прозрачность звуковой картины редкую для мини телефонов. Это особенно важно поскольку резонансы вблизи 3 - 4 кГц, возникающие при взаимодействии центрально расположенного излучателя и акустических особенностей наружного уха, совпадают с собственным резонансом стремечка. Снижение их на 15 - 18дБ значительно разгружает органы слуха.
        Выводы думается однозначны: необ-ходимость повышения качества головных телефонов и звуковоспроизводящей аппаратуры имеет не только эстетическое но и социальное значение. Кроме того нужно повышение общей музыкальной культуры и в частности воспитание вкуса к музыке с естественным звучанием акустических музыкальных инструментов.
 

ЛИТЕРАТУРА:
Konig F M Neues Kopfhorerkonzept Kontra Gehorbelaslung - Radio Femsehen Elektronik 1995 №9 с 61-64.
 
 РАДИО № 8 1997г