トランスデューサー: ヘッドフォンとイヤフォンのスピーカーの仕組み

トランスデューサーはすべての中心にありますヘルメットなどヘッドフォン。その目的は、電気信号を音波に変換することです。一般にスピーカーと呼ばれるこのスピーカーは、アンプが受け取る電流に応じて振動する膜で構成されており、それによって私たちが聞く音を生成します。

トランスデューサーにはいくつかの種類があり、その設計、サイズ、イヤホンやヘッドセットへの実装がサウンドパフォーマンスに影響します。この機能と相違点をこのファイルで確認してください。

ダイナミックトランスデューサー

ダイナミック トランスデューサは、最も安価で実装が最も実用的なため、最も一般的なタイプのトランスデューサです。 19 世紀に発明され、ほとんどのイヤホンやヘッドセット、さらにはラウドスピーカー (一般的にはラウドスピーカーと呼ばれます) に装備されています。これはリングから吊り下げられた膜で構成されており、その裏側には磁石で囲まれた銅製のコイルが貼り付けられています。アンプからの電気信号がコイルを通過すると、毎秒数千回のマイクロエクスカーションの速度で膜をピストン運動させます。

このようにして膜によって置換された空気が、私たちの耳に届く音波にほかなりません。

磁石の役割

膜の動きの制御は磁石の磁場の強さに関係しており、発生した音を適切に消して次の音を準備するために、コイルと膜の組み合わせをできるだけ早く初期位置に戻すことができなければなりません。この動きの制御は、コイルの移動距離が長くなるため、音量、特に低周波が大きくなり、複雑になります。このため、非常に強力な磁場を生成できるネオジム磁石の使用が増えており、従来のフェライトに悪影響を及ぼしています。

トランスデューサのサイズの重要性

ヘッドセットまたはイヤホンのトランスデューサーのサイズの選択は、メーカーが得ようとしている音響性能、またはメーカーが製品に与えたいデザインによっても異なります。小型のイヤホントランスデューサー (直径 < 8 mm) により、非常に目立たないヘッドホンの設計が可能になりますが、低周波数の再生が困難になります。

逆に、ヘッドフォン用の大型ドライバー (> 10 mm) は、周波数が低くなり、音量と精度が高くなります。また、その膜は周囲の低音ノイズを低減するのに適しているため、アクティブノイズリダクションヘッドフォンにもよく使用されます。

ヘッドフォンのトランスデューサーが大きい理由

ヘッドフォンに埋め込まれたトランスデューサがヘッドフォンのトランスデューサよりはるかに大きく、一般に直径が 30 ～ 80 mm である場合、鼓膜からの距離が長くなり、音の強度の指数関数的な減衰を補償する必要があるためです。

したがって、ヘッドフォンははるかに大きな音量を生成する必要がありますが、これは多くの場合直径 30 ～ 60 mm の大型トランスデューサーでのみ可能です。

プラスチックまたは金属膜

ダイナミックトランスデューサの膜は、ほとんどの場合、プラスチック (マイラー、ポリエステル) または金属 (アルミニウム、チタン、ベリリウム) でできています。適度な剛性があり、自然に十分に減衰されるプラスチック膜は、共振がほとんどなく、柔らかく聞きやすいサウンドを提供しますが、高周波の厳密さが欠けているとよく批判されます。反対に、金属膜はオーディオスペクトルのハイエンドの復元には厳密ですが、特に大音量では復元が硬くなる共振の影響を受けます。各材料の欠陥を補うために、追加の層が適用されることがよくあります。トランスデューサが大きい場合、メンブレンはいくつかの要素、特に中周波と高周波を集中させる中央のコーンで構成される場合があります。

音響負荷の重要性

音響負荷とは、トランスデューサーの後部と船体の間に閉じ込められた空気の影響を指します。スピーカーと同様に、音響負荷も重要なパラメータです。空気の量が多いほど、トランスデューサーはより良く動き、低周波を再生します。ただし、多すぎる必要はないので注意してください。空気の量が不均衡であると、過剰な膜の動きが発生し、歪みが増加します。したがって、真の専門知識が必要となります「充電器」トランスデューサー。

場合によっては、この負荷は"付与された"。実際には、小さな共鳴管がシェルに取り付けられ、膜の偏位を低減しながら特定範囲の低音周波数を機械的に増幅します。記録のために書いておくと、ヘルムホルツとして知られるこの共振器の原理は、フランスのエリプソン社によって初めてハイファイに応用されました。

ダイナミックトランスデューサの長所と短所

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私たちの意見: 「オーディオテクニカ ATH-M50xBT2 ヘッドフォンの復元力を気に入らないわけにはいきません。日本のメーカーは多くの耳を喜ばせるヘッドフォンを提供します。帽子。"

ダイナミックトランスデューサーの利点:

• 安価
• 低周波性能

ダイナミックトランスデューサの欠点:

• オーディオスペクトルの最上位での速度が競合技術よりも遅い

この高音域の速度の低下を補うために、現在、デュアル トランスデューサーを備えたシステムを提供するワイヤレス ヘッドフォンのメーカーが増えています。ダイナミック トランスデューサには、平面、圧電、バランスド アーマチュア モデル、または 2 つ目の小型ダイナミック トランスデューサが付属します。Xiaomi Redmi Buds 4 プロ— 最初に最高周波数に集中します。

バランスドアーマチュアトランスデューサ

バランスドアーマチュアトランスデューサの動作原理（バランスドアーマチュア) 動的モデルとは多少異なります。磁石、コイル、放射膜の 3 つの要素が、アーマチュアと呼ばれるロッド機構によって補われていることがわかります。振動させる膜にその端で取り付けられているのは、コイルではなくこのロッドです。具体的には、銅コイルの中心に配置されたアーマチュアロッドは、一対の磁石の磁場によってバランスが取られます。アンプが電気信号を送信すると、アーマチュアが振動し、それに伴って膜も振動し、音を生成します。ダイナミックトランスデューサーよりもはるかに軽いこのメンブレンは、より優れた高音域の再生を実現します。さらに、バランスドアーマチュアトランスデューサーは優れた効率を提供するため、大音量で再生するのにほとんど電流を必要としません。

一部のハイエンドヘッドフォンには、効率を向上させ、リスニング時の透明性を高めるために、それぞれが異なる周波数範囲で動作する複数のバランスドアーマチュアトランスデューサーが組み込まれていることがあります。さらに、バランスド・アーマチュア・トランスデューサは低周波の再生効率が低いため、一部のメーカーは、バランスド・アーマチュア・トランスデューサを、低音のみを生成するように調整されたダイナミック・トランスデューサと組み合わせています。これは次の場合ですBowers & Wilkins の PI7 ヘッドフォン、アンカーからそのサウンドコア リバティ 3 プロまたはフィリップスのフィデリオ T1。

バランスドアーマチュアドライバーはヘッドフォンには搭載されていないことに注意してください。これは、耳からこれほど遠くに設置するには出力が低すぎるためです。

バランスドアーマチュアトランスデューサの長所と短所

バランスドアーマチュアトランスデューサの利点:

• 高周波を非常に正確に再現
• 同一イヤホン内で複数のトランスデューサーを使用できるコンパクトさ

バランスドアーマチュアトランスデューサの欠点:

• 低音域への影響が少ない

圧電トランスデューサー

圧電トランスデューサ (PZT) は、そのコンパクトな形式と手頃な価格のためだけではなく、非常に長い間使用されてきました。セラミックなどの圧電導電体を電気で変形させるだけなので原理は簡単です。この変換によって生じる振動によって音波が生成されます。ただし、使用される材料の移動距離が短いため、これらのトランスデューサーはほとんどの場合、高域の振動を発するために使用されます。

具体的には、圧電トランスデューサーは単独で子供のおもちゃに使用できます。一部のメーカーなどは、Honor と Earbuds 3 Pro、ヘッドフォンのメインダイナミックトランスデューサーをサポートするためにも使用します。

圧電トランスデューサの長所と短所

圧電トランスデューサーの利点:

• 高音の再現性が良い
• 小さいサイズとさまざまな形状

圧電トランスデューサーの利点:

• 低周波には影響なし

平面磁気トランスデューサ

直径が大きいため、まれでほぼヘッドフォン専用の平面磁気トランスデューサーは、非常に薄い導電体で覆われた大きくて薄い放射膜 (ダイアフラムと呼びます) で構成されています。電気信号がこれらの導線を通過すると、磁石システムと相互作用し、放射膜を振動させます。この技術には、最低周波数から最高周波数までの例外的な過渡状態という利点があります。

Planar Magnetic ヘッドフォンは Hi-Fi アプリケーション向けに設計されており、最も要求の厳しい音楽愛好家に非常に人気があります。ファーウェイもそれを自社に搭載することを決定しました。FreeBuds プロ 211 mm ダイナミック トランスデューサーに加えて。

平面磁気トランスデューサの長所と短所

平面磁気トランスデューサの利点:

• 優れた移行体制
• 広大なサウンドステージ
• 多くの微細な詳細

平面磁気トランスデューサの欠点:

• 低音の迫力に欠ける
• 比較的高価な技術

静電トランスデューサー

ソロ ハイファイの音響の聖杯である静電トランスデューサーは、1960 年に日本のスタックス社によって発明されました。そこで考えられるのは、トランスデューサーの放射膜を銅コイルから取り除き、トランスデューサーをできるだけ軽くし、歪みをなくすことです。これを達成するために、スタックスは静電流によって永久に帯電する非常に薄い膜 (数ミクロン) を設計しました。この膜が動くためには、電気信号が通過する 2 枚の金属板で挟まれています。この構成では、メンブレンが比類のない厳密さで動き、歪みのない理想的なサウンドを生み出します。

静電型ヘッドフォンが機能するには、過度に高い電圧 (数百ボルト) を生成する特定のアンプが必要です。反対者: そのようなヘッドフォンを遊牧的に使用することは想像できません。アンプは非常にエネルギーを消費するため、バッテリー電源で動作させることができません。スタックス、HiFiMan、さらにはゼンハイザー、静電ヘッドセットは約8,000ユーロから60,000ユーロで販売されています。

静電型トランスデューサの長所と短所

静電トランスデューサーの利点:

• 優れた音楽性
• 驚くべき過渡状態
• スタンプの美しさ

静電型トランスデューサーの欠点:

• ノマド利用不可
• 成層圏の価格

骨伝導トランスデューサー

骨伝導トランスデューサーについてのこの概要を終えましょう。もともと聴覚障害に苦しむ人々のために設計されたこのトランスデューサーは、顎や頭蓋骨に当てて配置され、鼓膜を介さずに内耳に振動を伝達します。音楽用途では、このタイプのトランスデューサー (厳密に言えばバイブレーター) は、技術的な制限のため、かなり逸話的なものになります。実際、空気が非常に高い周波数で振動できるとしても、頭蓋骨には明らかに振動することができません。

したがって、骨伝導ヘッドフォンの周波数応答は非常に狭く、最低周波数または最高周波数を聞くことができません。さらに、歪みは非常に顕著です。

骨伝導トランスデューサーの長所と短所

骨伝導トランスデューサの利点:

• 鼓膜に欠陥があっても音を聞く能力

骨伝導トランスデューサの欠点:

• 非常に限られた周波数応答とダイナミックヘッドルーム
• パッシブ絶縁なし

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