Графеновые драйверы в наушниках что такое
Это обычные электростатические громкогворители, со всеми их плюсами и минусами. Сравнивали их с сенхайзеровскими затычками, причём сравнить низкие частоты (традиционное слабое место электростатики) не удалось, потому что тестовую запись делали на диктофон, хоть и довольно неплохой, но всё равно низа пишет от 80 герц.
Революция может произойти, когда научатся делать дешёвые графеновые мембраны — вот это будет очень круто. Графен — идеальный материал для этого: высокая проводимость и прочность. Сейчас делают «сэндвичи» из полимерных плёнок с проводящим напылением.
В общем нашли более прочный и лёгкий материал для мембраны изодинамических излучателей, Хейла, электростатики и т. п. Теперь главное, чтоб это дело протолкнули в массы, а то до сих пор самый распространённый вид излучателей — электродинамический, с теми же характеристиками, что и много лет назад.Электростатические динамики известны уже давно. Они и раньше давали лучшую АЧХ, чем электромагнитные, за счет меньшего веса подвижных частей.
Основным их недостатком является необходимость использования более сложного выходного каскада. Во-первых, электростатический динамик — высокоомная емкостная нагрузка. Во-вторых, он питается дифференциальным сигналом (три провода вместо двух). А самое неприятное — для создания ощутимых электростатических сил нижно высокое напряжение.
Хотите пару сотен вольт (хоть и при небольших токах) себе в ухо?
В статье написано, что на наушник подавалось напряжение 100В. Это уже вполне приемлемо. При коммерциализации, возможно, можно будет достигнуть и более низких напряжений. А еще не надо забывать, что в быту на нас регулярно накапливаются значительно бОльшие статические потенциалы, которые мы, опять же, регулярно, разряжаем с искрами куда-то в землю. И ничего, все живы. Опять же, можно поставить на питание наушников защиту, которая отключит напряжение при малейшей утечке, так что вы даже не успеете почувствовать.
Другое дело, что, по моему опыту, все электростатические наушники звучат тухло. Формально вроде у них АЧХ в порядке, а как послушаешь, хочется зевать, драйва нет.
Драйв как раз окраской достигается, искуственным размазыванием гармоник либо гармонизирующими резонансиками. Музыканты от таких красок плюются кислотой. Нужно слышать натуральный звук. Ну а намеренно окраску звука легко можно сэмулировать цифровым эксайтером.Я когда слушаю Баха на концерте, то драйв нереальный. А когда слушаю через некоторые наушники – драйва нет. Это окраска?
От такого драйва, который достигается окраской, начинает мутить на 20-й секунде. Я не о нем говорю.
Насчет концерта: можно и так сказать. Звук, распространяясь по широкому помещению — множество раз отражается, создавая размытую реверберацию и резонансы, оттого усиливается впечатление слушателя. Суть та же.В записи это очень сложно передать. На всех наушниках — динамических ли, статических ли, — которые претендуют на роль мониторных, звук будет плоским и не выразительным — цель таких наушников передать звук в максимально приближенном эталоне. Для вас это — минус. Для звукорежиссеров и музыкантов — неоценимая необходимость.
Музыкальные инструменты для того и созданы, чтобы добавлять гармоники и окрашивать звук. Столетиями мастера придумывали всякие приемы для повышения выразительности звучания. Точно так же устроены залы: они повышают выразительность звучания музыки за счет правильной реверберации. Это правда.
А вот дальше Ваша логика непонятна. Почему это «правильные» наушники должны убивать всю эту красоту, и звучание должно становиться плоским и неинтересным, а «кривые» – каким-то чудом сохранять? Или по-вашему техника вообще не в состоянии передать музыку, и мы слышим не задумку исполнителя, а искусственные «красоты», которые для нас генерирует окрашивающая музыку техника?
Мое критическое отношение следует из того, что я сам музыкант. И для меня «правильное» звучание это и есть эталонно сведенная запись.
Сведение и мастеринг и ставят своей целью создать максимально усредненную запись, которая будет звучать примерно одинаково, вне зависимости от АЧХ и динамических характеристик воспроизводящих устройств. Само собой — в такой записи, если мы опустим творческую залдумку, недопустимы частотные пики, динамические искажения и т.п. вещи, которые обеспечивает конечная воспроизводящая аппаратура. Потому то вся качественная музыка на мониторной аккустике и будет звучать уныло и плоско. Но музыканты именно от таких записей и оргазмируют.
Вы говорите правильные вещи, но делаете неправильные выводы, на мой взгляд.
Конечно же (к сожалению), приходится из звука вычищать все, что может вызвать искажения на выходе среднестатистической аппаратуры. Голос, например, приходится компрессировать, иначе он с легкостью перегрузит бытовой усилитель, даже хороший.
Но вот не очень понятно, почему воспроизводящая аппаратура должна обязательно «обеспечивать», как Вы пишете, динамические искажения, недопустимые пики и т.д. Что, без них музыка звучит уныло и плоско?! А с ними весело и задорно? Вы серьезно?
Мнение о том, что мониторная акустика предельно точна – это маркетинговый миф. Большая часть современной так называемой «мониторной акустики» – это кривые колонки с кривыми АЧХ. Проблема в том, что это эту кривизну практически невозможно померить, потому что мерить надо уметь, да никому это и не надо. Все журналы, которые, якобы, делают такие измерения, давно и крепко подсажены брендами на рекламный бюджет, и все их графики – полное фуфло. Они подтвердят «мониторность» любых правильных колонок от правильного производителя. А хорошая техника, неважно, бытовая или студийная, не должна ничего искажать. Только при этом она будет звучать живо и музыкально.
Результатом заботы звукорежиссеров о правильном звучании музыки на барахле стало то, что почти невозможно стало найти коммерческие записи с приличным звучанием. Как послушаешь их на хорошей системе, уши отваливаются. Но бывают приятные исключения.
К сожалению, в отличие от обычных полупроводников, находящих широкое практическое применение, графен, материал, на который в последнее время возлагаются большие надежды, не имеет запрещённой зоны, что означает сложности или полную невозможность построения транзистора нового поколения на его основе. Гуаньсюн Лю и его коллеги заявили, что они нашли обходной путь, отличный от используемого в обычных транзисторах.
За последние пять десятков лет развитие кремниевой электроники во многом происходит благодаря уменьшению отдельных компонентов на кристалле. Однако, всему есть свои пределы, и эксперты считают, что подобное продлится не далее 2026 года. Учёные всего мира находятся в активном поиске материала, способного заменить кремний, и часто взоры обращаются на графен.
В полупроводниках, используемых в транзисторах, существуют, как и в любых твёрдых материалах, зона энергии, в которой электроны могут свободно течь, что делает их проводником и «открывает» их, и зона, в которой их движение невозможно, что вызывает «закрытие». Для открытия и перехода в состояние зоны проводимости требуется относительно малое количество энергии. Именно эти свойства определяют принципы и характеристики полупроводниковых транзисторов. Однако, отсутствие у графена запрещенной зоны серьёзно ограничивает его использование в качестве транзистора: у графена нет областей энергии, которыми не может обладать электрон в кристалле. На практике это означает невозможность «отключить» графеновый транзистор.
Поэтому одной из основных задач, стоявших перед исследователями свойств графена, было создание искусственной запрещённой энергетической зоны. Добивались они этого приложением электрических полей, добавлением примесей или растяжением и сжатием материала. Попытки не увенчались положительным результатом: для создания транзистора требуется запрещённая зона порядка единицы эВ при условиях комнатной температуры, а попытки приводили к размеру запрещённой зоны лишь в несколько сотен мэВ. И даже в этом случае у графенового транзистора возникали отрицательные свойства: слишком высокие энергопотребление и рассеиваемая теплота.
Лю и его коллеги подошли совершенно с другой стороны: вместо попыток создания искусственной запрещённой зоны, что сделало бы полученный транзистор более кремниевоподобным, они использовали явление отрицательного сопротивления. Явление заключается в появлении на вольтамперной характеристике участка, где напряжение уменьшается при увеличении протекающего тока. Различные исследования показали наличие у графена отрицательного сопротивления при определённых условиях.
Группа Лю попыталась использовать это падение напряжения для создания логических элементов. Фактически, главным достижением стала демонстрация того, как с помощью нескольких графеновых полевых транзисторов возможно создать традиционные логические элементы. Результаты оказались многообещающими, Лю и его коллеги показали эффективность их подхода созданием логической цепи, которая имеет преимущества над аналогичной схемой, выполненной при помощи кремниевых транзисторов. Пока что исследователям удалось создать элемент исключающего «ИЛИ» на основе трёх графеновых транзисторов вместо восьми кремниевых, что сулит куда меньшее занимаемое место на кристалле микросхемы. Интересно также, что графеновые транзисторы могут работать на частоте более 400 ГГц.
Конечно, частота работы отдельного элемента не означает подобную же частоту работы целого микропроцессора. Также текущий рекорд частоты работы транзистора остаётся за полутерагерцевым кремний-германиевым транзистором, и работавшем на частоте 765 ГГц при комнатной и на частоте 845 ГГц при температуре −55°C транзистором на основе фосфида индия и арсенида индия-галлия. Если речь заходит о скоростях работы, то, как указывает enclis, с помощью лазерного излучения электрическое поле в диэлектрике можно переключать с частотой в петагерц, лишь за фемтосекунду. Тем не менее исследования Гуаньсюн Лю и его коллег — это новый, отличный от предыдущих способ построения логических цепей на основе графена.
Недавно мы писали о компактных внутриканальных наушниках-капельках Zolo Liberty+, они отличаются от большинства графеновыми мембранами в динамиках. Как оказалось, это не единственная графеновая модель, которая вскоре появится на рынке — есть еще и Ora GrapheneQ.
У этих наушников тоже динамические драйверы, только побольше, поскольку наушники полноразмерные. Мембрана в них не из чистого графена, а из материала GrapheneQ — оксида, который, если верить описанию, «распределяет хлопья графена в тысяче слоев и удерживает их вместе». По массе, однако, 95% этого материала — все же графен. Такое решение позволило наладить массовое производство мембран, при этом не потеряв таких свойств материала, как легкость и гибкость. Диапазон воспроизводимых этими динамиком частот, по мнению компании, сопоставим с CVD-Diamond.
Чашки у Ora GrapheneQ деревянные, амбушюры — из кожи ягненка, внутри у них пена с памятью. Наушники подключаются по Bluetooth, с помощью идущего в комплекте отсоединяемого кабеля с разъемами 3,5 мм или же через USB-C. Для управления воспроизведением и звонками предусмотрена сенсорная панель на одной из чашек.
По словам разработчиков, их наушники создают более широкую сцену, лучше воспроизводят вокал и в целом звучат намного чище, чем наушники с майларовыми мембранами, потребляя при этом на 70% меньше энергии.
Канадский стартап, основанный докторами наук Питером Гаскеллем и Сергием Туташконко (Peter Gaskell & Sergii Tutashkonko), уже собрал на Kickstarter необходимую на производство наушников сумму: из запланированных 135 000 канадских долларов на счету проекта уже более 400 000. Сейчас наушники Ora GrapheneQ можно приобрести за 329 канадских долларов (чуть меньше 250 долларов США). Вместе с ними в комплекте разработчики вышлют ключ на скачивание цифрового альбома партнера проекта Густаво Дюдамеля (Gustavo Dudamel) в HD-качестве. До конца кампании осталось 22 дня, рассылать наушники спонсорам начнут уже в марте 2018 года.
Впервые о графене заговорили в 2004 году, когда Андрей Гейм и Константин Новоселов — британские ученые российского происхождения — опубликовали статью в журнале Science [1]. В ней говорилось о новом материале, который получили с помощью обычного карандаша и скотча. Ученые просто снимали клейкой лентой слой за слоем, пока не дошли до самого тонкого — в один атом. В 2010-м за это их наградили Нобелевской премией. С тех прошло уже десять лет.
Что такое графен и чем он так уникален?
Углерод — это материал, состоящий из кристаллической решетки, которую образуют шестиугольники атомов. Графен — это один слой решетки толщиной в 1 атом.
Отсюда — его первое уникальное свойство: самый тонкий.
- Графен в 60 раз тоньше мельчайшего из вирусов.
- В 3 тыс. раз тоньше бактерии.
- В 300 тыс. раз тоньше листа бумаги.
Такую структуру графен приобретает за счет sp2-гибридизации. Дело в том, что на внешней оболочке атома углерода расположены четыре электрона. При sp2-гибридизации три из них вступают в связь с соседними атомами, а четвертый находится в состоянии, которое образовывает энергетические зоны. В результате графен еще и прекрасно проводит электрический ток.
Уникальность графена в том, что он обладает такой же структурой, как и полупроводники, при этом он сам проводит электричество — как проводники. А еще у него высокая подвижность носителей заряда внутри материала. Поэтому графен в фото- и видеотехнике обнаруживает сигналы намного быстрее, чем другие материалы.
Графен обладает хорошей теплопроводностью, гибкостью и упругостью, он на 97% прозрачный. При этом, графен — самый прочный из известных материалов: прочнее стали и алмаза.
Миф о токсичности графена
Влияние графена на человеческий организм до конца не изучено, но и токсичность графена никто не доказал. Единственную опасность представляет графен, который получают путем размешивания графита или углерода в воде: попадая в клетку, такие мельчайшие частицы действительно могут ее убить [2].
Однако сейчас в биоэлектронике используют другой способ получения графена — путем химического осаждения из газовой фазы. Частицы получаются достаточно крупными. Потом их закрепляют на подложке, и проникнуть сквозь клеточную мембрану они уже не могут.
Где уже используют графен?
Сейчас графен успешно применяют в электронике. Самый массовый продукт — это пауэрбанк [3]: производители обещают, что сам он заряжается за 20 минут, а топовый смартфон заряжает наполовину за полчаса.
Существуют также графеновые куртки и платья. Последние, в частности, оснащены светодиодами [4], которые реагируют на дыхание и температуру тела, меняя цвет.
Теннисные ракетки с графеном весят до 300 грамм меньше, чем обычные, при той же силе удара.
Наконец, машинное масло с графеном призвано снизить износ двигателя.
Где можно применять графен в будущем?
Есть и еще одно свойство графена: он биосовместим, то есть взаимодействует с живыми клетками. Ученые обещают, что материал поможет диагностировать и лечить рак [5]. Это делают с помощью чипа с графеном, который придает повышенную чувствительность. На поверхность чипа высаживают раковые клетки и тестируют на них различные лекарства.
Такие чипы можно использовать и для тестирования других лекарств, а также — определения биомаркеров: иммуноглобулина, ДНК, нейрональных биорецепторов.
Из графена также планируют делать дешевые солнечные батареи, опресняющие устройства для морской воды, гибкие дисплеи, сверхпрочные бронежилеты, сверхчувствительные микропроцессоры, элементы для беспилотников и космических ракет, телефоны с бесконечной зарядкой и умную одежду.
Для России самым перспективным применением графена могут стать нефте- и газодобыча. На основе графена делают жидкости, которые позволят управлять толщиной и свойствами фильтрационной корки буровых растворов. А еще можно делать полимерные трубы и покрытия для нефте- и газопроводов с применением графена.
Графеновый бум
За 7 лет после вручения премии вышло больше 130 тыс. научных работ, посвященных графену и его свойствам. Доля таких исследований среди всех остальных выросла с 0,2% в 2010 году до 1% в 2016-м.
Исследователь Прабхурадж Балакришнан в Лондоне, 2017 годВ научном сообществе тестирование свойств графена стало почти мемом. Доходит до того, что в графен добавляют куриный помет, чтобы проверить, как это отразится на его качествах [6].
В Китае исследованиями занимаются государственные вузы. В 2013 году здесь создали Инновационный альянс графеновой промышленности, который пророчит Китаю в этой сфере долю в 80% от общемировой.
В остальных странах в графен активно вкладываются коммерческие компании. В Евросоюзе за это отвечает проект Graphene Flagship с инвестициями в €1 млрд [7]. В США — Национальная графеновая ассоциация, в консультативный совет которой входят представители Apple, IBM и Cisco.
В графене заинтересованы гиганты аэрокосмической отрасли: Boeing, Lockheed Martin, Airbus и Thales. Они рассчитывают, что новые материалы позволят им в разы снизить расход топлива — как композиты, которые экономят до 30% горючего в Boeing 787. Электронные корпорации включились в графеновую гонку в надежде, что это принесет им лидерство на рынке смартфонов и аксессуаров к ним.
Среди них — Samsung [8]: компания уже скупила десятки патентов, которых хватит на целую линейку продуктов с графеном. В частности, она представила новый тип аккумуляторов, которые можно будет заряжать за рекордные 12 минут. Такие появятся в новых смартфонах бренда не позднее 2021-го года. Их главный конкурент — Apple — запатентовала акустические диафрагмы с графеном для использования в устройствах следующих поколений. И это, судя по всему — только начало.
В России тоже занимаются изучением графена и даже патентуют электронные устройства на его основе — на базе в Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ. Двое ученых-выпускников этого вуза — гендиректор ведущего производителя Graphene 3D Lab Inc. Елена Полякова и профессор Свободного университета Берлина Кирилл Болотин — входят в ту самую американскую ассоциацию.
Почему же графен до сих пор не изменил нашу жизнь?
Во-первых, он все еще очень дорогой. При этом пока нельзя однозначно посчитать, сколько его нужно и для каких целей. Для этого материала нет единой шкалы измерения, так как он может иметь разную структуру — в зависимости от способа получения.
- 1 грамм чистого графена, который используют в электронике, стоит около $28 млрд.
- 1 грамм графена, смешанного с пылью — около $1 тыс.
Во-вторых, массовое производство графена пока не налажено, потому что нет технологий, которые бы позволили бы это: например, сложные электронные устройства с графеном делают вручную. Для графена нужна какая-то подложка — например, кварцевая — которая и определяет свойства конечного продукта. При этом пока еще не совсем понятно, какие именно это должны быть свойства.
Читайте также: