Нов високоговорител използва ултразвук, за да прескочи ограниченията за силата на звука
Прототип на слушалки с технология за шумопотискане от MEMS води до изумителни открития. Старите песни вече могат да звучат по нов начин. Прототипите на чипове xMEMS Cypress използват ултразвук, за да ги направят по-силни от всякога.
Иноваторите са специализирали в производството на високоговорители от микроелектромеханични системи (MEMS), силициеви и пиезоелектрични чипове. Наличните дизайни започват да се появяват в потребителски устройства и имат много предимства пред днешните миниатюрни високоговорители.
Пиковият обем на познатите ни устройства никога не е бил достатъчен, за да преодолее техническите изисквания за шумопотискащи слушалки. Това са 20 децибела повече в бас регистъра. Нова технология MEMS, наречена Cypress, формира звукови тонове чрез генериране и комбиниране на ултразвук и би трябвало да даде на високоговорителите с мащаб на чип достатъчно сила. Това може да доведе до технологичното трансформиране и на други малки високоговорители, като тези в коли и компютри.
Повечето конвенционални високоговорители генерират звук чрез задействане и натискане на диафрагма. Новата система използва ултразвукова модулация и демодулация, за да създаде натиск и да генерира звук. Това е по същество първият път, когато хората изпитват звук, генериран по различен начин.
Уникални размери и възможности
MEMS чиповете вече са завладели пазара на микрофони, съставлявайки по-голямата част от тях. Но говорителите изискват нещо различно от MEMS. Те трябва да задвижват обем въздух, вместо да бъдат избутвани от него. Високоговорителите xMEMS, които започват да навлизат масово в продуктите, са чипове с множество силиконови клапи, покрити с пиезоелектричен материал, които вибрират на звукови честоти.
XMEMS вече предостави редица предимства на технологията MEMS. MEMS чиповете, които са специализирани в звуковите честоти, включват много ниско фазово изкривяване. Това е вариация във времето на акустичен сигнал според неговата честота. Технологията на драйвера досега никога не е била толкова точна. Няма размазване на времето и начина, по който идва звукът.
От производствена и инженерна гледна точка, MEMS е победа. От една страна, това е по-малко сложна система, съставена само от един пакетиран чип и придружаваща IC вместо сложен комплект от бобина, магнит, диафрагма и други части.
Високоговорителите с намотки изискват трудоемко производство и тестване, отчасти поради несъответствия между единиците. MEMS позволяват по-лесен дизайн на слушалките, тъй като не причиняват електромагнитни смущения като високоговорителите с намотка и не изискват определен обем въздух в задната част, за да подобрят качеството на звука.
Шумопотискането на MEMS
Всичко това е достатъчно за някои приложения, но за истински безжични стерео слушалки има уловка. Ако имате такива, ще забележите малък вентилационен отвор. Той има три предназначения. Едното е да се освободи неприятното налягане между пъпката и ушния канал. Второто е да се намали странният ефект, когато се чува собствения ви глас. И третото е да улесни активното шумопотискане.
Активното шумопотискане разчита на алгоритми, които предполагат относително стабилно уплътнение между пъпката и ухото. В реалността нещата не работят по този начин. Пъпките се изместват при нормална употреба и уплътнението не е постоянно. Вентилационният отвор е предназначен да преодолява малките промени и позволява на алгоритъма за анулиране на шума да си свърши работата.
Недостатък е, че когато навлезе въздух към високоговорителите, това влияе на ниските честоти. Високоговорители xMEMS в устройствата днес могат да достигнат 120 dB. Това вече е доста нездравословно ниво. За да компенсират разликата с MEMS устройствата, дизайнерите ги сдвояват със спирален високоговорител. За разлика от това, новата ултразвукова технология xMEMS може да свърши цялата работа сама.
Как работи xMEMS Ultrasound Tech?
Персонализиран IC модулира ултразвуков носещ сигнал с аудиото. Резултатът е ултразвуков, чиято амплитуда е формата на аудио сигнала. Този комбиниран сигнал задвижва чифт конзоли, които го превръщат в ултразвукови вълни за налягане вътре в камерата на високоговорителя. След това втори сигнал периодично вентилира камерата, произвеждайки поредица от пикове на налягането, чиято обвивка е аудио сигнала, който чуваме.
Новият чип е 40 пъти по-силен, достигайки повече от 140 dB дори при най-ниския край на човешкия слух, 20 херца. Това е достатъчно за активно шумопотискане. Също толкова важно е, че дава на технологията път към потребителски продукти, които се нуждаят от още повече обем, като смартфони и лаптопи. Масовото производство е насрочено за края на 2024 г.
