Auriculares

Los auriculares son un par de pequeños controladores de altavoz que se colocan en la cabeza o alrededor de los oídos del usuario. Son transductores electroacústicos , que convierten una señal eléctrica en un sonido correspondiente . Los auriculares permiten que un solo usuario escuche una fuente de audio en privado, en contraste con un altavoz , que emite sonido al aire libre para que cualquier persona cercana lo escuche. Los auriculares también se conocen como auriculares ^[1] o, coloquialmente , latas . ^[2]Los auriculares circumaurales ('alrededor de la oreja') y supraaurales ('sobre la oreja') usan una banda sobre la parte superior de la cabeza para sujetar los altavoces en su lugar. Otro tipo, conocido como auriculares o auriculares ^[1] consisten en unidades individuales que se conectan al canal auditivo del usuario. Un tercer tipo son los auriculares de conducción ósea , que generalmente se envuelven alrededor de la parte posterior de la cabeza y descansan frente al canal auditivo, dejándolo abierto. En el contexto de las telecomunicaciones , un auricular es una combinación de auricular y micrófono .

Los auriculares se conectan a una fuente de señal, como un amplificador de audio , una radio , un reproductor de CD , un reproductor multimedia portátil , un teléfono móvil , una consola de videojuegos o un instrumento musical electrónico , ya sea directamente mediante un cable o mediante tecnología inalámbrica como Bluetooth , DECT o FM radial _ Los primeros auriculares se desarrollaron a finales del siglo XIX para que los operadores telefónicos tuvieran las manos libres. Inicialmente la calidad del audio era mediocre y un paso adelante fue la invención de los auriculares de alta fidelidad .^{[3] [4]}

Los auriculares exhiben una gama de diferentes capacidades de calidad de reproducción de audio. Los auriculares diseñados para uso telefónico generalmente no pueden reproducir el sonido con la alta fidelidad de las costosas unidades diseñadas para que los audiófilos escuchen música . Los auriculares que usan cables suelen tener un conector telefónico de 1 ⁄ 4 de pulgada (6,4 mm) o de 1 ⁄ 8 de pulgada (3,2 mm) para conectar los auriculares a la fuente de audio. Algunos auriculares estéreo son inalámbricos y utilizan conectividad Bluetooth para transmitir la señal de audio mediante ondas de radio desde dispositivos fuente como teléfonos móviles y reproductores digitales. ^[5] Como resultado del efecto Walkman, a partir de la década de 1980, los auriculares comenzaron a usarse en lugares públicos como aceras, supermercados y transporte público. ^[6] Los auriculares también son utilizados por personas en diversos contextos profesionales, como ingenieros de audio que mezclan sonido para conciertos en vivo o grabaciones de sonido y DJ , que usan auriculares para escuchar la siguiente canción sin que la audiencia los escuche, pilotos de aviones y empleados de centros de llamadas . Los dos últimos tipos de empleados utilizan auriculares con micrófono integrado.

Historia

Los auriculares surgieron de la necesidad de liberar las manos de una persona al operar un teléfono. Hubo varios productos iterativos que fueron predecesores de los auriculares "manos libres". En la década de 1890, el primer dispositivo que es inequívocamente un auricular fue fabricado por una empresa británica llamada Electrophone, que creó un sistema que permitía a sus clientes conectarse a transmisiones en vivo de actuaciones en teatros y óperas de Londres. Los suscriptores del servicio podían escuchar la actuación a través de un par de enormes auriculares que se conectaban debajo de la barbilla, sostenidos por una barra larga. ^[7]

El ingeniero francés Ernest Mercadier patentó un conjunto de audífonos internos en 1891, Mercadier recibió la patente de EE. UU. No. 454,138 por “mejoras en los receptores telefónicos… que deben ser lo suficientemente livianos para llevarlos en uso sobre la cabeza del operador. ^[7] ”

Nathaniel Baldwin de Utah en 1910 inventó un prototipo de auricular telefónico debido a su incapacidad para escuchar los sermones durante el servicio dominical. Lo ofreció para probarlo a la Marina de los EE. UU., que rápidamente ordenó 100 a Baldwin. Wireless Specialty Apparatus Co., en asociación con Baldwin Radio Company, estableció una planta de fabricación en Utah para cumplir con los pedidos. Sus innovaciones fueron la base de los teléfonos “alimentados por sonido” o teléfonos que no requerían electricidad, que se utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial. ^[8]

Los auriculares se originaron a partir del auricular del auricular del teléfono y eran la única forma de escuchar señales de audio eléctricas antes de que se desarrollaran los amplificadores.

Estos primeros auriculares usaban controladores de hierro en movimiento , ^[9] con armaduras balanceadas o de un solo extremo. El tipo común de un solo extremo usaba bobinas de voz enrolladas alrededor de los polos de un imán permanente, que se colocaban cerca de un diafragma de acero flexible. La corriente de audio a través de las bobinas varió el campo magnético del imán, ejerciendo una fuerza variable sobre el diafragma, haciendo que vibre, creando ondas sonoras. El requisito de alta sensibilidad significaba que no se usaba amortiguación, por lo que la respuesta de frecuencia del diafragma tenía grandes picos debido a la resonancia, lo que resultaba en una calidad de sonido deficiente . Estos primeros modelos carecían de acolchado y, a menudo, eran incómodos de usar durante largos períodos. Su impedancia varió; auriculares usados ​​enEl trabajo de telégrafo y teléfono tenía una impedancia de 75  ohmios . Los que se usaban con las primeras radios inalámbricas tenían más vueltas de cable más fino para aumentar la sensibilidad. La impedancia de 1000 a 2000 ohmios era común, lo que se adaptaba tanto a los conjuntos de cristal como a los receptores de triodo . Algunos auriculares muy sensibles, como los fabricados por Brandes alrededor de 1919, se usaban comúnmente para los primeros trabajos de radio.

En las primeras radios autoamplificadas, los auriculares formaban parte del circuito de la placa del tubo de vacío y transportaban voltajes peligrosos. Normalmente estaba conectado directamente al terminal positivo de la batería de alto voltaje, y el otro terminal de la batería estaba conectado a tierra de forma segura. El uso de conexiones eléctricas desnudas significaba que los usuarios podían recibir una descarga eléctrica si tocaban las conexiones de los auriculares desnudos mientras ajustaban unos auriculares incómodos.

En 1958, John C. Koss , un audiófilo y músico de jazz de Milwaukee , produjo los primeros auriculares estéreo. ^{[10] [9]}

Primero se desarrollaron para audífonos unos auriculares de botón más pequeños, que se enchufaban en el canal auditivo del usuario . Se volvieron ampliamente utilizados con radios de transistores , que aparecieron comercialmente en 1954 con la introducción del Regency TR-1 . El dispositivo de audio más popular de la historia, la radio de transistores cambió los hábitos de escucha, permitiendo a las personas escuchar la radio en cualquier lugar. El auricular utiliza un controlador de hierro en movimiento o un cristal piezoeléctrico para producir sonido. El conector de radio y teléfono de 3,5 mm , que es el más utilizado en aplicaciones portátiles en la actualidad, se ha utilizado al menos desde la radio de transistores Sony EFM-117J, que se lanzó en 1964. [ ^{11] [12]}Su popularidad se vio reforzada con su uso en el reproductor de cintas portátil Walkman en 1979.

Aplicaciones

Los auriculares se pueden usar con reproductores de CD y DVD estacionarios , cine en casa , computadoras personales o dispositivos portátiles (p. ej., reproductor de audio digital / reproductor de MP3 , teléfono móvil ), siempre que estos dispositivos estén equipados con un conector para auriculares. Los auriculares inalámbricos no están conectados a su fuente mediante un cable. En su lugar, reciben una señal de radio o infrarrojos codificada mediante un enlace de transmisión de radio o infrarrojos, como FM , Bluetooth o Wi-Fi.. Estos son sistemas receptores alimentados por batería, de los cuales los auriculares son solo un componente. Los auriculares inalámbricos se utilizan en eventos como Silent disco o Silent Gig .

En el sector del audio profesional , los disc jockeys con un mezclador de DJ y los ingenieros de sonido utilizan auriculares en situaciones en vivo para monitorear las fuentes de señal. En los estudios de radio, los DJ usan un par de auriculares cuando hablan con el micrófono mientras los parlantes están apagados para eliminar la retroalimentación acústica mientras escuchan su propia voz. En las grabaciones de estudio, los músicos y cantantes usan auriculares para tocar o cantar junto con una pista o banda de acompañamiento. En aplicaciones militares, las señales de audio de muchas variedades se controlan mediante auriculares.

Los auriculares con cable están conectados a una fuente de audio mediante un cable. Los conectores más comunes son los conectores telefónicos de 6,35 mm ( 1 ⁄ 4 pulgadas) y 3,5 mm . El conector más grande de 6,35 mm es más común en equipos domésticos o profesionales de ubicación fija. El conector de 3,5 mm sigue siendo el conector más utilizado para aplicaciones portátiles en la actualidad. Hay adaptadores disponibles para convertir dispositivos de 6,35 mm a 3,5 mm.  

Como componente activo, los auriculares inalámbricos tienden a ser más costosos debido a la necesidad de hardware interno, como una batería, un controlador de carga, un controlador de altavoz y un transceptor inalámbrico , mientras que los auriculares con cable son un componente pasivo, externalizando la conducción del altavoz a la fuente de audio. .

Algunos cables de auriculares están equipados con un potenciómetro en serie para controlar el volumen.

Los auriculares con cable pueden estar equipados con un cable no desmontable o un enchufe macho a macho auxiliar desmontable , así como algunos con dos puertos para permitir conectar otro auricular con cable en un circuito paralelo , que divide la señal de audio para compartirla con otro participante. , pero también se puede usar para escuchar audio desde dos entradas simultáneamente. Un divisor de audio externo puede actualizar esta capacidad. ^[13]

Aplicaciones para pruebas audiométricas

También se utilizan varios tipos de audífonos o audífonos especialmente diseñados para evaluar el estado del sistema auditivo en el campo de la audiología para establecer umbrales de audición, diagnosticar médicamente la pérdida de audición , identificar otras enfermedades relacionadas con la audición y monitorear el estado de la audición en programas ocupacionales de conservación de la audición . ^[14] Se han adoptado modelos específicos de auriculares como estándar debido a la facilidad de calibración y la capacidad de comparar resultados entre instalaciones de prueba. ^[15]

Históricamente, los auriculares de estilo supraaural son los más utilizados en audiología, ya que son los más fáciles de calibrar y se consideraron el estándar durante muchos años. Los modelos comúnmente utilizados son los auriculares dinámicos Telephonics (TDH) 39, TDH-49 y TDH-50. Los auriculares intrauriculares o de inserción se utilizan con más frecuencia en la actualidad, ya que proporcionan niveles más altos de atenuación interaural, introducen menos variabilidad cuando se prueban a 6000 Hz y 8000 Hz, y evitan los problemas de prueba que resultan del colapso de los canales auditivos. Un modelo comúnmente utilizado de auricular de inserción es el Etymotic Research ER-3A. Los auriculares circumaurales también se utilizan para establecer umbrales de audición en el rango de alta frecuencia ampliado (8000 Hz a 20 000 kHz). Junto con los auriculares de inserción Etymotic Research ER-2A,Normas ANSI . ^{[16] [15] [17]}

Los audiómetros y los auriculares deben calibrarse juntos. Durante el proceso de calibración, la señal de salida del audiómetro a los auriculares se mide con un medidor de nivel de sonido para garantizar que la señal sea precisa para la lectura del audiómetro para el nivel de presión y la frecuencia del sonido . La calibración se realiza con los auriculares en un acoplador acústico que pretende imitar la función de transferencia del oído externo. Debido a que se utilizan auriculares específicos en el proceso de calibración inicial del audiómetro, no se pueden reemplazar con ningún otro par de auriculares, incluso de la misma marca y modelo. ^[15]

Características electricas

Las características eléctricas de los altavoces dinámicos pueden aplicarse fácilmente a los auriculares, porque la mayoría de los auriculares son pequeños altavoces dinámicos.

Impedancia

Los auriculares están disponibles con impedancia alta o baja (normalmente medida a 1 kHz). Los auriculares de baja impedancia están en el rango de 16 a 32 ohmios y los auriculares de alta impedancia están entre 100 y 600 ohmios. A medida que aumenta la impedancia de un par de auriculares, se requiere más voltaje (a una corriente dada) para impulsarlo, y el volumen de los auriculares para un voltaje dado disminuye. En los últimos años, la impedancia de los auriculares más nuevos generalmente ha disminuido para adaptarse a los voltajes más bajos disponibles en los dispositivos electrónicos portátiles basados ​​en CMOS alimentados por batería . Esto ha dado como resultado auriculares que pueden funcionar de manera más eficiente con dispositivos electrónicos alimentados por batería. En consecuencia, los amplificadores más nuevos se basan en diseños con una impedancia de salida relativamente baja.

La impedancia de los auriculares es motivo de preocupación debido a las limitaciones de salida de los amplificadores. Un par de auriculares modernos es impulsado por un amplificador, y los auriculares de menor impedancia presentan una carga mayor. Los amplificadores no son ideales; también tienen cierta impedancia de salida que limita la cantidad de energía que pueden proporcionar. Para garantizar una respuesta de frecuencia uniforme, un factor de amortiguación adecuado y un sonido sin distorsiones, un amplificador debe tener una impedancia de salida inferior a 1/8 de la de los auriculares que está manejando (e idealmente, lo más baja posible). Si la impedancia de salida es grande en comparación con la impedancia de los auriculares, existe una distorsión significativamente mayor. ^[18]Por lo tanto, los auriculares de baja impedancia tienden a ser más ruidosos y eficientes, pero también exigen un amplificador más capaz. Los auriculares de mayor impedancia son más tolerantes con las limitaciones del amplificador, pero producen menos volumen para un nivel de salida determinado.

Históricamente, muchos auriculares tenían una impedancia relativamente alta, a menudo de más de 500 ohmios, por lo que podían funcionar bien con amplificadores de válvulas de alta impedancia . Por el contrario, los amplificadores de transistores modernos pueden tener una impedancia de salida muy baja, lo que permite auriculares de baja impedancia. Desafortunadamente, esto significa que los amplificadores de audio o estéreos más antiguos a menudo producen una salida de baja calidad en algunos auriculares modernos de baja impedancia. En este caso, un amplificador de auriculares externo puede ser beneficioso.

Sensibilidad

La sensibilidad es una medida de la eficacia con la que un auricular convierte una señal eléctrica entrante en un sonido audible. Por lo tanto, indica el volumen de los auriculares para un nivel de accionamiento eléctrico determinado. Se puede medir en decibeles de nivel de presión sonora por milivatio (dB (SPL)/mW) o decibelios de nivel de presión sonora por voltio (dB (SPL)/V). ^[19] Desafortunadamente, ambas definiciones se usan ampliamente, a menudo indistintamente. Como el voltaje de salida (pero no la potencia) de un amplificador de auriculares es esencialmente constante para la mayoría de los auriculares comunes, dB/mW suele ser más útil si se convierte a dB/V usando la ley de Ohm :

${\displaystyle \mathrm {dB(SPL)} /\mathrm {V} =\mathrm {dB(SPL)} /\mathrm {mW} -10\cdot \log _{10}{\frac {\mathrm {Impedance} }{1000}}}$

Una vez que se conoce la sensibilidad por voltio, el volumen máximo para un par de auriculares se puede calcular fácilmente a partir del voltaje máximo de salida del amplificador. Por ejemplo, para un auricular con una sensibilidad de 100 dB (SPL)/V, un amplificador con una salida de voltaje de 1 raíz cuadrática media (RMS) produce un volumen máximo de 100 dB.

Emparejar auriculares de alta sensibilidad con amplificadores de potencia puede producir volúmenes peligrosamente altos y dañar los auriculares. El nivel máximo de presión de sonido es una cuestión de preferencia, y algunas fuentes recomiendan no más de 110 a 120 dB. Por el contrario, la Administración Estadounidense de Seguridad y Salud Ocupacional recomienda un SPL promedio de no más de 85 dB(A) para evitar la pérdida auditiva a largo plazo, mientras que el estándar de la Unión Europea EN 50332-1:2013 recomienda volúmenes superiores a 85 dB(A). ) incluyen una advertencia, con un volumen máximo absoluto (definido usando un ruido de 40–4000 Hz) de no más de 100 dB para evitar daños auditivos accidentales. ^[20] Usando este estándar, los auriculares con sensibilidades de 90, 100 y 110 dB (SPL)/V deben ser alimentados por un amplificador capaz de no más de 3,162, 1,0 y 0,3162 voltios RMS en la configuración de volumen máximo, respectivamente, para reducir el riesgo de daño auditivo. .

La sensibilidad de los auriculares suele oscilar entre 80 y 125 dB/mW y suele medirse a 1 kHz. ^[21]

Especificaciones

El tamaño de los auriculares puede afectar el equilibrio entre fidelidad y portabilidad. En general, los factores de forma de los auriculares se pueden dividir en cuatro categorías separadas: circumaurales (sobre la oreja) , supraaurales (sobre la oreja) , auriculares de botón e intrauriculares .

Conectividad

cableado

Auriculares con cables jack de auriculares soldados .

Inalámbrico

• Auriculares supraaurales inalámbricos. A menudo tienen un conector para auriculares incorporado .
• Auriculares supraaurales inalámbricos. A menudo tienen un conector para auriculares incorporado .
• Auriculares inalámbricos conectados a través de una banda para el cuello.

Verdadero inalámbrico

Los verdaderos auriculares inalámbricos no tienen cable para mantener cada botón conectado entre sí. Se basan en tecnología inalámbrica como Bluetooth para transmitir audio desde un dispositivo de hardware.

Dependiendo de la configuración del hardware y el software, ambos canales pueden transmitirse primero a un auricular, que se divide y reenvía un canal al otro auricular, coordinando los dos. Alternativamente, cada botón solo recibe su señal de audio individual, mientras que la coordinación se realiza en la fuente de la señal.

La primera disposición tiene la ventaja de ser compatible con los sistemas heredados, mientras que la última disposición tiene la ventaja de requerir menos energía del auricular coordinado.

Adaptación del oído

circumaural

Los auriculares circumaurales (a veces llamados auriculares de tamaño completo o auriculares supraaurales ) tienen almohadillas circulares o elipsoides que abarcan las orejas. Debido a que estos audífonos rodean completamente la oreja, los audífonos circumaurales pueden diseñarse para sellarse completamente contra la cabeza para atenuar el ruido externo. Debido a su tamaño, los auriculares circumaurales pueden ser pesados ​​y hay algunos juegos que pesan más de 500 gramos (1 libra). Se requiere un diseño ergonómico de diadema y almohadillas para reducir las molestias causadas por el peso. Estos son comúnmente utilizados por los bateristas en la grabación.

Supra-aural

Los auriculares supraaurales o auriculares supraaurales tienen almohadillas que presionan contra los oídos, en lugar de alrededor de ellos. Por lo general, se incluían con estéreos personales durante la década de 1980. Este tipo de audífono generalmente tiende a ser más pequeño y liviano que los audífonos circumaurales, lo que resulta en una menor atenuación del ruido exterior. Los auriculares supraaurales también pueden provocar molestias debido a la presión sobre el oído en comparación con los auriculares circumaurales que se colocan alrededor del oído. La comodidad puede variar debido al material del auricular.

Auriculares que se ajustan a la oreja

Auriculares

Los auriculares son unos auriculares muy pequeños que se colocan directamente en el oído externo , mirando pero no insertados en el canal auditivo. Los auriculares son portátiles y convenientes, pero muchas personas los consideran incómodos. ^[22] Apenas proporcionan aislamiento acústico y dejan espacio para que se filtre el ruido ambiental; los usuarios pueden subir el volumen peligrosamente alto para compensar, a riesgo de causar pérdida de audición . ^{[22] [23]} Por otro lado, permiten que el usuario sea más consciente de su entorno. Desde los primeros días de la radio de transistores , los auriculares se han incluido comúnmente con dispositivos de música personales. Se venden a veces con almohadillas de espuma o goma para mayor comodidad. (El uso del término auriculares, que existe desde al menos 1984, no alcanzó su punto máximo hasta después de 2001, con el éxito del reproductor de MP3 de Apple. ^[24] )

auriculares internos

Los auriculares internos, también conocidos como monitores internos (IEM) o canalphones , son pequeños auriculares con una portabilidad similar a los auriculares que se insertan en el propio canal auditivo . Los IEM son auriculares internos de mayor calidad y son utilizados por ingenieros de audio y músicos , así como por audiófilos.

Las cubiertas exteriores de los auriculares internos están hechas de una variedad de materiales, como plástico, aluminio , cerámica y otras aleaciones metálicas. Debido a que los auriculares internos se acoplan al canal auditivo, pueden ser propensos a deslizarse y bloquean gran parte del ruido ambiental. La falta de sonido del entorno puede ser un problema cuando el sonido es una señal necesaria por seguridad u otras razones, como al caminar, conducir o andar cerca o en el tráfico vehicular. ^[25] Algunos auriculares internos utilizan micrófonos incorporados para permitir que se escuche un poco de sonido exterior cuando se desee. ^{[26] [27]}

Los tapones para el canal auditivo genéricos o personalizados están hechos de caucho de silicona , elastómero o espuma. Dichos tapones en dispositivos de gama baja pueden ser intercambiables, lo que aumenta el riesgo de que se caigan y se alojen en el canal auditivo. Los audífonos internos personalizados utilizan moldes del canal auditivo para crear tapones moldeados a medida que brindan mayor comodidad y aislamiento del ruido. ^[22]

Algunos auriculares inalámbricos incluyen un estuche de carga.

Espalda abierta o cerrada

Tanto los auriculares circumaurales como los supraaurales se pueden diferenciar aún más por el tipo de auriculares:

Abrir de nuevo

Los auriculares abiertos tienen la parte posterior de los auriculares abierta. Esto filtra más sonido de los auriculares y también permite que entren más sonidos ambientales en los auriculares, pero brinda un sonido más natural o similar al de un altavoz, debido a que incluye sonidos del entorno.

semiabierto

Los auriculares semiabiertos tienen un diseño que puede considerarse como un compromiso entre los auriculares abiertos y los cerrados. Algunos ^{[ ¿quién? ]} cree que el término "semiabierto" se utiliza únicamente con fines de marketing. No existe una definición exacta para el término auricular semiabierto. Mientras que el enfoque de espalda abierta apenas tiene medidas para bloquear el sonido en el lado exterior del diafragma y el enfoque de espalda cerrada realmente tiene una cámara cerrada en el lado exterior del diafragma, un auricular semiabierto puede tener una cámara para parcialmente bloquea el sonido mientras deja pasar algo de sonido a través de aberturas o rejillas de ventilación.

espalda cerrada

Los estilos cerrados (o sellados) tienen la parte posterior de los auriculares cerrada. Por lo general, bloquean parte del ruido ambiental. Los auriculares cerrados por lo general pueden producir frecuencias bajas más fuertes que los auriculares abiertos.

Auriculares

Un auricular es un auricular combinado con un micrófono . Los auriculares proporcionan la funcionalidad equivalente a un auricular de teléfono con operación de manos libres. Entre las aplicaciones de los auriculares, además del uso del teléfono, se encuentran los sistemas de intercomunicación de estudios de televisión, teatro o aviación, y juegos de consola o PC. Los auriculares se fabrican con un solo auricular (mono) o con dos auriculares (mono para ambos oídos o estéreo). El brazo del micrófono de los auriculares es un tipo de micrófono externo donde el micrófono se sostiene frente a la boca del usuario, o un tipo de tubo de voz donde el micrófono se aloja en el auricular y el habla llega a él por medio de un tubo hueco.

Auriculares telefónicos

Los auriculares telefónicos se conectan a un sistema telefónico de línea fija . Un auricular de teléfono funciona reemplazando el auricular de un teléfono. Los auriculares para teléfonos con cable estándar están equipados con un conector 4P4C estándar comúnmente llamado conector RJ-9. Los auriculares también están disponibles con conectores jack de 2,5 mm para muchos teléfonos DECT y otras aplicaciones. Los auriculares bluetooth inalámbricos están disponibles y, a menudo, se usan con teléfonos móviles . Los auriculares se utilizan ampliamente para trabajos que requieren un uso intensivo del teléfono, en particular por parte de los trabajadores de los centros de llamadas . También son utilizados por cualquier persona que desee mantener conversaciones telefónicas con las dos manos libres.

Para modelos de teléfonos más antiguos, la impedancia del micrófono del auricular es diferente a la del auricular original, lo que requiere un amplificador de teléfono para el auricular del teléfono. Un amplificador de teléfono proporciona una alineación de pines básica similar a un adaptador de auriculares de teléfono, pero también ofrece amplificación de sonido para el micrófono y los altavoces. La mayoría de los modelos de amplificadores telefónicos ofrecen control de volumen para el altavoz y el micrófono, función de silencio y cambio entre auriculares y microteléfono. Los amplificadores de teléfono funcionan con baterías o adaptadores de CA.

Auriculares de comunicación

Los auriculares de comunicación se utilizan para la comunicación bidireccional y, por lo general, consisten en un auricular y un micrófono adjunto. Dichos auriculares se utilizan en una variedad de profesiones como la aviación, el ejército, los deportes, la música y muchos sectores orientados a los servicios. Vienen en todas las formas y tamaños, según el uso, la atenuación de ruido requerida y la fidelidad de la comunicación necesaria.

Reducción de ruido ambiental

El sonido no deseado del entorno se puede reducir excluyendo el sonido del oído mediante el aislamiento pasivo del ruido o, a menudo junto con el aislamiento, mediante la cancelación activa del ruido .

El aislamiento de ruido pasivo consiste esencialmente en usar el cuerpo del auricular, ya sea sobre o dentro del oído, como un tapón auditivo pasivo que simplemente bloquea el sonido. Los tipos de audífonos que brindan la mayor atenuación son los audífonos en el canal auditivo y los audífonos cerrados, tanto circumaurales como supraaurales. Los auriculares abiertos y de botón proporcionan cierto aislamiento pasivo del ruido, pero mucho menos que los demás. Los típicos auriculares cerrados bloquean de 8 a 12 dB y los intrauditivos de 10 a 15 dB. Algunos modelos han sido diseñados específicamente para bateristas para facilitar al baterista monitorear el sonido grabado mientras reduce el sonido directamente de los tambores tanto como sea posible. Dichos auriculares afirman reducir el ruido ambiental en unos 25 dB.

Los auriculares con cancelación activa de ruido utilizan un micrófono, un amplificador y un altavoz para captar, amplificar y reproducir el ruido ambiental en forma de inversión de fase; hasta cierto punto, esto cancela el ruido no deseado del entorno sin afectar la fuente de sonido deseada, que el micrófono no capta ni invierte. Requieren una fuente de energía, generalmente una batería, para impulsar sus circuitos. Los auriculares con cancelación activa de ruido pueden atenuar el ruido ambiental en 20 dB o más, pero el circuito activo es principalmente efectivo en sonidos constantes y en frecuencias más bajas, en lugar de sonidos y voces agudas. Algunos auriculares con cancelación de ruido están diseñados principalmente para reducir el ruido de baja frecuencia del motor y de los viajes en aviones, trenes y automóviles, y son menos efectivos en entornos con otros tipos de ruido.

Tecnología de transductores

Los auriculares utilizan varios tipos de transductores para convertir las señales eléctricas en sonido.

bobina móvil

El controlador de bobina móvil , más comúnmente conocido como controlador "dinámico", es el tipo más común que se usa en los auriculares. Consiste en un elemento magnético estacionario adherido al marco de los auriculares, que establece un campo magnético estático. El imán de los auriculares suele estar compuesto de ferrita o neodimio . Una bobina de voz , una bobina ligera de alambre, está suspendida en el campo magnético del imán, unida a un diafragma, generalmente fabricado con celulosa, polímero, material de carbono, papel o similar, liviano y con una relación de rigidez a masa alta. . Cuando la corriente variable de una señal de audiopasa a través de la bobina, crea un campo magnético variable que reacciona contra el campo magnético estático, ejerciendo una fuerza variable sobre la bobina que hace que esta y el diafragma adjunto vibren. El diafragma vibratorio empuja el aire para producir ondas sonoras .

Electrostático

Los controladores electrostáticos consisten en un diafragma delgado cargado eléctricamente, generalmente una membrana de película de PET recubierta , suspendida entre dos placas de metal perforadas (electrodos). La señal de sonido eléctrico se aplica a los electrodos creando un campo eléctrico; dependiendo de la polaridad de este campo, el diafragma es atraído hacia una de las placas. El aire es forzado a través de las perforaciones; combinado con una señal eléctrica que cambia continuamente y que impulsa la membrana, se genera una onda de sonido. Los auriculares electrostáticos suelen ser más caros que los de bobina móvil y son comparativamente poco comunes. Además, se requiere un amplificador especial para amplificar la señal para desviar la membrana, lo que a menudo requiere potenciales eléctricos en el rango de 100 a 1000 voltios.

Debido a la membrana del diafragma extremadamente delgada y liviana, a menudo de solo unos pocos micrómetros de espesor, y la ausencia total de piezas metálicas en movimiento, la respuesta de frecuencia de los auriculares electrostáticos generalmente se extiende muy por encima del límite audible de aproximadamente 20 kHz. La respuesta de alta frecuencia significa que el nivel de distorsión de banda media baja se mantiene en la parte superior de la banda de frecuencia audible, lo que generalmente no es el caso con los controladores de bobina móvil. Además, el pico de respuesta de frecuencia que se observa regularmente en la región de alta frecuencia con controladores de bobina móvil está ausente. Los auriculares electrostáticos bien diseñados pueden producir una calidad de sonido significativamente mejor que otros tipos. ^{[ cita requerida ]}

Los auriculares electrostáticos requieren una fuente de voltaje que genere de 100 V a más de 1 kV y están en la cabeza del usuario. Desde la invención de los aisladores, no existe ningún peligro real. No necesitan entregar una corriente eléctrica significativa , lo que limita aún más el peligro eléctrico para el usuario en caso de falla.

electreto

un electretoEl controlador funciona a lo largo de los mismos medios electromecánicos que un controlador electrostático. Sin embargo, el controlador electret tiene una carga permanente incorporada, mientras que la electrostática tiene la carga aplicada al controlador por un generador externo. Los auriculares electret y electrostáticos son relativamente poco comunes. Los electretos originales también eran típicamente más baratos y de menor capacidad técnica y fidelidad que los electrostáticos. Se han aprobado solicitudes de patentes de 2009 a 2013 que muestran que mediante el uso de diferentes materiales, es decir, una "película de electreto de olefina cíclica fluorada", las lecturas del gráfico de respuesta de frecuencia pueden alcanzar los 50 kHz a 100 db. Cuando estos nuevos electrets mejorados se combinan con un controlador de auriculares de cúpula tradicional, se pueden producir auriculares que son reconocidos por la Japan Audio Society como dignos de unirse al programa de audio de alta resolución. patentes estadounidenses 8, 559.660 B2. 7.732.547 B2.7.879.446 B2.7.498.699 B2.

Planar magnético

Los auriculares magnéticos planares (también conocidos como ortodinámicos) utilizan una tecnología similar a los auriculares electrostáticos, con algunas diferencias fundamentales. Funcionan de manera similar a los altavoces magnéticos planos .

Un controlador magnético planar consta de una membrana relativamente grande que contiene un patrón de alambre incrustado. Esta membrana está suspendida entre dos conjuntos de imanes permanentes alineados de forma opuesta. Una corriente que pasa a través de los cables incrustados en la membrana produce un campo magnético que reacciona con el campo de los imanes permanentes para inducir movimiento en la membrana, lo que produce sonido.

armadura equilibrada

Una armadura balanceada es un diseño de transductor de sonido destinado principalmente a aumentar la eficiencia eléctrica del elemento mediante la eliminación de la tensión en el diafragma característica de muchos otros sistemas de transductores magnéticos. Como se muestra esquemáticamente en el diagrama de la izquierda, consiste en una armadura magnética móvil que gira para que pueda moverse en el campo del imán permanente. Cuando está centrado con precisión en el campo magnético, no hay fuerza neta sobre la armadura, de ahí el término "equilibrado". Como se ilustra en el diagrama de la derecha, cuando hay corriente eléctrica a través de la bobina, magnetiza la armadura de una forma u otra, lo que hace que gire ligeramente de una forma u otra alrededor del pivote, moviendo así el diafragma para producir sonido .

El diseño no es mecánicamente estable; un ligero desequilibrio hace que la armadura se adhiera a un polo del imán. Se requiere una fuerza de restauración bastante rígida para mantener la armadura en la posición de "equilibrio". Aunque esto reduce su eficiencia, este diseño aún puede producir más sonido con menos energía que cualquier otro. ^{[ aclaración necesaria ]} Popularizados en la década de 1920 como auriculares de radio Baldwin Mica Diaphragm, los transductores de armadura equilibrada se refinaron durante la Segunda Guerra Mundial para su uso en teléfonos con sonido militar . Algunos de estos lograron sorprendentes eficiencias de conversión electroacústica, en el rango de 20% a 40%, para señales de voz de ancho de banda estrecho.

En la actualidad, normalmente se usan solo en audífonos internos y audífonos, donde su alta eficiencia y su tamaño diminuto son una gran ventaja. ^[29] Por lo general, están limitados en los extremos del espectro auditivo (por ejemplo, por debajo de 20 Hz y por encima de 16 kHz) y requieren un mejor sellado que otros tipos de controladores para ofrecer todo su potencial. Los modelos de gama alta pueden emplear varios controladores de armadura, dividiendo los rangos de frecuencia entre ellos mediante una red de cruce pasivo. Algunos combinan un controlador de armadura con un pequeño controlador de bobina móvil para aumentar la salida de graves.

Los primeros altavoces para receptores de radio usaban controladores de armadura balanceada para sus conos. ^[30]

Tecnología termoacústica

El efecto termoacústico genera sonido a partir de la audiofrecuencia Joule calentando el conductor, un efecto que no es magnético y no hace vibrar el altavoz. En 2013, un grupo de investigación de la Universidad de Tsinghua demostró un auricular de hilo delgado de nanotubos de carbono basado en el mecanismo termoacústico. ^[31] El auricular de hilo fino CNT tal como se produce tiene un elemento de trabajo llamado chip termoacústico de hilo fino CNT. Dicho chip se compone de una capa de matriz de hilos delgados CNT soportada por la oblea de silicio, y se hacen ranuras periódicas con cierta profundidad en la oblea mediante métodos de microfabricación para suprimir la fuga de calor del hilo CNT al sustrato. ^{[ cita requerida ]}

Otras tecnologías de transductores

Las tecnologías de transductores empleadas con mucha menos frecuencia para auriculares incluyen Heil Air Motion Transformer (AMT); película piezoeléctrica; Cinta plana magnética; Magnetoestricción y Plasma o Iónico . El primer Heil AMTEl auricular fue comercializado por ESS Laboratories y era esencialmente un tweeter ESS AMT de uno de los parlantes de la compañía que se manejaba en el rango completo. Desde el cambio de siglo, solo Precide de Suiza ha fabricado un auricular AMT. Los auriculares de película piezoeléctricos fueron desarrollados por primera vez por Pioneer, sus dos modelos usaban una lámina plana de película que limitaba el volumen máximo de movimiento de aire. Actualmente, TakeT produce auriculares de película piezoeléctrica con una forma similar a un transductor AMT pero, al igual que el controlador Precide, tiene una variación en el tamaño de los pliegues del transductor sobre el diafragma. Además, incorpora un diseño bidireccional mediante la inclusión de un panel de tweeter/supertweeter dedicado. La forma plegada de un diafragma permite que un transductor con un área de superficie más grande se ajuste a limitaciones de espacio más pequeñas. Esto aumenta el volumen total de aire que se puede mover en cada excursión del transductor dada esa área de radiación. Debido al pequeño volumen de aire en un auricular, el transductor de plasma o iónico puede convertirse en un controlador de rango completo, aunque las altas temperaturas y voltajes de estos tipos los hacen muy raros y solo el Plasmasonic es comercial.

Los audífonos de magnetoestricción , a veces vendidos bajo la etiqueta Bonephones , funcionan al vibrar contra el costado de la cabeza, transmitiendo el sonido a través de la conducción ósea . Esto es particularmente útil en situaciones en las que los oídos deben estar despejados, o para personas sordas por razones que no afectan el aparato nervioso de la audición . Sin embargo, los auriculares con magnetoestricción tienen una fidelidad limitada en comparación con los auriculares convencionales que dependen del funcionamiento normal del oído. Además, a mediados de la década de 1980, una empresa francesa llamada Audio Reference intentó comercializar los auriculares de plasma Plasmasonic inventados por Henri Bondar. ^{[32] [33]}No quedan ejemplos de funcionamiento conocidos. Debido al pequeño volumen de aire en un auricular, el transductor iónico o de plasma puede convertirse en un controlador de rango completo, aunque las altas temperaturas y los voltajes necesarios los hacen muy raros.

Beneficios y limitaciones

Los auriculares pueden evitar que otras personas escuchen el sonido, ya sea por privacidad o para evitar molestar a otros, como cuando se escucha en una biblioteca pública . También pueden proporcionar un nivel de fidelidad de sonido mayor que los altavoces de coste similar. Parte de su capacidad para hacerlo proviene de la falta de necesidad de realizar tratamientos de corrección de la habitación con auriculares. Los auriculares de alta calidad pueden tener una respuesta de baja frecuencia extremadamente plana de hasta 20 Hz dentro de 3 dB. Mientras que un altavoz debe usar un controlador de altavoz relativamente grande (a menudo de 15" o 18") para reproducir frecuencias bajas, los auriculares pueden reproducir con precisión frecuencias graves y subgraves con controladores de altavoz de solo 40-50 milímetros de ancho (o mucho más pequeños, como es el estuche con monitor in-earauriculares). El impresionante rendimiento de baja frecuencia de los auriculares es posible porque están mucho más cerca del oído y solo necesitan mover volúmenes de aire relativamente pequeños.

Las afirmaciones comercializadas como "respuesta de frecuencia de 4 Hz a 20 kHz" suelen ser exageraciones; la respuesta del producto a frecuencias inferiores a 20 Hz suele ser muy pequeña. ^[34] Los auriculares también son útiles para los videojuegos que usan algoritmos de procesamiento de audio posicional 3D, ya que permiten a los jugadores juzgar mejor la posición de una fuente de sonido fuera de la pantalla (como los pasos de un oponente o sus disparos).

Aunque los auriculares modernos se han vendido y utilizado especialmente para escuchar grabaciones estéreo desde el lanzamiento del Walkman , existe un debate subjetivo sobre la naturaleza de su reproducción de sonido estéreo. Las grabaciones estéreo representan la posición de las señales de profundidad horizontal (separación estéreo) a través de las diferencias de volumen y fase del sonido en cuestión entre los dos canales. Cuando los sonidos de dos altavoces se mezclan, crean la diferencia de fase que el cerebro usa para ubicar la dirección. A través de la mayoría de los auriculares, debido a que los canales derecho e izquierdo no se combinan de esta manera, la ilusión del centro fantasma puede percibirse como perdida. Los sonidos panorámicos duros también se escuchan solo en un oído en lugar de un lado.

Las grabaciones binaurales usan una técnica de micrófono diferente para codificar la dirección directamente como fase, con muy poca diferencia de amplitud por debajo de 2 kHz, a menudo usando una cabeza ficticia . Pueden producir una impresión espacial sorprendentemente realista a través de los auriculares. Las grabaciones comerciales casi siempre usan grabación estéreo, en lugar de binaural, porque la escucha por altavoz es más común que la escucha por auriculares.

Es posible cambiar los efectos espaciales del sonido estéreo en los auriculares, para aproximarse mejor a la presentación de la reproducción del altavoz, mediante el uso de alimentación cruzada dependiente de la frecuencia entre los canales.

Los auriculares pueden tener ventajas ergonómicas sobre los teléfonos tradicionales. Permiten que los agentes del centro de llamadas mantengan una mejor postura sin necesidad de sostener un teléfono con la mano o inclinar la cabeza hacia un lado para acunarlo. ^[35]

Salud y seguridad

Peligros y riesgos

El uso de auriculares a un nivel de volumen lo suficientemente alto puede causar problemas de audición o sordera temporales o permanentes . El volumen de los auriculares a menudo tiene que competir con el ruido de fondo , especialmente en lugares ruidosos como estaciones de metro, aviones y grandes multitudes. Los períodos prolongados de exposición a los altos niveles de presión sonora creados por los auriculares a un volumen alto pueden dañar la audición; ^{[36] [37]} Casi el 50 % de los adolescentes y adultos jóvenes (de 12 a 35 años) en países de ingresos medios y altos escuchan niveles de sonido peligrosos en sus dispositivos de audio personales y teléfonos inteligentes. ^[38]Sin embargo, un experto en audición descubrió en 2012 (antes de la adopción mundial de los teléfonos inteligentes como los principales dispositivos de escucha personal) que "menos del 5 % de los usuarios seleccionan niveles de volumen y escuchan con la frecuencia suficiente para correr el riesgo de perder la audición". ^[39] La Unión Internacional de Telecomunicaciones publicó recientemente "Pautas para dispositivos/sistemas de escucha seguros" y recomendó que la exposición al sonido no supere los 80 decibelios , dB(A) ponderado A durante un máximo de 40 horas por semana. ^[40] La Unión Europeatambién han establecido un límite similar para los usuarios de dispositivos personales de escucha (80 dB(A) por no más de 40 horas por semana) y por cada aumento adicional de 3 dB en la exposición al sonido, la duración debe reducirse a la mitad (83 dB (A) durante no más de 20 horas, 86 dB(A) durante 10 horas a la semana, 89 dB(A) durante 5 horas a la semana, etc. La mayoría de los principales fabricantes de teléfonos inteligentes ahora incluyen algunas funciones de seguridad o de limitación de volumen y advertencias mensajes en sus dispositivos ^{[41] [42]} aunque tales prácticas han recibido respuestas mixtas de algunos segmentos de la compra que favorecen la elección personal de establecer sus propios niveles de volumen.

La forma habitual de limitar el volumen del sonido en los dispositivos que utilizan auriculares es limitando la potencia de salida. Esto tiene el efecto indeseable adicional de depender de la eficiencia de los auriculares; un dispositivo que produce la potencia máxima permitida puede no producir el volumen adecuado cuando se combina con un equipo de baja eficiencia y alta impedancia, mientras que la misma cantidad de energía puede alcanzar niveles peligrosos con auriculares muy eficientes.

Algunos estudios han encontrado que las personas son más propensas a aumentar el volumen a niveles inseguros mientras realizan ejercicio extenuante. ^[43] Un estudio finlandés ^[44] recomendó que los usuarios deberían ajustar el volumen de sus auriculares a la mitad de su volumen normal y usarlos solo durante media hora.

Además del riesgo auditivo, existe el peligro general de que escuchar música alta con auriculares pueda distraer al oyente y provocar lesiones y accidentes. ^{[45] [46]} Los auriculares con cancelación de ruido agregan un riesgo adicional. Varios países y estados han declarado ilegal el uso de auriculares mientras se conduce o se monta en bicicleta. ^[25]

También ha habido numerosos informes de dermatitis de contacto debido a la exposición a auriculares internos como Apple AirPods. ^{[47] [48]} La dermatitis de contacto sería causada por auriculares internos que contienen oro, caucho, colorantes, acrilatos o metacrilatos. ^[47] Sin embargo, no se han realizado estudios para demostrar que la exposición a los auriculares internos causará dermatitis de contacto, sino que existe una correlación entre el uso de auriculares internos y los casos de dermatitis de contacto. ^[47]

Seguridad y salud en el trabajo

El riesgo auditivo por el uso de audífonos también se aplica a los trabajadores que deben usar audífonos electrónicos o de comunicación como parte de su trabajo diario (es decir, pilotos , operadores de centros de llamadas y despacho, ingenieros de sonido , bomberos , etc.) y el daño auditivo depende del tiempo de exposición. . El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional ( NIOSH ) recomienda que la exposición al sonido no supere los 85 dB(A) durante una jornada laboral de 8 horas como promedio ponderado en el tiempo. ^[49]NIOSH utiliza la tasa de cambio de 3 dB a menudo denominada "compensación de intensidad de tiempo", lo que significa que si el nivel de exposición al sonido aumenta en 3 decibeles, la duración de la exposición debe reducirse a la mitad. NIOSH publicó varios documentos destinados a proteger la audición de los trabajadores que deben usar auriculares de comunicación, como operadores de centros de llamadas, ^[50] bomberos, ^[51] y músicos e ingenieros de sonido. ^{[52] [53]}

Ver también

• conducción ósea
• reproductor de audio digital
• orejeras
• Almohadillas
• Amplificador de auriculares
• monitor en el oído
• Altoparlante
• Auriculares con cancelación de ruido

Referencias

enlaces externos

• Medios relacionados con auriculares en Wikimedia Commons
• La definición del diccionario de auricular en Wikcionario