Historia słuchawek
1816 René Laennec, lekarz muzykujący na flecie, wymyśla pierwszą mechaniczną słuchawkę. Do osłuchiwania pacjentów używał zwiniętego w cylinder arkusza papieru. Zaskoczony wyraźniejszym dźwiękiem bijącego serca rozpoczął eksperymenty w poszukiwaniu bardziej solidnego urządzenia. Po trzech latach doświadczeń opracował słuchawkę w kształcie drewnianego cylindra o średnicy 2,5 cm i długości 25 cm. Wynalazek spełniał jednak oczekiwania wyłącznie medyków.
1860 Phillip Reis z Niemiec opracowuje urządzenie, które nazwał telefonem. Przekształcało ono dźwięk w impulsy elektryczne, przekazywane za pomocą przewodów do innego urządzenia, przekształcającego z kolei sygnały w rozpoznawalne dźwięki. Do odsłuchu Reis zastosował głośnik, działający na zasadzie magnetostrykcji. Gdy prąd przechodził przez cewkę przymocowaną do rezonatora w kształcie pudełka na cygara, żelazo kurczyło się i powstawało kliknięcie. Uzyskany w ten sposób słaby dźwięk znacząco jednak zniekształcał ludzki głos.
1876 Aleksander Graham Bell (1) przeprowadza pierwszą udaną telefoniczną "rozmowę" ze swoim asystentem, w której oznajmia: "Panie Watson, proszę przyjść, potrzebuję pana". Watson, aby usłyszeć głos szefa, musiał przystawić do ucha słuchawkę, która działała dzięki elektromagnesom. Odbierały one impuls elektryczny i przekształcały go w falę dźwiękową, co wywoływało drgania cienkiej metalowej membrany umieszczonej w słuchawce. 7 marca 1876 r. Bell opatentował swój wynalazek, mimo że podobny telefon zgłosił amerykański inżynier elektryk Elisha Gray, pracujący niezależnie. Bell był jednak pierwszy i to jego wniosek uznał amerykański urząd patentowy.
1881 Clément Ader, francuski inżynier, prezentuje na pierwszej międzynarodowej wystawie International Exposition of Electricity w Paryżu telefoniczne słuchawki do odsłuchu koncertów operowych (2). Jego théâtrophone składał się z dwóch słuchawek umieszczonych na półokrągłym pałąku z rączką, co pozwalało cieszyć się dźwiękiem obustronnym. Uważa się, że słuchawki Adera zapewniały namiastkę wersji stereo. Dzięki systemowi théâtrophone można było jednak słuchać tylko transmisji z Opery Paryskiej, znajdującej się w odległości 2-3 km.
1891 Francuski inżynier Ernest Mercadier patentuje zestaw słuchawek nausznych (3), które miały ułatwić pracę telefonistkom obsługującym centrale i rzeczywiście spełniały tak postawione oczekiwania. Dzięki zatyczkom dousznym wyciszały hałas, a przy tym były lekkie, bo ważyły zaledwie 0,17 kg. Mercadierowi udało się je wyraźnie zmniejszyć - rozmiarem nie odbiegają nawet od wielu współczesnych modeli tego typu.
1895 Brytyjska firma Electrophone wykorzystuje odbiorniki Adera do transmisji koncertów, spektakli teatralnych, a nawet nabożeństw kościelnych. Usługa była dostępna dla mieszkańców Londynu i kosztowała 5 funtów rocznie. Z elektrofonów można było korzystać także w wielu klubach i restauracjach. Aby zamówić odsłuch, należało najpierw połączyć się z centralą telefoniczną. Elektrofony funkcjonowały przez trzydzieści lat, aż do momentu upowszechnienia się radia.
1910 Amerykański inżynier Nathaniel Baldwin opracowuje nowy ulepszony model słuchawek (4). Jego projekt składał się z dwóch odbiorników dźwięku, z których każdy zawierał zwój przewodów miedzianych, przymocowanych do pałąka na głowie operatora i ukrytych w skórzanym pasku. W tamtym czasie był to tak doskonały model, że wojsko zamówiło u Baldwina 100 sztuk, choć mógł on dostarczać słuchawki w niewielkich partiach, produkowanych na kuchennym stole.
Jeśli wierzyć opowieściom, jego wynalazek powstał błyskawicznie, a sam wynalazca nie przywiązywał początkowo do niego większej wagi. Nie zadbał o patent. Odmówił też, gdy marynarka wojenna chciała przenieść produkcję z kuchni w Utah do znacznie większego zakładu na Wschodnim Wybrzeżu. Powodem były matrymonialne problemy Baldwina, który był poligamistą i nie mógł opuścić Utah. W efekcie produkcją zajął się kto inny.
1937 Beyerdynamic wprowadza do powszechnej sprzedaży pierwsze dynamiczne słuchawki, DT48. Dość enigmatyczna nazwa powstała z braku lepszych pomysłów. Eugen Beyer nazwał słuchawki "Dynamic Telephone", a każdy model z jego fabryki miał dwuliterowy znak. Słuchawki dynamiczne DT48 były miniaturowymi głośnikami. Umieszczoną w polu elektromagnetycznym cewkę z drutu przymocowano z tyłu stożka głośnika, przez który przepływał prąd. Poruszająca się cewka wywoływała drgania membrany. Słuchawki DT48 produkowano aż do 2012 r.!
1958 Fan jazzu, John C. Koss, łączy siły z inżynierem Martinem Lange, aby opracować przenośny stereofoniczny fonograf z głośnikami bocznymi. Wynalazcy uzyskali rewolucyjne brzmienie stereofoniczne. I poszli za ciosem - Koss opracował również pierwsze słuchawki stereofoniczne (Koss SP-3). Początkowo miały być sprzedawane razem z przenośnym fonografem; jeszcze w tym samym roku na targach hi-fi w Wisconsin Koss zaprezentował fonograf i słuchawki, które miały umożliwić kontakt z muzyką bez szumów otoczenia.
Oszołomieni sygnałem w kanale lewym i prawym melomani zainteresowali się jednak samym produktem do słuchania, zupełnie ignorując fonograf. Wynalazca rozpoczął więc produkcję słuchawek i wieloletnią dominację na rynku modeli nausznych. W erze popularności brytyjskiej grupy The Beatles firma wprowadziła na rynek Beatlephones (5), czyli oryginalne słuchawki Koss z nausznikami, na których umieszczono wizerunki słynnych Beatlesów.
1959 Podczas wystawy w Tokio japońska firma Stax przedstawiła pierwsze na świecie słuchawki elektrostatyczne. Rok później model SR-1 zadebiutował na sklepowych półkach. Inżynierowie ze Stax zamiast umieszczać w centralnym miejscu cewkę, która porusza membranę, zastosowali przetworniki elektrostatyczne i wykorzystali zjawisko oddziaływania pól elektrostatycznych. Dzięki temu membrana była odpychana i przyciągana od elektrod spolaryzowanych zmiennym napięciem, zgodnie z przebiegiem sygnału audio. Słuchawki Stax okazały się bezkonkurencyjne na rynku produktów dla profesjonalistów.
1960 Dwaj amerykańscy piloci, Courtney Graham i Keith Larkin, wymyślają lekki i wygodny dla pilotów zestaw słuchawkowy. Urządzenia używane wcześniej przez załogi linii lotniczych były niekomfortowe w eksploatacji, ciężkie, a przy tym wymagały trzymania w ręku mikrofonu. Graham i Larkin przymocowali do opaski dwa przetworniki używane w aparatach słuchowych. Projekt zatwierdziła linia United Airlines, a kreatywni piloci w maju 1961 r. mieli już własną firmę - Plantronics.
1961 Firma Plantronics opracowała zestaw słuchawkowy z mikrofonem dla załogi misji kosmicznej Mercury-Atlas 8. O stworzenie w pełni przenośnego systemu do komunikacji na statkach kosmicznych zwrócił się do niej astronauta NASA Walther "Wally" Schirra. W ciągu zaledwie jedenastu dni, we współpracy z NASA, został zaprojektowany i wyprodukowany zestaw, odpowiedni do komunikowania się astronautów między sobą oraz z Ziemią. Każdy obwód miał dwa wbudowane przetworniki, a każdy odbiornik pięć przetworników, aby zapewnić niezawodność komunikacji.
Schirra używał nowej technologii w misji Sigma 7, jako pierwszy astronauta. Zestawy wykorzystano także w kolejnych ekspedycjach kosmicznych. Słynne zdanie Neila Armstronga po pierwszym lądowaniu na Księżycu zostało przekazane przez bezprzewodowy zestaw słuchawkowy Plantronics, umieszczony w hełmie Armstronga (6).
1969 W świecie ciężkich, dużych słuchawek niemiecka firma Sennheiser zaproponowała model Open Aire, czyli lekkie piankowe słuchawki, z charakterystycznymi żółtymi miseczkami. Były wentylowane i wypuszczały nieco dźwięku na zewnątrz. Choć zaprojektowano je z myślą o rynku konsumenckim, to polubili je operatorzy telewizyjni. Nic dziwnego, bo okazały się znacznie wygodniejsze niż każdy z dostępnych wcześniej modeli. I zapowiadały nowy trend, w którym słuchawki zaczną być nieomal elementem mody.
1978 Dwaj koledzy - Rudolf Goerike i Ernest Pless, założyciele AKG Acoustics i producenci głośników dla teatrów wiedeńskich - opracowali pierwsze słuchawki hybrydowe. Model AKG K340 (7) wykorzystywał system dwóch przetworników dla każdej muszli - dynamiczny i elektrostatyczny - z bierną membraną, co miało zapewnić otwarty, naturalny dźwięk. Niewątpliwie był to jeden z legendarnych modeli słuchawek przełomu lat 70. i 80.
1979 Firma Sony wprowadza na rynek muzyczny nowość - Walkmana, a wraz z tym małym odtwarzaczem kaset magnetofonowych oferuje proste niewielkie słuchawki z piankowymi miseczkami, produkowane na licencji firmy Sennheiser. Słuchawki Sony MDR-3L2 (8) były lekkie, z rozsuwanym pałąkiem i oczywiście znakomicie nadawały się do biegania po mieście. Ze względu na popularność Walkmana upowszechnił się zarówno ten model słuchawek, jak i nowy rodzaj wejścia na nie - 3,5 mm, co stało się wkrótce standardem na wielu urządzeniach.
1985 Firma Stax wprowadza nowy rodzaj słuchawek, spolaryzowanych wyższym napięciem (580 w miejsce 230 V). Wysokie napięcie polaryzacji w połączeniu z lekką membraną pozwala uniknąć opóźnień czasowych drgań membrany i wiernie odpowiada sygnałowi sterującemu. Pierwszym modelem z tej dużej rodziny były SR-Gamma Pro.
1989 Słuchawki Koss JCK/300 Cordless Stereophone System (9) wprowadziły nowe standardy dla słuchawek bezprzewodowych, uwalniających słuchacza od odbiornika. Na rynku dostępne były już słuchawki bez kabli, wykorzystujące fale radiowe lub na podczerwień (IR), Koss opracował jednak nowy nadajnik IR, który zapewniał czterokrotnie większą moc niż w innych słuchawkach na podczerwień.
1995 Sony wprowadza pierwsze słuchawki douszne osłabiające zewnętrzne hałasy. Model MDR-NC10 (10) opracowano z myślą o podróży, a skuteczność redukcji hałasu wynosiła 70%. Specjalny obwód analizował dźwięki otoczenia za pomocą wbudowanego mikrofonu i wysyłał do słuchawek odpowiednio silny sygnał tłumiący. Aby zaś na chwilę usłyszeć to, co dzieje się dookoła, wystarczyło nacisnąć przycisk Hot Line Switch.
2000 Powstają pierwsze słuchawki z systemem redukcji szumów Bose QuietComfort. Pomysł narodził się znacznie wcześniej. Niemiecki fizyk Paul Lueg już w 1936 r. opisał i opatentował pomysł tłumienia niepożądanych dźwięków poprzez nakładanie fali o odwróconej fazie. Z powodów technologicznych odkrycie nie miało jednak przez wiele lat szans na wykorzystanie. Dopiero w roku 1986 inżynier dr Amar Bose zaprojektował pierwsze słuchawki z systemem eliminacji hałasu, przeznaczone dla dwójki pilotów - Dicka Rutana oraz Jeanie Yeager, którzy na pokładzie samolotu Voyager pobili rekord przelotu dookoła świata bez międzylądowania i uzupełniania paliwa.
Założyciel firmy Bose, dr Amar, opracował system z aktywnym tłumieniem ANC - Active Noise Cancelling. W celu wykrycia hałasu otoczenia zainstalował na słuchawkach dodatkowe mikrofony. Układ elektroniczny odwraca w fazie dźwięk z otoczenia i nakłada swoją "antyfalę". Dzięki temu słuchacz może zatopić się w dźwiękach muzyki, bez zakłóceń szumami otoczenia.
2001 Na rynku pojawiają się pierwsze słuchawki douszne w białym kolorze i z białym kablem. Apple sprzedaje je wraz z odtwarzaczem, iPodem, również utrzymanym w kolorze białym. O ile iPod wywołał na rynku sprzętu muzycznego rewolucję na miarę Walkmana, to słuchawki Apple nie były niczym więcej niż białymi wersjami innych dostępnych słuchawek dousznych. Nie miały żadnych elementów sterujących, regulacji głośności, mikrofonu, ale dobrze widoczny biały kabel oznaczał, że słuchacz ma w kieszeni iPoda. Słuchawki douszne stały się najchętniej wybieranym modelem. A model Apple specjaliści od marketingu uznali za najbardziej innowacyjny dodatek wprowadzony przez firmę.
2001 Powstają pierwsze słuchawki Bluetooth - Plantronics M1000. Nowy standard bezprzewodowej komunikacji, wypracowany przez firmy Ericsson, IBM, Intel, Nokia i Toshiba, powstał w 1999 r., a pierwszymi użytkownikami zostali przedsiębiorcy, prowadzący rozmowy ze słuchawką Bluetooth na uchu.
Rok później Plantronics prezentuje kolejne zestawy, mające ułatwić życie biznesmenom, z adapterem Bluetooth, który można podłączyć bezpośrednio do gniazda słuchawkowego w telefonie komórkowym, by w 2003 r. zaoferować pierwszy na świecie zestaw słuchawkowy Bluetooth, pracujący przez cały dzień - M3000. Jednak dopiero ok. 2010 r. słuchawki Bluetooth stały się rzeczywistą alternatywą dla modeli z kablem.
2008 Producent muzyczny Jimmy Lovine i raper Dr Dre założyli firmę produkującą słuchawki, które miały być alternatywą dla popularnych słuchawek Apple. Beats by Dr Dre (11) to modele nauszne, widoczne, z dobrym brzmieniem basów, bezprzewodowe, zaprojektowane w estetyce minimalizmu przez Roberta Brunne. Beats by Dr Dre miały wszystko, czego potrzebowali fani rapu i hip hopu. W 2014 r. markę efektownych słuchawek z symbolem "b" na nausznicach odkupiła firma Apple.
2014 Sony wprowadza pierwsze na świecie słuchawki bezprzewodowe umożliwiające reprodukcję 9.1-kanałowego cyfrowego dźwięku przestrzennego. W modelu MDR-HW700DS zastosowano technologię VPT (Virtualphones Technology), która rekonstruuje pole brzmieniowe wielokanałowego zestawu głośnikowego. Bas i moc są efektem użycia dużych, 50-milimetrowych przetworników akustycznych. Łącza HDMI zapewniają transmisję dźwięku bez kompresji. Wbudowany akumulator z systemem szybkiego ładowania wystarcza na maksymalnie dwanaście godzin pracy.
2016 tracker fitness oraz odtwarzacz muzyki w jednym. A dokładniej, w dwóch małych niezależnych słuchawkach, stanowiących małe centrum komputerowe. Optyczny gładzik umożliwia sterowanie poprzez dotknięcie lub ruch głowy. The Dash mają dwustopniowy system redukcji hałasów oraz opcję wzmocnienia dźwięku. 4 GB pamięci pozwala zapisać ok. 1 tys. utworów.
2019 Na rynku pojawiają się słuchawki gamingowe Cloud Orbit S, stanowiące efekt współpracy HyperX z firmami Audeze i Waves Technology. Wykorzystano w nich opatentowane przez Audeze przetworniki Planar Magnetic 100 mm, technologię audio Waves Nx 3D oraz technologię śledzenia ruchów głowy Waves Nx. Audeze zastosował w Cloud Orbit S "opartą na algorytmie genetycznym technikę optymalizacji heurystycznej wraz z symulacjami magnetycznymi". Oznacza to, że korzysta się z zaawansowanych technik obliczeniowych, aby uzyskać najbardziej jednolity rozkład siły na membranę.
Inżynierowie opracowali nowatorskie i opatentowane rozwiązanie, tworząc sterownik, który jest szerszy tam, gdzie pole magnetyczne pozostaje silniejsze, a cieńszy tam, gdzie pole okazuje się słabsze. Płaskie sterowniki magnetyczne Audeze są w stanie wyprodukować jednolitą siłę napędową na całej powierzchni membrany. Pozwala to na przesuwanie membrany w niemal idealny sposób tłokowy, co gwarantuje niskie zniekształcenia w całym spektrum częstotliwości. Zaawansowana technologia ma sprawić, aby użytkownik poczuł się jak w kinie lub realnym świecie.
Podział i rodzaje słuchawek
Ze względu na budowę dzielimy słuchawki na:
- otwarte - głośniki są w nich umieszczone blisko uszu, co zapewnia wentylację tego narządu oraz pozwala unikać uczucia odizolowania od otoczenia. Wyposaża się je w specjalne otwory zapewniające swobodny przepływ powietrza. Zaletami tego rozwiązania są: naturalny, przestrzenny dźwięk oraz wysoki komfort użytkowania za sprawą wspomnianej wentylacji. Otwarta konstrukcja sprawia jednak, że użytkownik słyszy zarówno muzykę, jak i odgłosy z zewnątrz. Charakterystyka przenoszenia nie jest zależna od przylegania nauszników do małżowiny usznej;
- zamknięte (nauszne) - w słuchawkach tego typu nauszniki uszczelniające zakrywają całą małżowinę uszną, dzięki czemu w odbiorze dźwięku bierze udział cały układ słuchowy, zapewniając dobrą dynamikę oraz liniowe przenoszenie wysokich i niskich tonów. Słuchawki takie "produkują" mocny bas i bardzo dobrze izolują dźwięki otoczenia. Ich obudowa jest szczelnie zamknięta, przez co dźwięk staje się słyszalny tylko dla użytkownika i nie wydostaje się na zewnątrz słuchawek, zatem można ich używać w pomieszczeniach wymagających ciszy. Wadami tego typu sprzętu są: brak wentylacji ucha oraz zależność parametrów przenoszenia od dokładności przylegania słuchawek do głowy;
- półotwarte - łączą najlepsze cechy modeli otwartych i zamkniętych. Za sprawą wentylacji można słuchać ulubionej muzyki przez wiele godzin, a pełen detali dźwięk jest słyszalny dla otoczenia tylko w ograniczonym zakresie. Zapewniają znakomite przenoszenie niskich, średnich i wysokich tonów oraz korzystny dla słuchu kontakt z otoczeniem. Słuchawki wysokiej klasy to zazwyczaj właśnie słuchawki półotwarte. Stosuje się je również w telefonach;
- kanałowe (douszne) - w odróżnieniu od słuchawek nausznych w modelach dousznych montuje się mniejszy przetwornik dźwięku, dzięki czemu sprzęt jest bardziej kompaktowy i łatwo mieści się w każdej kieszeni. To typowe słuchawki miejskie, dające dostęp do ulubionej muzyki oraz zapewniające wysoki poziom bezpieczeństwa w ruchu ulicznym, nie izolując od dźwięków z zewnątrz. Słuchawki douszne mają znacznie bardziej dyskretny wygląd niż duże urządzenia zamknięte lub półotwarte. Ustępują jednak przewodowym słuchawkom nausznym w zakresie jakości dźwięku, a ich bas nie jest tak wyraźny. Rodzajem słuchawek dousznych są słuchawki dokanałowe. Rozpoznaje się je po specjalnych nakładkach z tworzywa sztucznego, które wprowadza się bezpośrednio do przewodu słuchowego. Rozwiązanie to sprzyja izolowaniu dźwięków otoczenia, wzmacnia brzmienie basów oraz sprawia, że muzyka jest lepiej słyszalna dla ucha nawet w głośnym otoczeniu. Słuchawki tego typu stosowane są również w aparatach słuchowych dla osób niedosłyszących.
Ze względu na użyty przetwornik elektroakustyczny wyróżniamy słuchawki:
- elektrodynamiczne - wyposażone są w membranę papierową lub z tworzywa sztucznego, której ruch wzbudza umieszczona na niej mała cewka;
- magnetoelektryczne - membrana wykonana jest najczęściej ze stali, której ruch wzbudzany jest przez zmiany w polu magnetycznym;
- elektrostatyczne - membranę wzbudza zmiana pola elektrycznego;
- piezoelektryczne - membrana pobudzana jest na skutek zjawisk piezoelektrycznych.
Sposób przesyłu dźwięku słuchawek decyduje o ich podziale na:
- przewodowe - są ograniczone kablem, jednak wciąż zapewniają lepszą jakość dźwięku niż modele bezprzewodowe, jeśli porównujemy urządzenia w podobnych kategoriach cenowych;
- bezprzewodowe - sygnał między słuchawkami a sprzętem audio przesyłany jest tu bezprzewodowo. Tego typu rozwiązanie to przede wszystkim swoboda i wygoda użytkowania. Słuchawki bezprzewodowe są coraz lepsze technologicznie, a najlepsze modele i rozwiązania powoli zaczynają być w stanie konkurować ze swoimi przewodowymi odpowiednikami.
Mirosław Usidus
