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骨传导耳机的工作原理

来源:
2023-02-28
类别:基础知识
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文章创建人 拍明芯城

  由: 帕特里克·基格

  

研究表明,在耳塞上听嘈杂的音乐可能对耳朵有害。


  研究表明,在耳塞上听嘈杂的音乐可能对耳朵有害。

  润图/数字视觉/盖蒂图片社“让节奏敲打!”嘻哈乐队Black Eyed Peas在一首名为“Play It Loud”的歌曲中恳求道。 如果你喜欢流行音乐,你很可能想以这种方式听它 - 大声。但是,每当您将便携式设备的音量调高时 MP3播放器 把这些小芽塞进你的耳朵里,你就会暴露在高达120分贝的声级中——这个声级的强度与喷气发动机相当[来源: 科学日报].而且你很可能为你的快乐付出了高昂的代价。2010年发表在《美国医学会杂志》上的一项研究发现,近五分之一的美国青少年已经有一定程度的听力损失,可能是由于戴着耳机听嘈杂的音乐[来源: 奥斯特罗].

  但是,如果您认为自己在慢跑时再也无法听自己喜欢的 Foo Fighters 或 U2 歌曲,请不要绝望。如果您有一种方法可以在便携式播放器上听音乐而无需将任何东西放入耳朵中怎么办?事实证明,这是可以做到的。您所需要的只是一套骨传导耳机,这是一种旨在将声音直接传输到耳朵最内侧的小工具,该耳机将神经冲动发送到大脑 - 即使绕过部分 耳朵.人们称这些神奇的设备为“骨电话”。

  骨传导的工作原理

  

骨传导耳机绕过鼓膜通过骨骼传递声音。


  骨传导耳机绕过鼓膜通过骨骼传递声音。要了解骨传导的工作原理,您首先必须了解我们如何听到声音,我们通过两种方式做到这一点:

  

耳塞通过外耳、鼓膜和耳蜗传递声音。


  耳塞通过外耳、鼓膜和耳蜗传递声音。

  声音 在空中以波浪的形式传播。通常,声波在通过耳朵中的几个结构传播,然后通过我们的神经系统翻译并传输到我们的神经系统。 脑浆.首先,波进入外耳,或 耳廓,这是一块大的软骨,有助于集中声音。从那里,声音进入充满空气 中耳,其中包括 耳道 和 鼓膜,一种皮肤瓣,当暴露在声波的能量下时会振动。在鼓膜的另一侧,有三根小骨头, 听小骨,附在它上面。它们将振动传递到 耳蜗,一种充满液体的结构,它吸收这些振动并将其转换为沿着听觉神经发送到大脑的电脉冲[来源: 哈斯].

  但这并不是我们的身体处理声音的唯一方式。声波也可以通过头部的骨骼传播。当骨骼振动时,声音会到达耳蜗,就像通过中耳和鼓膜一样,并导致相同的神经冲动传递到您的大脑。这种声音传输方法称为 骨传导 [资料来源: 沃克和斯坦利].

  伟大的18世纪和19世纪初的作曲家路德维希·范·贝多芬(Ludwig Van Beethoven)的听力损失显然是由中耳结构增厚引起的,他可能是最早开发骨传导装置帮助他听音乐的人之一。他把一根杆子系在钢琴上,然后把它连接到他的头上,这样它就可以将他演奏的振动直接传递到他的耳蜗上[来源: 麦].骨传导耳机也是围绕这个概念构建的。

  骨传导技术

  

路德维希·范·贝多芬可能是最早开发通过骨传导进行听力的人之一。


  路德维希·范·贝多芬可能是最早开发通过骨传导进行听力的人之一。

  霍顿档案馆/斯特林格/盖蒂图片社曾经的20世纪电气时代 放大 发明家开始开发骨传导助听器,以帮助听力损失或必须在嘈杂环境中工作的人。例如,1935年,发明家埃德加·汉德(Edgar Hand)获得了一项特殊的专利。 电话 配备一个头带,将接收器连接到用户的头部,以便它可以通过骨骼传输呼叫者声音的振动[来源: 手].在 1940 年代和 1950 年代,许多发明家为利用骨传导的助听器申请了专利。1957年,国防承包商通用动力公司的工程师克莱尔登·坎宁安(Clairdon Cunningham)甚至利用骨传导原理开发了一种巧妙的通信头盔,飞行员可以戴上这种头盔,飞行员不得不在喷气发动机的轰鸣声中交谈[来源: 坎宁安].

  在1980年代初期,一位名叫詹姆斯·P·廖托(James P. Liautaud)的发明家获得了一种设备的专利,该设备使人们能够在滑雪,跑步,骑自行车或进行其他积极运动时收听收音机或录制音乐,而无需佩戴可能干扰其安全的耳机。他为一种音乐播放器申请了专利,用户可以将其系在腰间的腰带上。来自设备的电线连接到微型扬声器,这些扬声器连接到用户锁骨上方的衣服上。虽然音乐实际上可以通过耳朵听到,但也涉及骨传导[来源: 廖托].1994年,另一位发明家H. Werner Bottesch将这一概念进一步发展,并获得了一套专为骨传导设计的立体声音乐耳机的专利。他的设备就安装在用户的外耳后面,以便通过用户头骨的乳突骨传输声音。Bottesch还提出了选择性放大某些声音频率的想法,这些声音不会像其他声音一样通过骨骼传播[来源: 博特施].

  从那时起,骨电话变得更加复杂。但是,它们是否比耳塞更安全,可以保护您珍贵的耳朵?

  骨传导耳机比普通耳机好吗?

  

骨听器通过颅骨中的骨骼而不是通过外耳和鼓膜传输声音。


  骨听器通过颅骨中的骨骼而不是通过外耳和鼓膜传输声音。

  数字视觉/盖蒂图片社骨传导耳机在 2000 年代初开始出现在消费市场上,从那时起,它们就越来越受欢迎。对于潜在购买者来说,关键问题仍然是:它们真的能保护您的耳朵免受伤害吗?答案似乎是“是的”。 美国听力学基金会副主席黛博拉·普莱斯(Deborah Price)在2004年告诉《连线》杂志,骨传导“非常安全” 堰].

  骨头电话听起来是否像传统耳机或耳塞一样好是一个更棘手的问题。一些用户抱怨声音不如传统的空气传导。例如,Ars Technica评论家Ben Kuchera在2009年写道,一个品牌的骨头电话给了他“微小的低音量声音”,没有明显的低音和很多失真,特别是当他提高音量以便他可以在播客中听到个人声音时[来源: 库切拉].

  由于骨电话相对较新,科学家们仍在研究这项技术,以确定我们能有多好。 听见 有了它们,它们是否比其他声音呈现某些声音更好,以及它们在多大程度上再现了三维声音的错觉。但是,他们的一些发现已经使这项技术看起来非常有前途。怀疑论者认为, 侧向化,也称为立体声分离 - 也就是说,不同声音来自不同位置的错觉 - 不可能通过骨传导实现。但佐治亚理工学院科学家最近的研究发现,配备骨听器的受试者实际上听到的偏侧化与通过戴在耳朵上的传统耳机一样多。同样的研究人员正在研究进一步提高骨传导声音的3D质量的方法[来源: 沃克和斯坦利].

  只有时间才能证明骨传导耳机最终是否能提供更高质量的 声音.与此同时,对于担心耳塞造成潜在听力损伤的耳机用户来说,骨电话是一种完全可行的替代品。

  作者手记

  我在 1970 年代和 1980 年代长大,当时听摇滚音乐几乎就像一种宗教。我最喜欢的大多数表演者——从滚石乐队、彼得·加布里埃尔和U2这样的大型体育场表演,到像Ramones、X和Stooges这样的朋克乐队——演奏得非常非常响亮。然而,令人惊讶的是,即使在我50多岁的时候,我的听力仍然相当不错。我认为,其中一个原因是我总是避免像其他粉丝那样拥挤在舞台上,因为我发现如果我离扬声器更远,我可以更好地听到音乐。此外,每当我去音响效果过大的夜总会时,我总是确保戴上耳塞 - 或者,如果我忘记带它们,在每只耳朵里塞一团潮湿的卫生纸。在数字音乐时代,我我一直避免戴耳塞,并坚持使用笨重的大旧式耳机,这让我看起来像 1920 年代的无线电报操作员。即便如此,我仍然小心翼翼地从不把声音调高。


责任编辑:David

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