как устроен звук в телефоне
Как получить от своего смартфона идеальный звук через наушники или колонку
Из этой статьи вы узнаете, как ваш смартфон сможет воспроизводить музыку или видео с высоким качеством звука.
Особенно часто мы слушаем музыку со своего смартфона в пути, поэтому всем хочется, чтобы эта функция работала идеально, неважно, используем ли мы наушники или колонки.
Благодаря современным аудио-стандартам, таким как DTS Ultra и Dolby Atmos, некоторые модели смартфонов даже способны создавать настоящий сценический звук. И что абсолютно здорово: для получения прозрачного и объемного звука вам понадобятся всего лишь наушники, которые можно подключить к вашему смартфону с помощью кабеля или через Bluetooth. И даже в дороге вы будете наслаждаться любимой музыкой.
Retro разъем 3,5 мм уже не обязателен
Многие любители музыки по-прежнему верны старому доброму разъему, через который наушники подключались еще во времена первых аудиоплееров Walkman. Но и в наши дни вам не придётся отказываться от этого аналогового способа передачи: для современных смартфонов, у которых нет соответствующего разъема, существуют адаптеры для ваших любимых наушников со старым типом подключения, так что покупать новые наушники вам не придётся.
Если вы хотите приобрести новые наушники, чтобы слушать музыку в дороге, обязательно устройте им небольшое тестовое прослушивание в специализированном магазине. Многие модели, неважно накладные или вставные, могут оказаться очень «басовыми». Это не всегда хорошо, особенно если вы любите нейтральную и чистую передачу музыки.
Если вы часто ездите на общественном транспорте или летаете на самолёте, не забудьте протестировать модели с активным шумоподавлением — так называемые наушники системы ANC (Active Noise-Cancelling).
Наш совет: Некоторые смартфоны оснащены собственной системой подавления шума, которая тоже способна фильтровать посторонние звуки, когда вы находитесь в шумной обстановке. Это очень удобно, если вам, например, среди окружающего шума приходится звонить по телефону.
Актуальный стандарт Bluetooth — залог успеха
Едва ли какой-либо другой стандарт беспроводной передачи данных приобрел такое широкое распространение, как Bluetooth. Так что никого уже не удивляет тот факт, что теперь любой смартфон имеет эту функцию. Тем не менее, при покупке смартфона будьте внимательны и обратите внимание на то, какую версию поддерживает устройство.
В идеале смартфон должен поддерживать самую актуальную версию 5.0. Это поможет вам использовать значительно увеличенный диапазон действия, что будет особенно важно, если вы используете дома Bluetooth-колонку и хотите, чтобы воспроизведение музыки не прерывалось, даже когда вы со смартфоном находитесь в другой комнате.
Кроме того, Bluetooth 5 не только лучше «звучит» из-за увеличенной скорости передачи данных, но и меньше разряжает аккумулятор вашего смартфона.
Наш совет: если вы ищете новую Bluetooth-колонку или беспроводные наушники, убедитесь, что они тоже поддерживает Bluetooth 5 и стандарт aptx. Последний гарантирует, что музыка, транслируемая через смартфон, будет воспроизводиться практически без потери качества.
Объёмный и естественный звук в небольшом пространстве
Для того чтобы наслаждению музыкой в любой ситуации ничего не мешало, важны не только возможности подключения смартфона. Если у него высококачественные стереодинамики, то он сможет даже заменить Bluetooth-колонку, например, во время гриль-вечеринки на открытом воздухе. А благодаря современным аудио стандартам, таким как DTS Ultra и Dolby Atmos, современные смартфоны теперь обеспечивают еще более реалистичный и объёмный звук.
Наш совет: перед покупкой убедитесь, что ваш смартфон поддерживает новейшие стандарты 3D-звука. Благодаря которым даже с традиционными стереонаушниками и колонками Bluetooth вы получите потрясающее объёмное звучание.
Особенности обработки аудио в ОС Android
И как с ними бороться
Подумайте, какие ассоциации вызывает у вас операционная система Google Android? Наверняка, одной из первых в голове всплыла «распространенность», «популярность». Или, при подобающем настроении, такое словосочетание как «зоопарк устройств». Что и говорить, выбор в пользу Android уже давным-давно сделали почти все известные разработчики мобильных гаджетов.
В крупных компаниях этот шаг знаменует собой начало большого пути для подразделения R&D (Research and Development). Ведь базовые возможности Android (по крайней мере, до релиза Lollipop) были весьма скромны и могли устроить только завсегдатаев XDA Developers, которые все необходимое и сами могут дописать. В поисках примеров можно даже не уходить в дебри Android. Скажем, аппараты с поддержкой нескольких SIM-карт уже давно стали самым обычным явлением на рынке. А API для работы с ними был официально добавлен только в Google Android 5.1.
Сегодня мы подробно рассмотрим еще одну сторону ОС, которой разработчики Google Android не уделяют достойного внимания — работу со звуком. Зачем, в принципе, нужен звук на телефоне? В первую очередь, чтобы воспроизводить звонок. С этой задачей мобильные устройства справляться уже научились. Было бы здорово также вставить какой-нибудь аудиоплеер. и здесь компания Google без особых раздумий перекладывает все на производителей устройств. Беспроводное проигрывание через Bluetooth или динамики мобильных устройств зависит от ряда дополнительных факторов, требующих отдельного изучения, поэтому в данной статье мы рассмотрим, как обстоят дела с воспроизведением аудио исключительно через разъем для наушников.
До выхода Android L операционная система поддерживала «из коробки» только PCM-аудио с частотой дискретизации 44,1 или 48 кГц. К этому общему знаменателю по умолчанию приводится весь пропускаемый через систему аудиопоток. Исправление ситуации проходит на уровне конкретных производителей, которые устанавливают собственные ЦАП и пишут для них софт. Это могут позволить себе лишь крупные компании. Приобретая такое недешевое устройство как смартфон, хочется услышать адекватный по стоимости аудиочип, но на сегодняшний день это является скорее исключением из правил — большинство моделей ограничиваются лишь тем, что включено в однокристальную систему. А это значит, что воспроизведение происходит с принудительной конвертацией звука в формат, описанный в начале абзаца.
Любой, кто хотя бы немного знаком с обработкой звука, знает, что всякое препятствие на его пути чревато самыми тяжелыми последствиями. При желании проследить всю обработку звука в ОС Android можно через исходный код. Уже при поверхностном изучении настороженность вызывают следующие моменты:
Помимо R&D-отделов больших компаний, над улучшением звука Android активно работают энтузиасты, разрешающие порой чуть ли не безвыходные проблемы. Плоды этих титанических трудов можно оценить на пресловутом XDA Developers.
Здесь работает общее правило: чем ниже уровень, на котором производятся улучшения, тем эффективней будет результат. Материнские платы компьютеров легко вмещают всякие разновидности «high definition audio», способные удовлетворить не очень щепетильного пользователя. Что же касается современных мобильных устройств, то их размеры создают для реализации качественного звука гораздо более серьезные ограничения.
Тем не менее, прогресс в звуковой составляющей современных смартфонов очевиден. Как это ни удивительно, даже чипсетные кодеки порой играют неплохо, например, ЦАП Hexagon, устанавливаемые в SoC Qualcomm Snapdragon. Что касается однокристальных систем, менее выдающихся в плане звука (модели Samsung Exynos, Mediatek MTK), то их производители сейчас нередко устанавливают сторонние ЦАП. К сожалению, при таком подходе обычно игнорируется сопроводительная документация, что приводит к затруднениям на более высоких уровнях.
А выше «железа» у нас прописано ядро Linux — база, на которой функционирует ОС Android. Здесь находится все, что обеспечивает работу аппаратной начинки. Конкретно за звук отвечает ALSA — Advanced Linux Sound Architecture. Пионером в реализации ALSA стала компания Samsung, а вообще в ранних устройствах на базе Android эта архитектура еще не поддерживалась, поскольку сама Google еще не пришла к необходимости единообразия на данном уровне разработки.
Сама по себе архитектура ALSA является весьма оригинальной, что отчасти объясняет проблема в создании низкоуровневого ПО. Даже на написание даже простого драйвера требуется много времени. К тому же, в отличие от десктопных систем, у смартфонов есть своя специфика. Поскольку мы имеем дело с телефоном, обязательна реализация голосовой связи. Кроме того, требуется грамотное управление питанием — об автономной работе Android-устройств лишний раз и говорить нечего. Наконец, учитывая ограниченные ресурсы прикладного ЦП, встает вопрос о декодировании популярных форматов другими аппаратными средствами.
Типичный сценарий работы над ALSA-драйверами сегодня выглядит следующим образом. Поставщик SoC или кодека предоставляет производителю устройства некую «рыбу» в комплекте с многотомной документацией, при виде которой у Linux-сообщества потекли бы слюнки. Но работникам R&D-отделов производителя такой энтузиазм, мягко говоря, не свойственен. В результате чего пользователи получают ПО, где взамен реализованных возможностей железа предлагаются лишь бесчисленные баги и вообще полнейшие нелепости.
В качестве примера можно привести компанию Qualcomm, которая никакой документацией с аудиторией не делится. Но хотя бы выкладывает исходный код драйверов на своем сайте codeaurora.org. С другими поставщиками чипов ситуация тоже непростая. Даже такие либеральные в этом плане компании как Texas Instruments или Intel, публикующие все спецификации своих устройств еще до начала поставок, иной раз хранят молчание, когда речь заходит о звуке.
Что касаются производителей «второго эшелона» (как правило, многочисленных и малоизвестных компаний из Китая), то в соответствии с лицензией GPL они не обнародуют исходный код ядра вообще. С этической точки зрения выглядит это весьма скверно: на основе открытого кода Linux создается по сути закрытый, засекреченный продукт.
Как же свести весь этот «зоопарк» к общему знаменателю, чтобы любой обладатель Android-устройства мог получить качественный звук? Интерфейс ALSA-драйверов един, и, если доступны их исходные файлы, можно попытаться самостоятельно улучшить качество звука, чтобы использовать возможности устройства на 100%.
Поскольку взаимодействие осуществляется на уровне ядра, для всех нововведений потребуется наличие рут-доступа. Это позволит обойти верхние уровни аудиосистемы Android и взаимодействовать с ALSA-драйверами напрямую. Что и делает программа, которую мы задействуем для сравнительного тестирования аудиотрактов.
Как батарея смартфона и другие его компоненты влияют на звук
Возможно, это звучит очевидно, но качество звука является чрезвычайно важным фактором для смартфонов премиум-класса. Но не только для топового сегмента важен звук. Он пригодится и тем, кто покупает относительно недорогие телефоны. Ведь звук это не просто встроенный динамик ради того, чтобы он просто был. В нем гораздо больше смысла — от звонков до воспроизведения ваших любимых песен и потокового видео. Интересно, что качество звука не такое простое явление, каким кажется. На него влияет очень много факторов, а не только качество самого динамика. Более того, качество динамика вообще не стоит на первом месте. Давайте разбираться в чем дело и что влияет на качество звука смартфона.
Звук смартфона зависит от огромного количества переменных. Особенно через встроенный динамик.
Почему смартфон звучит плохо или хорошо
Раньше наушники были в основе звука смартфона. Такая тенденция для многих сохраняется и сейчас. Но в старые времена качество динамиков было ужасным и выбора просто не было. Сейчас все поменялось, и они начали отыгрывать позиции. Например, раньше даже дома я брал наушники, чтобы посмотреть видео — теперь не делаю этого.
Пусть уже почти у каждого есть небольшая Bluetooth-колонка, но динамик все равно используется чаще, чем раньше. Например, для прослушивания подкастов или видеороликов, в которых важен только текст (блоги, рассказы и тому подобное).
Согласно опросу, проведенному Dxomark, большинство потребителей хотя бы время от времени используют динамики своих смартфонов для подкастов, музыки и фильмов. Не знаю, как вы, но я отношусь к их числу. Если вы с этим не согласны, расскажите об этом в комментариях или в нашем Telegram-чате
Все время от времени пользуются динамиками смартфона. Факт!
Должен ли в смартфоне быть хороший звук
Хорошее качество звука имеет большое значение для повседневного использования мобильных устройств, но слишком часто его игнорируют. В телефоне есть крошечные микроэлектромеханические (МЭМС) микрофоны, монофонические или стереодинамики и вывод звука через USB-C или разъем для наушников. Но это только вершина айсберга, на которой и останавливаются многие производители, не обращая внимание не дополнительные компоненты пусть и миниатюрной, но аудиосистемы смартфона. Никакие два смартфона никогда не звучат одинаково, потому что даже форма корпуса, его материал и наличие чехла влияют на качество и характер звука.
Что такое ультразвуковой сканер отпечатков второго поколения и зачем он нужен
Когда дело доходит до динамиков, есть несколько ключевых моментов, которые отделяют отличный звук от чего-то, что просто есть. Низкие искажения, высокая пиковая громкость, широкий динамический диапазон с чистыми басами и четкие высокие частоты — все это обеспечивает высочайшее качество воспроизведения. Динамик, который звучит так же хорошо на высокой громкости, как и на более тихих уровнях, также является ключевым требованием в области высококачественного звука.
Все смартфоны звучат по-разному и эталона тут нет.
Что отвечает за качество звука
Если взять за аксиому, что исходный аудиофайл в хорошем качестве, то звук зарождается в микросхеме аудиопроцессора. Если хотите, его можно назвать аудиокартой. Он должен быть качественным сам по себе, с хорошими алгоритмами обработки звука и иметь мощный усилитель. Тут как с камерой смартфона. Вроде и модуль один стоит, а качество снимков двух устройств разное. Все из-за того, что мы живем в эпоху вычислительной фотографии, и получить свет на матрице — это одно, а преобразовать в картинку — другое. Так и со звуком.
Любой достойный усилитель позволяет динамику воспроизводить весь слышимый частотный диапазон с высокой точностью, гарантируя, что высокие частоты хорошо выражены, а низкие не содержат искажений, чтобы максимизировать пространственные характеристики и тембр звука.
Кроме того, поскольку усилитель толкает динамик для получения более громкого и динамичного звука, он должен следить за тем, чтобы динамики оставались в безопасных условиях эксплуатации. Следовательно, интеллектуальный усилитель требует надежных алгоритмов защиты динамиков. Это тоже надо учитывать, но многие производители просто занижают возможности системы и не рискуют выводом из строя динамика. Тем самым они просто экономят.
Источники звука могут быть разными, но плохой смартфон испортит любой из них.
Важен ли аккумулятор смартфона для качества его работы
В то же время стремление к увеличению громкости и качества звука создает дополнительную нагрузку на аккумулятор телефона. Микросхема усилителя должна обеспечивать питание без появления клиппирования или других артефактов искажения, которые часто появляются на более требовательных низких частотах. Она также должна обеспечить достаточную мощность на всех уровнях заряда батареи и управлять ситуациями, когда емкость батареи может быть недостаточной. Именно поэтому состояние аккумулятора и его качество важно для хорошего звука. Если он не сможет выдавать нужные значения, усилитель просто не справится. Особенно, на громкости выше средней.
Но даже если с батареей все в порядке, неправильное ее использование все испортит. Так что управление потреблением и подачей мощности должно быть сбалансированным. Поэтому многие производителя устанавливают в свои смартфоны отдельный аудиопроцессор (ЦАП). Другие пренебрегают этим и на выходе пользователи получают гулкий или ”плавающий” звук.
Для правильного звука важен ЦАП и усилитель, которые питаются от аккумулятора смартфона.
Хороший ЦАП и усилитель в сочетании с хорошим динамиком могут обеспечить отличную динамику, четкие, но мощные басы и чистый, прозрачный звук при любом состоянии батареи. Вот только производители часто пренебрегают этим и экономят на компонентах. Проще же потраться на матрицу с большим разрешением. Даже если она просто не нужна пользователям, а иногда и вредит качеству фотографий, ее проще красиво преподнести на презентации.
Какой усилитель звука должен быть в смартфоне
Ключевым компонентом являются более новые и умные классы усилителей. Эти классы зависят от конструкции транзисторов и схем. Все они имеют свои плюсы и минусы в отношении линейности, искажений и энергоэффективности.
Традиционные усилители класса A, класса B и класса AB не очень хороши в форм-факторе смартфона. Они просто недостаточно эффективны для устройств с автономным питанием из-за низкого КПД. Большинство усилителей для смартфонов относятся к классу D, в котором используется широтно-импульсная модуляция для более эффективного обеспечения высокой мощности динамика. Другими словами, аудиосигналы преобразуются в импульсы, которые фильтруются в аналоговый сигнал в самом динамике.
Звук выходит через решетку. Об этом тоже не надо забывать.
Иногда используются и более качественные усилители класса H. Они динамически регулируют свои шины питания для дальнейшего повышения энергоэффективности, особенно при высокой громкости прослушивания. При низкой громкости алгоритм работы корректируется, чтобы увеличить время работы от батареи и не так сильно нагреваться. В итоге пользователь получает большую автономность и меньшее количество искажений.
Подписывайтесь на Telegram-канал «Сундук Али-Бабы». Каждый день в нем публикуются крутые шутки с Aliexpress.
Если вы думаете, что можно просто поставить в смартфон мощный усилитель и все, то вы ошибаетесь. Он должен еще и быть настроен в соответствии с параметрами системы, особенностями динамика, аудиоканала и даже материалов корпуса смартфона, чтобы они не ”фонили” и не давали паразитных вибраций.
Формально, даже чехол может немного улучшить качество звука смартфона. Даже такой безумный.
В более умных усилителях также используются возможности встроенной цифровой обработки сигналов (DSP) для управления питанием батареи динамиков. Так ресурсы системы можно использовать более полно.
Могут ли маленькие динамики хорошо звучать
Конечно, микроскопические динамики смартфона не могут выдавать такой низкий звук, как большие динамики портативных колонок или стационарных аудиосистем. Тут в дело включается эквалайзер и психоакустические улучшения, которые компенсируют эти особенности. Коррекция частотной характеристики и генерация обертонов позволяет обмануть наш мозг и заставить слышать то, чего на самом деле нет.
Информацию о внутренней работе аудиотехнологий смартфонов часто бывает трудно найти, но она играет большую роль в восприятии контента и в том, что принято называть пользовательским опытом.
Решетку динамика надо чистить, чтобы качество звука было выше.
Качество звука — это аспект современных смартфонов, на который часто не обращают внимания, но он очень важен. Возможно, те кто говорят, что никогда не слушают ничего через динамик, потому и имеют такое мнение, что не слышали, как они должны звучать по-настоящему.
Что еще влияет на качество звука смартфона
Как мы поняли, в первую очередь на звук влияет качество процессора, усилителя и встроенных алгоритмов. Следом идет качество динамика (тут проще сделать хорошо, но недорого). А еще важным является то, как сделано выходное отверстие для звука, сколько в телефоне динамиков и из чего сделан корпус устройства.
Если звук будет выходить неправильно, а корпус будет вибрировать, то лучше от этого точно не будет. Получается, что даже наличие чехла на смартфоне может повлиять на качество звука, уменьшив вибрации корпуса. Вот так все не очевидно в этом вопросе.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Смарт-часы и фитнес-браслеты давно перестали быть дорогими бесполезными игрушками. Самый сносный фитнес-браслет со всеми основными фишками от Xiaomi стоит в районе двух тысяч рублей, бюджетные умные часы от этого же производителя, за которые не будет стыдно, обойдется на полторы-две тысячи рублей больше. Есть ли смысл их прикупить? Конечно, да. Если вы не следите за своим самочувствием, этот гаджет сможет вас увлечь. Чего он только ни умеет: подсчет сожженых калорий, пройденное расстояние, отображение пульса во время тренировок, отслеживание сна. Кстати, а каким образом такая маленькая штучка следит за вашим сном? Насколько можно верить этим данным? Сейчас расскажем поподробнее.
В последнее время ходят слухи о том, что Apple собирается выпустить очередное поколение своего культового некогда плеера iPod. Ему действительно надо отдать должное, ведь он смог изменить индустрию музыки и 20 лет назад принести возможность прослушивания музыки в любой карман. По сути, он просто совершил переворот в музыке. Именно 20-летний юбилей был бы отличным поводом, но это пока не точно. Тем не менее, сегодня хотелось бы порассуждать на тему востребованности этого гаджета, а заодно обсудить, почему он пригодится даже пользователям Android. И несмотря на отсутствие сотового модуля, это действительно так.
Мы уже не раз рассказывали о том, какое место социальные сети занимают в нашей жизни, что с ними будет и как избежать зависимости от них. Тема стара, как мир, но по-своему уникальна и интересна. Особенно вопрос зависимости от подобных сервисов постоянно подталкивает на некоторые эксперименты. Почти два года назад я отказался от Instagram, теперь пришел черед отдохнуть (именно отдохнуть) от VK. Почему так? Наверное, по той причине, что мне там нечего делать, а все друзья перебрались в мессенджеры. Ровно месяц назад некоторые личные события подтолкнули меня к удалению страницы. Делюсь с вами промежуточными итогами.
Доставляем голос в мобильной сети: шаг 1 — как голос превращается в электрический сигнал
Все мы пользуемся мобильной связью, и не задумываемся, насколько сложный путь приходится пройти нашему голосу, чтобы быть услышанным собеседником, за сотни и тысячи километров. Огромный объем задач выполняется самой простой телефонной трубкой, даже в момент ожидания вызова (когда она лежит у вас на столе), и поневоле проникаешься уважением к тем, кто все это разработал сначала в теории, а потом и воплотил в реальном оборудовании.
За обычными действиями: взять телефон, набрать номер, и услышать голос в трубке, скрывается столько технических деталей, фундаментальных открытий и технологических преобразований, что нам потребуется разбить описание на несколько этапов, и рассмотреть каждый из них отдельно.
Начиналось-то все просто.
Первое что приходит в голову, когда мы пытаемся общаться на большом расстоянии – увеличить громкость источника звука, например с помощью рупора как на рисунке выше, и чувствительность приемника:
Однако, если необходимо передать звук между помещениями, рупоры становятся бесполезны, и пытливый инженерный ум, разработал варианты «воздухопроводов», по которым можно передать сообщение от одной точки до другой.
Для примера – переговорные устройства, которые до сих пор можно встретить на больших кораблях:
Все эти ухищрения, позволяют передать звуковые колебания (из которых собственно и состоит наша речь), на немного большие расстояния, чем задумано природой. Но нам требуется обеспечить передачу голоса практически на неограниченное расстояние, через любые препятствия!
Так появляется идея не передавать оригинальные звуковые волны, а провести промежуточное преобразование в другую передающую среду, которая сохранит необходимую информацию без потери данных, и позволит восстановить ее на принимающей стороне. В качестве промежуточной среды могут быть использованы различные материалы или физические явления.
В детстве, вероятно, многие занимались изготовлением «телефонов» из подручных средств, например пара коробков и обычная нить:
При всей простоте решения, звук из одного коробка, через упругие колебания нити, отлично передается на второй, где его можно отчетливо расслышать. Однако минусов в этом решении намного больше плюсов: для передачи упругих колебаний от коробка по нити, требуется натянуть нить и обеспечить, чтобы она ни к чему не прикасалась; максимальное расстояние, на которые можно передать голос с использованием таких упругих колебаний – всего десятки метров и т.д. Все это исключает возможность использования этого, и подобных ему, преобразований, в качестве реального переговорного устройства.
Описанные выше поиски вариантов передачи голоса, приводят нас к необходимости выбора подходящей промежуточной среды, и методов качественного преобразования звуковых колебаний – в параметры новой среды и обратно. Из всего многообразия физических явлений и материалов, лучше всего соответствует данным требованиям электрический сигнал, и здесь, наконец, можно начать описание первого преобразования, которое осуществляется в современных беспроводных сетях:
Первое преобразование: Голос – Электрический сигнал
Для выполнения преобразования «Звуковые колебания – Электрический сигнал», применяется устройство названное «Микрофон», от греческого микрос – маленький, фон – звук.
Попробуем описать основные вехи в развитии технологии преобразования звука в электрический сигнал.
1. Жидкостный передатчик «liquid transmitter» Александра Бэлла
Считается, что именно с него началась разработка преобразователей звук-электричество. Александр Бэлл проводил эксперименты в 1876 году, и даже сумел по проводам передать свой голос, на небольшое расстояние.
В рупор расположенный наверху необходимо было говорить, тонкая игла (или проволока) крепилась к нижней части диафрагмы закрепленной на рупоре, и перемещалась под воздействием звуковых колебаний. В нижней емкости находился раствор воды с небольшим количеством кислоты (для улучшения электропроводности), игла при перемещении с диафрагмой больше или меньше погружалась в жидкость, и менялось сопротивление системы, которое отслеживалось на устройстве с катушкой и магнитом.
Недостатки решения видны невооруженным взглядом – громоздкое устройство, наличие жидкостей, низкая точность преобразования. Все это не позволило применять опытное устройство для коммерческих проектов, но начало было положено.
Пытливый читатель может попытаться воспроизвести такое устройство, например, по рекомендациям с этого сайта: Пошаговые рекомендации для изготовления «жидкостного передатчика Бэлла»
2. Угольный (стержневой) микрофон Дэвида Хьюза
Спустя несколько лет, Дэвид Хьюз представил другой вариант микрофона, в котором в качестве преобразователя звук-электричество использовался угольный стержень. Под воздействием звуковых колебаний, изменялась площадь контакта угольного стержня с металлической площадкой, и пропорционально изменялось сопротивление стержня. Это устройство уже применялось в практических целях, для реальной передачи голоса. Но наступала эра продвинутого решения на основе углерода (того же угля что применял Хьюз в своем стержне).
3. Угольный (порошковый) микрофон Эдисона
Первенство в разработке данного микрофона оспаривалось долго, между американскими инженерами Беллом, Берлинером и Эдисоном, есть также данные о том, что российский инженер Михальский, примерно в то же время, изготовил схожее устройство.
Согласно общепринятой версии, изобретателем считается Эдисон, а основным разработчиком и популяризатором – лаборатория Белла (которая выкупила ранний патент Берлинера, и приняла изобретателя на работу, но затем Эдисон в суде доказал свое первенство). Принцип действия данного микрофона, основан на том, что измельченный в мелкий порошок уголь, меняет электрическое сопротивление, в зависимости от своей плотности. Таким образом – мембрана под воздействием звуковых волн меняет плотность угольного порошка, что приводит к изменению характеристик проходящего через него электрического тока. Микрофон оказался настолько удачен, что применялся с конца 19 века вплоть до начала 21, в аппаратах, где используется аналоговая передача голоса (о Цифро Аналоговых Преобразованиях мы будем говорить в следующей части).
4. Динамические и конденсаторные микрофоны
Дальнейшее развитие технологий, привело к разработке конденсаторных и динамических микрофонов, примерно в 20-30х годах 20 века. В конденсаторном микрофоне изменение параметров электрического тока, происходит за счет изменения емкости конденсатора, одна из токопроводящих пластин которого выполнена в виде мембраны, двигающейся под воздействием звуковых волн.
Динамический микрофон состоит из неподвижного магнита, и обмотки, которая перемещается вместе с мембраной, создавая, таким образом, электрический ток.
Оба варианта микрофонов обладают своими преимуществами и недостатками, и сейчас применяются конструкции как конденсаторные, так и динамические. Эти микрофоны позволяют уловить такие частоты звуковых колебаний, которые недоступны для восприятия человеческим ухом, таким образом, для наших целей – преобразования голоса в электрический сигнал, их возможностей хватает с лихвой. Необходимо лишь уместить эту конструкцию в корпус мобильного телефона. Для этого инженерам пришлось еще немного поломать голову.
5. Электретные микрофоны
Основное требование к микрофонам, для использования в составе сотового телефона – минимальные размеры, и приемлемое качество преобразования. Для таких целей наилучшим образом подошел один из вариантов конденсаторного микрофона: электретный микрофон. В нем одна обкладка выполнена из электретного материала, который способен долго сохранять поляризованное состояние, после снятия внешнего воздействия.
Первые модели электретных микрофонов выполнялись в виде капсюлей, и уже могли применяться в трубках сотовых телефонов:
Микроэлектромеханические системы — МЭМС и поверхностный монтаж — SMD
Дальнейшая миниатюризация, приводит нас к новому классу компонентов — МЭМС, где объединяются на одной печатной плате механические и электронные устройства. Позднее, с появлением и развитием технологий поверхностного монтажа печатных плат (SMD), миниатюризация микрофонов достигла максимальных значений, и мы, наконец, можем уместить наш микрофон в телефоне толщиной менее 10 мм.
Итак, благодаря техническому прогрессу и инженерной мысли, у нас есть миниатюрное и качественное устройство, преобразующее звуковые колебания в электрический сигнал:
Это лишь первое преобразование нашего голоса в процессе его передачи через сотовую сеть, и каждый следующий шаг будет требовать все более сложных технических устройств и продвинутого математического аппарата. Следующая часть — необходимые преобразования полученного электрического сигнала, пока еще внутри телефона, для подготовки его к передаче в радиоэфир, с краткими историческими экскурсами – как развивалось наше понимание данных процессов.