Nadcházející „ultrazvuková“ revoluce by mohla bezdrátová sluchátka navždy změnit

Kalifornská polovodičová společnost xMEMS Labs v úterý uvedla, že koncem příštího roku po debutu na CES 2024 přináší na trh bezdrátových sluchátek průlom – ultrazvukový reproduktor Cypress. Mění ultrazvukové vlny, které běžně ani neslyšíme, na plnofrekvenční zvuk ve vysokém rozlišení s pozoruhodnými detaily.

Polovodičový mikro reproduktor, který si najde cestu do sluchátek a sluchátek různých společností – ahoj, AirPods? — je průlom, protože generuje nízkofrekvenční akustický tlak pro plnou basovou odezvu.

To z něj dělá skutečnou náhradu za starší technologii reproduktorů, která byla pouze zdokonalena, nikoli nahrazena, protože vaši prarodiče otřásli Victrolou.

Ultrazvukový reproduktor xMEMS Cypress

MEMS je zkratka pro mikroelektromechanické systémy. Přidávají drobné obvody k mechanickým součástem. xMEMS Labs‘ nový polovodičový MEMS reproduktor Cypress nahrazuje klasickou reprodukci zvuku push-air a pohyblivou cívkou „principem ultrazvukové amplitudové modulace transdukce“.

Pochopit to? Ne? Inu, „ultrazvuková modulace mění ultrazvukové vzduchové pulsy na bohatý, detailní, basový a vysoce věrný zvuk, který představuje první Bezkompromisní alternativa ke konceptu pohyblivé cívky pro velkoobjemové mikro reproduktory do uší s aktivním potlačením hluku (ANC) pro spotřebitele,“ uvedla společnost.

Jinými slovy, toto je zásadní změna od letitých konstrukcí reproduktorů, které vydávají zvuk přes zesilovač generující vzduch tlačený proti membráně.

Pomocí vysokoobjemového polovodičového procesu xMEMS plánuje udělat pro zvuk to, co technologie SSD již udělala pro HD video, mikrofony a úložiště dat – v podstatě vyjímáme analog, aniž bychom ubírali kvalitu (a dokonce ji zlepšovali). Cypress má za sebou 25 patentů, uvedla společnost.

„Přechodem na zvuk z ultrazvukového principu může nyní mikro reproduktor xMEMS Cypress oficiálně nahradit tradiční cívkové reproduktory ve sluchátkách s aktivním potlačením hluku,“ řekl Mike Housholder, viceprezident xMEMS pro marketing, obchodní rozvoj a Systémové inženýrství. „Cypress si zachovává všechny výhody stávajících reproduktorů xMEMS, přičemž je 40krát hlasitější v nízkých frekvencích, čímž splňuje klíčový požadavek na sluchátka ANC.“

Ideální pro výkon ANC

Abychom byli konkrétní, společnost uvedla, že Cypress dosahuje hladiny akustického tlaku (SPL) vyšší než 140 dB tak nízké, 20 Hz. Společnost dodala, že je „v souladu s nejlepšími 10-12mm staršími cívkovými reproduktory“, které se nacházejí v prémiových špunty do uší.

A odkaz domácností na „40krát hlasitější“ je ve srovnání s reproduktory xMEMS předchozí generace, které již lze nalézt v produktech společností jako Soranik, Tvořivý a Singularity Industries. Klíčový rozdíl od Cypress je v tom, že jeho ovladač xMEMS s plným rozsahem nevyžaduje hybridní design přidáním komponenty, která by napumpovala nízkou úroveň.

Společnost také zdůraznila, že MEMS a ultrazvuková modulace se super-nízkofrekvenčním SPL znamenají skvělé věci pro lepší výkon ANC ve sluchátkách:

Rychlejší přeměna elektřiny na akustický signál Cypress [než starší cívkové reproduktory] může přispět širší šířka pásma ANC (tj. rozšíření ANC pro zrušení zdrojů hluku s vyšší frekvencí, jako je pláč dítě). Navíc téměř konstantní doba konverze elektřiny na akustickou (skupinové zpoždění) Cypress může snížit filtr DSP složitost, která zase vede ke kratší latenci DSP, chybám zaokrouhlování a spotřebě energie při zpracování ANC.

Efektivnější produkce zvuku ve vysokém rozlišení

Cypress využívá rychlosti, přesnosti a jednotnosti spojené s MEMS, aby produkoval zvuk ve vysokém rozlišení efektivněji, než to dokážou starší cívkové reproduktory. Namísto pouhého generování zvuku ve slyšitelném pásmu, jako jsou cívkové reproduktory, Cypress používá technologii k vytvoření přesné akustické kopie signálu na všech frekvencích.

Modulátor mikroreproduktoru generuje ultrazvukovou vlnu podle amplitudy zdrojového audio signálu. Poté demodulátor přenese energii vlny dolů do základního pásma, což vede ke zvuku, který slyšíme. Protože se jedná o přesnou kopii původního signálu, je nahrávce věrnější než jiné reproduktory, uvedla společnost.

A to včetně dnešních zvukových formátů s vysokým rozlišením a prostorového zvuku.

„Cypress nejenže přináší revoluci v tom, jak lze zvuk reprodukovat z elektrického signálu, ale také nově definuje, jak by měl být reprodukován,“ řekl Jemm Liang, technický ředitel xMEMS.

Klíčové vlastnosti ultrazvukových reproduktorů xMEMS Cypress

Zde je seznam odrážek, který xMEMS používá k popisu toho, co udělá Cypress skvělým:

• Rychlejší mechanická odezva pro bezkonkurenční detaily, čistotu a oddělení
• Téměř nulový fázový posun pro nejpřesnější, nezměněnou reprodukci zvuku
• Vynikající konzistence fáze mezi jednotlivými částmi pro bezkonkurenční přesnost prostorového zobrazování
• Pevné silikonové membrány eliminují rozpad reproduktorů pro bezkonkurenční čistotu středů/výšek.
• Nemagnetické, pro nižší hmotnost a snížení elektromagnetického rušení
• Vynikající kvalita, spolehlivost a jednotnost jednotlivých částí polovodiče v pevné fázi
  proces

Nákladově efektivní výroba

xMEMS dodal, že ultrazvukové reproduktory Cypress mohou cenově konkurovat reproduktorům, které jsou nyní na masovém trhu sluchátka a špunty kvůli výrobnímu partnerství společnosti s TSMC – stejnou společností že vyrábí křemíkové čipy Apple.

V tomto procesu jsou klíčové nové tenkovrstvé piezomateriály, stejně jako silikonová membrána/budič nahrazující to, by normálně byl plast, papír, uhlíková vlákna nebo jiný materiál s vyváženou kotvou nebo dynamický Řidič. Malé rozměry Cypress také šetří místo a hmotnost, což pravděpodobně povede k ještě menším a lehčím náušníkům, než na jaké jste zvyklí.

xMEMS uvedl, že vysokokapacitní výrobní kapacita, která by měla vyústit v konzistentní a spolehlivé produkty, je již zavedena. Pokud jde o náklady, to se ještě uvidí u produkčních sluchátek, které zahrnují Cypress.

Kdy mohu získat ultrazvuková sluchátka?

xMEMS v současné době nabízí vzorky prototypů Cypress vybraným prvním zákazníkům, s ukázkami plánovanými po domluvě na CES 2024 v Las Vegas, 9. až 12. ledna. Kandidátské vzorky Cypress a doprovodného čipu řadiče/zesilovače Alta budou k dispozici v červnu 2024, uvedl xMEMS. Plánuje hromadnou výrobu pro použití ve skutečných produktech od konce roku 2024.