¿Cuál es el trato con los auriculares electrostáticos? ¿Son mejores que Planar Magentic?

Carga, polarización y estatores: ¡Dios mío!

Si bien los auriculares dinámicos y planos constituyen la mayoría de los auriculares que usan los audiófilos, el sabor diferente de la resolución y el escenario sonoro aireado que ofrecen los electrostáticos a veces los convierte en los auriculares preferidos. Dado que los electrostáticos no tienen imanes y son muy livianos, los transductores parecen derretirse, lo que brinda una experiencia auditiva extremadamente cómoda e inmersiva.

El principio detrás del funcionamiento de un auricular electrostático es bastante simple. El transductor electrostático consta de un diafragma con una carga constante, intercalado entre dos estatores acústicamente transparentes separados por espaciadores. La señal musical se aplica a los estatores en forma de pulsos de alto voltaje iguales pero opuestos. En otras palabras, cuando se aplica un voltaje positivo a un estator, se aplica un voltaje negativo igual pero opuesto al otro estator. Como resultado, el diafragma se tira hacia el estator con voltaje negativo y se aleja del estator con voltaje positivo. Así, el diafragma se mueve con la señal musical y este movimiento produce sonido.

Se dice que un transductor diseñado de esta manera tiene una configuración push-pull. Cuando se implementa correctamente, esto da como resultado la misma cantidad de fuerza sobre el diafragma, independientemente de dónde se encuentre el diafragma entre los estatores, lo que produce una respuesta lineal que no cambia con la ganancia y tiene una distorsión muy baja.

En un transductor electrostático convencional, el diafragma consta de una película delgada con un revestimiento resistivo que contiene una carga. Las variaciones en el grosor de este revestimiento resistivo provocan una fuerza impulsora no uniforme que da como resultado una distorsión. Recubrir ambos lados del diafragma puede empeorar esto porque las variaciones de espesor entre los dos recubrimientos conducirán a una distorsión aún mayor. El material de revestimiento resistivo debe ser muy estable y no deteriorarse ni perder adherencia con el tiempo, ya que esto provocará una degradación del rendimiento.

Diseñado con propósito

La fuente original de inspiración para nuestra exploración de la tecnología electrostática fue mejorar la calidad de la atención de los pacientes con MRI. Colaboramos con investigadores del Instituto Semel de Neurociencia y Comportamiento Humano de UCLA, junto con los diseñadores industriales de BoomBang, para crear un auricular fácil de usar para el paciente en máquinas de resonancia magnética. El objetivo era facilitar a los médicos la entrega de instrucciones a sus pacientes y al mismo tiempo mejorar la precisión y la comodidad del proceso de resonancia magnética. [Lea más sobre los desafíos de hacer auriculares médicos aquí.] Basándonos en el alto rendimiento de los auriculares médicos, decidimos transponer esta tecnología a un auricular para audiófilos de consumo, que llamamos CRBN.

Hay una serie de consideraciones de diseño para aprovechar al máximo un transductor electrostático. Con CRBN, fijamos nuestras metas muy altas. Queríamos diseñar unos auriculares electrostáticos que fueran eficientes, con imágenes, claridad, resolución y transparencia que fueran las mejores de su clase. También queríamos una respuesta de frecuencia que fuera neutra, con agudos suaves y graves bien extendidos (¡este último no es fácil!). Optimizamos todos los aspectos del diseño del transductor electrostático para cumplir con estos objetivos de diseño.

¿Por qué nanotubos de carbono?

CRBN es el primer auricular electrostático de consumo en el mundo que utiliza nuestra innovadora tecnología de diafragma suspendido de nanotubos de carbono pendiente de patente. Esta tecnología de nanotubos de carbono resuelve muchos de los principales desafíos asociados con los transductores electrostáticos.

En lugar de utilizar un revestimiento resistivo para los diafragmas, CRBN utiliza un diafragma ultrafino con nanotubos de carbono directamente suspendidos dentro del material.Al controlar la densidad de los nanotubos de carbono en la película, podemos ajustar la resistividad del material del diafragma. Debido a que la carga se distribuye uniformemente por toda la película, esto da como resultado una fuerza impulsora uniforme sin las distorsiones asociadas con el revestimiento resistivo típico. A diferencia del recubrimiento resistivo, el diafragma suspendido de nanotubos de carbono es inmune a los elementos y no se degrada con el tiempo.

Está bien, pero ¿por qué CRBN es especial?

Los audífonos electrostáticos tienen una reputación de respuesta de bajos menos que estelar. La solución de Audeze a este conocido problema involucra varios ángulos. Nuestro diafragma de nanotubos de carbono nos permite lograr una alta eficiencia al retener más carga y evitar la migración de carga. Esto nos permite reducir la tensión del diafragma y aumentar el espacio entre el estator y el diafragma, lo que proporciona una excursión más alta y una frecuencia de resonancia más baja sin el riesgo de que el diafragma entre en contacto con el estator. Esta baja frecuencia resonante, combinada con un área de superficie de diafragma grande, material de amortiguación acústicamente transparente y almohadillas diseñadas a medida, brindan una respuesta de bajos extremadamente amplia hasta 20 Hz.

Al diseñar el controlador CRBN, elegimos un tamaño óptimo de diafragma y estator lo suficientemente grande como para proporcionar excelentes graves e imágenes sin comprometer los agudos. Nuestros estatores se fabrican utilizando una técnica de fabricación de PCB patentada que nos permite lograr una alta rigidez, un grosor uniforme y una planitud consistente, lo cual es importante para una distribución de fuerza equitativa y una respuesta lineal.

La perforación del estator está optimizada para una excelente extensión de alta frecuencia y su superficie conductora está especialmente recubierta para garantizar una alta rigidez dieléctrica, lo que permite un sonido abierto y aireado mientras se mantiene una alta eficiencia y durabilidad. Nuestro diafragma superligero tiene un interior naturalmente bajo que permite una aceleración extremadamente rápida. Empleamos una técnica especial de amortiguación de bordes para reducir aún más la distorsión y suavizar la respuesta de frecuencia y fase.

Como resultado, CRBN es transparente y de alta resolución en todo el espectro audible, con una excelente respuesta transitoria, una claridad brillante y una respuesta de graves inigualable en el campo electrostático. Otro ejemplo del compromiso de Audeze con el audio sin concesiones.

ACTUALIZACIÓN: Nuestro ingeniero principal ha intervenido con esta excelente comparación de electrostático y magnético planar en lo que respecta a los auriculares Audeze:
Los auriculares planos magnéticos y electrostáticos son muy similares en cuanto a la forma en que producen el sonido: ambos usan un diafragma plano y flexible que se mueve por fuerza electromagnética o electrostática. Todas las similitudes terminan aquí, ya que la naturaleza de estas dos fuerzas es completamente diferente.

La fuerza electrostática está limitada por las dimensiones físicas del diseño, reducir la distancia entre el diafragma y los estatores aumenta la fuerza pero también aumenta la posibilidad de pegar el diafragma a uno de los estatores. Al aumentar la tensión en el diafragma, reduce la pegajosidad pero pierde las frecuencias bajas. No es fácil encontrar el equilibrio adecuado entre estas dos demandas contradictorias. La fuerza electromagnética está limitada solo por la fuerza de los imanes utilizados y la configuración del circuito magnético. Sin pegajosidad ni formación de arcos, y si su amplitud está dentro de los límites mecánicos, puede lograr niveles de sonido mucho más altos que con la electrostática. Con nuestros auriculares más eficientes (LCD-MX4, LCD-X, LCD-4z) puedes llegar fácilmente a 130 dB SPL (¡no recomendado!) y lo hicimos sin querer en algunas ocasiones. Básicamente, los auriculares planos pueden tener un rango dinámico mucho más alto que los auriculares electrostáticos y esa es su gran ventaja. Sin embargo, esto tiene un alto precio: el peso adicional de los imanes.Estos son algunos ejemplos:

Controlador CRBN: 75 gramos cada uno
Controlador LCD-5: 97 gramos cada uno
Controlador LCD-2: 158 gramos cada uno
Controlador LCD-4: 186 gramos cada uno

Por otro lado, las leyes de la física están del lado de los auriculares electrostáticos. Es decir, la aceleración es directamente proporcional a la masa en movimiento. Los auriculares electrostáticos tienen diafragmas mucho más ligeros que los auriculares planos. Cuánto más ligero depende del tipo de película que se utiliza como sustrato y de la cantidad de metal (generalmente aluminio) que se le adhiere. En nuestros diafragmas a escala nanométrica, el metal (no siempre aluminio) se deposita al vacío directamente sobre la película. En todos los demás casos, el aluminio se lamina a la película, introduciendo una capa de adhesivo en el medio. También hay una diferencia entre los espesores del metal, el aluminio es muy difícil de encontrar más delgado que 4,5 micrones (al menos en las cantidades necesarias para la producción de auriculares, si está dispuesto a pedir cientos de toneladas es una historia diferente) mientras que una capa depositada al vacío de el metal se puede aplicar fácilmente en espesores submicrónicos. En términos generales, los diafragmas electrostáticos tienen aproximadamente la mitad del peso de los diafragmas a nanoescala que, a su vez, son aproximadamente cinco veces más livianos que los diafragmas laminados (ultradelgados). Un diafragma más liviano conduce a un sonido más rápido y preciso.

Hay un factor más a favor de los auriculares electrostáticos, la fuerza impulsora es uniforme en todo el diafragma, mientras que los auriculares planos tienen fuerza impulsora solo debajo de la superficie de los conductores, lo que nunca cubra toda la superficie del diafragma. Siempre hay partes del diafragma que simplemente siguen pasivamente y, a veces, incluso se desfasan parcialmente. Otra desventaja de los controladores planos es que las ondas de sonido tienen que rodear los imanes y cuando se combinan con el sonido que proviene de las partes directamente expuestas del diafragma, puede provocar cierta pérdida de detalles y transparencia. Mayormente aliviamos ese problema con Fazors, pero no ha desaparecido por completo.

Las ventajas y desventajas están en ambos lados, lo que es más importante es que cada uno decida por sí mismo.
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