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Auriculares

Auriculares AKG sobre un soporte Los auriculares son un par de pequeños transductores de altavoz que se llevan sobre o alrededor de la cabeza, por encima de las orejas del usuar...

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Auriculares AKG sobre un soporte

Los auriculares son un par de pequeños transductores de altavoz que se llevan sobre o alrededor de la cabeza, por encima de las orejas del usuario. Son transductores electroacústicos que convierten una señal eléctrica en un sonido correspondiente. Los auriculares permiten que un solo usuario escuche una fuente de audio de forma privada, a diferencia de un altavoz , que emite sonido al aire libre para que lo oiga cualquiera que esté cerca. Los auriculares también se conocen como audífonos [ 1 ] o, coloquialmente , auriculares de diadema [ 2 ] . Los auriculares circumaurales (que rodean la oreja) y supraaurales (que cubren la oreja) utilizan una diadema que pasa por encima de la cabeza para sujetar los transductores. Otro tipo, conocido como audífonos intrauriculares [1 ] , consiste en unidades individuales que se insertan en el canal auditivo del usuario ; dentro de esta categoría se han desarrollado audífonos inalámbricos que utilizan tecnología inalámbrica. Un tercer tipo son los auriculares de conducción ósea , que normalmente se colocan alrededor de la parte posterior de la cabeza y se apoyan delante del canal auditivo, dejándolo libre. En el contexto de las telecomunicaciones , un auricular es una combinación de auriculares y micrófono .

Los auriculares se conectan a una fuente de señal como un amplificador de audio , una radio , un reproductor de CD , un reproductor multimedia portátil , un teléfono móvil , una consola de videojuegos o un instrumento musical electrónico , ya sea directamente mediante un cable o mediante tecnología inalámbrica como Bluetooth , DECT o radio FM . Los primeros auriculares se desarrollaron a finales del siglo XIX para que los operadores de centralita telefónica pudieran tener las manos libres. Inicialmente, la calidad del audio era mediocre, y un avance importante fue la invención de los auriculares de alta fidelidad . [ 3 ]

Los auriculares presentan una variedad de capacidades de reproducción de audio. Los auriculares diseñados para uso telefónico generalmente no pueden reproducir el sonido con la alta fidelidad de las unidades costosas diseñadas para escuchar música por audiófilos . Los auriculares con cable suelen tener un conector de 6,4 mm (1/4 de pulgada ) o 3,2 mm (1/8 de pulgada ) para conectarlos a la fuente de audio. Algunos auriculares son inalámbricos y utilizan conectividad Bluetooth para recibir la señal de audio por ondas de radio desde dispositivos fuente como teléfonos móviles y reproductores digitales. [ 4 ] Como resultado del efecto Walkman , a partir de la década de 1980, los auriculares comenzaron a usarse en lugares públicos como aceras, supermercados y transporte público. [ 5 ] Los auriculares también son utilizados por personas en diversos contextos profesionales, como ingenieros de audio que mezclan sonido para conciertos en vivo o grabaciones de sonido y disc jockeys (DJ), que usan auriculares para preparar la siguiente canción sin que el público la escuche, pilotos de aeronaves y empleados de centros de llamadas . Estos dos últimos tipos de empleados usan auriculares con micrófono integrado.  

Historia

Operadora telefónica con un auricular de diadema, 1898.

Los auriculares surgieron de la necesidad de liberar las manos de una persona al operar un teléfono . [ 6 ] En la década de 1880, poco después de la invención del teléfono , las operadoras de centralita telefónica comenzaron a usar aparatos de cabeza para sujetar el auricular . [ 7 ] El auricular se sujetaba a la cabeza mediante una pinza que lo mantenía junto a la oreja. [ 8 ] El soporte para la cabeza liberaba las manos de la operadora de centralita , de modo que podía conectar fácilmente los cables de las personas que llamaban y los receptores. [ 9 ] El auricular telefónico de cabeza, en singular, se denominaba auricular . [ 10 ] [ 11 ] Estos auriculares telefónicos de cabeza, a diferencia de los auriculares modernos, solo tenían un auricular. [ 12 ]

Hacia la década de 1890, la empresa británica Electrophone desarrolló un dispositivo de escucha con dos auriculares . Este dispositivo creaba un sistema de escucha a través de las líneas telefónicas que permitía al cliente conectarse a transmisiones en directo de espectáculos en teatros y óperas de todo Londres. Los suscriptores del servicio podían escuchar la función a través de un par de enormes auriculares que se conectaban debajo de la barbilla y se sujetaban con una varilla larga. [ 13 ]

En 1891, el ingeniero francés Ernest Mercadier patentó unos auriculares intrauditivos. [ 14 ] [ 13 ] La empresa alemana Siemens Brothers también vendía en ese momento auriculares para operadoras telefónicas que tenían dos audífonos, aunque colocados fuera de la oreja. Los auriculares de Siemens Brothers eran similares a los auriculares modernos. La mayoría de los auriculares utilizados por las operadoras telefónicas seguían teniendo un solo audífono. [ 15 ]

El telegrafista inalámbrico Reginald Fessenden con dos auriculares (receptores telefónicos) montados en la cabeza, 1906.

Los auriculares aparecieron en el campo emergente de la telegrafía inalámbrica , que fue la etapa inicial de la radiodifusión . Algunos de los primeros desarrolladores de la telegrafía inalámbrica optaron por usar el altavoz del receptor telefónico como detector de la señal eléctrica del circuito receptor inalámbrico. [ 16 ] Para 1902, innovadores de la telegrafía inalámbrica, como Lee de Forest , usaban dos receptores telefónicos montados en la cabeza para escuchar la señal del circuito receptor. [ 17 ] Los dos receptores telefónicos montados en la cabeza se denominaban en singular « teléfonos de cabeza» . [ 16 ] Para 1908, el término «auriculares» comenzó a escribirse simplemente como « teléfonos de cabeza» , [ 18 ] y un año después se empezó a usar la palabra compuesta «auriculares» . [ 19 ]

Receptor de cabeza de operador telefónico Holtzer-Cabot , receptor de operador inalámbrico y receptor telefónico, 1909

Una de las primeras empresas en fabricar auriculares para operadores inalámbricos fue Holtzer-Cabot Company en 1909. [ 20 ] También fabricaban auriculares para operadores telefónicos y auriculares telefónicos normales para el hogar. [ 20 ] Otro fabricante temprano de auriculares fue Nathaniel Baldwin . [ 21 ] Fue el primer proveedor importante de auriculares para la Marina de los EE . UU. [ 22 ] En 1910, motivado por su incapacidad para escuchar los sermones durante el servicio dominical, inventó un prototipo de auricular telefónico. [ 23 ] Lo ofreció para pruebas a la marina, que rápidamente encargó 100 de ellos. Wireless Specialty Apparatus Co., en asociación con Baldwin Radio Company, estableció una planta de fabricación en Utah para cumplir con los pedidos. [ 24 ] Estos primeros auriculares usaban transductores de hierro móvil , [ 25 ] con armaduras de un solo extremo o balanceadas. El tipo común de un solo extremo utilizaba bobinas de voz enrolladas alrededor de los polos de un imán permanente, que se colocaban cerca de un diafragma de acero flexible. La corriente de audio que circulaba por las bobinas variaba el campo magnético del imán, ejerciendo una fuerza variable sobre el diafragma, lo que provocaba su vibración y la creación de ondas sonoras. La necesidad de alta sensibilidad implicaba que no se utilizara amortiguación , por lo que la respuesta en frecuencia del diafragma presentaba grandes picos debido a la resonancia, lo que resultaba en una mala calidad de sonido . Estos primeros modelos carecían de acolchado y a menudo resultaban incómodos de usar durante largos periodos. Su impedancia variaba; los auriculares utilizados en telégrafo y teléfono tenían una impedancia de 75 ohmios . Los utilizados con las primeras radios inalámbricas tenían más vueltas de hilo más fino para aumentar la sensibilidad. Era común encontrar impedancias de 1000 a 2000 ohmios, adecuadas tanto para receptores de cristal como para receptores de triodo . Algunos auriculares muy sensibles, como los fabricados por Brandes alrededor de 1919, se utilizaban habitualmente en los inicios de la radio. 

En 1958, John C. Koss , un audiófilo y músico de jazz de Milwaukee , produjo los primeros auriculares estéreo. [ 26 ] [ 25 ]

Los auriculares intrauditivos más pequeños, que se insertaban en el canal auditivo del usuario, se desarrollaron inicialmente para audífonos . Su uso se popularizó con las radios de transistores , que aparecieron comercialmente en 1954 con la introducción de la Regency TR-1 . El dispositivo de audio más popular de la historia, la radio de transistores, cambió los hábitos de escucha, permitiendo a las personas escuchar la radio en cualquier lugar. El auricular utiliza un transductor de hierro móvil o un cristal piezoeléctrico para producir sonido. El conector  de radio y teléfono de 3,5 mm , el más utilizado en aplicaciones portátiles hoy en día, se ha utilizado al menos desde la radio de transistores Sony EFM-117J, lanzada en 1964. [ 27 ] [ 28 ] Su popularidad se vio reforzada por su uso en el reproductor de cintas portátil Walkman en 1979.

Aplicaciones

Auriculares Sennheiser HD 555, utilizados en entornos de producción de audio (2007).
Este adaptador permitía a los pasajeros de avión conectar unos  auriculares estéreo estándar de 3,5 mm a las dos tomas mono que eran comunes en los aviones, evitando así tener que pagar por unos auriculares a la aerolínea.

Los auriculares con cable se pueden usar con reproductores de CD y DVD fijos , sistemas de cine en casa , ordenadores personales o dispositivos portátiles (por ejemplo, reproductores de audio digital / MP3 , teléfonos móviles ), siempre que estos dispositivos estén equipados con una toma para auriculares. Los auriculares inalámbricos no se conectan a su fuente mediante un cable. En su lugar, reciben una señal de radio o infrarroja codificada mediante un enlace de transmisión de radio o infrarrojos, como FM , Bluetooth o Wi-Fi . Estos son sistemas receptores alimentados por batería, de los cuales el auricular es solo un componente. Los auriculares inalámbricos se utilizan en eventos como una discoteca silenciosa .

En el sector del audio profesional , los DJ utilizan auriculares en directo con una mesa de mezclas y los ingenieros de sonido para monitorizar las fuentes de señal. En los estudios de radio, los DJ usan auriculares al hablar por el micrófono con los altavoces apagados para evitar la retroalimentación acústica mientras monitorizan su propia voz. En las grabaciones de estudio, los músicos y cantantes usan auriculares para tocar o cantar sobre una pista de acompañamiento o una banda. En aplicaciones militares, se monitorizan señales de audio de diversa índole mediante auriculares.

Los auriculares con cable se conectan a una fuente de audio mediante un cable. Los conectores más comunes son los de 6,35 mm  ( 1/4 de pulgada) y los de 3,5 mm ( 1/8 de pulgada) . El conector de 6,35 mm, de mayor tamaño, es más frecuente en equipos domésticos o profesionales fijos. El conector de 3,5 mm sigue siendo el más utilizado para aplicaciones portátiles. Existen adaptadores para convertir entre conectores de 6,35 mm y 3,5 mm.     

Como componente activo, los auriculares inalámbricos tienden a ser más caros debido a la necesidad de hardware interno como una batería, un controlador de carga, un amplificador de audio y un transceptor inalámbrico , mientras que los auriculares con cable son un componente pasivo, cuyos transductores son accionados por la fuente de audio a la que están conectados.

Cable para auriculares con potenciómetro integrado para el control de volumen.

Los auriculares con cable pueden estar equipados con un cable no desmontable con un conector en el extremo o un enchufe en los auriculares y un cable desmontable macho-macho . Se puede usar un divisor de audio externo para conectar otro auricular con cable en un circuito paralelo , que divide la señal de audio para compartirla con otro participante. [ 29 ] Algunos cables de auriculares están equipados con un potenciómetro para el control de volumen.

Aplicaciones para pruebas audiométricas

En el campo de la audiología se utilizan diversos tipos de auriculares o audífonos especialmente diseñados para establecer umbrales auditivos, diagnosticar médicamente la pérdida auditiva , identificar otras enfermedades relacionadas con la audición y monitorizar el estado auditivo en programas de conservación auditiva ocupacional . [ 30 ] Se han adoptado modelos específicos de auriculares como estándar debido a la facilidad de calibración y la posibilidad de comparar resultados entre diferentes centros de prueba. [ 31 ]

Históricamente, los auriculares supraaurales son los más utilizados en audiología, ya que son los más fáciles de calibrar y se consideraron el estándar durante muchos años. Algunos modelos comunes son los Telephonics Dynamic Headphone (TDH) 39, TDH-49 y TDH-50. Actualmente, los auriculares intrauriculares o de inserción se utilizan con mayor frecuencia, ya que proporcionan una mayor atenuación interaural, introducen menos variabilidad al realizar pruebas a 6000 y 8000  Hz y evitan problemas derivados del colapso del canal auditivo. Un modelo común de auricular de inserción es el Etymotic Research ER-3A. Los auriculares circumaurales también se utilizan para establecer umbrales auditivos en el rango extendido de alta frecuencia (de 8000  Hz a 20 000  kHz). Junto con los auriculares intrauriculares Etymotic Research ER-2A, los auriculares circumaurales Sennheiser HDA300 y Koss HV/1A son los únicos modelos que tienen valores de nivel de presión sonora umbral equivalente de referencia para el rango extendido de alta frecuencia según lo descrito por las normas ANSI . [ 32 ] [ 31 ] [ 33 ]

Los audiómetros y los auriculares deben calibrarse conjuntamente. Durante el proceso de calibración, la señal de salida del audiómetro a los auriculares se mide con un sonómetro para asegurar que la señal coincida con la lectura del audiómetro en cuanto a nivel de presión sonora y frecuencia . La calibración se realiza con los auriculares en un acoplador acústico diseñado para imitar la función de transferencia del oído externo. Dado que se utilizan auriculares específicos en el proceso inicial de calibración del audiómetro, no se pueden sustituir por otros, ni siquiera de la misma marca y modelo. [ 31 ]

Características eléctricas

Dado que la mayoría de los auriculares son pequeños altavoces dinámicos, las características eléctricas de los altavoces dinámicos se pueden aplicar fácilmente a los auriculares.

Impedancia

Los auriculares están disponibles con alta o baja impedancia . Los auriculares de baja impedancia tienen una impedancia de entre 16 y 32  ohmios, mientras que los de alta impedancia oscilan entre 100 y 600  ohmios. La impedancia se suele medir a 1  kHz. Los auriculares de alta impedancia requieren mayor voltaje, y el volumen que producen disminuye con el mismo voltaje. En los últimos años, la impedancia de los auriculares más modernos ha disminuido en general para adaptarse a los voltajes más bajos disponibles en los dispositivos electrónicos portátiles alimentados por batería. Por consiguiente, los amplificadores más recientes presentan una impedancia de salida relativamente baja .

La impedancia de los auriculares es importante debido a las limitaciones de salida de los amplificadores. Los auriculares de menor impedancia presentan una mayor carga. Los amplificadores no son ideales; también tienen cierta impedancia de salida que limita la cantidad de potencia que pueden proporcionar. Para garantizar una respuesta de frecuencia uniforme, un factor de amortiguación adecuado y un sonido sin distorsión, un amplificador debe tener una impedancia de salida inferior a un octavo de la de los auriculares que alimenta. Si la impedancia de salida es grande en comparación con la impedancia de los auriculares, es posible una distorsión significativamente mayor. [ 34 ] Por lo tanto, los auriculares de menor impedancia tienden a ser más potentes y eficientes, pero también requieren un amplificador más potente. Los auriculares de mayor impedancia toleran mejor las limitaciones del amplificador, pero producen menos volumen para un nivel de salida de amplificador dado.

Históricamente, muchos auriculares tenían una impedancia relativamente alta, a menudo superior a 500  ohmios, lo que les permitía funcionar correctamente con amplificadores de válvulas de alta impedancia . En cambio, los amplificadores de transistores modernos pueden tener una impedancia de salida muy baja, lo que posibilita el uso de auriculares de menor impedancia. Esto significa que los equipos de audio antiguos pueden producir una calidad de sonido deficiente con algunos auriculares modernos de baja impedancia. En este caso, un amplificador de auriculares externo puede resultar beneficioso.

Sensibilidad

La sensibilidad es una medida de la eficacia con la que un auricular convierte una señal eléctrica entrante en un sonido audible. Por lo tanto, indica el volumen de los auriculares para un nivel de excitación eléctrica determinado. Se puede medir en decibelios de nivel de presión sonora por milivatio (dB (SPL)/mW) o en decibelios de nivel de presión sonora por voltio (dB (SPL)/V) . [ 35 ] Ambas definiciones se utilizan ampliamente, a menudo indistintamente. Dado que el voltaje de salida (pero no la potencia) de un amplificador de auriculares es esencialmente constante para la mayoría de los auriculares comunes, dB/mW suele ser más útil si se convierte a dB/V utilizando la ley de Ohm :

dB(SPAGL)/V=dB(SPAGL)/metroW−10⋅registro10⁡Imetropagmidanortedomi1000{\displaystyle \mathrm {dB(SPL)} /\mathrm {V} =\mathrm {dB(SPL)} /\mathrm {mW} -10\cdot \log _{10}{\frac {\mathrm {Impedancia} }{1000}}}

Una vez conocida la sensibilidad por voltio, el volumen máximo de unos auriculares se puede calcular fácilmente a partir del voltaje máximo de salida del amplificador. Por ejemplo, para unos auriculares con una sensibilidad de 100 dB (SPL)/V , un amplificador con una salida de 1 voltaje RMS produce un volumen máximo de 100 dB (SPL) .

Combinar auriculares de alta sensibilidad con amplificadores de potencia puede producir volúmenes peligrosamente altos y dañar los auriculares. El nivel máximo de presión sonora es una cuestión de preferencia, y algunas fuentes recomiendan no superar los 110 a 120 dB (SPL) . En contraste, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. recomienda un SPL promedio de no más de 85  dB(A) para evitar la pérdida auditiva a largo plazo, mientras que la norma de la Unión Europea EN 50332-1:2013 recomienda que los volúmenes superiores a 85  dB(A) incluyan una advertencia, con un volumen máximo absoluto (definido utilizando  ruido de 40 a 4000 Hz) de no más de 100  dB para evitar daños auditivos accidentales. [ 36 ] Utilizando esta norma, los auriculares con sensibilidades de 90, 100 y 110 dB (SPL)/V deben ser alimentados por un amplificador capaz de no más de 3,162, 1,0 y 0,3162 voltios RMS en el ajuste de volumen máximo, respectivamente, para reducir el riesgo de daños auditivos.

La sensibilidad de los auriculares se suele medir a 1 kHz y son comunes  los valores entre 80 y 125 dB/mW . [ 37 ]

Presupuesto

El tamaño de los auriculares puede afectar el equilibrio entre fidelidad y portabilidad. Generalmente, los formatos de auriculares se pueden dividir en cuatro categorías distintas: circumaurales (sobre la oreja), supraaurales (sobre la oreja), intrauriculares y de botón .

Adaptación del oído

Circumaural

Los auriculares circumaurales tienen almohadillas grandes que rodean la parte externa de la oreja.

Los auriculares circumaurales (a veces llamados auriculares de tamaño completo o supraaurales ) tienen almohadillas circulares u ovaladas que cubren las orejas. Gracias a que rodean completamente la oreja, los auriculares circumaurales se pueden diseñar para sellar completamente la cabeza y atenuar el ruido exterior. Debido a su tamaño, los auriculares circumaurales pueden ser pesados. Se requiere un diseño ergonómico de la diadema y las almohadillas para reducir la incomodidad que produce el peso.

Supraaural

Un par de auriculares supraaurales (sobre las orejas)

Los auriculares supraaurales o de diadema tienen almohadillas que presionan contra las orejas, en lugar de rodearlas. Eran comunes en los reproductores de música portátiles durante la década de 1980. Este tipo de auriculares suele ser más pequeño y ligero que los circumaurales y ofrece menor aislamiento del ruido exterior. Los auriculares supraaurales también pueden causar incomodidad debido a la presión que ejercen sobre la oreja, en comparación con los circumaurales que la rodean. La comodidad puede variar según el material de las almohadillas.

Auriculares que se ajustan a la oreja

Los auriculares se ajustan individualmente al oído externo o al canal auditivo del usuario.

Auriculares
2
Los auriculares se colocan en la parte externa del oído.

Los auriculares o, más recientemente, audífonos [ a ] son ​​auriculares muy pequeños que se colocan directamente en el oído externo , frente al canal auditivo pero sin insertarse en él. Los auriculares son portátiles y prácticos, pero muchas personas los consideran incómodos. [ 39 ] Apenas proporcionan aislamiento acústico y dejan espacio para que se filtre el ruido ambiental; los usuarios pueden compensarlo subiendo el volumen, lo que, en un entorno ruidoso, aumenta el riesgo de pérdida auditiva . [ 39 ] [ 40 ] Por otro lado, permiten al usuario ser más consciente de su entorno. Desde los primeros tiempos de la radio de transistores , los auriculares se han incluido comúnmente con los dispositivos de música personales . A veces se venden con almohadillas de espuma o goma para mayor comodidad.

Auriculares intrauditivos
Los auriculares intrauditivos se extienden hasta el canal auditivo, proporcionando aislamiento del ruido exterior.

Los auriculares intrauditivos, también conocidos como auriculares de canal , son pequeños auriculares que se insertan en el canal auditivo y ofrecen una portabilidad similar a la de los auriculares de botón. Los monitores intrauditivos (IEM) son auriculares intrauditivos de mayor calidad y son utilizados por ingenieros de sonido , músicos y audiófilos.

Los tapones para el canal auditivo, ya sean genéricos o hechos a medida, están fabricados con caucho de silicona , elastómero o espuma. En los dispositivos de gama baja, estos tapones pueden ser intercambiables, lo que aumenta el riesgo de que se caigan y se queden atascados en el canal auditivo. Los auriculares intrauditivos personalizados utilizan moldes del canal auditivo para crear tapones a medida que proporcionan mayor comodidad y aislamiento del ruido. [ 39 ]

Debido a que los auriculares intrauditivos se ajustan al canal auditivo, pueden deslizarse hacia afuera y bloquean gran parte del ruido ambiental. La falta de sonido del entorno puede ser un problema cuando el sonido es una señal necesaria por seguridad u otras razones, como al conducir, caminar o viajar cerca o en medio del tráfico vehicular. [ 41 ] Algunos auriculares intrauditivos utilizan micrófonos incorporados para permitir escuchar algo de sonido exterior cuando se desee. [ 42 ] [ 43 ]

Con o sin respaldo

Los auriculares circumaurales y supraaurales se pueden diferenciar además por el tipo de almohadillas:

Espalda abierta
Auriculares con la parte trasera de las almohadillas abierta. Esto permite que salga más sonido de los auriculares y también deja entrar más sonidos ambientales, pero proporciona un sonido más natural, similar al de un altavoz, al incluir sonidos del entorno.
Semiabierto
Un término medio entre los auriculares abiertos y los cerrados. No existe una definición exacta para el término auriculares semiabiertos.
Espalda cerrada
Los auriculares cerrados (o sellados) tienen la parte posterior de las almohadillas cerrada. Suelen bloquear parte del ruido ambiental. Generalmente, los auriculares cerrados pueden producir frecuencias bajas más potentes que los auriculares abiertos.

Auriculares

Un ejemplo típico de auriculares utilizados para chats de voz.

Un auricular es un audífono con micrófono incorporado . Los auriculares ofrecen la misma funcionalidad que un auricular telefónico con manos libres. Además del uso telefónico, entre las aplicaciones de los auriculares se incluyen la aviación, los sistemas de intercomunicación en estudios de teatro o televisión , y los videojuegos en consolas o PC . Los auriculares pueden tener un solo auricular (mono) o dos (mono para ambos oídos o estéreo). El brazo del micrófono puede ser externo, donde el micrófono se sostiene frente a la boca del usuario, o de tipo tubular, donde el micrófono está integrado en el auricular y la voz llega a él a través de un tubo hueco.

Auriculares telefónicos

Auriculares inalámbricos Bluetooth Sony Ericsson

Los auriculares telefónicos se conectan a un sistema telefónico fijo . Su función consiste en reemplazar el auricular del teléfono. Los auriculares para teléfonos fijos estándar incorporan un conector RJ-9 estándar (4P4C ). También existen auriculares con  conector jack de 2,5 mm para muchos teléfonos DECT y otras aplicaciones. Hay auriculares inalámbricos Bluetooth disponibles, que se utilizan con frecuencia con teléfonos móviles . Los auriculares son muy utilizados en trabajos que requieren un uso intensivo del teléfono, especialmente por los trabajadores de centros de llamadas . También los utiliza cualquier persona que desee mantener conversaciones telefónicas con las manos libres.

En los modelos de teléfono más antiguos, la impedancia del micrófono de los auriculares es diferente a la del auricular original, por lo que se requiere un amplificador telefónico para los auriculares. Un amplificador telefónico proporciona una alineación básica de pines similar a la de un adaptador de auriculares, pero también ofrece amplificación de sonido para el micrófono y los altavoces. La mayoría de los modelos de amplificadores telefónicos ofrecen control de volumen para el altavoz y el micrófono, función de silencio y conmutación entre auriculares y auricular. Los amplificadores telefónicos funcionan con pilas o adaptadores de corriente alterna .

Auriculares de comunicación

Auriculares de aviación [ 44 ]

Los auriculares de comunicación se utilizan para la comunicación bidireccional y suelen constar de un auricular y un micrófono incorporado. Se emplean en diversos sectores, como la aviación, el ejército, los deportes, la música y muchos otros servicios. Existen en una gran variedad de formas y tamaños, según su uso, la atenuación de ruido requerida y la fidelidad de la comunicación necesaria.

Reducción del ruido ambiental

Algunos auriculares intrauditivos, conocidos coloquialmente como "auriculares intrauditivos", son buenos para aislar el ruido.

Los ruidos no deseados del entorno pueden reducirse excluyendo el sonido que llega al oído mediante el aislamiento acústico pasivo o, a menudo en combinación con el aislamiento, mediante la cancelación activa de ruido .

El aislamiento acústico pasivo consiste básicamente en utilizar el cuerpo del auricular, ya sea sobre o dentro del oído, como un tapón pasivo que simplemente bloquea el sonido. Los tipos de auriculares que proporcionan mayor atenuación son los intrauriculares y los cerrados, tanto circumaurales como supraaurales. Los auriculares abiertos y los de botón ofrecen cierto aislamiento acústico pasivo, pero mucho menor que los demás. Los auriculares cerrados típicos bloquean entre 8 y 12  dB, y los intrauriculares entre 10 y 15  dB. Algunos modelos se han diseñado específicamente para bateristas con el fin de facilitarles la monitorización del sonido grabado, reduciendo al máximo el sonido directo de la batería. Estos auriculares afirman reducir el ruido ambiental en unos 25  dB.

Los auriculares con cancelación activa de ruido utilizan un micrófono, un amplificador y un altavoz para captar, amplificar y reproducir el ruido ambiental con la fase invertida. Esto, en cierta medida, elimina el ruido no deseado del entorno sin afectar la fuente de sonido deseada, que no es captada ni invertida por el micrófono. Requieren una fuente de alimentación, generalmente una batería, para su funcionamiento. Los auriculares con cancelación activa de ruido pueden atenuar el ruido ambiental en 20  dB o más, pero su eficacia se centra principalmente en sonidos constantes y de baja frecuencia, en lugar de sonidos agudos y voces. Algunos auriculares con cancelación de ruido están diseñados principalmente para reducir el ruido de baja frecuencia del motor y del tráfico en aviones, trenes y automóviles, y son menos eficaces en entornos con otros tipos de ruido.

Conectividad

Cableado

Los auriculares con cable establecen una conexión eléctrica directa con el dispositivo de origen mediante un cable, que normalmente se conecta a un conector para auriculares .

Inalámbrico

Los auriculares inalámbricos modernos no tienen ningún cable que conecte ambos auriculares al dispositivo de origen ni entre sí; reciben el audio mediante tecnología inalámbrica como Bluetooth . Históricamente, el término «inalámbrico» se refería a la conexión a un receptor de radio, conocido como sistema inalámbrico.

En algunos modelos, ambas señales de audio se transmiten a un auricular, que a su vez reenvía una señal al otro. En otros modelos, cada auricular recibe su señal de audio directamente del dispositivo de origen. La primera configuración tiene la ventaja de ser compatible con sistemas antiguos, mientras que la segunda tiene la ventaja de consumir menos energía en el auricular que reenvía una señal de audio.

La conexión entre los dos auriculares, que también es inalámbrica, puede denominarse estéreo inalámbrico verdadero (TWS) , lo que ofrece una mayor duración de la batería y una transmisión completa en los canales izquierdo y derecho, evitando la posible pérdida de señal si solo se usa uno. [ 45 ]

Tecnología de transductores

Los auriculares utilizan diversos tipos de transductores para convertir las señales eléctricas en sonido.

bobina móvil

Un transductor típico de auriculares de bobina móvil

El transductor de bobina móvil , más conocido como transductor dinámico, es el tipo más común en los auriculares. Consiste en un imán fijo unido a la estructura del auricular, que genera un campo magnético estático. El imán suele estar compuesto de ferrita o neodimio . Una bobina móvil , una bobina ligera de alambre, se encuentra suspendida en el campo magnético del imán y unida a un diafragma, generalmente fabricado con materiales ligeros y de alta rigidez, como celulosa, polímero, fibra de carbono, papel o similares. Cuando la corriente variable de una señal de audio pasa a través de la bobina, crea un campo magnético variable que reacciona contra el campo magnético estático, ejerciendo una fuerza variable sobre la bobina y provocando que esta y el diafragma vibran. El diafragma vibrante empuja el aire para producir ondas sonoras .

MEMS

Los altavoces MEMS se fabrican sobre sustratos de PCB . [ 46 ]

Electrostático

Diagrama de altavoz electrostático

Los transductores electrostáticos constan de un diafragma delgado, cargado eléctricamente, generalmente una membrana de película de PET recubierta , suspendido entre dos placas metálicas perforadas (electrodos). La señal de sonido eléctrica se aplica a los electrodos, creando un campo eléctrico; según la polaridad de este campo, el diafragma se desplaza hacia una de las placas. El aire se fuerza a través de las perforaciones; combinado con una señal eléctrica que cambia continuamente y que impulsa la membrana, se genera una onda sonora. Los auriculares electrostáticos suelen ser más caros que los de bobina móvil y son relativamente menos comunes. Además, se requiere un amplificador especial para amplificar la señal y desviar la membrana, lo que a menudo requiere potenciales eléctricos de entre 100 y 1000  voltios.

Gracias a la membrana del diafragma, extremadamente delgada y ligera (a menudo de tan solo unos micrómetros de grosor), y a la ausencia total de componentes metálicos móviles, la respuesta en frecuencia de los auriculares electrostáticos suele extenderse mucho más allá del límite audible de aproximadamente 20  kHz. Esta respuesta en alta frecuencia implica que el nivel de distorsión en las frecuencias medias-bajas se mantiene hasta el límite superior de la banda de frecuencias audibles, algo que generalmente no ocurre con los transductores de bobina móvil. Además, se evita el pico de respuesta en frecuencia que suele observarse en la región de alta frecuencia con los transductores de bobina móvil. Los auriculares electrostáticos bien diseñados pueden producir una calidad de sonido significativamente superior a la de otros tipos.

Los auriculares electrostáticos requieren una fuente de voltaje de entre 100  V y más de 1  kV y se colocan sobre la cabeza del usuario. Gracias a la invención de los aislantes, no representan un peligro real. No necesitan suministrar una corriente eléctrica significativa , lo que reduce aún más el riesgo eléctrico para el usuario en caso de fallo.

Electret

Un controlador electret funciona mediante los mismos medios electromecánicos que un controlador electrostático. Sin embargo, el controlador electret tiene una carga permanente incorporada, mientras que en los electrostáticos la carga se aplica al controlador mediante un generador externo. Los auriculares electret y electrostáticos son relativamente poco comunes. Los electret originales también eran típicamente más baratos y de menor capacidad técnica y fidelidad que los electrostáticos. Se han aprobado solicitudes de patente de 2009 a 2013 que muestran que, al utilizar diferentes materiales, es decir, una "película electret de olefina cíclica fluorada", las lecturas del gráfico de respuesta de frecuencia pueden alcanzar los 50  kHz a 100 dB. Cuando estos nuevos electret mejorados se combinan con un controlador de auriculares de cúpula tradicional, se pueden producir auriculares que son reconocidos por la Japan Audio Society como dignos de unirse al programa Hi Res Audio. Patentes de EE. UU. 8,559,660 B2. 7,732,547 B2.7,879,446 B2.7,498,699 B2.

Magnético planar

Los auriculares magnéticos planares (también conocidos como ortodinámicos) utilizan una tecnología similar a la de los auriculares electrostáticos, con algunas diferencias fundamentales. Su funcionamiento es similar al de los altavoces magnéticos planares .

Un transductor magnético planar consta de una membrana relativamente grande que contiene una estructura de alambres incrustados. Esta membrana está suspendida entre dos conjuntos de imanes permanentes alineados en direcciones opuestas. Una corriente que circula por los alambres incrustados en la membrana produce un campo magnético que, al interactuar con el campo de los imanes permanentes, induce el movimiento de la membrana, generando así sonido.

Armadura equilibrada

Transductor de armadura equilibrada
Armadura equilibrada y sin ejercer fuerza sobre el diafragma.
La armadura se retuerce y ejerce una fuerza sobre el diafragma.

Un transductor de armadura balanceada es un diseño de transductor de sonido destinado principalmente a aumentar la eficiencia eléctrica del elemento al eliminar la tensión en el diafragma característica de muchos otros sistemas de transductores magnéticos. Como se muestra esquemáticamente en el diagrama de la izquierda, consta de una armadura magnética móvil que pivota para poder moverse en el campo del imán permanente. Cuando está centrada con precisión en el campo magnético, no hay fuerza neta sobre la armadura, de ahí el término "balanceada". Como se ilustra en el diagrama de la derecha, cuando hay corriente eléctrica a través de la bobina, magnetiza la armadura en una u otra dirección, lo que provoca que gire ligeramente en una u otra dirección alrededor del pivote, moviendo así el diafragma para producir sonido .

Un monitor intraauricular personalizado que utiliza 8 transductores de armadura balanceada en una configuración de triple crossover (4 de graves/2 de medios/2 de agudos). Los diseños de auriculares suelen utilizar múltiples transductores de armadura balanceada para proporcionar un sonido de mayor fidelidad.

El diseño no es mecánicamente estable; un ligero desequilibrio hace que la armadura se adhiera a un polo del imán. Se requiere una fuerza de recuperación bastante rígida para mantener la armadura en la posición de "equilibrio". Aunque esto reduce su eficiencia, este diseño aún puede producir más sonido con menos potencia que cualquier otro. Popularizados en la década de 1920 como auriculares de radio con diafragma de mica Baldwin, los transductores de armadura balanceada se perfeccionaron durante la Segunda Guerra Mundial para su uso en teléfonos militares alimentados por sonido . Algunos de estos lograron eficiencias de conversión electroacústica asombrosas, en el rango del 20 % al 40 %, para señales de voz de ancho de banda estrecho.

Hoy en día, se utilizan generalmente solo en auriculares intrauditivos y audífonos, donde su alta eficiencia y tamaño reducido representan una gran ventaja. [ 47 ] Suelen tener limitaciones en los extremos del espectro auditivo (por ejemplo, por debajo de 20  Hz y por encima de 16  kHz) y requieren un mejor sellado que otros tipos de transductores para ofrecer todo su potencial. Los modelos de gama alta pueden emplear varios transductores de armadura, dividiendo los rangos de frecuencia entre ellos mediante una red de cruce pasiva. Algunos combinan un transductor de armadura con un pequeño transductor de bobina móvil para aumentar la salida de graves.

Los primeros altavoces para receptores de radio utilizaban transductores de armadura equilibrada para sus conos. [ 48 ]

Tecnología termoacústica

El efecto termoacústico genera sonido a partir del calentamiento Joule del conductor a frecuencias de audio, un efecto que no es magnético y no hace vibrar el altavoz. En 2013, un grupo de investigación de la Universidad de Tsinghua demostró un auricular de hilo fino de nanotubos de carbono basado en el mecanismo termoacústico. [ 49 ] El auricular de hilo fino de CNT producido tiene un elemento funcional llamado chip termoacústico de hilo fino de CNT. Dicho chip está compuesto por una capa de matriz de hilo fino de CNT soportada por una oblea de silicio, y se realizan ranuras periódicas de cierta profundidad en la oblea mediante métodos de microfabricación para suprimir la fuga de calor del hilo de CNT al sustrato.

Otras tecnologías de transductores

Entre las tecnologías de transductores menos comunes para auriculares se incluyen el Heil Air Motion Transformer (AMT), la película piezoeléctrica, el imán planar de cinta, la magnetostricción y el plasma o iónico . El primer auricular Heil AMT fue comercializado por ESS Laboratories y consistía esencialmente en un tweeter ESS AMT de uno de los altavoces de la compañía, funcionando a rango completo. Desde principios de siglo, solo Precide de Suiza ha fabricado auriculares AMT. Los auriculares de película piezoeléctrica fueron desarrollados inicialmente por Pioneer; sus dos modelos utilizaban una lámina plana que limitaba el volumen máximo de movimiento de aire. Actualmente, TakeT produce un auricular de película piezoeléctrica con una forma similar a la de un transductor AMT, pero que, al igual que el controlador Precide, presenta una variación en el tamaño de los pliegues del transductor sobre el diafragma. Además, incorpora un diseño de dos vías gracias a la inclusión de un panel dedicado para tweeter/supertweeter. La forma plegada del diafragma permite que un transductor con una mayor superficie se ajuste a espacios reducidos. Esto aumenta el volumen total de aire que se puede mover en cada desplazamiento del transductor, dada la zona radiante.

Los auriculares de magnetostricción , a veces vendidos bajo la etiqueta Bonephones , funcionan vibrando contra el lateral de la cabeza, transmitiendo el sonido a través de la conducción ósea . Esto es particularmente útil en situaciones donde los oídos deben estar libres de obstrucciones, o para personas sordas por razones que no afectan el aparato nervioso de la audición . Sin embargo, los auriculares de magnetostricción tienen una fidelidad limitada en comparación con los auriculares convencionales que dependen del funcionamiento normal del oído. Además, a mediados de la década de 1980, una empresa francesa llamada Audio Reference intentó comercializar los auriculares de plasma Plasmasonic inventados por Henri Bondar. [ 50 ] [ 51 ] No se conocen ejemplos funcionales que queden. Debido al pequeño volumen de aire en un auricular, el transductor de plasma o iónico puede convertirse en un controlador de rango completo, aunque las altas temperaturas y voltajes necesarios los hacen muy raros.

Beneficios y limitaciones

Auriculares Sony MDR-7506 en configuración plegada
Un microamplificador de audio para aumentar la potencia de salida de los smartphones y otros dispositivos a los auriculares. Se utiliza, por ejemplo, para compensar el límite de volumen integrado en los smartphones; sin embargo, los niveles de volumen elevados podrían dañar el oído.

Los auriculares pueden impedir que otras personas oigan el sonido, ya sea por privacidad o para evitar molestar a los demás, como al escuchar en una biblioteca pública . También pueden proporcionar una fidelidad de sonido superior a la de altavoces de precio similar. Parte de esta capacidad se debe a que no requieren corrección acústica de sala. Los auriculares de alta calidad pueden tener una respuesta de baja frecuencia extremadamente plana hasta los 20  Hz con una variación de 3  dB. Mientras que un altavoz necesita un transductor relativamente grande (a menudo de 15" o 18") para reproducir bajas frecuencias, los auriculares pueden reproducir con precisión las frecuencias graves y subgraves con transductores de tan solo 40-50 milímetros de ancho (o mucho más pequeños, como en el caso de los auriculares intrauditivos ). El impresionante rendimiento de baja frecuencia de los auriculares es posible porque, al estar mucho más cerca del oído, solo necesitan mover volúmenes de aire relativamente pequeños.

Las afirmaciones de marketing como "respuesta de frecuencia de 4  Hz a 20  kHz" suelen ser exageradas; la respuesta del producto a frecuencias inferiores a 20  Hz suele ser muy pequeña. [ 52 ] Los auriculares también son útiles para videojuegos que utilizan algoritmos de procesamiento de audio posicional 3D , ya que permiten a los jugadores juzgar mejor la posición de una fuente de sonido fuera de la pantalla (como los pasos de un oponente o sus disparos).

Aunque los auriculares modernos se han vendido y utilizado ampliamente para escuchar grabaciones estéreo desde el lanzamiento del Walkman , existe un debate subjetivo sobre la naturaleza de su reproducción del sonido estéreo. Las grabaciones estéreo representan la posición de las señales de profundidad horizontal (separación estéreo) mediante las diferencias de volumen y fase del sonido en cuestión entre los dos canales. Cuando los sonidos de dos altavoces se mezclan, crean la diferencia de fase que el cerebro utiliza para localizar la dirección. Con la mayoría de los auriculares, dado que los canales derecho e izquierdo no se combinan de esta manera, la ilusión del centro fantasma puede percibirse como perdida. Los sonidos con paneo extremo también se escuchan solo en un oído en lugar de desde un lado.

Las grabaciones binaurales utilizan una técnica de micrófono diferente para codificar la dirección directamente como fase, con una diferencia de amplitud mínima por debajo de 2  kHz, a menudo usando una cabeza artificial . Pueden producir una impresión espacial sorprendentemente realista a través de auriculares. Las grabaciones comerciales casi siempre utilizan grabación estéreo, en lugar de binaural.

Es posible modificar los efectos espaciales del sonido estéreo en los auriculares, para aproximarse mejor a la reproducción de los altavoces, mediante el uso de una realimentación cruzada dependiente de la frecuencia entre los canales.

Los auriculares pueden ofrecer ventajas ergonómicas sobre los teléfonos tradicionales. Permiten a los agentes de centros de llamadas mantener una mejor postura sin necesidad de sujetar el teléfono con la mano ni inclinar la cabeza hacia los lados para sostenerlo. [ 53 ]

Salud y seguridad

Peligros y riesgos

Pruebas de producto: auriculares en una cámara anecoica

El uso de auriculares a un volumen suficientemente alto puede causar deterioro auditivo temporal o permanente , o sordera . El volumen de los auriculares a menudo tiene que competir con el ruido ambiental , especialmente en lugares ruidosos como estaciones de metro, aviones y grandes multitudes. Los períodos prolongados de exposición a altos niveles de presión sonora creados por auriculares a volúmenes altos pueden dañar la audición; [ 54 ] [ 55 ] Casi el 50% de los adolescentes y adultos jóvenes (de 12 a 35 años) en países de ingresos medios y altos escuchan a niveles de sonido inseguros en sus dispositivos de audio personales y teléfonos inteligentes. [ 56 ] Sin embargo, un experto en audición descubrió en 2012 (antes de la adopción mundial de los teléfonos inteligentes como los principales dispositivos de escucha personal) que "menos del 5% de los usuarios seleccionan niveles de volumen y escuchan con la suficiente frecuencia como para arriesgarse a la pérdida auditiva". [ 57 ] La Unión Internacional de Telecomunicaciones publicó recientemente las "Directrices para dispositivos/sistemas de escucha seguros" que recomiendan que la exposición al sonido no supere los 80 decibelios , dB(A) ponderados A , durante un máximo de 40 horas semanales. [ 58 ] La Unión Europea también ha establecido un límite similar para los usuarios de dispositivos de escucha personales (80  dB(A) durante no más de 40 horas semanales) y por cada aumento adicional de 3 dB en la exposición al sonido, la duración debe reducirse a la mitad (83  dB(A) durante no más de 20 horas, 86  dB(A) durante 10 horas semanales, 89  dB(A) durante 5 horas semanales, etc.). La mayoría de los principales fabricantes de teléfonos inteligentes ahora incluyen algunas funciones de seguridad o limitación de volumen y mensajes de advertencia en sus dispositivos. [ 59 ] [ 60 ] aunque tales prácticas han recibido una respuesta mixta de algunos segmentos de compradores que prefieren la elección personal de establecer sus propios niveles de volumen.

La forma habitual de limitar el volumen en los dispositivos que alimentan los auriculares es limitando la potencia de salida. Esto tiene el inconveniente adicional de depender de la eficiencia de los auriculares; un dispositivo que produce la máxima potencia permitida puede no generar un volumen adecuado al combinarse con equipos de baja eficiencia y alta impedancia, mientras que la misma cantidad de potencia puede alcanzar niveles peligrosos con auriculares muy eficientes.

Algunos estudios han encontrado que las personas son más propensas a subir el volumen a niveles peligrosos mientras realizan ejercicio extenuante. [ 61 ] Un estudio finlandés [ 62 ] recomendó que quienes hacen ejercicio ajusten el volumen de sus auriculares a la mitad de su volumen normal y solo los usen durante media hora.

Además del riesgo auditivo, existe el peligro general de que escuchar música a alto volumen con auriculares pueda distraer al oyente y provocar lesiones y accidentes. [ 63 ] [ 64 ] Los auriculares con cancelación de ruido añaden un riesgo adicional. Varios países y estados han prohibido el uso de auriculares al conducir o andar en bicicleta. [ 41 ]

También se han reportado numerosos casos de dermatitis de contacto debido a la exposición a auriculares intrauditivos como los Apple AirPods . [ 65 ] [ 66 ] La dermatitis de contacto sería causada por auriculares intrauditivos que contienen oro, caucho, tintes, acrilatos o metacrilatos. [ 65 ] Sin embargo, no se han realizado estudios que demuestren que la exposición a auriculares intrauditivos cause dermatitis de contacto, sino más bien que existe una correlación entre el uso de auriculares intrauditivos y los casos de dermatitis de contacto. [ 65 ]

Salud y seguridad en el trabajo

El riesgo auditivo derivado del uso de auriculares también se aplica a los trabajadores que deben usar auriculares electrónicos o de comunicación como parte de su trabajo diario (es decir, pilotos , operadores de centros de llamadas y despacho, ingenieros de sonido , bomberos , etc.) y el daño auditivo depende del tiempo de exposición. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional ( NIOSH ) recomienda que la exposición al sonido no supere los 85  dB(A) durante una jornada laboral de 8 horas como promedio ponderado en el tiempo. [ 67 ] El NIOSH utiliza la tasa de intercambio de 3 dB, a menudo denominada "compensación tiempo-intensidad", lo que significa que si el nivel de exposición al sonido aumenta en 3 decibelios, la duración de la exposición debe reducirse a la mitad. El NIOSH publicó varios documentos dirigidos a proteger la audición de los trabajadores que deben usar auriculares de comunicación, como operadores de centros de llamadas, [ 68 ] bomberos, [ 69 ] y músicos e ingenieros de sonido. [ 70 ] [ 71 ]

Véase también

Notas

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  • Logotipo de Wikimedia CommonsContenido multimedia relacionado con los auriculares en Wikimedia Commons
  • Logotipo de WikcionarioDefinición de auricular en el diccionario Wikcionario
  • Almohadilla para el oído
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