احسان علی‌آبادی
کارشناسی ارشد مهندسی صدا
ehsan.e.aliabadi@gmail.com
مقدمه
هدفون، یک جفت درایور بلندگوی کوچک است که اطراف یا داخل گوش کاربر قرار می‌گیرند. این وسیله مبدل سیگنال الکتریکی به صدای متناظر است و برخلاف بلندگو که صدا را در فضای باز اطرافش برای تمام افراد پخش می‌کند تا از آن استفاده کنند، تنها برای یک کاربر امکان گوش دادن به صدای مورد نظر، به صورت شخصی را فراهم می‌کند. این مقاله به تاریخچه‌ی پیدایش هدفون می‌پردازد.
۱-۱- تاریخچه
اختراع هدفون‌ها مانند هر اختراع دیگر، به دلیل پاسخ به نیاز موجود بوده است؛ این نیاز وقتی احساس شد که اپراتورهای (کاربران) تلفن احتیاج داشتند تا بتوانند از دست‌هایشان حین مکالمه، استفاده کنند.
پیش از دهه ۱۸۹۰، چندین محصول مشابه وجود داشتند که نسخه‌های اولیه و اجداد هدفون‌ها بودند ولی اولین وسیله‌ای که ویژگی‌های هدفون را به طرز قابل قبولی داشت در دهه ۱۸۹۰ توسط یک شرکت انگلیسی به نام الکتروفون[۱] ساخته شد. این وسیله بخشی از سیستمی بود که شده در سالن‌های تئاتر و اپرای شهر لندن پیاده‌سازی شده بود و به مشترکان آن اجازه می‌داد تا به درگاه‌های تعبیه شده در این سالن‌ها وصل شوند و از اجرای زنده لذت ببرند. این هدفون‌ها بسیار بزرگ بودند و دو گوشی هر یک از آن‌ها به وسیله میله‌ای بلند به هم متصل می‌شدند.
در سال ۱۸۹۱، ارنست مرکادیه[۲] مجموعه‌ای از هدفون‌های داخل گوشی[۳] را به ثبت رساند و حق امتیاز بهبود عملکرد گیرنده‌های تلفن همراه را از امریکا دریافت کرد. این امتیاز به او داده شد تا گیرنده‌ها را به نحوی بهبود دهد که در هنگام استفاده از تلفن، امکان قرار گرفتن و حمل روی سر اپراتور (کاربر) را داشته باشند.[i]
در سال ۱۹۱۰، ناتانیل بالدوین[۴] از یوها، نمونه‌ی اولیه‌ی نوعی هدفون – تلفن را به دلیل ناتوانی‌اش در شنیدن موعظه‌های مراسم یک‌شنبه کلیسا، اختراع کرد. بعد از این اختراع، اون این نمونه‌ی اولیه را به منظور آزمایش عملکرد، برای نیروی دریایی امریکا فرستاد و آن‌ها بلافاصله به او سفارش ۱۰۰تایی این نمونه اولیه را دادند. شرکت دستگاه‌های تخصصی بی‌سیم[۵] با مشارکت شرکت رادیویی بالدوین[۶] برای انجام این سفارش، اقدام به احداث کارخانه‌ای در یوتا کردند. ذکر این نکته خالی از لطف نیست که گفته شود ابداعات و اختراعات بالدوین پایه و اساس تلفن‌هایی بودند که در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار می‌گرفتند و بدون نیاز به برق کار می‌کردند.[ii]
جالب است ذکر شود که ایده‌ی هدفون از قسمت گوشی تلفن آمده است و پیش از ظهور بلندگوها هم، تنها راه گوش دادن به سیگنال‌های صدای الکتریکی، استفاده از هدفون بود.
هدفون‌های اولیه از درایورهای آهنی متحرک با آرمیچرهای تک‌سر یا بالانس استفاده می‌کردند. نوع رایج تک‌سر، از سیم‌پیچ‌های صوتی استفاده می‌کرد که حول قطب‌های یک آهنربای دائمی پیچیده شده بودند و این آهنربای دائمی، در مجاورت دیافراگم فولادی انعطاف‌پذیری قرار داشت. جریان الکتریکی متناظر با صدا، با عبور از داخل سیم‌پیچ‌ها، باعث تغییرات میدان مغناطیسی آهنربا می‌شد که در نهایت با تغییر نیروی وارده به دیافراگم همراه بود؛ تغییرات نیرو دلیل لرزش دیافراگم بوده و امواج صدا تولید می‌شد.
نیاز به حساسیت بالا در تجهیزات صوتی، به معنای عدم استفاده از میرایی[۷] بوده که همین مساله دلیل ایجاد پیک‌های بزرگ در پاسخ فرکانسی هدفون‌ها در فرکانس‌های رزونانس دیافراگم بوده است. پر واضح است عملکرد هدفون در این حالت با پاسخ فرکانسی مطلوب و تخت فاصله داشته و کیفیت صدا ضعیف است. مشکل نبود بالشتک روی گوش در مدل‌های اولیه برای استفاده‌ی طولانی آن‌ها هم از نقاط ضعف این هدفون‌ها عنوان شده است.
از طرف دیگر، امپدانس هدفون‌ها هم متفاوت بود و هدفون‌های مورد استفاده در کاربری‌های تلفن و تلگراف در امپدانس ۷۵ اهمی کار می‌کردند در حالی که هدفون‌های اولیه مورد استفاده در رادیوها به منظور افزایش حساسیت، از سیم‌های مرغوب‌تری استفاده می‌کردند و امپدانس ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ اهم در آن‌ها رایج بود. حساسیت بالا همان‌طور که اشاره شد مشکل پیک‌های پاسخ فرکانسی را در فرکانس‌های رزونانس دیافراگم به همراه داشت؛ برای ذکر نمونه‌ای از این تولیدات می‌توان به هدفون‌های بسیار حساس برندس[۸] اشاره کرد که اغلب برای کاربری‌های اولیه رادیویی مورد استفاده قرار می‌گرفت.[iii]
تصویر ۱ – هدفون رادیویی برندس
در سال ۱۹۵۸، جان سی کوس[۹]، موسیقی‌دان جاز اهل میلواکی، اولین هدفون استریو را تولید کرد. [iv] پیش از این اتفاق، هدفون‌ها تنها توسط نیروی دریایی امریکا و یا در کاربری‌های اپراتورهای تلفن، رادیو و یا در صنایع مشابه مورد استفاده قرار می‌گرفت.
برای اولین بار ایرباد[۱۰]ها (هدفون‌های کوچک‌تر) که در کانال شنوایی قرار می‌گیرند، برای مصارف پزشکی و در سمعک‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. استفاده‌ی همه‌گیر این هدفون‌ها با رادیوهای ترانزیستوری همراه شد و به خصوص با معرفی ریجنسی تی آر وان[۱۱] در سال ۱۹۵۴ به صورت گستره تجاری‌سازی شد. رادیوهای ترانزیستوری به عنوان محبوب‌ترین دستگاه صوتی تاریخ، عادات شنیداری مخاطبان را تغییر دادند و این امکان را فراهم کردند تا بتوانند همه‌جا به رادیو گوش دهند.
در ساختمان ایربادها از درایور آهنی متحرک یا کریستال پیزوالکتریک استفاده می‌شود. جک‌ها و کانکتورهای ۳٫۵ میلی‌متری که امروزه بیش‌ترین استفاده را در تلفن‌های همراه و سایر دستگاه‌های پرتابل صوتی دارند، حداقل از زمان عرضه رادیوی ترانزیستوری سونی ای اف ام – ۱۱۷ جِی[۱۲] در سال ۱۹۶۴ در خدمت مصرف‌کنندگان هستند.[v][vi]
تصویر ۲ – ریجنسی تی آر وان
در سال ۱۹۷۹ محبوبیت هدفون‌ها با به‌کارگیری در پخش‌کننده پورتابل نوار کاست واکمن[۱۳] به اوج رسید.
تصویر ۳ – پخش‌کننده نوارکاست واکمن سونی تولید ۱۹۷۹
[۱] Electrophone
[۲] Ernest Mercadier
[۳] in-ear
[۴] Nathaniel Baldwin
[۵] Wireless Specialty Apparatus Co
[۶] Baldwin Radio Company
[۷] damping
[۸] Brandes
[۹] John C. Koss
[۱۰] earbud
[۱۱] Regency TR-1
[۱۲] Sony EFM-117J
[i] “A Partial History of Headphones”. Smithsonian Magazine. Retrieved ۲۰۲۰-۱۲-۲۷
[ii] Heffernan, Virginia (7 January 2011). “Against Headphones”. The New York Times. Retrieved ۲۰۲۰-۱۲-۲۷٫
[iii] Smith, Caspar (30 October 2011). “Now hear this: the history of headphones”. The Guardian. Archived from the original on 13 September 2017. Retrieved ۱۳ September ۲۰۱۷٫
[iv] “Founded 1958 – World’s First SP/3 Stereophone”. koss.com. Archived from the original on 13 September 2017. Retrieved ۱۳ September ۲۰۱۷٫
[v] “Sony history 1960s”. Sony official website. Archived from the original on 2016-02-05.
[vi] Description of 3.5mm earphone jack in described model:
“Vintage Sony 1960’S EFM-117J Radio”. WorthPoint. Retrieved ۲۰۱۶-۰۱-۲۵.
