Projekt razvoja vlastitih slušalica

Ne znam koliko vas zanimaju slušalice, ali eto, ja već više od 3 godine radim na projektu razvoja nekoliko modela i skupio sam dosta materijala za podijeliti sa onima koje interesiraju slušalice. Pošto se radi o domaćem projektu, odlučio sam ga predstaviti domaćoj publici, da dobijem neku povratnu informaciju, dojmove, mišljenja, savjete, itd. Inače je projekt narastao do dosta većeg obujma nego što sam u početku planirao, do sada sam u sve skupa uložio najmanje 2000 sati rada, samostalno učio od osnova, i to paralelno uz studiranje medicine. Znači većinu i to malo slobodnog vremena kojeg sam imao sam potrošio na projekt. Ali eto, kad te nešto zanima, imaš volje i vidiš potencijal u tome, nije teško. (lažem, svejedno je teško ) Projekt još nije gotov, da to kažem odmah u startu, još uvijek je sve skupa u procesu razvoja sa puno prostora za napredak i planova za budućnost, ali mislim da u trenutnom stadiju barem pokazuje određenu razinu potencijala.

Neću ovdje ulaziti u pretjerane detalje o projektu, samo ću napisati ono najosnovnije, jer sam napravio iznimno detaljnu web stranicu o njemu sa hrpom opisa, par stotina fotografija, hrpu 4K rendera, 20+ video klipova, itd., samo ne znam je li mi dopušteno staviti link na nju, pa za sad neću.

Reći ću samo da sam krenuo od nule i samostalno od osnova učio o svakom aspektu projetka. Znači, od učenja o korištenju CAD programa za dizajn, o raznim tehnologijama aditivne proizvodnje i njihovom korištenju za izgradnju slušalica (što je prvi primjer primjene takvih tehnologija za izgradnju slušalica), o samim principima dizajna slušalica, itd. Uz to sam morao naučiti kako obraditi sirove plastične komponente da izgledaju dobro, što je nešto o čemu sam i napisao i snimio detaljan korak-po-korak vodič. Dakle, morao sam "savladati" neke aspekte prije nego što sam se uopće mogao upustiti u proces razvoja slušalica.

Bilo je tu jako, jako puno testiranja, eksperimentiranja i izgradnje hrpe prototipova u raznim stadijima razvoja, igranja sa mnoštvom zvučnika, filtera, kablova, jastučića za uši, itd. Znači projekt nije rađen bez glave i repa, i nije se do trenutnog stadija stiglo preko noći. Kroz te malo više od tri godine sam dizajnirao nekoliko dovršenih modela slušalica, nekih više, nekih manje uspješnih, ali svi su bili korisni za učenje. Za sada ću predstaviti tri modela koja su recimo dovršena što se tiče generalnog dizajna, uz možda par sitnica koje se mogu poboljšati.

Inače imam dosta iskustva sa slušalicama, imao sam ili isprobao veliku većinu slušalica na tržištu kroz zadnjih 12-13 godina, uz nekoliko "flagship" modela, od kojih sam Beyerdynamic T1 koristio kao referentan model dugi niz godina. Uz to sam i napisao dosta recenzija na stranim forumima, tako da imam iskustva sa širokim rasponom slušalica, od najjeftinijih, pa sve do high-enda. Mislim da sam do sada naučio što je dobro, a što nije, i da mi je to iskustvo isprobavanja, kupovanja, prodavanja, zamjena, itd. slušalica puno pomoglo u ovom projektu. Zapravo je jedan od povoda razvoja vlastitih slušalica bila činjenica da sam praktički sve što mi je bilo zanimljivo (i teoretski/financijski dostupno) već isprobao.

Ukratko, koji su glavni ciljevi projekta?

1. Kao prvo, napraviti modularne slušalice koje nude mogućnost korištenja više različitih zvučnika, i sa raznim mogućnostima blagog podešavanja zvuka prema nekim individualnim preferencijama. Naravno, po "defaultu" su dizajnirane za neki "neutralan" balans, a onda od tog nekog početnog karaktera zvuka nude razne mogućnosti za manipulaciju kroz promjenu nekih komponenti, dok većina konstrukcije slušalica ostaje netaknuta. To je moguće zbog toga jer su slušalice dizajnirane na način da se sastoje od dvije skupine komponenti. Prva su strukturne i mehaničke komponente koje su velike, skuplje za izradu i predstavljaju neki "kostur" cijele konstrukcije, ali same po sebi nemaju nekog pretjeranog utjecaja na zvuk. Druga skupina su funkcionalne komponente, koje imaju direktan utjecaj na zvuk, poput raznih akustičkih filtera, rešetki, itd. Te komponente se mogu dizajnirati u različitim verzijama, za specifične potrebe, jeftine su za izradu i lako se montiraju na kostur. Uz to, te komponente su unikatne, tj. nema ih na drugim slušalicama, a omogućuju vrlo fino podešavanje zvuka, sve na potpuno reverzibilan način. Već sam na web stranici detaljno objasnio kako i zašto je moguće izgraditi modularne slušalice, pa mogu staviti link na "teoriju" baziranu na mojim iskustvima.

2. Drugi cilj je bio da sve komponente slušalica budu lako odvojive sa osnovnim alatom, da se lako modificiraju, popravljaju, da se slušalice u budućnosti mogu lako nadograditi sa poboljšanim komponentama, itd. Znači, ako za godinu-dvije želim neku promjenu, ne moram napraviti kompletne nove slušalice, nego se samo igrati sa određenim detaljima. Dakle, više se radi o potpuno fleksibilnoj "DIY platformi", jer svaki model je dizajniran na način da ga se može izgraditi u raznim konfiguracijama, i što se tiče izgleda, i što se tiče zvuka. Znači, praktično potpuno suprotan pristup izgradnji od većine slušalica na tržištu, koje obično maksimalno limitiraju bilo kakvo uplitanje u zvuk, i onemogućuju bilo kakve modifikacije bez trajnih oštećenja. Proveo sam jako puno vremena razvijajući tu ideju, da ne završi kao samo dobra ideja na papiru, nego da funkcionira u praksi.

3. Cilj je bio koristiti najnaprednije metode proizvodnje komponenti putem vrhunskih industrijskih metoda 3D printanja, ili "aditivne proizvodnje". Da odmah objasnim da metode koje sam koristio nemaju nikakve veze sa šire poznatim FDM 3D printanjem. Ovdje su korištene "Selective Laser Sintering" i "Multi-jet Fusion" tehnologije, koje su primarno razvijene za auto i motosport industrije, avio industriju i generalno za "inženjerske", a ne hobby potrebe. Te metode predstavljaju apsolutan vrhunac "3D printanja" i nemaju praktički nikakve limitacije što se tiče dizajna i kompleksnosti predmeta za proizvodnju. Dovoljno je reći da strojevi koji se koriste za proizvodnju stoje po 200 ili 300 tisuća eura, znači, sve usporedbe sa klasičnim 3D printerima padaju u vodu. Materijali iz kojih su komponente izrađene su bazirani na poliamidu, od osnovnog PA12, pa do PA ojačanog staklom, aluminijem, grafitom ili karbonskim vlaknima. To su materijali koji imaju ekstremne mehaničke karakteristike, daleko iznad jeftine ABS plastike koja se inače koristi za izgradnju slušalica, i idealni su za slušalice, jer su vrlo lagani, a nevjerojatno kruti i čvrsti. Činjenica da ne postoje limitacije što se tiče dizajna i kompleksnosti zbog samog načina "printanja", u kombinaciji sa takvim materijalima, otvara mogućnosti koji su prethodno bile nezamislive, uključujući i pojedinačnu proizvodnju unikatnih komponenti, jednu po jednu, bez ikakvih "financijskih prepreka", kao što je to slučaj kod primjerice lijevanja plastičnih komponenti pomoću kalupa, kad moraš uložiti par tisuća eura samo u kalupe, i onda nakon toga više nemaš mogućnosti promjene dizajna. Kod aditivne proizvodnje toga nema. Što dizajniraš, to možes proizvesti, po istoj cijeni za jedan ili za tisuću komada. Upravo zbog toga je relativno lako eksperimentirati sa raznim dizajnima, što je prije par godina bilo nemoguće. To su još uvijek vrlo nove tehnologije (npr. MJF je postao javno dostupan 2016. godine), ali upravo zato je sada bitno naučiti kako raditi sa njima i biti na "prvoj liniji". Kao što sam već spomenuo, ovaj projekt predstavlja prvi primjer masovnog korištenja SLS i MJF metoda u svijetu slušalica, što možda zvuči malo nevjerojatno, ali je istina. Jedan jedini drugi primjer su Nighthawk slušalice od Audioquesta, gdje je samo mala stražnja rešetka na slušalicama isprintana MJF metodom.

dao sam im vrlo "kreativna" imena: V1, V2 i V3.

Svi detalji o njima su na mojoj stranici, uključujući i hrpu 4K rendera sa prikazima kako je zamišljeno da te slušalice jednog dana izgledaju, pa ako dobijem dozvolu za staviti linkove, stavit ću ih, a za sada ću samo vrlo ukratko opisati o čemu se radi i staviti par galerija slika sa gotovim prototipovima.

V1

V1 je moj pokušaj izgradnje takozvanog Grado-mod modela, što je vrlo popularan tip slušalica u DIY vodama, zapravo daleko najčešći tip DIY slušalica. Problem je u tome što svi sve rade na isti kalup. Meni je cilj bio napraviti nešto bolje i drugačije, a ne samo kopirati ono što već postoji. Slušalice su dizajnirane prema prethodno navedenim ciljevima projekta, znači potpuno su modularne, apsolutno svaka komponenta je odvojiva, a opet kad su sklopljene, ostavljaju monolitan dojam. Uz to nude nekoliko mogućnosti za finu manipulaciju zvuka, što mogu opisati ako ikoga zanima.

Komponente su proizvedene iz PA12 plastike koristeći Multi-jet Fusion strojeve, a obrađene su ručno, sve do završnog ručnog poliranja do visokog sjaja. Inače sam ogromna picajzla što se tiče kvalitete izrade, alergičan sam na bilo kakvo škripanje, pucketanje, labavost u spojevima, itd. Tako da su što se toga tiče modeli dovedeni do visoke razine, iako se radi samo o prototipovima koje sam valjda 200 puta rastavio i sastavio.

Svi modeli, uključujući i V1, koriste Elleven Acoustica P1 drivere, što su apsolutno vrhunski i vrlo cijenjeni "aftermarket" zvučnici, objektivno u rangu zvučnika iz najboljih dinamičkih slušalica na tržištu bez obzira na cijenu. Istina, skupi su, oko 1500kn za par, ali bez sumnje vrijede toliko. Isprobao sam mnoge zvučnike, ali nakon puno testiranja i slušanja, ovi su nekako "izgurali" sve ostale na periferiju, što ne znači da su drugi loši, ali sam se kod ovih modela slušalica fokusirao na korištenje P1 zvučnika. No, mnogi drugi zvučnici pašu u ove slušalice bez ikakvih promjena. Elleven Acoustica ima još tri modela, a još dvije poznate kompanije Nhoord i Symphones rade vrlo dobre modele koji su nešto jeftiniji, a opet osjetno bolji od zvučnika u "komercijalnim" slušalicama ispod 400-500€. Kad sam već spomenuo komercijalne slušalice, zanimljivo je vidjeti koliko mali postotak ukupne cijene vrlo cijenjenih slušalica predstavljaju sami zvučnici...obično manje od 10%, i to ako gledamo cijene po kojima ti isti proizvođači prodaju svoje zvučnike preko službenih stranica za rezervne dijelove.

Ne želim napuniti cijeli post low-res slikama, pa ću radije staviti linkove na imagur albume:

V1 srebrni prototip (unutra su i ARTA mjerenja) 

V1 crni prototp 

V2 i V3

Ovo su modeli koji su zamišljeni kao DIY platforme, znači neki osnovni dizajn ili kao što sam ranije rekao, "kostur", koji se onda može prilagođavati raznim potrebama. Kao koncept, to je nešto potpuno novo, odnosno nema slušalica na tržištu koje to omogućuju na tako jednostavan način, i s time da su svi elementi podešavanja specifično dizajnirani za određenu svrhu i omogućuju igranje sa zvukom na potpuno reverzibilan način. Jedan od razloga za to je upravo postojanje SLS i MJF tehnologija aditivne proizvodnje, jer da bi ovaj koncept funkcionirao u praksi, mora postojati način da se dizajni individualnih komponenti prilagode određenim potrebama i proizvedu u maloj količini, sa vrlo preciznim dimenzijama i malim dimenzijskim tolerancijama (< 0.1mm po 100mm u X,Y i Z).

V2 i V3 modeli su po svojem kosturu vrlo slični, tj. međusobno dijele mnoge strukturne komponente i cijeli "headband", ali su po dizajnu samih "ear cupova" različiti. Ukratko, svake slušalice imaju dvije glavne akustične komore, prednju koja je ispred zvučnika, i stražnju, iza zvučnika. V2 su klasične otvorene slušalice sa stražnjom komorom koja je prekrivena transparentnom rešetkom, a otvori na baffle-u direktno povezuju prednju i stražnju komoru, sa posebnim filterom između njih. S druge strane, V3 ima potpuno odvojenu stražnju komoru, dakle, nema nikakve komunikacije između prednje i stražnje komore. E sad, koji od ta dva pristupa je bolji, teško je reći. U teoriji je pristup sa potpuno odvojenim komorama bolji. U praksi, to znači da se slušalice malo drugačije "podešavaju" i imaju malo drugačije karaktere zvuka.

Što se tiče same modularnosti ovih modela, sve komponente su individualno odvojive, i svaki model nudi nekoliko mogućnosti za manipulaciju zvuka. Od promjene filtera na baffle otvorima, do promjene veličine i oblika prednjih i stražnjih akustičnih komora, otvorenosti stražnjih rešetki, punjenja stražnjih komora određenim spužvama ili polyfillom, podešavanja udaljenosti zvučnika od ušiju, promjene jastučića za uši, itd. Opet, sve ovo sam u detalje opisao i proveo jako puno vremena testirajući i igrajući se, pa ću staviti linkove ako smijem.

Kao i V1, prototipovi ovih modela su proizvedeni iz PA12 plastike koristeći MJF tehnologiju. "Sirove" komponente imaju vrlo finu teksturiranu mat sivu ili crnu površinu, a neke komponente sam ručno obradio do visokog sjaja.

Stavit ću linkove na galerije slika prototipova, a ako imate neka pitanja, pitajte, pa ću se potruditi odgovoriti.

V2 prototip 

V3 prototip 

Postoji i stari, polu-funkcionalni V3 prototip koji je bio proizveden iz PA plastike ojačane karbonskim vlaknima i grafitom još tamo 2017. godine, od strane kompanije u Engleskoj koja između ostalog radi i sa mnogim Formula 1 ekipama. Taj materijal je trenutno vrh vrhova što se tiče ojačanih plastika, neopisivo čvrst i krut, a komponente mogu biti lagane ko pero. Jedini problem je što je puno skuplji od običnog PA12, ali svejedno planiram i konačne verzije slušalica izgraditi iz ovog materijala ukoliko budem imao mogućnosti.

V3 stariji prototip 

Što se tiče zvuka, teško je bez ikakve pristranosti pisati o vlastitom projektu, ali ako nisam lud, a mislim da nisam, mogu reći da sva tri modela zvuče odlično. Ne u usporedbi sa nekim jeftinim slušalicama, nego u usporedbi sa velikom večinom slušalica na tržištu u rangu od 500 do 1000 eura. To kažem kao netko tko je godinama koristio Beyerdynamic T1 kao referencu, a sad mi više ne trebaju i nakon rada na ovom projektu mi ne pada na pamet kupiti gotove slušalice. 

U mjerenjima nema nikakvih anomalija ili očitih problema koji iskaču (bilo ih u početku, ali su riješeni), subjektivno kod slušanja također.

Što nije čudno, pošto su Elleven Acoustica P1 zvučnici iznimno tehnički sposobne i ozbiljne igračke, sa nevjerojatnom dinamikom, razinom detalja i transparentnošću, sa vrlo ujednačenim frekvencijskim odazivom i općenito vrlo prirodnim zvukom, pogotovo kad pričamo o reprodukciji vokala i instrumenata. Korištenje tih zvučnika u kombinaciji sa vrlo kvalitetnim materijalima i specifičnim dizajnom, zbog čega su komponente slušalica vrlo inertne i minimalno se "upliću u zvuk", dovodi do vrlo visokih performansi, pogotovo kad se uzme u obzir trošak izrade ovakvih slušalica. (i naravno, kad se zaborave sva ulaganja u razvoj)

V1 model je najneutralniji, V2 ima mrvicu naglašenije visoke frekvencije (najbliži je T1 po balansu), dok V3 ima "V-odaziv", znači bas i visoki malo naglašeniji, a prijelaz između srednjih u visoke malo pomaknut unazad, što je djelomično i efekt položaja zvučnika pod kutem od 18 stupnjeva, zbog čega se između 3 i 4,5 kHz kod njih čuje blagi pad u odazivu. (to također stvara dojam veće "prostranosti" u zvuku V3 modela, između ostaloga)

Još uvijek je to tu negdje blizu neutralnosti, ali kad bih birao modele za određenu glazbu, V1 i V2 bi bile idealne za vokalnu i instumentalnu glazbu, neki blues, jazz i stariji rock, dok su V3 više idealne za neku elektroniku, pop, malo žešči rock, metal, i slično. Što ne znači da ne zvuče dobro sa ostalom glazbog, ali su u trenutnoj konfiguraciji bolje za navedene žanrove.

Ali opet, svi ti subjektivni dojmovi su nebitni, odnosno, nisu fiksni, jer cijela poanta modularnih slušalica i njihove konstrukcije je upravo u tome da se vrlo lako manipulira balansom zvuka kroz promjenu samo jedne ili dvije varijable. Na primjer, samo promjenom filtera na baffle-u mogu linarno spustiti ili podignuti odaziv od dna pa negdje do 2000, 2500 Hz, kao što se vidi na slici sa grafovima u V2 galeriji, gdje su obavljena mjerenja sa tri verzije filtera.

Što je dalje u planu?

Trenutno se igram sa tri nova modela slušalica koji će predstavljati popriličan korak unaprijed u usporedbi sa sada prikazanim modelima, i eksperimentiram sa nekim novim zvučnicima i konceptima, pa ću kad dođe vrijeme, i ako će biti interesa, napisati ponešto o njima.

Što se tiče V1, V2 i V3, planiram ih izraditi iz PA plastike ojačane karbonskim vlaknima, a možda ću i neke strukturne komponentne izraditi iz aluminija, ukoliko pronađem nekog tko će upaliti svoj CNC stroj za manje od par tisuća kuna. Uz to, preostaje mi igranje sa raznim varijablama i "dokumentiranje" efekata, tako da na kraju procesa mogu napisati jedan sažeti "vodič" o tome kako i na koji način manipulirati zvukom kod svakog od modela.

Eto, toliko za sada. Kao što sam rekao, mogu ići u detalje oko određenih stvari ukoliko će biti interesa. Ako imate bilo kakva pitanja, slobodno pitajte ovdje ili u privatnim porukama. Dajte mišljenja, kritike, savjete, itd., i isprika na malo podužem postu.