Bluetooth ヘッドフォンはどのように機能しますか? TWSイヤホン、ワイヤレスイヤホン、ヘッドセットの働き

8月 09, 2022


Bluetooth やワイヤレス テクノロジは、テクノロジの世界では新しいエントリではありません。しかし、それは一般の人々の間でもヘッドフォンの概念に革命をもたらしました.普通の人にとって、Bluetooth ヘッドフォンがどのように機能するのか疑問に思うのはごく自然なことです。


有線イヤホンの動作は「ノーランのもの」ではありません。オーディオ信号を伝送するケーブルがあるからです。しかし、ここでは、携帯電話からヘッドセットにオーディオ信号を運ぶ電流を取るようなケーブルはありません。


Bluetooth デバイスはどのように相互に接続され、ケーブルなしでデータを転送するためのピコネットを形成しますか?ここでは、Bluetooth ヘッドセットがどのように機能するかについての疑問をすべて解消します。


ワイヤレスヘッドホンとは?

ワイヤレス イヤホンの背後にある科学を深く掘り下げる前に、Bluetooth ヘッドセットとは何かを説明することが不可欠であると考えています。これらは、オーディオ ソースとヘッドフォンを接続するためのケーブルのない一種のヘッドセットです。


ここでは、信号の転送は、ワイヤの代わりに無線または赤外線波を介して行われます。 True Wireless Stereo (TWS) イヤフォン、ワイヤレス ヘッドフォン、ヘッドセット、イヤフォンのいずれを使用していても、動作原理は同じです。 


ヘッドフォンの種類についてはすでに説明しました。ネックバンド、ワイヤレス ヘッドフォン、Truly Wireless イヤフォンの 3 つが主要な Bluetooth モデルです。


それらを使用して、スマートフォン、スマート TV、ゲーム コンソール、ラップトップ、その他の電子アイテムなどのさまざまなデバイスに接続できます。


Bluetooth ヘッドフォンはどのように機能しますか?



ワイヤレス ヘッドフォンの動作は、オーディオ ソースとヘッドセット間のブリッジを除いて、有線タイプと似ています。 


Bluetooth を有効にすると、ピコネットが作成され、通信チャネルが確立されます。私たちはそれをペアリングと呼んでいます。これで、それらの間で情報を転送できます。 


最初にペアリングされたワイヤレス ヘッドセットで曲を聞きたい場合、スマートフォンはフラッシュ ストレージ チップからオーディオ情報を取得します。その後、電話のストレージに渡されます。


そこで、対応する数値としてデジタル信号に変換されます。デジタルの長さと複雑さは、オーディオの詳細に依存します。 


次に、スマートフォンはそれらをデジタルパケットに分類して整理し、電波でヘッドフォンに送信します。このプロセスは通常、Bluetooth 仕様に基づいています。


次に、ヘッドフォンレシーバーがそれを元の番号に並べ替えます。次に、デジタルオーディオデータを対応するオーディオファイルに解凍するコンピュータプログラムであるオーディオコーデックに渡されます。


コイルや磁石などのヘッドフォン部品はデジタルデータを直接読み取ることができないため、オーディオコーデックはそれをアナログ波形に変換します。


次に、この波形がボイスコイルに供給され、信号に基づいて上下に移動します。次に、周知のように、この振動が周囲の空気を動かし、対応するオーディオ出力を生成します。


これが基本的な Bluetooth イヤホンの動作原理です。


Bluetooth バージョン


ほとんどのワイヤレス イヤホンと TWS イヤホンは、Bluetooth バージョン 4 または最新のバージョン 5.1 で動作します。これらの 2 つのバージョンは、約 10 メートルの落下のない非常にクリアな通信を保証します。


それらの範囲は、風やパーティションなどのその他の小さな障害の影響を受けません。


ワイヤレス技術は、無線または赤外線周波数波を使用して音声信号を転送します。しかし、Bluetooth 機能は主に 2.4 GHz から 2.48 GHz の電波に依存しているため、1 秒あたり 24 億から 24 億 8000 万波の速度で移動していることになります。 


これだけの量のデータを処理しても、消費電力は 1 ミリワット程度と低すぎます。


ワイヤレス接続を確立するために必須の 2 つの主なものは、送信機と受信機です。携帯電話、スマート TV などのオーディオ ソースには、近くのデバイスとペアリングするための内蔵チップを備えた送信機が含まれています。 

ブルートゥース技術。


しかし、それだけでは十分ではありません。ヘッドフォンには、オーディオ信号を受信するための何かが必要です。無線受信機はそれらを受信し、変換器として機能します。


トランスデューサーは、エネルギーをある形式から別の形式に変換するデバイスとして知られているかもしれません。それらは信号から音を取り出します。


Bluetooth モードを有効にするには、ワイヤレス デバイスの電源ボタンを押す必要があります。その後、近くのデバイスとのみペアリングできます。そのため、デバイスにはリチウムイオン電池などの外部電源が必要です。


Bluetooth Low Energy (BLE) と Bluetooth Enhanced Data Rate (EDR) の 2 つのタイプがあります。調査によると、BLE はデータ転送においてより効率的です。


オーディオコーデックとは何ですか?


コーディングとデコーディングの略です。ソフトウェアでもハードウェアでも、ワイヤレス Bluetooth は専用のソフトウェアのみを使用します。


要件に基づいて、データを圧縮または解凍します。つまり、データをある形式から別の形式に変換します。ここで、オーディオ コーデックは、デジタル オーディオ データをボイス コイル互換のアナログ波形 (または正弦波形) に変換します。


簡単に言えば、デジタルからアナログへの変換を可能にします (DAC)。 逆方向、つまりADCでも機能します。


ワイヤレスヘッドホンと健康への懸念

電子機器を使用する際に考慮すべき 2 つの要因は、快適さと健康上の問題です。聴覚の安全性に加えて、Bluetooth デバイスのユーザーは放射線の危険性についても疑っています。 

良い意味で、ワイヤレス ヘッドセットからの有害な非電離放射線は、スマートフォンからの放射線よりもはるかに少ないです。一方、Bluetooth デバイスに関連する健康問題については、まだ深く研究されていないことを残念に思います。


連邦通信委員会からのアプローチは、それらが安全であることを意味します。


最終的な考え


この記事が、Bluetooth ヘッドフォンの仕組みを理解するのに役立つことを願っています。ほとんどのヘッドフォンの周波数応答は 20 Hz ~ 20 kHz です。これが人間の耳の可聴限界だからです。


Bluetooth バージョン 4 以降は、高速データ転送と迅速な接続をサポートします。


ご意見がございましたら、お気軽にお問い合わせください。


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