«Мы запатентовали кокос и создали колонку без динамиков». Одесские изобретатели проводят революцию в аудиосистемах

Когда речь идет об изобретателях и открытиях, то, обычно, или про айтишников, или где-то далеко. Даже если речь о наших ребятах, то делают они это, чаще всего, за границей. Но оказалось, что из правила есть исключения. Мы нашли настоящих изобретателей, с патентами и лабораторией, которые работают в Одессе — они создают совершенно новый подход к воспроизведению музыки.

Мы пообщались с физиком-изобретателем Максимом Чижовым. Ему 31 год и последние 15 лет он посвятил акустическим системам и всему, что с этим связано. В итоге Максим изобрел ионную акустическую систему, которая создает звук прямо в воздухе, не вибрируя сама, а также создал аудио-систему с направляемыми динамиками, корпус которых сделан из скорлупы кокоса. Молодой изобретатель уже ездил на крупнейшую Международную выставку потребительской электроники — CES в Лас-Вегас в 2017 году, а сейчас собирается на новую выставку в Берлин.

Максим за исследованиями.

Звук из воздуха

В привычных нам колонках можно увидеть как двигается мембрана на динамике, особенно хорошо это видно на сабвуферах. Идея Максима состояла в том, чтобы ионизировать воздух без каких-либо видимых процессов. Если вы смотрели фильм «Ученик чародея» с Николасом Кейджем и Джеем Барушелем, то вспомните, как главный герой пытался произвести впечатление на девушку, проигрывая ее любимую песню Secrets группы One Republic при помощи электрических разрядов. Вот приблизительно так и создается звук при помощи ионов, только в случае изобретения Максима там нет какого-то разряда, молний и других видимых процессов, а сама аудио-система гораздо меньше той, что была в фильме.

«Вначале ионная система была просто идеей. Знаете, можно ручку наэлектризовать и бумажки к ней липнут? Это электростатическая акустика. Вот так же можно ионизировать воздух и на него воздействовать. С этой идеей я и поступил в университет Мечникова на физфак. Защитил диплом и меня пригласили в аспирантуру. У меня уже была первая система, первый прототип, по которому я и защитил свою дипломную работу на 5 курсе. Эту идею услышали и предложили продолжить это направление в аспирантуре», — рассказывает Максим.

В аспирантуре пошла научная деятельность и развитие идеи. Там Максим вместе с Александром, который сопровождал его как инженер в области электроники, проводили множество экспериментов и 3 года они практически не вылазили из лаборатории. Впрочем, они и сейчас все свое время проводят там.

Александр в лаборатории.

«В аспирантуре эта идея сильно изменилась. Мощная ионизация требует большого напряжения, большого тока, большой мощности. Это все начинает свистеть, шипеть, трещать, пробивать. И ни о каком музыке речи быть не может. Мы создали систему из двух электродов — две кисточки из иридия, при расстоянии в 2,5 сантиметра эта система выдерживает 50 000 Вольт. Без призвуков, без видимых процессов. Помните, как раньше включался телевизор с кинескопом — они электризовался и трещал даже без дуги. Статическое электричество, накапливаясь на предметах, может шуметь, как высоковольтные провода. Фактически, при большом напряжении звуки могут появляться и без электрического разряда. А здесь вся прелесть в том, что этого нет. Это открыло дорогу для идеи и она смогла стать рабочей. Потому что сама идея создавать звук за счет ионов — это одно, а создать условия, чтобы их было много, чтобы громкость была высокая, чтобы было качество — совсем другое. И здесь оно объединилось», — поясняет Максим.

Обмен зарядом между частицами сопровождается повышением давления, которым можно управлять — в результате воздух начинает пульсировать, также как и после мембраны в привычных нам динамиках. А это уже и есть звук, который может слышать человеческое ухо.

Максим с Александром провели не одни сутки, чтобы разработать всю электронику высокого качества, чтобы она была компактна и надежна. Ребята решили, что использовать такой способ получения звука во всем диапазоне не эффективно и ограничили диапазон 400 Герц. Все что выше 400 идет по ионной системе, а все что ниже идет на сабвуфер.

Стенд ионной системы на CES 2017.

«Но всегда есть «но». Небольшая проблема. Мы сейчас для ее решения организовали сотрудничество с научными группами из аэрокосмической отрасли в Штатах. На этих кисточках образуется микроскопический налет. С этой проблемой мы разослали письма во множество институтов всего мира. Но технология новая и специалистов в этой области нет, они вообще не понимают, как это работает и в чем проблема. Но мы нашли одну группу и сейчас они нам помогают. Насколько интересная идея, настолько уникальная проблема. Пока никто не понимает откуда  берется этот налет», — поделился Максим.

Новая идея

После CES в 2017 году, где он представил свою ионную систему и понял, что ее еще нужно доработать, у него возникла другая идея. Она заключалась в том, чтобы сделать изменяемую аудио-систему.

«Это не просто поворачиваемая колонка. Тут больше эффектов, чем кажется. Начиная от 250 Герц человек способен локализировать источник. Когда ходишь вокруг обычной колонки, то слышишь изменение тембра. В этой системе вы будете видеть динамик, где бы вы не находились относительно системы, и слышать его без искажений. Он излучает во все стороны, что создает эффект максимально равномерного звукового поля. Даже в непредусмотренном для прослушивания музыки помещении вы будете слышать максимально чистый звук, без спадов, подъемов, и, что очень важно для локализации, получать прямой сигнал», — объясняет Максим.

Обычно у всенаправленной акустики, когда ее включают, возникает ощущение, что «рояль летает». В акустике есть такое понятие как звуковая сцена — это передача аудиосистемой местоположения инструментов во время записи. То есть, если вы, закрыв глаза слушая музыку слышите рояль рядом слева, то будет странно, если его звук вдруг для вас станет звучать как будто рояль резко перенесли в конец зала и подняли повыше. У всенаправленой акустики звуковой сцены просто нет. Всенаправленность ее убивает.

«А у нас всенаправленность только в небольшой части спектра, остальное идет в закрытом корпусе из полимербетона. Я давно испытывал интерес к этому материалу. Вообще он плох для звука — звенит. Акустика, сделанная из бетона, не пользуется популярностью — это дизайнерская штука. Дело в том, что звук в ней звучит неестественно. А когда у акустики еще и тонкие стенки, то керамика просто начинает звенеть. Но если этот материал использовать для низких частот — это то, что нужно. Такой закрытый корпус — наилучшее оформление для сабвуфера, потому что позволяет охватить очень глубокий бас», — рассказывает изобретатель.

Так выглядит динамик, который спрятан внутри бетонного корпуса.

Запатентовать кокос

«Я всегда увлекался техникой. И идеи появились у меня еще в школе. Тогда я занимался акустикой и увидел в магазине кокос. Помню, что удивился, почему его никто не использует. Мой первый прототип был именно из кокоса. В скорлупу просто были вклеены динамики. Был тогда человек, который дал мне сто долларов и сказал «На, сделай». Тема была отложена, потому что тогда это выглядело несерьезно. Потому я занимался разработкой ионной системы. Но к кокосу я все равно вернулся», — вспоминает Максим.

В руках у Максима скорлупа кокосового ореха.

Как он объяснил, скорлупа кокосового ореха довольно твердая, но не звенит. К тому же, в ней есть множество микропор и волокон, благодаря которым отлично рассеивается звук.

«Вся акустика, которую вы видите соревнуется корпусами, потому что это очень важно. Цель — чтобы сам корпус не звучал. И орех в этом плане великолепен. Твердый материал очень звонкий, а скорлупа кокоса твердая, легкая и при этом глухая. Мы это даже смогли запатентовать, потому что никто такого не делал. 15 лет назад я очень переживал, что не успею это сделать. Но успел. 4 года мучали. Для патента на изобретение нужно пройти очень строгий отбор — если для остальных патентов — на дизайн или товарный знак, достаточно, чтобы такое никто не запатентовал, то тут проверяли все статьи, на любых ресурсах в интернете», — рассказывает Максим.

Изобретатель рассказал, что именно благодаря свойствам скорлупы кокоса этот материал прекрасно подходит для крепления в пространстве.

Восприятие звука очень сильно зависит от помещения. У акустики могут быть замечательные характеристики, но дело в том, что измеряют их в безэховой камере на расстоянии одного метра и четко по оси. В другом же помещении на звук будет влиять абсолютно все.

«Бороться с этим бесполезно. Наш подход — не бороться, в нижней части акустической системы мы излучаем во все стороны чтобы усреднить звук, а на подвижной части можем менять направленность динамиков. Если их все ориентировать вперед вертикально вверх, то получится максимально академически точный звук. Сама конструкция системы не взаимодействует со звуком, который она генерирует — это базовое свойство, которое мы можем дополнять отражениями. Направив чуть на потолок или вниз, сможете расширить звуковую сцену. Здесь звук можно направлять в разные стороны и получать самые разные эффекты восприятия», — пояснил Максим.

Своих динамиков Максим и Александр не изобретали. Они считают, что со столь необычной системой можно спокойно использовать динамики других производителей. Эту акустическую систему ребята сейчас дорабатывают и собираются поехать с ней на выставку в Берлин.

Все фотографии предоставлены героями.