HS80 v2 Max: uitleg over de 50 mm niet-Newtoniaanse laminaatdrivers

In een competitieve wedstrijd is het stille geluid dat volgt op een luid geluid vaak het geluid dat het belangrijkst is: de voetstap na een explosie, het herladen na een vuurgevecht, de roep om te draaien na een spervuur van geweervuur. Standaard headsetdrivers maken het moeilijker om dat te horen dan het zou moeten zijn, omdat hetzelfde diafragma dat de explosie weergeeft nog even blijft bewegen nadat het signaal aangeeft dat het moet stoppen. De nieuwste 50 mm-drivers van CORSAIR, geïntroduceerd met de HS80 v2 MAX Wireless Gaming Headset, maken gebruik van een niet-Newtoniaans laminaat (NNL) diafragma dat is ontworpen om sneller tot rust te komen na een luide transiënt. In dit artikel wordt uitgelegd wat niet-Newtoniaans materiaal precies is, waarom het het gedrag van een driver verandert en wat de akoestische metingen hierachter aantonen.

Een luidsprekermembraan is een fysiek object met massa, en massa verzet zich tegen plotselinge veranderingen in beweging. Wanneer een luidspreker iets luids en plotselings weergeeft, zoals een schot of een explosie, versnelt het membraan snel om dat geluid te produceren en moet het vervolgens net zo snel weer afremmen zodra het signaal ophoudt. In de praktijk stoppen de meeste membranen niet op commando. Ze blijven nog even uit zichzelf trillen; een beweging die wordt aangedreven door de eigen stijfheid en het eigen momentum van het membraan, en niet door iets in het audiosignaal.

Die nagalmende trilling wordt ‘acoustic ghosting’ genoemd, en het is eerder een timingprobleem dan een luidheidsprobleem. De uitklinkende staart van het ene geluid overlapt met het begin van het volgende, en als er in dat tijdsbestek een voetstap of een herlaadactie plaatsvindt, wordt deze gedeeltelijk gemaskeerd door de explosie die technisch gezien al is afgelopen. De oplossing is niet om de driver luider of gevoeliger te maken. Het gaat erom dat deze eerder stopt met trillen.

De term ‘niet-Newtoniaans’ is afkomstig uit de vloeistofmechanica. Bij een Newtoniaanse vloeistof, zoals water, blijft de viscositeit constant, ongeacht de kracht die erop wordt uitgeoefend. Bij een niet-Newtoniaanse vloeistof verandert de viscositeit afhankelijk van de spanning die erop wordt uitgeoefend. Het bekendste voorbeeld is een mengsel van maïzena en water: als u het langzaam roert, gedraagt het zich als een vloeistof, maar als u er snel op slaat, biedt het kortstondig weerstand als een vaste stof. Het gedrag van het materiaal hangt af van hoe snel en hoe krachtig het wordt verstoord, en niet alleen van waaruit het is samengesteld.

Een niet-Newtoniaans laminaat past datzelfde principe toe binnenin het diafragma zelf, waarbij een dunne laag niet-Newtoniaanse vloeistof tussen vaste laminaatlagen wordt ingebed, in plaats van uitsluitend op een vast materiaal te vertrouwen. Tijdens normale audioweergave blijft het laminaat soepel en responsief, en beweegt het vrij om midden- en hoge tonen weer te geven, terwijl de toegevoegde massa en stijfheid laag worden gehouden. Bij een geluid met hoge kracht, zoals een explosie, wordt datzelfde materiaal stijver en absorbeert het de overtollige energie in de vorm van warmte, in plaats van deze als trilling heen en weer te laten kaatsen. Het praktische resultaat is een diafragma dat na een hard geluid sneller ophoudt met trillen, waardoor de weg vrijgemaakt wordt voor de volgende audio-cue in plaats van dat deze eronder begraven raakt – een voordeel dat een standaarddiafragma niet kan evenaren.

Een dergelijk diafragmagedrag is niet iets wat u kunt zien of gemakkelijk kunt beschrijven aan de hand van een specificatieblad; daarom baseren akoestische ingenieurs zich op een meting die ‘Cumulative Spectral Decay’ (CSD) wordt genoemd, ook wel een ‘watervalgrafiek’ genoemd. Een CSD-grafiek heeft drie assen: frequentie op de ene as, tijd op de tweede en amplitude op de derde. In plaats van weer te geven hoe een driver op een bepaald moment klinkt, laat deze grafiek zien hoe de energie bij elke frequentie afneemt nadat deze is opgewekt, waardoor precies zichtbaar wordt welke frequenties blijven nagalmen en hoe lang. Laten we de CSD-grafiek eens bekijken en een polymeermembraan vergelijken met een NNL-membraan:

Het verschil is direct zichtbaar in de vorm van de uitklank. Bij het standaard polymeermembraan strekt de restenergie, veroorzaakt door een explosie in het bereik van 1 kHz–10 kHz – hetzelfde bereik waarin voetstappen, herlaadgeluiden en andere positionele details worden weergegeven – zich uit tot wel 70–80 ms na het eerste geluid. Bij het NNL-membraan strekt datzelfde middenbereik zich over het grootste deel van de band uit tot ongeveer 60 ms, wat nog steeds korter is dan de 70–80 ms van het standaardmembraan. Dat is ongeveer 16 % sneller bij de frequenties waar het er het meest toe doet, waardoor spelers een duidelijker venster krijgen om de volgende cue te horen in plaats van te moeten wachten tot de vorige is weggeëbd.

Diezelfde vergelijking wordt overzichtelijker wanneer deze wordt weergegeven als één enkel getal: het punt waarop elke frequentie definitief onder de hoorbare drempel daalt. Door die stabilisatietijd over het frequentiebereik uit te zetten, worden de twee watervalgrafieken omgezet in één directe vergelijking.

In het bereik van 1 kHz tot 10 kHz stabiliseert het NNL-membraan zich gemiddeld ongeveer 7 % sneller dan het standaard polymeermembraan bij een constante drempelwaarde van 60 dB. In het bereik van 1–3 kHz, waar de resonantie van het standaardmembraan het langst aanhield, loopt het verschil op tot wel 16 %. Onder de 1 kHz lopen de prestaties van de twee materialen uiteen: het NNL-membraan stabiliseert zich juist langzamer dan het standaard polymeermembraan, met name in het bereik van 400–800 Hz. Spookgeluiden bij lage frequenties spelen echter over het algemeen een minder grote rol tijdens het gamen, dus de verbetering die ertoe doet, concentreert zich vrijwel volledig in het middenbereik, waar een hard geluid het meest waarschijnlijk een voetstap of het herladen direct daarna zal maskeren.

NNL-drivers hebben geen invloed op het maximale geluidsniveau dat een driver kan bereiken; zij beïnvloeden daarentegen wel hoe snel de driver stopt met trillen nadat er een hard geluid is weergegeven. Een kortere uitklinkfase betekent minder overlapping tussen het ene geluid en het volgende, waardoor een voetstap of het herladen van een wapen direct na een explosie eerder hoorbaar is in plaats van te worden gemaskeerd door resterende trillingen.

De 50 mm niet-Newtoniaanse laminaatdriver maakt zijn debuut in de HS80 v2 MAX Wireless Gaming Headset van CORSAIR, waar deze wordt gecombineerd met een 10 mm microfooncapsule van uitzendkwaliteit, gelijktijdige 2,4 GHz- en Bluetooth-verbinding en ondersteuning voor Dolby Atmos ruimtelijke audio. Al deze functies zijn samen ontworpen om ervoor te zorgen dat, zodra een hard geluid ophoudt, het volgende geluid duidelijk in het oor te horen is – en dat is precies waarvoor de HS80 v2 MAX uiteindelijk is ontworpen.