HS80 v2 Max: Förklaring av 50 mm icke-newtonska laminatdrivrutiner

I en tävlingsmatch är det ofta det tysta ljudet som följer efter ett högt ljud som betyder mest: fotstegen efter en explosion, omladdningen efter en eldstrid, ropet om positionbyte efter en skur av skott. Vanliga hörlursdrivrutiner gör det svårare att höra detta än vad det borde vara, eftersom samma membran som återger explosionen fortsätter att röra sig en kort stund efter att signalen har beordrat det att stanna. CORSAIR:s senaste 50 mm-drivrutiner, som introducerades med det trådlösa gamingheadsetet HS80 v2 MAX, använder ett membran av icke-newtonskt laminat (NNL) som är utformat för att stabiliseras snabbare efter en hög transient. Den här artikeln förklarar vad icke-newtonskt material egentligen är, varför det förändrar hur en drivrutin beter sig och vad de akustiska mätningarna bakom det visar.

Ett högtalarmembran är ett fysiskt föremål med massa, och massa motverkar plötsliga rörelseförändringar. När en högtalare återger något högt och plötsligt, som ett skott eller en explosion, accelererar membranet snabbt för att återge ljudet och måste sedan bromsa in lika snabbt när signalen upphör. I praktiken stannar de flesta membran inte på kommando. De fortsätter att vibrera en kort stund av sig själva, en rörelse som drivs av membranets egen styvhet och rörelsemängd snarare än av något i ljudsignalen.

Den kvarvarande vibrationen kallas ”akustisk spökning” och är mer ett tidssynkroniseringsproblem än ett ljudstyrkeproblem. Den avklingande slutet av ett ljud överlappar början av nästa, och om ett fotsteg eller en omladdning inträffar under den tidsperioden maskeras det delvis av explosionen som tekniskt sett redan har upphört. Lösningen är inte att göra högtalaren högre eller mer känslig, utan att få den att sluta röra sig tidigare.

Begreppet ”icke-newtonsk” härstammar från strömningsläran. I en newtonsk vätska, som vatten, förblir viskositeten konstant oavsett hur stor kraft som utövas. I en icke-newtonsk vätska varierar viskositeten beroende på den belastning som utövas på den. Det mest kända exemplet är en blandning av majsstärkelse och vatten: om man rör om den långsamt beter den sig som en vätska, men om man rör om den snabbt visar den tillfälligt motstånd som ett fast ämne. Materialets beteende beror på hur snabbt och hur kraftigt det störs, inte bara på vad det består av.

Ett icke-newtonskt laminat tillämpar samma princip inuti själva membranet, genom att ett tunt skikt av icke-newtonsk vätska inbäddas mellan fasta laminatskikt istället för att enbart förlita sig på ett fast material. Vid normal ljuduppspelning förblir laminatet mjukt och responsivt och rör sig fritt för att återge mellan- och högtoner, samtidigt som den extra massan och styvheten hålls låg. Vid ett ljud med hög kraft, till exempel en explosion, stelnar samma material och absorberar överskottsenergin som värme istället för att låta den studsa fram och tillbaka som vibrationer. Det praktiska resultatet är ett membran som slutar vibrera snabbare efter ett högt ljud, vilket banar väg för nästa ljudsignal att spelas upp istället för att den ska dränkas av det föregående ljudet – en fördel som ett standardmembran inte kan matcha.

Ett sådant membranbeteende är inte något man kan se eller enkelt beskriva utifrån ett specifikationsblad, så akustikingenjörer förlitar sig på en mätning som kallas Cumulative Spectral Decay (CSD), ibland även kallad vattenfallsdiagram. Ett CSD-diagram har tre axlar: frekvens längs den ena axeln, tid längs den andra och amplitud längs den tredje. Istället för att visa hur en högtalare låter vid ett enskilt ögonblick visar det hur energin vid varje frekvens avklingar efter att ha exciterats, vilket avslöjar exakt vilka frekvenser som fortsätter att klinga och hur länge. Låt oss ta en titt på CSD-diagrammet och jämföra ett polymermembran med ett NNL-membran:

Skillnaden syns direkt i avklingningskurvan. På det vanliga polymermembranet sträcker sig den kvarvarande energin från en explosion i frekvensområdet 1 kHz–10 kHz – samma område som innehåller fotsteg, omladdningar och andra positionsdetaljer – så långt som 70–80 ms efter det initiala ljudet. På NNL-membranet sträcker sig samma mellanregisterområde över cirka 60 ms över större delen av bandet, vilket fortfarande är snabbare än standardmembranets 70–80 ms. Det är ungefär 16 % snabbare vid de frekvenser där det betyder mest, vilket ger spelarna ett tydligare fönster för att höra nästa signal istället för att behöva vänta på att den förra ska tona ut.

Samma jämförelse blir lättare att tolka som ett enda tal: den punkt där varje frekvens definitivt sjunker under hörbarhetsgränsen. Genom att plotta denna avklingningstid över hela frekvensområdet förvandlas de två vattenfallsdiagrammen till en direkt jämförelse.

Inom frekvensområdet 1 kHz till 10 kHz stabiliseras NNL-membranet i genomsnitt cirka 7 % snabbare än standardmembranet av polymer vid en konstant tröskelnivå på 60 dB. I frekvensområdet 1–3 kHz, där standardmembranets resonans kvarstod längst, ökar skillnaden till så mycket som 16 %. Under 1 kHz skiljer sig de två materialen åt: NNL-membranet stabiliseras faktiskt långsammare än standardmembranet av polymer, särskilt inom frekvensområdet 400–800 Hz. Spökbilder vid låga frekvenser spelar dock generellt sett en mindre roll i spelupplevelsen, så den avgörande förbättringen är nästan uteslutande koncentrerad till mellanregistret, där ett högt ljud oftast maskerar ett fotsteg eller en omladdning som sker direkt efter det.

NNL-drivrutiner påverkar inte hur högt en drivrutin kan spela; de påverkar istället hur snabbt drivrutinen slutar vibrera efter att ett högt ljud har uppstått. En kortare avklingningstid innebär mindre överlappning mellan ett ljud och nästa, vilket gör att ett fotsteg eller en omladdning direkt efter en explosion har större chans att höras istället för att maskeras av kvarvarande vibrationer.

Den 50 mm stora icke-newtonska laminatdrivrutinen gör sin debut i CORSAIR:s trådlösa gamingheadset HS80 v2 MAX, där den kombineras med en 10 mm mikrofonkapsel av sändningskvalitet, samtidig trådlös anslutning via 2,4 GHz och Bluetooth samt stöd för Dolby Atmos-rumsljud. Tillsammans är dessa funktioner utformade för att säkerställa att när ett högt ljud upphör, hörs nästa ljud tydligt i örat – vilket är precis vad HS80 v2 MAX i slutändan är konstruerat för att leverera.