University of Oulu

Kuulokkeiden evoluutio mobiiliaikaan

Saved in:
Author: Lundbom, Vesa1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Process Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 1.2 MB)
Pages: 73
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202108058843
Language: Finnish
Published: Oulu : V. Lundbom, 2021
Publish Date: 2021-08-09
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Hiltunen, Jukka
Reviewer: Hiltunen, Jukka
Description:

Tiivistelmä

Kuulokkeiden liitäntäteknologiat ovat olleet muutosvaiheessa viime vuosina useiden mobiililaitevalmistajien jätettyä 3.5 mm kuulokeliitäntä pois mobiililaitteiden lippulaivamalleistaan. Bluetooth-teknologian kehittyminen luotettavaksi ja laadukkaaksi kuulokkeiden liitäntäteknologiaksi on ollut mahdollistamassa tätä mobiililaitevalmistajien ratkaisua. Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia kuulokkeita ja pyrkiä selvittämään kuulokkeiden merkittävimmät ominaisuudet. Pääpaino tutkimuksessa on liikkuvaan elämäntapaan sopivissa monipuolisissa kuulokkeissa. Tutkimuksessa pyritään huomioimaan kuulokkeiden käytön ekologinen näkökulma.

Diplomityön kirjallisuuskatsauksessa perehdytään kuulokkeiden historiaan, kuulokkeiden ääneen ja kuulokkeiden vastamelutekniikkaan. Työssä tutkitaan langallisten nappi- ja sankakuulokkeiden ja langattomien nappi- ja sankakuulokkeiden hintakehitystä vuosien 2017–2021 välisenä aikana. Hintakehitystutkimus toteutettiin keräämällä neljä hintatietoa tarkastelujakson vuotta kohti kullekin kuulokkeelle hintaopas-sivuston kuulokkeiden hintahistoriaa hyödyntäen.

Bluetooth-teknologian kehittymisen myötä Bluetooth-kuulokkeet ovat yleistyneet merkittävästi. Bluetooth-kuulokkeiden yleistymisen johdosta työssä pyritään selvittämään 3.5 mm kuulokeliitännän tulevaisuutta. Suurimman bittinopeuden omaavia äänitiedostoja voi kuunnella vain langallisesti, jonka vuoksi 3.5 mm kuulokeliitäntä on edelleen audiofiilien suosiossa. Teknologian kehittymisen myötä erilaiset Internet-yhteyttä hyödyntävät äänipalvelut ovat yleistyneet. Työssä perehdytään äänenpakkauksen kuulokkeilla kuultavan äänitiedoston äänenlaadun vaikutukseen.

Bluetooth-kuulokkeet saavat yleensä virtansa kuulokkeiden sisällä olevasta akusta. Käytetyin ladattava akkutyyppi on Litium-ioni-akku. Litium-ioni-akku säilyttää täyden kapasiteetin tyypillisesti noin 300–500 latauskerran ajan, kunnes akun kapasiteetti laskee alle 80 prosentin. Mitä pidempi kuulokkeiden akunkesto sitä pidempi akun elinikä on odotettavissa, sillä silloin akkua joudutaan lataamaan harvemmin. Käyttötavat ja -olosuhteet vaikuttavat merkittävästi kuulokkeiden akkujen elinikään. Kuulokkeille voi olla saatavilla erilaisia varaosia, kuten kuulokkeiden pehmusteita, silikonisovitteita ja äänikaapeleita. Langattomien kuulokkeiden, varsinkin TWS-kuulokkeiden, käyttöiän rajoitteena on kuulokkeiden akun lyhyt elinkaari. Apple ja Podswap tarjoavat Apple AirPods -kuulokkeiden akkujenvaihtopalvelua. Kuulokkeiden akkujen vaihtaminen on ekologista ja vähentää elektronista jätettä.

Kuulokkeita voi ladata USB-C- ja Lightning-liitäntöjen lisäksi langattomasti. Yleensä ladattavalla laitteella on oltava tuki langattomalle lautaukselle, jotta langaton lataaminen on mahdollista. Qi on yleisin langattoman lataamisen protokolla. Urbanista julkaisi huhtikuussa 2021 ensimmäiset itsensä lataavat vastamelukuulokkeet. Kuulokkeet hyödyntävät ruotsalaisen Exeger-yrityksen kehittämää Powerfoyle™-teknologiaa. Powerfoyle™-teknologia perustuu uudenlaiseen aurinkokennoteknologiaan, joka muuttaa kaikenlaista valoa puhtaaksi energiaksi.

Tutkimuksissa selvisi, että langallisten nappi- ja sankakuulokkeiden ja langattomien nappikuulokkeiden keskihinnat laskivat hintakehityksen tarkastelujakson aikana. Langattomien sankakuulokkeiden keskihinta nousi tarkastelun aikana. Langattomien sankakuulokkeiden keskihinta olisi laskenut muiden kuuloketyyppien tapaan, mikäli hintakehityksen ajanjaksoa olisi rajattu lyhyemmäksi. Työssä havaittiin, että normaali ihmiskorva ei pysty kuulemaan eroa yli 192kbit/s bittinopeudelle koodatun musiikin ja alkuperäisen analogisen äänen välillä. Työssä tehtyjen huomioiden perusteella Bluetooth-kuulokkeiden suosio tulee kasvamaan entisestään. Työssä selvisi, että TWS-kuulokkeiden elinikää on mahdollista jatkaa vaihtamalla kuulokkeiden akkuja. Kuulokkeiden valmistajien tulisi huomioida akkujen vaihtaminen kuulokkeiden suunnittelussa ja valmistuksessa. Tutkimuksissa saatuja tuloksia voidaan hyödyntää kuulokkeiden suunnittelussa.

The evolution of headphones into mobile age

Abstract

Headphone connection technologies have been in a period of change in recent years, because of many mobile device manufacturers has left the 3.5 mm headphone jack out of their mobile flagship models. The development of Bluetooth technology into a reliably and high-quality headphone connection technology has made this solution possible for mobile device manufacturers. The aim of this thesis is to study headphones and to try to find out the most significant features of headphones. The focus of the study is on versatile headphones suitable for the mobile lifestyle. The study aims to consider the ecological aspect of headphone use.

The literature review of the thesis introduces the history of headphones, the sound of headphones and the active noise cancelling technology of headphones. The study examines the price development of wired in-ear and wired headphones and wireless in-ear and wireless headphones between 2017 and 2021. The price development study was carried out by collecting four price data per year of the study period for each headphone, using the price history of headphones on the Hintaopas website.

With the development of Bluetooth technology, Bluetooth headphones have widespread significantly. Due to the widespread of the Bluetooth headphones, the work aims to find out the future of the 3.5 mm headphone jack. Audio files with the highest bit rate can only be listened to wired, which is why the 3.5 mm headphone jack is still popular with audiophiles. With the development of technology, various audio services utilizing the Internet connection have become more common. The study examines the effect of the sound quality of an audio file heard through the headphones of a sound package.

Bluetooth headphones are usually powered by the battery in the headphones. The most used type of rechargeable battery is a Lithium-Ion battery. A Lithium-Ion battery typically retains its full capacity for about 300 to 500 charges until the battery capacity drops below 80 percent. The longer the battery life of the headphones, the longer battery life is expected, as the battery will need to be charged less often. Usage habits and conditions of use significantly affect the life of the headphone’s batteries. Various spare parts may be available for the headphones, such as headphone pads, silicone fittings, and audio cables. Apple and Podswap provide battery replacement service for Apple Airpods. Replacing headphone batteries is ecological and reduces electronic waste.

In addition to USB-C and Lightning connections, the headphones can be charged wirelessly. Usually, the rechargeable device must have support for wireless charging in order to wireless charging to be possible. Qi is the most common wireless charging protocol. In April 2021, Urbanista released the first self-charging active noise cancellation headphones. The headphones utilize the Powerfoyle™ technology developed by the Swedish company Exeger. Powerfoyle™ technology is based on a new kind of solar cell technology that converts all kinds of light into clean energy.

The study showed that the average prices of wired in-ear headphones and wired headphones and wireless in-ear headphones decreased during the study period. The average price of the wireless headphones increased during the period of study. As with other types of headphones, the average price of wireless headphones would have fallen if the price development period had been limited. It was found that the normal human ear cannot hear the difference between music encoded at a bit rate higher that the 192kbps and the original analog audio. Based on the observations made in work, the popularity of Bluetooth headphones will continue to grow. The work revealed that it is possible to extend the life of TWS headphones by replacing the headphone batteries. Headphone manufacturers should consider battery replacement when designing and manufacturing headphones. The results obtained in the study can be used in the design of headphones.

see all

Subjects:
Copyright information: © Vesa Lundbom, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.