Vynalezl je v roce 1910 Američan Nathaniel Baldwin. Některé současné typy dokážou kromě poslechu i aktivně potlačovat hluk. Na jakém principu sluchátka fungují a jaké možnosti dnes poskytují? Sluchátka jsou párem speciálních malých reproduktorů, které se umisťují přímo na hlavu nebo do uší posluchače. Podle elektronické encyklopedie Wikipedie je vynalezl Američan Nathaniel Baldwin. Stalo se tak krátce před 1. světovou válkou, v roce 1910, kdy se mimochodem začaly vzducholodě (letadla lehčí než vzduch) využívat k civilní letecké dopravě. (První skutečně fungující vzducholoď sestrojil však už v roce 1852 Henri Giffard. Vybavil ji lehkým parním strojem vlastní konstrukce, ale byla řiditelná jen za úplného bezvětří.) V roce 1910 také americký genetik Thomas Morgan (1866–1945) prokázal, že chromozomy nesou genetickou informaci a americký inženýr Charles Kettering (1876–1958) vyřešil konstrukci prvního elektrického startéru pro automobily.
Sluchátka však mají delší historii
První sluchátka byla vyvinuta na konci 19. století pro použití telefonními operátory, aby mohli mít při komunikaci volné ruce, a zpočátku byla kvalita jejich zvuku průměrná. Rovněž americký vynálezce Thomas Edison vybavil některé modely svého fonografu z konce 70. let 19. století početnými naslouchátky podobajícími se lékařským stetoskopům. V letech 1895–1925 v Londýně fungovala služba Electrophone. Pomocí běžných telefonních linek se přenášela živá divadelní představení, hudební pořady a nedělní bohoslužby pro zájemce, kteří poslouchali přes speciální sluchátka s mikrofonem. Ti si pomocí telefonu zavolali na ústřednu, kde je propojili na živou produkci. Platilo se na svou dobu horentních pět liber ročně. Nakonec tato služba selhala v důsledku vzestupu rozhlasového vysílání na počátku 20. let. Původní sluchátka měla podobu stetoskopu nebo zakrývala celé ucho. Roku 1891 byl udělen první patent na sluchátka vkládaná přímo do uší, jejž získal francouzský technik Ernest Mercadier. Jeho zlepšovák byl určen pro telefonistky na ústřednách, a zahrnoval dokonce i špunty omezující hluk z okolí.
První opravdu úspěšný set
Výrazný posun v kvalitě přinesl až Nathaniel Baldwin, který roku 1910 vyráběl sluchátka ručně ve své kuchyni a prodával je americkému námořnictvu. Pocházela z různých částí telefonu (jednalo se tedy de facto o zlepšená telefonní sluchátka) a představovala jediný způsob, jak poslouchat elektrické zvukové signály, než byly vyvinuty zesilovače. Podle legendy prototyp těchto sluchátek obdržel tehdy od Baldwina poručík amerického námořnictva A. J. Hepburn. Přestože zpočátku jeho dopis s přiloženými dvěma sluchátky ignoroval, po jejich otestování zjistil, že fungují překvapivě skvěle při přenosu zvuku. Díky tomu se americká armáda začala poptávat po těchto sluchátkách pro své telegrafisty, tuto poptávku však mohl Baldwin přijmout pouze v omezených počtech, protože jeho kuchyňská dílna na takovou sériovou výrobu nebyla vybavena. Baldwin, vyznáním mormon, později vystudoval Univerzitu Brighama Younga jako elektrický inženýr. Na školu se po několika letech vrátil také jako profesor, ale pouze na malou chvíli. Kvůli hlásání svých mormonských polygamních názorů dostal brzy vyhazov. Sluchátka byla patentována poprvé v roce 1910 a jejich vylepšená verze v roce 1915. Tyto rané modely postrádaly čalounění a často se nepohodlně nosily po dlouhou dobu. Své hlavní uplatnění našly především ve vojenské sféře – mezi ponorkami, v rádiových jednotkách a v dalších oblastech vojenské činnosti. Běžní spotřebitelé dostali možnost používat sluchátka v každodenním životě až po 20 letech. Sluchátka si však okamžitě mezi obyvateli získala vysokou popularitu. Umožnila totiž poslech hudby na veřejných místech, v dopravě a podobně bez rušení ostatních lidi. Stala se také velmi důležitými během nahrávání.
Sluchátka potlačující hluk
Tento vynález však dnes neslouží jen k poslechu slova či hudby, ale i k dalším účelům. Mimo jiné k potlačení hluku. Zvláště nyní k aktivnímu. Také technologie ANC (active noise cancelling) vděčí za svůj vznik armádě. Původně se používala v letectví, aby nebyli piloti rušeni hlukem a mohli bez problémů komunikovat. Aktivní potlačení hluku se začalo ke komerčním účelům využívat poměrně pozdě, přestože teoretické základy této technologie byly patentovány již ve 30. letech 20. století. Miniaturní mikrofony ve sluchátkách snímají okolní hluk, elektronicky ho otočí do protifáze a přehrají ze sluchátek. Ve zvukovodu se zvukové vlny hluku „srazí“ s vlnami protihluku a vzájemně se vyruší. Hluk není sice zcela potlačen, ale má velmi nízkou úroveň. Funkce potlačení hluku umožňuje poslouchat zvukový obsah bez nadměrného zvýšení hlasitosti.
Využití v letectví a při spánku
Za vynálezce aktivního potlačení hluku je považován Američan Dr. Lawrence Jerome Fogel (1928– 2007), který v 50. letech minulého století předložil patenty na tento princip a jeho uplatnění v letectví. Tento systém byl navržen tak, aby snížil hluk pro piloty v prostoru pilotní kabiny a pomohl jim usnadnit jejich komunikaci a chránit sluch. Fogel navrhl také jeden z prvních sluchátkových systémů potlačujících hluk. Nyní řada leteckých společností poskytuje tato sluchátka i pro cestující na palubách svých letadel. „Zrušení“ hluku je zvláště účinné proti hluku motoru letadla. Elektronika, která se v těchto případech nachází v opěrce letadla, odebírá zvuk z mikrofonu za sluchátky, invertuje jej a přidá jej zpět do zvukového signálu, což snižuje šum na pozadí. Během několika posledních let se používání sluchátek s potlačením šumu zvýšilo též jako pomůcka pro dosažení kvalitnějšího spánku. Aktivní i pasivní sluchátka s potlačením šumu a ušní zátky pomáhají dosáhnout lepší izolace hluku od okolních zvuků, což je zvláště užitečné pro lidi trpící nespavostí nebo jinými poruchami spánku, u nichž zvuky, např. chrápání, ovlivňují jejich schopnost spát. Ergonomicky jsou pochopitelně řešena tak, aby umožnila pohodlné ležení a bezproblémové užívání po celou dobu spánku.
Jak to funguje
Z pohledu uživatele vypadá ANC jednoduše. Stačí zapnout sluchátka a během okamžiku se výrazně potlačí zvuk ulice nebo ruch z kanceláře. Za tím vším však stojí poměrně náročná elektronika. Prvním krokem, který musí zvládnout, je rozpoznání okolních ruchů a pro handsfree hovory také izolování hlasu uživatele. K tomu slouží mikrofony vestavěné do vnější konstrukce sluchátek. Proto je velmi důležitá kvalita, citlivost a celková charakteristika těchto mikrofonů. Druhý krok přebírá elektronika, jejímž úkolem je všechny vnější zvuky z mikrofonů smíchat, vzít v úvahu směry, z nichž přicházejí, a okamžitě v reálném čase pustit do reproduktorů ve sluchátkách „obrácený“ zvuk (vlnění vzduchu, které po dopadu na vnitřní ucho vnímáme jako zvuk, se před dopadem na ušní bubínek rozpozná, obrátí a pošle do reproduktorů sluchátek, čímž se vyruší původní vlnění a zvuk okolí se eliminuje). Současně je třeba samostatně vyhodnotit a izolovat zvuk od úst uživatele. Další úkol elektroniky přichází ve chvíli, kdy si uživatel pustí hudbu. V tu chvíli je potřeba hudební zvukové vlny zkombinovat s obráceným zvukem eliminujícím okolí. Tato část je klíčová pro čistou a přesnou reprodukci. Nezastupitelnou roli při poslechu samozřejmě hraje následně kvalita měničů (reproduktorů), nastavení ekvalizéru a provedení samotných sluchátek. /Milan Bauman/
