Как известно, знание - сила, особенно в технических вопросах. Основные характеристики наушников, обычно указанные на упаковке, дают представление об их возможностях до прослушивания. Надо лишь разобраться, что к чему.
Чувствительность
Все сталкивались с ситуацией, когда одни наушники звучат громче других при том, что уровень на плеере (или смартфоне) выставлен одинаково. Часто этот факт связывают с разницей в мощности наушников. Но наушники - не усилитель, такая предпосылка в корне неверна.
На самом деле то, насколько громко зазвучат наушники, зависит от их чувствительности. Традиционно этот параметр лежит в пределах 90–120 дБ, причем для большинства моделей доступных на рынке эти рамки уже 95–105 дБ. Чувствительность показывает, насколько громко будут играть наушники при прочих равных. Чем она выше, тем выше максимальная громкость и меньше нагрузка на встроенный усилитель плеера или смартфона. Мной замечена еще одна прямая зависимость: чем дешевле наушники, тем меньше шансов, что их реальная (а не указанная в техническом паспорте) чувствительность будет высокой.
Наушники AKG K 315. Чувствительность - 126 дБ, импеданс - 32 Ом, максимальная входная мощность - 15 мВт. Мощность
А вот в вопросе мощности не стоит гнаться за ваттами. Особенно когда основной источник музыки смартфон или портативный плеер. При высокой чувствительности достаточно нескольких милливат, чтобы музыка играла громко, а усилитель гаджета не перегружался и экономно расходовал заряд аккумулятора. Да, если выбрать наушники с высокой мощностью, звук, возможно (только возможно), получится солидным и напористым. Но продлится это не так долго, как вам бы хотелось - батарея гаджета под такой нагрузкой начнет стремительно разряжаться. Более того, нередки случаи, когда встроенный усилитель попросту не справляется с мощными наушниками. В итоге и звука хорошего не услышите (рыхлый неглубокий бас), и получите искажения на громкости выше средней.
Для наушников, используемых дома, высокая мощность уже не проблема, ведь предполагается, что они будут использоваться со стационарным усилителем. Тогда высокая мощность поспособствует высокому качеству звука.
Наушники Beyerdynamic DT 1350. Чувствительность - 129 дБ, импеданс - 80 Ом, максимальная входная мощность - 100 мВт Сопротивление
Еще один фактор, существенно влияющий на качество звучания, расход энергии и в целом определяющий совместимость наушников с усилительной частью, - импеданс. С точки зрения физики импеданс несколько отличается от более понятного термина «сопротивление», но с потребительской точки зрения это не столь важно, поэтому на упаковке наушников вполне можно встретить и такое написание.
Любой усилитель имеет некоторый диапазон нагрузок, с которым он способен работать в оптимальном режиме. Величина импеданса наушников, измеряемая в омах, соответственно, определяет режим работы усилителя. В портативной технике обычно стоят усилители, рассчитанные на работу с импедансом от 16 до 32 Ом. Поэтому именно такие цифры вы встретите у большинства наушников. Однако вполне допустимо использовать с портативной техникой наушники с импедансом 40–60 Ом. Принципиальная разница состоит в том, что для работы последних потребуется больше мощности, а значит, увеличится расход аккумулятора. Также помните, что если сопротивление наушников значительно отличается от рекомендованного, усилитель будет работать во «внештатном» режиме, результатом чего могут стать искажения и общее понижение качества звука. А в крайних случаях, еще и приведет к выходу из строя усилителя или наушников.
Наушники Denon AH-C250. Чувствительность - 109 дБ, импеданс - 87 Ом, максимальная входная мощность - 100 мВт Высокоомные наушники, чей импеданс исчисляется сотнями омов, стоит использовать только со стационарными усилителями. Чаще всего высокоомные наушники делают для профессиональных целей, хотя их также можно встретить и среди дорогих High End-моделей для бытового использования.
Внимание, если выбираете модель для дома: импеданс наушников должен попадать в пределы рекомендованного диапазона нагрузки, который указывается в технических данных усилителя. Вообще, большинство наушников и усилителей довольно четко делятся на низко- и высокоомные, так что особенных проблем с поиском подходящей пары возникнуть не должно.
Частотный диапазон
Частотный диапазон наушников, наверное, самая простая и понятная величина. Чем он шире, тем качественней звук. Выход заводских параметров за пределы слышимого диапазона, например, 5 Гц – 25 кГц, свидетельствует о том, что края этого самого слышимого диапазона будут воспроизведены без особых потерь. Может быть, потому что это простая величина, да еще и с большими цифрами, производители склонны ее приукрашивать. Часто встречаются стандартные цифры, типа 20 Гц – 20 кГц. И никаких указаний о том, при каких условиях были произведены измерения, не говоря уж о графике АЧХ. 20Г ц и правда могут быть, но с такой громкостью, что услышат их лишь приборы в глухой акустической комнате, где, возможно (только возможно), проходили замеры.
Наушники Sony MDR-1R. Чувствительность - 105 дБ, импеданс - 48 Ом, максимальная входная мощность - 1500 мВт, частотный диапазон - 4–80 000 Гц Уши против цифр
В заключение обзора основных характеристик хочу избавить читателей от одной распространенной иллюзии, что «наушники с одинаковыми паспортными данными одинаково звучат». Ничуть.
При равном частотном диапазоне, одинаковых чувствительности, мощности и импедансе разные наушники, вероятней всего, заиграют совсем непохоже друг на друга. Поскольку наше впечатление от звучания формируется точностью реакции излучателя, формой частотной характеристики и ряда иных показателей, которые публикуются разработчиками крайне редко, а другие и вовсе не могут быть измерены. К сожалению или к счастью, но современные измерительные приборы еще не достигли тех высот, когда они научатся воспринимать музыкальный сигнал комплексно, как человек. Поэтому, изучив характеристики на предмет совместимости с остальным комплектом оборудования (источник, усилитель), соизмерив их стоимость со своим кошельком, нужно все-таки пойти и послушать их. Иначе никак.
Импеданс наушников - это их сопротивление при входе. От него зависят многие технические и эксплуатационные их характеристики.
Если импеданс в наушниках низкий (25 Ом и менее), то они требуют меньшего количества энергии для обеспечения звучания высокого качества. Такие наушники хорошо подходят для использования с такими приборами, как музыкальные плееры, мобильные телефоны и другие портативные устройства.
А если импеданс наушников составляет более 25 Ом, то они требуют больше энергии для высокого уровня звучания. Такое сопротивление защищает их от возможных повреждений, вызываемых перегрузками. Подобные наушники можно использовать с широким спектром аудиотехнических устройств. Например, к ним относятся используемые для dj-инга модели, номинальное сопротивление которых составляет около 25-70 Ом.
Если импеданс наушников низкий, они становятся более восприимчивыми к повреждениям при использовании более мощных усилителей. Если вы, к примеру, подключите наушники с низким сопротивлением к dj-ской установке и будете использовать ее на полную мощность, вы их, вероятно, взорвете.
Итак, каков же оптимальный импеданс? Наушники, которые будут использоваться для прослушавания аудио с портативного плеера или ноутбука, в идеале должны иметь сопротивление около 16-20 Ом и чувствительность не менее 100 дБ/мВт. Если же ваш девайс соответствует европейским стандартам максимального объема, лучше всего выбрать наушники с сопротивлением 16 Ом, так как в таких устройствах максимальная мощность еще меньше, чем в остальных.
Важно учитывать импеданс наушников, так как всем моделям приходится работать с различными объемами электрической энергии и сопротивлениями. Каждая модель наушников специально рассчитывается и калибруется для соответствия конкретным объемам нагрузок. Это не только обеспечивает безопасность использования техники, но и продлевает ее жизненный срок.
Раньше, в 60-80 годы, зачастую применялся высоких импеданс наушников, так как выходная энергия устройств того времени была крайне высока. После начали применяться резисторы, понижающие выходное напряжение. В 1996 году был установлен стандарт на сопротивление наушников - 120 Ом. Это оказало значительное влияние на производство и разработку моделей с высоким импедансом, но в то же время тормозило дальнейшее развитие в других направлениях. В 2009 году началась массовая продажа плееров iPod, в результате чего аппаратура с низким сопротивлением обрела высокую популярность. Поэтому развитие наушников с низким импедансом получило новый толчок.
Итак, импеданс - одна из, пусть не самых, но все-таки важных характеристик наушников. Подбираемая вами модель должна соответствовать аудиотехнике, используемой вами, для достижения максимального качества звука и обеспечения стабильной нормальной работы. Поэтому следует обращать внимание на импеданс при покупке наушников и подбирать наиболее подходящую модель во избежание быстрого изнашивания и ухудшения качества работы.
Не каждый знает, что импеданс наушников представляет собой сопротивление при входе .
Как раз от этого параметра будут варьироваться прочие технические характеристики. Нужно смотреть на значение импеданса, поскольку более низкий, который равняется менее, чем 25 Ом, не нуждается в большом объеме энергии. Получается, чтобы высокое качество воспроизводилось на ура, не потребуется слишком много энергетических затрат. Подобное приспособление прекрасно подойдёт для мобильников или же плееров. Понятно, если использовать более мощные наушники, то им потребуется гораздо больше энергии. Импеданс подобных изделий превышает 25 Ом. Следует отметить, что данное сопротивление способно наилучшим образом защитить от перегрузок. Если сопротивление превышает 25 Ом, то спектр устройств, с которыми можно применять наушники, особенно возрастает.
Для наушников, которыми пользуются ди-джеи, требуется применять более мощные модели с высоким сопротивлением. Если же рассматривать приспособления с низким импедансом, то важно отметить, что они более восприимчивы к повреждениям, особенно, если применяются мощные усилители.
Каким должен быть импеданс?
При подборе наушников весьма важно учитывать, какие именно приборы будут применяться. К примеру, если это ноутбук, то сопротивление будет достаточным в 16 или 20 Ом, а чувствительность может равняться 100. Если же речь идёт об европейских стандартах, то предпочтительнее не брать приспособления с мощностью больше 16 Ом. В любом случае в инструкции, которая прилагается к технике, указываются данные о том, какие именно наушники, которые подойдут лучше всего. Если не учитывать импеданс, то это может привести к печальным последствиям, поломке устройств. Каждая модель может иметь свои особенности, различные объёмы потребляемой энергии.
Чрезмерно важно учитывать, что любая из моделей наушников изготовляется со своими особенностями . Ведь модель должна быть подстроена под конкретные нагрузки, конкретные объёмы энергии . Таким образом, можно обеспечить безопасное использование изделий, потому не придётся беспокоиться об этом. Более того, в интересах обладателей наушников будет продлить их срок работы, потому также следует учитывать импеданс. С течением времени возникали разнообразные потребности в тех или иных наушниках. Было время, когда требовался высокий импеданс, но с 2009 года популярностью стали пользоваться модели с низким импедансом. Дело в том, что в больших объёмах выпускались плееры айпод, потому и нужны были подобные наушники. На сегодняшний день рынок может предложить огромный выбор моделей, среди которых можно отыскать приспособления с разными характеристиками.
Следует сделать вывод о том, что импеданс является значимой характеристикой, на которую следует смотреть при приобретении. Помните о том, что важно учитывать для использования какой именно техники приобретаются наушники. От этого и будет зависеть импеданс, поскольку разные приспособления могут порадовать большим или меньшим качеством звучания. Правильно подобранная модель обеспечить длительный срок работы.
Импеданс - это номинальное сопротивление наушников. Если использовать доступные аналогии, то электрический провод можно сравнить со шлангом. Ток - вода в шланге, а сопротивление - узкая насадка, которая делает поток воды меньше, но мощнее. От показателя сопротивления зависит, какую громкость и качество звука данная модель обеспечит при подключении к определенным источникам.
По значению импеданса наушники делятся на два типа: низкомные и высокоомные. Низкоомными считаются наушники с сопротивлением до 100 Ом, а для "затычек" - до 32 Ом. Высокоомные модели - наушники с сопротивлением от 100 до 600 Ом.
На что влияет импеданс наушников?
1.
Высокоомные наушники очень требовательны, они полностью показывают себя лишь с аудиотехникой высокого класса, потому что high-end аудиосистемы имеют специальные предусилители. Если подключить такие наушники к среднестатистическому смартфону или плееру, они будут звучать тихо из-за недостатка выходной мощности.
2.
Но это существенно только для мощных моделей портативной электроники. Если Вы покупаете наушники для таких смартфонов, ориентированных на воспроизведение музыки, обычно они способны давать большое выходное напряжение, есть смысл присмотреть дорогие высокоомные наушники. Однако для подавляющего большинства плееров, смартфонов замечательно подойдут наушники с сопротивлением 16 Ом.
3.
Качество звучания
Но этот параметр будет важен для Вас только в том случае, если речь идет о выборе наушников для дорогой аудиосистемы. Если Вы не планируете подключать новые наушники к устройствам с ламповыми усилителями, покупать модели с импедансом выше 100 Ом бесполезно.
Резюме
Для плееров и ноутбуков, а также для всех не флагманских смартфонов можно смело выбирать наушники с импендансом 16-32 Ом и чувствительностью от 100 дБ. Такой аксессуар обеспечит достаточный уровень громкости и точно будет совместим с Вашим устройством.
Помимо динамических излучателей широкое распространение сейчас получает изодинамический тип излучателя (и его схожий тип - ортодинамический). У таких наушников всегда прямая линия импеданса. Изодинамические наушники сейчас выпускают: Abyss , Audez"e , HiFiMan, Oppo, Fostex. В советское время были наушники ТДС-5/м, ТДС-7, ТДС-15, ТДС-16 и ТДС-25. Сегодня для моделей ТДС-7 и ТДС-15 чаще всего делают моддинг.
Формально, это идеальная нагрузка для усилителя, однако в области ультравысоких частот (мегагерцы и гигагерцы) у некоторых моделей сопротивление снижается и стремится к нулю. Такое коварство на стандартном графике не увидеть и с некоторыми усилителями это может привести к некачественному режиму работы.
Внутриканальные арматурные наушники
Едва предсказуемо выглядит импеданс у внутриканальных наушников с арматурным излучателем . Для однодрайверных моделей есть общая черта - всегда существует локальный подъем в области верхних средних частот (в районе 1-3 кГц) и в области самых высоких частот. Благодаря подъему в области высоких частот, большинство однодрайверных арматурных моделей «звучат чисто» в области высоких частот, т.к. в этой области частот усилитель дает меньше искажений.
В низкочастотной области обычно типовое сопротивление в виде 8, 16, 24 или 32 Ом. Выше 500 Гц начинаются подъемы.
В случае, если указано сопротивление в 100 Ом на 1 кГц – то это не означает, что наушники высокоомные, их сопротивление может быть и всего 16 Ом по показаниям мультиметра (в области низких частот).
Гибридные и многодрайверные наушники
Нельзя предугадать кривую импеданса для многодрайверных и гибридных внутриканальных наушников . Кривая импеданса может быть какой угодно выше 500 Гц. Просадка сопротивления может спокойно доходить до 4 Ом при заявленных 100 Ом на 1 кГц.
Общие выводы
- Сопротивление в реальности будет как на коробке , если наушники: Внутриканальные динамические или изодинамические
- Сопротивление в реальности будет как на коробке и обладать неизвестными подъемами , если наушники: Динамические накладные и полноразмерные
- Сопротивление в реальности НЕ будет как на коробке , если наушники: арматурные или гибридные
Если надо узнать реальное сопротивление у арматурных или гибридных наушников, то можно попробовать поискать результаты измерений в интернет. Методы измерения импеданса обычно дают единый результат и не зависят от ПО со стендом или измерительного комплекса.
На что влияет импеданс наушников?
Чувствительность наушников
Чувствительность наушников обычно приводится к мощности, что учитывает сразу две характеристики: подаваемое на наушники напряжение и ток. Это удобная конечная характеристика для теоретиков и крайне запутанная для практического применения конечными потребителями.Для обычного потребителя логично представлять, что «чувствительность = громкость». С колонками это работает, т.к. всегда значение указывается сопротивлением колонки в виде 4 или 8 Ом, и аналогично указывается мощность усилителя. Запутаться сложно.
Но если для колонок всего два типовых сопротивлений в 4 и 8 Ом и у каждого усилителя приводится мощность под два типа сопротивления, то у наушников порядка 11 сопротивлений: 8,16,24,32,64,128,256,320, 608 и т.п.
В итоге потребитель берет в руки наушники с разным сопротивлением и наивно полагает, что по чувствительности он может что-то сравнить.
Чтобы связь «чувствительность = громкость» была применима к наушникам, чувствительность необходимо выражать к напряжению, а не мощности (как это делает Sennheiser). Но большинство производителей вообще не указывают , в каких единицах чувствительность приводится.
Именно по этому «все знают» - что высокоомные наушники тихие, а низкоомные наушники - громкие. И наивно полагают, что для высокоомных наушников нужен «мощный усилитель», а для низкоомных наушников хватит и вшивого смартфона. И хотя на деле все совсем не так, из-за крайне неудачных терминов из стандартов ГОСТ и AES сформировались отдельные «понятия», противоречащие законам физики, но на простонародном языке достаточно точно описывающими результат, вроде: «Для высокоомных наушников нужен мощный усилитель». Физически безграмотно, зато «всё всем понятно».
Затронем эту тему глубже (осторожно, переходим к формулам из школы, начинаем напрягать мозг!)
На выходе усилителя мы напрямую регулируем вовсе не мощность, а лишь уровень напряжения. В зависимости от сопротивления наушников получается уровень тока, потребляемый наушниками, что в свою очередь определяет итоговый уровень мощности.
Это очень важно понимать, т.к. не изменяя уровень напряжения на выходе усилителя, мы никак физически не можем отдельно увеличить уровень тока и тем самым увеличить уровень мощности.
U=I*R
, где
I – сила тока, А
R – сопротивление наушников, Ом
W=I*U
, где
W – мощность на выходе усилителя, Вт
U – напряжение на выходе усилителя, В
I – сила тока, А
Если у вас мозги не вскипели от двух простых формул, можно двигаться дальше.
Отличным примером служат наушники Beyerdynamic серии DT 770 с разным сопротивлением, в 32, 80, 250 и 600 Ом (часть моделей снята с производства).
У всех наушников единая чувствительность в 96 дБ/мВт, что означает, что если мы подадим на наушники ровно 1 мВт, то уровень звукового давления будет равен 96 дБ SPL.
При 1 мВт для разных моделей нам надо подать разные соотношения напряжения и тока:
Т.е. низкоомной модели
в 32 Ом требуется самое низкое напряжение, но самое высокое значение уровня тока
.
Высокоомной модели наоборот нужно самое высокое напряжение, но низкий уровень тока .
Возвращаемся к тому, что на выходе усилителя мы выставляем уровень напряжения. У смартфонов это порядка 200-300 мВ. Физически видно ограничение по громкости для высокоомных наушников, что делает высокоомные наушники автоматически «тихими». И нам на деле не хватает не «мощности» усилителя, а банально напряжения.
А ведь если бы все производители указывали чувствительность к напряжению, то все было бы очень наглядно:
Как видно из таблицы, разница в громкости между моделями с чувствительностью в 96 дБ/мВт для 32 и 600 Ом составляет 13 дБ.
По данным чувствительности к напряжению мы видим прямую связь с громкостью.
Основные выводы
- Чувствительность надо смотреть не к мощности, а к напряжению. Только так можно сопоставить наушники по «громкости»
- Чем ниже сопротивление, тем выше чувствительность наушников. Чем выше сопротивление, тем соответственно ниже чувствительность.
И теперь, когда мы видим, что при разном сопротивлении от усилителя требуются разные уровни напряжения и тока, можно перейти к другим зависимостям, на которые влияет сопротивление наушников.
Время работы плеера или смартфона
Чем выше сопротивление наушников – тем дольше будет работать плеер или смартфон без подзарядки, т.к. высокоомные наушники потребляют меньше тока (при условии, что наушники слушаются на «максимуме» независимо от итоговой фактической громкости).
Если у вас тихий смартфон – то реального выбора в наушниках с разными сопротивлениями нет, достаточная чувствительность будет только у низкоомных наушников.
Однако, если у вашего смартфона или плеера «мощный» выход (т.е. обеспечивающий уровень по напряжению выше 200-300 мВ), то можно выбирать между высокочувствительными низкоомными наушниками и менее чувствительными с более высоким сопротивлением. В этом случае при равной громкости на выходе, замена 16 Ом на 32 Ом уменьшит потребление тока на одну треть. На фоне потребления энергии процессором и прочих микросхем, смартфон или плеер возможно проработает конечно не на одну треть дольше, а на четверть или пятую часть. Например с плеером Colorfly C4 Pro время работы варьируется от 5 до 8 часов (5 часов с M-Audio IE40 с сильной просадкой в области высоких частот и 8 часов с высокоомными наушниками).
К «мощным» плеерам, таким как iHiFi или Hidisz, стоит подбирать наушники с большим сопротивлением, а проверять достаточность уровня громкости, в магазине «не отходя от кассы». В магазинах Soundpal все можно послушать и попробовать до покупки.
Возвращаясь к графикам с примерами сопротивлений:
- Однодрайверные арматурные наушники в реальности обладают более высоким средним сопротивлением и с ними смартфон или плеер может дольше работать без подзарядки.
- Многодрайверные наушники могут обладать наоборот меньшим средним сопротивлением и с ними смартфон или плеер может работать меньше по времени без подзарядки.
Качество звучания
«Все знают», что «высокоомные наушники звучат качественнее». Но в данном случае не наушники качественнее звучат, а усилитель отдает меньше тока и в итоге меньше искажений со стороны усилителя. Но это правило - не догма, если усилитель будет работать с уровнем напряжения, превышающего его штатный режим, то источником искажений будет перегрузка не по току, а по напряжению.
В этом и заключается большой секрет качества однодрайверных арматурных наушников (таких, как Grado GR8 и GR10 , моделей Etymotic, старших Klipsh), где благодаря подъемам в области верхних средних и высоких частот получается качественное звучание с теми плеерами и телефонами, где полный ужас с низкоомными динамическими наушниками.
АЧХ наушников
Если усилитель не обладает нулевым сопротивлением, то итоговая АЧХ будет меняться в зависимости от кривой импеданса как наушников, так и усилителя. Подробно это рассмотрим в одном из следующих выпусков, тем более, что для этого требуется рассмотреть на что влияет полное выходное сопротивление (импеданс) усилителя.Как измерить сопротивление наушников?
Для получения детального графика нужно специализированное ПО и стенд. Но для выяснения величины активного сопротивления (в области самых низких частот) достаточно бюджетного мультиметра, стоимостью от 200 руб.
Вполне нормально при покупке наушников проверить сопротивление правого и левого канала, расхождение не должно превышать 2-3 Ом между каналами в большинстве случаев.
Теги: Добавить метки
