Что такое чувствительность наушников дб. Как выбрать хорошие наушники

02.06.2019

Наушниками сегодня пользуется огромное количество людей, но далеко не все знают, чем нужно руководствоваться при их выборе. Пользователей, чаще всего, интересует просто качество передачи звука и личный комфорт при прослушивании музыки, но эти показатели напрямую зависят от технических особенностей той или иной модели наушников. Рассмотрим главные характеристики, на которые необходимо обращать внимание при выборе подобных изделий.

Частотная характеристика — это один из основных показателей, который определяет качество звука, его насыщенность, глубину и достоверность передачи. Данный параметр выражается в таких единицах измерения как герцы (Гц) и килогерцы (кГц). Для его точного определения, как правило, указывается некоторый диапазон частот, например 5 Гц - 20 кГц. Чем больше интервал между первым и вторым значением, тем лучше качество наушников и тем более точно они передают звук.

Отклонение частотной характеристики между левым и правым каналом — это параметр, от которого зависит детальность звучания. Чем сильнее отличается значение ЧХ между каналами, тем звучание будет хуже, звуки от всех инструментов будут «размываться». Следует заметить, что отклонение в области низких и высоких частот чувствуется гораздо меньше, чем отклонение в среднем диапазоне. Как правило, модели наушников с небольшим разбросом имеют достаточно большую денежную стоимость, так как их производство требует значительных расходов.

Чувствительность — это характеристика, от которой зависит максимальный уровень звука, на который рассчитаны наушники. Для обеспечения достаточно высокой громкости необходимо чтобы этот показатель превышал 100 дБ. При меньшем значении звук может казаться тихим и невыразительным, особенно при прослушивании музыки на улицах города или в транспорте. Чувствительность во многом зависит от материала, из которого изготовлен магнитный сердечник. Наушники с небольшим диаметром мембраны обычно имеют магнит с маленькой мощностью.

Импеданс — это номинальное сопротивление, которое выражается в Омах (Ом). Выбирая наушники нужно учитывать, что их электрическое сопротивление должно соответствовать сопротивлению используемого источника звука. При применении портативной техники необходимо выбирать такие модели наушников, которые имеют импеданс в диапазоне 16-40 Ом. В большинстве случаев изделия подобного типа характеризуются сопротивлением 32 Ом. Аксессуары высокого класса с импедансом более 300 Ом очень мало искажают звук, но для их эффективного использования нужен усилитель с большим напряжением.

Максимальная мощность — это величина, отражающая громкость, с которой наушники способны передавать звук. Стоит заметить, что громкость зависит также от подаваемой мощности, номинального сопротивления изделия и его чувствительности. Обязательно нужно следить за тем, чтобы подводимая мощность не была выше допустимой, так как это может привести к некоторым нарушениям и к поломке наушников.

Коэффициент нелинейных искажений — это показатель, который позволяет оценивать искажения при преобразовании в звуковой сигнал электрического. Пользователем это воспринимается в виде хрипов, небольших неточностей тембра или как потеря кристальности звучания. Измеряется этот коэффициент соотношением величины дополнительных искаженных сигналов и величины главного сигнала. Выражается данный параметр в процентах, и чем он ниже, тем более чистый звук способны воспроизводить наушники. Допустимые искажения зависят также от частоты сигнала, и чем она ниже, тем большим может быть коэффициент.

Каждый, кто покупает дешёвые наушники зачастую вынужден испытывать разочарование в своём приобретении. Спустя некоторое время, в наушниках появляется треск, посторонние шумы и другие неприятные эффекты. Очень часто становится ясно, что наушники натирают уши, неудобно и не прочно держатся на голове и имеют ещё целый ряд отрицательных качеств.

Как же выбрать такие наушники, которые удовлетворили бы именно ваш запрос?

Чтобы выполнить эту задачу, необходимо подбирать наушники по следующим характеристикам:

1. Частотная характеристика
Эта характеристика очень сильно влияет на качество звука наушников. Если вы замечаете шипение и металлический оттенок звука на очень низких или очень высоких частотах - это следствие несовершенства наушников в области частотного диапазона.

Как правило, особо важную роль играет низкий предел частотной характеристики. Если вы особенно ревностно относитесь к качеству звука, то лучше выбрать наушники с повышенным качеством звучания - наушники с большим диаметром мембраны. Несмотря ни на что, почти никакие из наушников-вкладышей с размером мембраны 9-12 мм не способны состязаться в чистоте звука с накладными наушниками или мониторами, имеющими диаметр мембраны 30 мм и выше, что позволяет им значительно расширить частотный диапазон и улучшить качество звучания. Среднее значение частотной характеристики 18-20000 Гц. Если частотный диапазон более узок, следует трижды подумать прежде чем покупать такие наушники.

2. Чувствительность
Чувствительность влияет на громкость звука в наушниках. Возможно для наушников-мониторов, всегда обеспечивающих хорошую громкость это и не актуально, однако при выборе вкладышей или накладных наушников "для улицы", на это стоит обратить внимание.

Хорошо, чтобы наушники обеспечивали чувствительность не менее 100 дБ, иначе звук может быть слишком тихим при использовании наушников с плеером или тому подобными устройствами. Старайтесь смотреть на то, какие магнитные сердечники применяются в наушниках. Не рекомендуется брать наушники-вкладыши малого диаметра мембраны, обладающие маломощным магнитом. Лучше всего остановить выбор на наушниках с неодимовыми магнитными сердечниками.

3. Тип подключения
Если вы определились, что берете наушники для крупной стерео системы, то перед вами становится вопрос: остановиться на проводной или беспроводной модели? Рассмотрим их преимущества и недостатки.

Для наушников с проводом недостаток очевиден - это само наличие провода, стесняющего движения. Даже если взять провод большой длины, вам не удасться танцевать или разгуливать по квартире, наслаждаясь музыкой не запутав его. Однако в данном случае вам всегда гарантирован тот максимум чистоты звука, который способны выдать данные наушники. С беспроводными наушниками все иначе. Налицо полная свобода передвижения - некоторые модели обеспечивают такую хорошую передачу звука, что прослушивать музыку можно передвигаясь по всей квартире. Однако здесь особое внимание нужно обратить на качество передачи, частоту каналов и наличие автоматической подстройки.

Несмотря на то, что современные беспроводные наушники, как радио, так и инфракрасные способны без труда обеспечивать передачу звука с минимальными искажениями, всё же стоит обратить более пристальное внимание на вышеназванные характеристики. Другой минус этого типа наушников - батарея. Срок службы батареи наушников должен быть достаточно долгим, чтобы обеспечивать многочасовое прослушивание. Хотя, наиболее удобными в данном случае будут наушники с аккумуляторами, заряжающиеся прямо на передатчике.

4. Аккустическое оформление
По аккустическому оформлению наушники разделяются на открытые и закрытые. Закрытые наушники не пропускают никакие внешние звуки, в то время как открытые позволяют слышать звуки окружающей среды. Несмотря на то, что аккустическое оформление - дело вкуса, стоит предупредить, что открытые наушники дают более чёткую картину, тогда как в закрытых возникает небольшой резонанс.

5. Удобство и комфортность
Удобство и комфортность наушников - ещё одна очень немаловажная деталь. Здесь можно дать множество небольших советов. Если наушники натирают уши - не используйте вкладыши, но используйте накладные наушники или мониторы. Чтобы наушники не портили прическу - используйте наушники с лентой дужки, расположенной позади шеи.

Посмотрите на вес наушников - даже кажущиеся лёгкими с первого взгляда, некоторые модели могут вызвать неприятные ощущения после нескольких часов непрерывного использования. Используйте наушники-вкладыши с оголовьем или другие модели, равномерно распределяющие свой вес. Обращайте внимание на то из чего сделаны чашки наушников, на то, насколько эргономично они спроектированы, на то, насколько хороши возможности подстройки под диаметр головы и т.д. Наличие регулятора громкости на шнуре, коробочка для хранения и тому подобные мелочи, способны сильно облегчить жизнь и сделать прослушивание музыки значительно приятнее.

Наушники имеют целый ряд преимуществ и недостатков по сравнению с акустическими системами. Преимущество наушников в том, что они способны за гораздо меньшую стоимость обеспечить широкий частотный диапазон и выдать сильное звуковое давление без искажений. К тому же на звук в наушниках не оказывает влияние акустические характеристики помещения, а мощный звук, в свою очередь, не действует на нервы вашим соседям.

К недостаткам наушников можно отнести неестественность представления пространственной информации. Дело в том, что когда вы слышите звук в помещении от акустических систем - каждое ваше ухо слышит звук не только от ближнего к нему излучателя, но и от дальнего. Именно основываясь на этой информации, человек может определять местонахождение источника звука в пространстве. В наушниках каждое ухо воспринимает только звуки, идущие от предназначенного именно для этого уха излучателя, что в конечном счете приводит к неестественности звучания и, как результат, к повышенной утомляемости. Правда, существуют устройства, называемые головными динамиками, избавленные от этого недостатка. К ним относится модель AKG K 1000.

Различают наушники, которые вставляются в уши, и наушники, надеваемые на голову. Профессионалы относят наушники, вставляемые в уши (вкладыши), к стереотелефонам самого начального уровня. Объясняется это просто: при их видимом удобстве наблюдается явный недостаток - низкое качество звука, в частности, слабость низких частот. Фирмы-производители безуспешно пытаются исправить это за счет различных технических ухищрений, вроде ушных вкладышей в наушниках SONY MDR-ED228LP, или неодимовых магнитов высокой мощности (400 кДжм3) в наушниках SONY MDR-EX70. Но невозможно из 9 мм мембраны вытянуть широкий частотный диапазон при одновременном соблюдении небольших размеров наушников. Наушники с подобными техническими примочками будут действительно звучать громче, а вот качественнее - никогда.

Однако следует отметить, что действительным плюсом вкладышей является их компактность и удобство эксплуатации (они ни мнут прическу, не занимают много места, почти не заметны и т.д.). Подвидом данного типа наушников являются модели с тонким пластиковым ободком - вкладыши с оголовьем. Данная модель характеризуется наличием неплохих (по сравнению со всеми остальными вкладышами) низких частот, ободок же выполнен из специальной пластмассы, которая не сломается даже при самых немыслимых операциях с наушниками. К таким наушникам относятся SONY MDR-W08L. Кроме того, существуют спортивные модели вкладышей, они обладают повышенной степенью комфортности и эргономики. Функционируют эти модели подобно очкам, их с легкостью можно отрегулировать с учетом индивидуальных особенностей уха конкретного слушателя. Такие наушники выпускает фирма Bang & Olufsen.

Среди наушников, надеваемых на голову, выделяют два типа - открытый и закрытый. Наушники открытого типа изобретены фирмой SENNHEISER и представляют собой головные стереотелефоны, в которые частично попадают внешние звуки. Наушники закрытого типа - максимально герметичные модели с минимальным проникновением внешних шумов.

Их недостаток - некоторая гулкость при воспроизведении композиций (аналогичный эффекту в сабвуферах). Вообще, выбирая наушники в магазине, обратите внимание на упаковку. На ней указана основная характеристика наушников - частота; чем шире указанный диапазон, тем лучше звук в наушниках. Так, наушники среднего класса SONY MDR-A106LP обладают частотной характеристикой 18 - 20000 Гц, у них большая мембрана диаметром 30 мм, которая позволяет достичь неплохого баса. Данный тип наушников не отличается компактностью, но производители для максимального уменьшения размеров наушников в нерабочем состоянии применяют складные (как в SONY MDR-A106LP) и разборные (как в KOSS KTX/4) дужки.

Отдельно выделяют популярные на сегодняшний день наушники с оригинальным дизайном, форма которых позволяет цеплять их за шею, при этом слушатель может не беспокоиться о растрепанных волосах, помещая ободок на затылке. Эти наушники совмещают в себе удобство при эксплуатации вкладышей (наушников, вставляемых в уши) и неплохое качество звука накладных наушников (т.е., одеваемых на голову).

К моделям наушников с таким дизайном относят AIWA HP-AJ40 и SONY Street Style. Кроме того, существуют профессиональные и полупрофессиональные наушники, которые используются или продвинутыми аудиофилами, или специалистами в области музыки. Их отличает продуманность до мелочей и качество исполнения, как, например, PHILIPS HP-910. В этой модели применена безразмерная конструкция, обеспечивающая оптимальную посадку, нет необходимости подкручивать и подстраивать наушники под голову.

Дужка состоит из трех элементов: гибкого охвата и двух упругих стяжек. Такая конструкция позволяет максимально равномерно распределить нагрузку на голову, избавляя слушателя от быстрого физического утомления. Внутренняя поверхность чашек таких наушников обычно отделывается либо бархатом, либо заменителем кожи, а сам излучатель прикрывают акустически прозрачной тканью. При изготовлении динамического излучателя (магнита широкополосных головок) применяют сплавы из неодима, железа и бора, позволяющие добиться повышенной мощности. Звуковые катушки намотаны либо бескислородной медью, либо алюминиевым проводом с медным покрытием, а мембраны изготовлены из майлара. Кроме того, соединительные шнуры, размеры которых в стандартном исполнении достигают 3-х метров, выполняют из нескольких гибких проводников длиннокристальной бескислородной меди (LC-OFC). По данным мини-опроса, проведенного в Рунете, большинство слушателей, готовых потратить около ста долларов на приобретение наушников, выбирают именно такой тип стереотелефонов.

Отдельно стоит остановиться на беспроводных наушниках. Различают два способа передачи сигнала от базового блока до наушников. Первый из них - с помощью радиосигнала. Принцип действия прост: в базовом блоке размещен радиопередатчик, который работает в режиме FM-stereo на частотах 433-435 Мгц. Базовый блок подключается с одной стороны - к выходу любого источника (CD, MD и т.д.), а с другой - в сеть через стандартный AC/DC адаптер. Диаграмма направленности антенны передатчика круговая и позволяет поддерживать устойчивое соединение наушников с базовой станцией в радиусе около 100 метров, причем, как правило, существует функция ручной настройки системы.

К этой разновидности наушников относится модель PHILIPS НС 800. Второй способ передачи сигнала с базовой станции - через инфракрасный порт. При этом сигнал передается по принципу пульта дистанционного управления к телевизору и только на расстоянии прямой видимости. Плюсы беспроводных наушников очевидны: свобода передвижения по квартире, офису, загородному дому - но и минусы тоже: ощутимые шумы при прослушивании композиций, частая замена элементов питания (стандартно хватает двух батареек типа АА на четыре часа прослушивания), невозможность прослушивания наушников с инфракрасным портом в соседнем помещении.

Те, кто считает, что наушники - это простейшие устройства, способные только принимать, а затем технично воспроизводить сигнал от источника, глубоко ошибаются. Существуют модели наушников, вроде SONY MDR-DS5000, способные воспроизводить не только аналоговый, но и цифровой сигналы (например, многоканальное сопровождение к фильму, или подключение через оптический выход DVD-Плейера), и не только в формате Dolby Pro Logic, но и в АС-3. В базовом блоке MDR-DS5000 размещены цифро-аналоговый преобразователь, декодеры АС-3 и DPL, схема фазово-частотной коррекции, ИФК-кодер и, наконец, усилитель.

Полное название усилителей в наушниках - Headphone distributing amplifier. Применяют усилители не только для элементарного повышения мощности сигнала с источника, но и для распределения сигнала на несколько пар наушников. Применяются усилители обычно в студиях, для подачи каждому слушателю сигнала индивидуальной мощности, при этом каждый может слушать звук настолько громко, насколько ему хочется, не ущемлять при этом качество и громкость звука соседей.

В заключение стоит отметить, что выбор наушников - дело сугубо индивидуальное, и зависит как от целей приобретения, так и от вкуса покупателя. Но если вы хотите получить действительно качественный звук, и располагаете для этого средствами, стоит забыть про трехдолларовые китайские подделки, и покупать только фирменную продукцию.

В технических характеристиках мы можем наблюдать такой параметр, как чувствительность наушников , который должен дать нам информацию, о том, как громко будут играть наушники. Однако на деле часто оказывается, что наушники имеющие более низкую цифру играют громче, чем наушники с более высокой цифрой. Почему так?

Для начала разберемся, как определяется итоговое звуковое давление и как оно высчитывается из указанной чувствительности наушников.

Конечный уровень звукового давления указывается в дБ SPL . Когда мы подключаем наушники к усилителю, то усилитель отдает определенную силу тока и уровень напряжения на выходе, произведение которых равно мощности. Чем больше мы подадим уровень мощности на наушники, тем громче они будут воспроизводить звук. При увеличении мощности мы увеличиваем как напряжение на выходе, так и силу тока. При этом сила тока зависит от напряжения и величины нагрузки, и все эти параметры полностью взаимосвязаны.

Если посмотреть внимательно на цифру, обозначающую чувствительность, то увидим, что цифра имеет две разных единицы измерения, к примеру 114 дБ/мВт (dB/mW) или 120 дБ/В (dB/V). В первом случае мы видим чувствительность, выраженную к мощности, а во втором случае - к напряжению. Какая же чувствительность «правильнее»? И как их соотносить между собой?

Чувствительность к мощности дает понять, насколько высокое энергопотребление у наушников, но не дает сравнительной характеристики с другими наушниками, т.к. данная величина сильно зависит от сопротивления наушников, а сопротивления у наушников разные.

Рассмотрим максимально простой вариант. У нас есть усилитель, у которого выходное сопротивление нулевое во всем диапазоне частот. К усилителю мы подключаем разные наушники, о которых нам известны их чувствительности. Наша задача, выявить те модели наушников, которые будут наиболее громкие. У нас будет две группы наушников, к одним нам будут указаны значения чувствительности по отношению к мощности, а к другим к напряжению.

Первая группа - чувствительность к напряжению

Название
Чувствительность к дБ/В
Сопротивление

Вторая группа - чувствительность к мощности

Название
Чувствительность к дБ/мВт
Сопротивление

Задача сводится к достаточно простым формулам и схеме.

Данная схема – это базовая схема из уроков школьной физики, где у нас есть источник напряжения (наш усилитель) и нагрузка (наши наушники).

Мы включили усилитель и выставили громкость, повернув регулятор громкости. Взяли вольтметр и измерили напряжение на выходе. Допустим, мы получили 0.33 В.

SPL = SPL(дБ/В) + 20Log10(U), где

SPL(дБ/В) – чувствительность наушников, выраженных к напряжению
U – напряжение на выходе усилителя

Подставив данные для наушников A1 из первой таблицы, мы получим:

130+20Log10(0.33) = 130 – 9.7 дБ = 122 дБ SPL.

Делаем расчет для остальных наушников первой группы. Дополнительно посчитаем, какая мощность подается усилителем на наушники в данном случае.

Расчет мощности считается по формуле:

W=U*U/R, где

U – напряжение на выходе усилителя
R - сопротивление наушников

Для наушников A1 получим:

0.33*0.33/16=0.0068 Вт = 6.8 мВт

Название
Чувствительность к дБ/В
Сопротивление

Мощность

Обратите внимание, у всех наушников отличия от параметра чувствительности совершенно одинаковы на 9,7 дБ. И самые громкие получились Д1, а самые тихие В1 и Г1. Распределение по громкости точно такое же, как и по значению чувствительности выраженных к напряжению. При этом, сопротивление наушников в данном случае не влияет на громкость.

При этом, хоть у В1 и Г1 одинаковая чувствительность и одинаковая громкость на выходе, на Г1 с усилителя подается больше мощности, т.к. мощность зависит от сопротивления наушников, в то время как уровень напряжения от сопротивления не зависит. Это в свою очередь означает, что при прослушивании В1 и Г1 на равной громкости, батарейка плеера с Г1 сядет раньше.

Так же сразу можно отметить зависимость, где двукратное изменение напряжения будет равняться 6 дБ. Соответственно, если мы будем кратно изменять напряжение на выходе, то получим следующую зависимость (на примере А1)

Напряжение на выходе		0,5 (1/2)		2 (1*2)	4 (122)	8 (122*2)
Уровень давления на выходе	118 (130-6-6)	124 (130-6)		136 (130+6)	142 (130+6+6)	148 (130+6+6+6)

Как видно, расчет очень простой. И видно, что если мы повернем ручку громкости так, что бы на выходе был ровно 1 В, то на выходе наушников будет значение их чувствительности.

Формула перевода чувствительности из мощности к напряжению:

SPL(дБ/В)=SPL(дБ/мВт)+20Log10(1/(0.001R)^0.5), где

Итоговая формула звукового давления для наушников:

SPL=SPL(дБ/мВт)++20Log10(1/(0.001R)^0.5)+ 20Log10(U), где

SPL(дБ/мВт) – чувствительность наушников, выраженная к мощности,
R – сопротивление наушников,
U- напряжение на выходе усилителя

Звуковое давление для наушников А2 это будет:

114 - 20Log10(1/(0.001*16)^0.5)+ 20Log10(0.33) = 114+17.95-9,7 = 122,3 дБ

А можно вначале посчитать уровень мощности на выходе усилителя и воспользоваться другой формулой, через изменения отношения мощностей.

Формула мощности:

W=U*U/R, где

U – напряжение на выходе усилителя,
R – сопротивление наушников

Мощность для наушников А2 получается:

W=0,33*0,33/16 = 8,32 мВт

Формула расчета SPL при использовании значений мощности:

SPL= SPL(дБ/мВт)+10Log10(W), где

SPL(дБ/мВт)- чувствительность наушников, выраженных к мощности
W-мощность, подаваемая на наушники

Звуковое давление для наушников A2 будет:

SPL=114+10Log10(8,32)=114 +8.3=122,3 дБ

Как видно, в обоих случаях формула или более громоздкая, или требующие два вычисления, вместо одного.

Заполним таблицу.

Название
Чувствительность к дБ/мВт
Сопротивление

Мощность

Что же видно из таблицы? Равные по численному значению чувствительности А2 и Б2 совсем не одинаковы по громкости. Более того, численное значение чувствительности у нас самое высокое у Г2, но они самые тихие, в то время как самое низкое число чувствительность у Д2 и они наоборот самые громкие! При этом, значение чувствительности у В2 выше чем у Б2 и примерно так же распределилась и громкость, В2 громче, чем Б2.

В итоге получается, что если не делать подробный расчет, то мы совершенно не можем ориентироваться на чувствительность, выраженную к мощности, как параметру, обозначающему сравнительную громкость наушников между собой.

Почему же мы часто видим указание чувствительности именно к мощности, а не к напряжению? Дело в том, что параметр указания чувствительности к мощности в большей степени показывает КПД (коэффициент полезного действия) наушников, и здесь мы можем увидеть, что при равной чувствительности к напряжению, мы получим более высокое КПД у наушников с высоким сопротивлением. Однако, так как КПД среди наушников находящихся в своем классе находится примерно на одном уровне, то мы наблюдаем обратную зависимость, при равном КПД наушников, более высокая чувствительность к напряжению будет как раз у наушников с низким сопротивлением.

Для примера можно посмотреть на Beyerdynamic DT 770 версий 32 и 600 Ом с одинаковой чувствительностью в 96 дБ/мВт, которая говорит об их одинаковом КПД, но при этом при подключении к усилителю 32-х Ом версия будет громче, чем 600-от Ом тише при одинаковом положении ручки громкости. (у 32-х Ом будет чувствительность 111 дБ/В а у 600 Ом 98 дБ/В, это разница в 13 дБ).

Если мы для версии 600 Ом выкрутим уровень громкости выше и сравняем уровни по мощности, то тогда наушники заиграют с одинаковой громкостью. Однако у усилителя ограничение по уровню мощности наступает обычно или напряжению, или по току. В случае с 32-омной версией, для того, что бы усилителю обеспечить 1 мВт, надо выдать всего 0.17 В и 0.03 мА. А для 600 Ом, 0.7 В и 0,0017 мА. Наглядно видно, что, что низкоомные наушники требуют больший ток и меньшее напряжение, а высокоомные, наоборот большее напряжение и меньший ток.

Часто, когда идет речь о том, что для высокоомных наушников нужен более мощный усилитель, речь не идет о том, усилитель реально должен выдавать большую мощность, речь идет о том, что усилитель сможет выдать как раз большее напряжение. Однако, когда потребитель слабо подкован в технических нюансах, то нужная мысль доносится порой максимально понятным, хоть и малограмотным способом.

Так как ручкой громкости у усилителя выставляется напряжение на выходе, то логичнее и практичнее ориентироваться в первую очередь на значения чувствительности к напряжению, особенно, когда речь идет о портативной технике.

Есть ли простая зависимость для пересчета чувствительности из мощности в напряжение?

Да, есть. При увеличении сопротивления в два раза, чувствительность меняется на 3дБ.

Т.е, если у нас наушники с чувствительностью 114 дБ/мВт 16 Ом, то такая же чувствительность по напряжению будет у наушников в 117 дБ/мВт для 32 Ом, и 120 дБ/мВт для 64 Ом.

Чувствительность к 1мВт	100 дБ/1мВт при 32 Ом = 115 дБ/В
Сопротивление	4 (16/(222))	8 (16/(2*2))	16 (16/2)	64 (32*2)	128 (3222)	256 (3222*2)
Чувствительность к 1 мВт	91 (100-3-3-3)	94 (100-3-3)	97 (100-3)	103 (100+3)	106 (100+3+3)	109 (100+3+3+3)

Возвращаясь к Beyerdynamic, пересчитаем их разницу в громкости исходя из одинаковой чувствительности к мощности при 32 и 600 Ом.

Соотношение между сопротивлениями можно представить как 32*2*2*2*2*1.17 = 600, где мы видим 4-ре полные двойки, соответственно, разница между чувствительностью составит между 3*4=12 дБ и 3*5=15 дБ.

Перевести на глаз чувствительность из дБ/мВт в дБ/В тоже не проблема, т.к. их разница равна 20Log10(1/(0.001R)^0.5).

Отсюда получаем, что для наушников в 4 Ом, разница составит 24 дБ, а далее, при увеличении сопротивления в два раза, разница будет уменьшаться на 3 дБ. Вам нужно в качестве ориентира запомнить лишь одну пару чисел, 30 дБ к 1 Ом, 0 дБ к 1024 Ом, или 15 дБ к 32 Ом или любое другое.

Сопротивление наушников, Ом

Разница в дБ между чувствительностью выраженной к мощности и напряжению

При этом, в данном материале не разбирались различные нюансы, вроде зависимости чувствительности от частоты или диапазона, методов подсчета и измерений, что влияет на точность интерпретации. Мы это разберем в следующий раз.

Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter . Это не требует регистрации. Спасибо.

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.

Амплитудно-частотная характеристика - зависимость амплитуды сигнала от частоты (сокращенно АЧХ, на английском - frequency response).

График амплитудно-частотной характеристики показывает баланс громкости частот и чувствительность наушников при его построении в абсолютных величинах. Если мы будем воспроизводить синус конкретной частоты подавая его с уровнем 1 В rms и фиксировать уровень давления на выходе наушника в специальной камере эмулирующей ухо, то перебрав частоты с 20 Гц по 20 кГц – получим исходный график АЧХ к 1 В rms.

Часто наушники измеряют при произвольном уровне громкости, что не дает возможности вычислить чувствительность, но позволяет получить АЧХ относительно произвольно выбранного опорного значения, присуждая 0 дБ значение частоте на 1000 Гц. По такому графику нельзя определить способность «играть громко» у наушников, но можно оценить баланс частот, какой диапазон является доминирующим, а какой наоборот приглушен.

Теория

В идеале АЧХ должна быть прямой для случая, когда источником является акустическая система, вроде компьютерных колонок, колонок домашнего кинотеатра или студийных мониторов. Расположение же наушников относительно наших ушей совершенно другое, они располагаются не под 60 градусов относительно оси уха, а без отклонений под 0 градусов. Попробуйте провести эксперимент, и послушайте АС в условиях равностороннего треугольника и на оси. Звучание будет заметно различаться не только по построению сцены, но и по восприятию различных частотных диапазонов. Все это – влияние строения ушной раковины и слухового канала. Колонки на оси станут «ярче» в области высоких частот и по-другому будут звучать в области средних частот.

Наушники не только находятся на оси, они находятся рядом с ухом, или вообще вставлены в слуховой канал (в случае «затычек»). Все это существенно влияет на восприятие частотного диапазона и для каждого человека - индивидуально

Идеальная АЧХ от АС

Идеальная АЧХ от АС представляет собой прямую линию, обозначающую, что все частоты воспроизводятся одинаково громко.

Если динамик наушника расположить в ухе у барабанной перепонки, то ровной АЧХ будут восприниматься такие АЧХ, которые соответствуют красной или желтой линии. Именно такая АЧХ наушников субъективно является «прямой». К сожалению, полностью на них ориентироваться нельзя, т.к. у каждого человека свое строение ушей и соответственно получается большой разброс отклонений от «идеала». Другой момент – расположение источников у уха дает другое психологическое восприятие АЧХ, нежели когда проводится прослушивание источников на удаленном расстоянии. В связи с этим, некоторые издания после измерений делают «универсальную» поправку на измеренные АЧХ (поправку на свое измерительное оборудование), но большой пользы от этого как правило нет. В случае с наушниками можно лишь делать общие выводы.

К слову, расположение микрофона в ухе манекена может быть как у места барабанной перепонки, так и у входа в слуховой канал (для измерений полноразмерных и накладных наушников). Что дает более адекватный результат, ученые пока достоверно не определили. В нашей лаборатории используется манекен с расположением микрофона у входа в слуховой канал.

Вторым фактором, снижающим пользу компенсирующей кривой, является разное восприятие АЧХ от уровня громкости. В итоге, для тихого прослушивания провал в области верхних средних и нижних высоких частот должен быть минимален, а для громкого воспроизведения провал должен быть существенным.

Примеры

Охватывающие наушники

Если на графике наблюдаются провалы в районе 2-5 кГц, то эти наушники могут дать хорошую компенсацию в сторону восприятия ровной частотной характеристики. Спад на высоких частотах компенсирует расположение наушников на оси уха.

Сиреневый – условно идеально ровная АЧХ. Красный график показывает подъем низких частот – такие наушники басовитые. Зеленый – наоборот снижение низких частот, такое звучание ближе к звучанию акустических систем, где существует естественный спад в районе низких частот (в системах без мощного сабвуфера). Оранжевый – наушники с возможными сибилянтами, подчеркивающими звуки «ссс». Голубой – подъем в области высоких частот.

Накладные наушники

В измерениях накладных наушников можно наблюдать спад в районе низких частот. Это может быть вызвано использованием поролоновых амбушюр или неплотным прилеганием к ушам. При возникновении любого воздушного зазора снижается уровень низких частот. Сделать оценку уровня баса в данном случае помогает измерение через специальный плоский стенд, с мягкостью, повторяющей кожный покров человека (в нашем случае Soft Flat Stand - SFS).

Вставные наушники

Вставные наушники вставляются напрямик в слуховой канал, и ровными будут восприниматься те, у которых будут минимальные провалы в области верхних средних и нижних высоких частот, и довольно существенный провал в области высоких частот. Для вставных наушников завал в области высоких частот должен быть еще выше, чем у полноразмерных наушников, т.к. меньше преград, ответственных за естественное снижение высокочастотного диапазона.

Зеленый и сиреневый график относятся к “ровным АЧХ”, их различие в разном провале уровня верхних средних и нижних высоких частот, где чувствительность уха максимальна. Чем больше будет провал, тем на большей громкости наушники будут восприниматься ровными и наоборот, чем меньше провал, тем на более тихой громкости будет субъективно ровное звучание.

Красный график показывает басовитые наушники, а голубой – яркие в области высоких частот.

Резонансы

На графиках вставных наушников можно видеть пики в области высоких частот, как правило, это резонансы, возникшие в закрытом пространстве звуковода и ушном канале. Частоты резонансов зависят от глубины посадки наушника и формы ушного канала.

У накладных и полноразмерных наушников резонансов гораздо больше, однако они имеют меньшие амплитуды и тем самым отражаются на АЧХ как небольшая неравномерность. У накладных и полноразмерных наушников резонансы образовываются преимущественно переотражениями в ушной раковине и зачастую формируют объемность звучания.

Практика - реальные результаты

Примеры

Ровные АЧХ, признанные в студиях для полноразмерных наушников

Можно наблюдать большую неравномерность в области верхних средних и нижних высоких частот.

Ровные АЧХ, признанные в домашних системах для полноразмерных наушников

Тут АЧХ близка к прямой и жалоб на субъективный подъем диапазона в области 3 от слушателей нет.

Как согласовываются мнения, полученные в студиях и домашних системах, где альтернативой служат акустические системы высокого класса с довольно ровными АЧХ? Дело в том, что в студии наушники слушаются на большой громкости, а дома на невысокой. Исходя из кривых равной громкости, при большей громкости, область в районе 3 кГц воспринимается громче, поэтому при выборе наушников надо учитывать, с какой громкостью они будут слушаться.

Ровная АЧХ для вставных наушников с высокой шумоизоляцией в области низких частот

Благодаря хорошей шумоизоляции, при небольшой громкости наушники могут воспроизвести весь спектр частот и искусственные спады и подъемы на АЧХ не требуются.

Предпочтительная АЧХ для вставных наушников с низкой шумоизоляцией в области низких частот.

В метро и другом транспорте, низкочастотный гул достаточно высок, что бы заглушить низкочастотную составляющую в музыкальной композиции. По этой причине басовитые модели пользуются большей популярностью и воспринимаются ровными. В параметрах порой указывается уровень шумоизоляции, но, как правило, в средне и высокочастотном диапазоне.

Измерения

Для измерений АЧХ наушники одеваются (или вставляются) на специальный стенд с измерительным микрофоном. В нашей лаборатории используются стенды HDM1, SFS и IECS. На наушники подается специальный сигнал, который записывается микрофоном. После записи специализированный софт рассчитывает АЧХ.

Для получения графиков на Personal Audio используется ARTA с использованием теста с периодическим шумом (для наушников). Полученная АЧХ в ARTA экспортируется в текстовом формате, после чего импортируется в RAA. В RAA проводится коррекция данных с компенсацией влияния внутреннего сопротивления усилителя, используемого при тестировании наушников. После отрисовывается конечный график.

Методы измерений

Вариантов с тестовыми сигналами и формулами подсчетов много. Самым первым способом было поочередное воспроизведение синусоидального сигнала разных частот , где по зафиксированным амплитудам сигнала с микрофона строился график АЧХ. Данный метод очень прост, но слишком долгий и трудоемкий. Такой тест можно сделать вручную без ПК или специализированных вычислительных приборов. В автоматическом режиме такой тест можно запустить в приложении STEPS (ARTA), строящим помимо АЧХ линии графика гармонических искажений, вторую, третью, четвертую, пятую и сумму гармоник с шестой по двенадцатую.

Более быстрым является измерение скользящим синусом . На наушники подается синусоидальный сигнал, где сигнал плавно меняет свою частоту. После, по огибающей трека или спектральному анализу строится АЧХ. Данный метод уже требует большого количества вычислений и вручную не делается. Таким методом можно измерять в RMAA (“”), ARTA (“”). Для акустических измерений применяется лишь когда нужно сделать измерение гармонических искажений. В ARTA таким образом измеряется вторая, третья и четвертая гармоника.

Еще быстрее есть метод с воспроизведением мультитонового сигнала , однако для адекватного результата сигнал не должен содержать шумов. Такой метод не рекомендуется использовать для акустических измерений. Метод есть в RMAA («») для измерений цапов, ацп и других электрических цепей с высоким соотношнием сигнал/шум.

Другой тип сигналов – шумовые с ровным распределением спектра частот.
Белый или розовый шум. Данный метод обладает низкой точностью из-за сильной погрешности от обычного шума и в акустических измерениях не применяется. Преимущество теста – приблизительная оценка за короткий промежуток времени. Тест удобен во время real-time оценок. Такой метод есть в TrueRTA.

Периодический шум. Специальный шумовой сигнал (их несколько разновидностей в которые входит и MLS сигнал), при анализе которого строится импульсная характеристика. Из импульсной характеристики строится АЧХ. На сегодняшний день, это самый рекомендуемый метод для измерения АЧХ.

Измерения через импульсную характеристику напрямик . Воспроизводится импульс и записывается через микрофон. Для акустических измерений метод дает высокий уровень погрешности, т.к. шум вносит большую погрешность.

Последние статьи

2024-04-21 01:43:53
Почему Водафон идет по стопам МТС и вводит региональность?
2024-04-19 01:45:08
Антивирус Bitdefender: эффективный защитник Без вопросов
2024-04-18 01:41:53
Значение слова неудачный