Сопротивление наушников (импеданс)
Сопротивление наушников косвенно влияет на чувствительность наушников и согласование с усилителем.
Так как величина сопротивления у наушников меняется в зависимости от частоты и представляет собой кривую линию, то более правильным названием является "импеданс". Если в английском языке допустимо только слово impedance, то в русском чаще встречается "сопротивление наушников".
По кривой импеданса наушников можно определить тип излучателя или излучателей, использующиеся в наушниках.
Влияние сопротивления на чувствительность
Чувствительность наушников к мощности не зависит от сопротивления драйвера, ограничиваясь только конструкцией излучателя. При изменении сопротивления излучателя меняется соотношение подаваемого напряжения и тока, при которых будет образовываться исходная подаваемая мощность.
Так как относительная громкость наушников напрямую зависит именно от напряжения, то именно на чувствительность к напряжению оказывает влияние исходное сопротивление наушников для определенной конструкции. Чем выше сопротивление наушников, тем ниже чувствительность к напряжению и наоборот.
По этой причине низкоомные наушники в большинстве своем громкие, а высокоомные - тихие и для них нужен отдельный усилитель.
Для наушников арматурного типа это правило может не работать из-за другого типа конструкции и кривой импеданса.
В сервисе сравнения характеристик можно отсортировать наушники по двум типам чувствительности и величине сопротивления. Учавствует 1376 моделей.
Согласование мощности усилителя и сопротивления наушников
При выставлении определенного уровня громкости на выходе усилителя устанавливается определенное напряжение при подключенных наушниках. Необходимый уровень напряжения зависит от чувствительности наушников к напряжению.
Наушники будут потреблять ток в зависимости от величины сопротивления. Чем сопротивление у наушников ниже, тем больше тока им потребуется при том же уровне напряжения.
По этой причине для низкоомных наушников необходим такой усилитель, который может обеспечить в первую очередь высокий ток, а для высокоомных наушников - напряжение.
Если неверно подобрать усилитель к наушникам, то звук будет или тихий, или некачественный (резкий или хрипящий).
Таким образом, за согласование наушников и усилителя отвечает четыре характеристики: ток и напряжение усилителя и чувствительность с сопротивлением наушников.
У колонок, в отличии от наушников, диапазон сопротивлений ограничен двумя номиналами - 4 Ом и 8 Ом. По этой причине делается упрощение в виде указания конечной выходной мощности для усилителя в Вт вместо отдельных значений тока и напряжения. Аналогично и для колонок указывается чувствительность к мощности. Это упрощение удобно для колонок, где достаточно указать два варианта мощности для сопротивлений 4 и 8 Ом, но такое упрощение не подходит для наушников.
Сервис сопоставления мощности источников и чувствительности наушников
Доступно 365 источников (усилителей) и 1376 наушников.
Влияние сопротивления на АЧХ
Когда наушники подключаются к усилителю, то их АЧХ меняется из-за индивидуального согласования импеданса наушников, сопротивления проводов и полного выходного сопротивления усилителя.
Из-за сопротивления усилителя происходит снижение громкости сигнала. Если импеданс наушников или усилителя не является ровной прямой, то снижение происходит неравномерно. Обычно пользователь не знает, какой уровень напряжения устанавливается регулятором громкости на выходе усилителя, и комфортный уровень громкости регулируется субъективно на слух. Таким образом субъективно замечается лишь изменение тонального баланса.
Чем ниже сопротивление наушников и выше у усилителя, тем сильнее будет меняться общая АЧХ связки из наушников и усилителя.
В общих отчетах приводятся графики взаимодействия с распространенными вариантами условных усилителей и наушников.
В отдельных сервисах можно выбрать отдельно измеренный усилитель и отдельно измеренную модель наушников и посмотреть их совместный результат.
В сервисе доступно 1059 моделей наушников и 451 усилителей.
слово " + word_id(1, lang) + "
Максимальная мощность
Иногда производители указывают значение максимальной мощности. Это значение трактуется очень широко и может обозначать лишь отдельные варианты условий для максимальной мощности. Это может быть заверение, что при такой мощности производитель гарантирует звук без искажений. Это может быть значение мощности, выше которой у наушников будет повреждение мембраны или сгорит катушка индуктивности. Мощность может подразумеваться как аналог музыкального сигнала, а может как для энергетически плотного синуса.
К сожалению, эта характеристика такая же расплывчатая, как и частотный диапазон.
Характеристика не отражает громкость наушников, тут нет аналогии с максимальной мощностью для активной акустики.
Типы наушников по акустическому оформлению
Наушники делятся на три типа по своей конструкции. Герметичные наушники, где драйвер излучает звук исключительно в ухо - называются закрытыми. Эти наушники обладают пассивной шумоизоляцией. Слушатель не слышит внешние звуки, а окружающие звук из его наушников.
Альтернативные модели, где драйвер одинаково излучает как в ухо, так и в окружающее пространство называются открытыми. Такие наушники используют там, где не требуется шумоизоляция от внешнего шума и при этом музыка из наушников не мешает окружающим. Наушники открытого типа обычно обеспечивают более качественный звук в прямом сравнении с наушниками закрытого типа схожей конструкции и компонентов сопоставимого качества. У закрытых наушников звук хуже обычно из-за лишних переотражений внутри герметичного корпуса.
Существуют наушники промежуточного типа, с частичной шумоизоляцией. Из называют как полу-открытые или полу-закрытые в зависимости от контекста.
Выбор типа наушников зависит исключительно от поставленных задач и внешних условий. В шумном транспорте, студии во время записи вокала или инструмента на микрофон, местах, где окружающие люди не должны слышать звук из наушников - используются наушники закрытого типа. На улице, где внешние звуки могут предупредить об опасности или дома, где звук из наушников никому не мешает - лучше подходят наушники открытого типа.
Слева наушники закрытого типа, справа - открытого типа.
Типы наушников по посадке
Полноразмерные (охватывающие, мониторные, дуговые)
Сегодня наушники можно разделить на три типа. Полноразмерные, которые являются самыми крупными и охватывают ухо полностью. Эти наушники еще называют охватывающими и, с подачи одной дистрибьюторской компании - "дуговые". Под дугой подразумевается наличие оголовья у наушников. Частично к этой группе относятся наушники без амбушюр, вроде легендарных AKG K1000. Такие наушники самые удобные, но зачастую их сложно использовать в портативном исполнении. Наушники занимают много места, а в холодный сезон головной убор не позволяет их использовать. Дополнительно у наушников закрытого типа не самая высокая шумоизоляция и недостаточная чувствительность для портативных источников. Такие наушники чаще используются в помещениях.
Еще такие наушники называют мониторными, но это название корректно только для моделей закрытого типа. Ранее мониторными наушниками в студии называли те модели, которые обладали шумоизоляцией. Музыкант слушал музыку в наушниках и играл на инструменте вовремя записи в микрофон. За счет шумоизоляции наушников, в микрофон записывал только инструмент или вокал.
Накладные
Это более компактные наушники, которые прижимаются к ушной раковине. Такие наушники за счет более близкого расположения динамика позволяют получить более высокую чувствительность. Это делает такие наушники более подходящими для портативного использования. Но, комфорт от использования таких наушников из-за постоянного прижима к уху ниже. Такие наушники хороши для тех задач, где наушники не нужно использовать продолжительное время.
Внутриканальные (вакуумные затычки) и вкладыши (таблетки)
Это самые маленькие наушники, которые имеют преимущество в виде малых габаритов и наиболее высокой чувствительности. Высокая чувствительность обеспечивается близким расположением и малыми габаритами (веса мембраны и прочей конструкции) излучателя.
В большинстве случаев внутриканальные наушники относятся к закрытому типу обеспечивают наилучшую шумоизоляцию. Это отличный вариант для шумного транспорта. За счет хорошей шумоизоляции в таких наушниках есть возможность слушать музыку негромко. Однако они считаются самыми опасными для слуха из-за высокой шумоизоляции и желания пользователя выкрутить звук погромче. Это как со спорт-каром, где водитель нарушает скоростной режим лишь из-за возможности его нарушить, т.к. автомобиль может развить большую скорость. И такой автомобиль автоматически является "опасным".
Внутриканальные наушники предполагается герметично располагать напрямую в слуховом канале. Именно из-за герметичности приклеилось название "вакуумный", по принципу плотной упаковки пленкой, хотя никакого вакуума ни в наушниках, ни в слуховом канале нет.
Вкладыши наоборот располагаются около входа в слуховой канал непосредственно в ушной раковине. Такие наушники, независимо от типа конструкции, относятся к открытому или полу-закрытому типу из-за невозможности герметичной посадки. Такие наушники хороши для улицы, но неприменимы для шумного транспорта. Из-за внешнего шума в таких наушниках приходится выкручивать громкость на максимум и заодно мешать окружающим пассажирам.
Еще вкладыши могут быть более комфортны тем, кому физически неприятны внутриканальные наушники. Сегодня вкладыши можно встретить в основном лишь в самом дешевом сегменте. Наушников среднего и высокого качества выпускается мало.
Типы излучателей в наушниках
Динамические и изодинамические излучатели (в полноразмерных наушниках)
В полноразмерных наушниках доминирует излучатель динамического типа. Он внешне и по принципу работы схож с обычным динамиком из акустической колонки. Альтернативу сегодня ему представляет изодинамический тип излучателя, по своей конструкции близкий к электростатическому излучателю.
Динамический излучатель начинает свое движение мембраны от кольца катушки излучателя. Соответственно поверхность излучателя работает не синхронно. У электростата вся мембрана одновременно начинает движение и это обеспечивает наилучшую импульсную характеристику. Но, электростаты требуют специальных отдельных высоковольных усилителей и это сильно огрничивает их область применения.
Изодинамические излучатели наиболее близки по принципу работы к электростатам. У них токопроводящая дорожка нанесена на мембрану и покрывает до половину площади. Это позволяет получить близкий к электростатам звук и при этом использовать обычные усилители для наушников с динамическим излучателем.
Большинство моделей изодинамического типа обладают более высоким весом и меньшей чувствительностью.
Качество звучания в конечном счете зависит от конкретной модели наушников.
Динамические, арматурные и гибридные излучатели (во внутриканальных наушниках)
Во внутриканальных наушниках используется два типа излучателя, это динамический и арматурный (сбалансированная арматура).
Арматурные излучатели отличаются конструкцией и если динамически излучатель можно сравнить с круглой таблеткой, которая излучает звук своей плоской поверхностью, то арматурный похож на маленькую бутылочку, излучающей звук из своего горлышка.
Арматурные излучатели изначально применялись в слуховых аппаратах за счет своих миниатюрных габаритов и расположении слухового аппарата вместе с излучателем прямо в ушном канале. Сегодня арматурный излучатель применяется в наушниках любого назначения.
В некоторых моделях используют несколько излучателей. Такие модели называются многодрайверными. При этом излучатели могут использовтаь сразу двух типов, и динамические и арматурные. Такие наушники называют гибридными.
Раньше арматурных наушников было мало и они считались самыми качественными, но сегодня все зависит от конкретной реализации. Если динамические внутриканальные наушники обычно обладают ровным импедансом, то у арматурных и гибридных обычно кривая линия импеданса и их АЧХ зависит от согласования с усилителем.
Нелинейные искажения
С ростом громкости у мембраны наушников начинается проявляться ограничение хода. Это ведет к появлению нелинейных искажений, которые проявляются от усиления резкости в звучании до хрипа.
Слышимость нелинейных искажений зависит от характера спектра. Характер спектра и величина искажений зависит от выставленной громкости, и это делает упрощенные оценки для одного или двух значений звукового давления малосодержательными.
Рекомендации по использованию характеристик
Лучше всего о звучании наушников может дать только личное прослушивание.
Характеристики в виде частотного диапазона, максимальной мощности и уровня искажений не дают никакой информации о звучании наушников.
График АЧХ дает представление об общем тональном балансе наушников, а возможность прямого сравнения АЧХ между моделями позволяет посмотреть разницу в АЧХ между моделями. Если есть в наличии уже измеренная модель, то при помощи эквалайзера можно или скорректировать ее звучание в сторону "ровного" или смоделировать звучание другой модели и понять, как она может звучать.
При знании чувствительности и сопротивления наушников можно выяснить достаточность и совместимость источника-усилителя и понять, будет ли возможно раскрыть обоюдный потенциал устройств в такой связке. Дополнительно можно уточнить изменение АЧХ в связке.
Какая бы ни была АЧХ и чувствительность у наушников, это ничего не говорит о качестве панорамы, детальности и комфортности звука.
При помощи значимых характеристик, имеющих прямую связь со звучание, делать предварительный отбор совместимых моделей и уже после делать выбор через живое сравнение.
Характеристики существенно помогают подбирать те устройства, которые работают хорошо между собой и наиболее полно раскрывают свой потенциал. Но при этом есть и такие аспекты звучания, которые не поддаются измерениям. Характеристки помогают в выборе или поиску узких мест в тракте, но никак не заменяют субъективное оценку профессионала.
Кузнецов Роман Основатель RAA