Таблица анализа и рекомендаций совместимости наушников с усилителем в Reference Audio Analyzer

Для тех, кто еще не разбирается в графиках или хочет увидеть краткий анализ на «простом языке» в RAA был разработан алгоритм расчета совместимости источников и наушников. Эта таблица - первый шаг к созданию упрощенного отчета, разделяя отчет для простого пользователя и отчет для профессионала.

Такой алгоритм стал возможен за счет:

Измерения чувствительности наушников и мощностных характеристик источников.
Определения средних статистических данных для разных наушников и источников.
Прямого сравнения наушников вживую и сопоставления полученных данных после измерений.

От идеи таблицы «а раскачает ли мой Hi-Fi плеер мои наушники» до конечной реализации ушло примерно три года. И постепенно алгоритм совершенствуется под современные продукты.

В общей таблице представлены наиболее часто распространенные варианты источников звука и области применения наушников. Рейтинг совместимости аналогичен анализу автомобиля по его клиренсу – по какой дороге автомобиль будет оптимально ехать без оценки класса автомобиля. На гоночном болиде формулы 1 сложно доехать до дачи по грунтовой дороге, и на гусеничном дорогом вездеходе глупо ехать по скоростной магистрали.

Таблица позволяет оценить наиболее полное раскрытие потенциала наушников при использовании в связке устройств аналогичного класса, но с разными параметрами мощности.

Анализ и рекомендации для ASTRO Gaming A40 на основе измеренных характеристик
Источники (к чему подключаются наушники)	Места использования наушников	Чувствительность	Импеданс	Тип акустического оформления	Итог
Источники (к чему подключаются наушники)	Места использования наушников	113.30 дБ/В SPL	62.22 Ом	Полу-закрытый
Слабомощный источник -6dBV/15дБ(мА): Смартфон плеер планшет Примеры	Дом или студия, где звук из наушников никому не мешает	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆
	Офис и дом, где окружающие не должны слышать звук от наушников	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆
	Улица с активным движением транспорта	5 ★★★★★	4 ★★★★☆	3 ★★★☆☆	4.0 ★★★★☆
	Метро, Пассажирский транспорт	4 ★★★★☆	3 ★★★☆☆	3 ★★★☆☆	3.3 ★★★☆☆
Источник средней мощности 6dBV/27дБ(мА): компьютер со звуковой картой плеер Hi-Fi портативный усилитель микшерный пульт Примеры	Дом или студия, где звук из наушников никому не мешает	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆
	Метро, Пассажирский транспорт	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆
	Запись голоса или инструмента в студии	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆
Мощный источник 18dBV: Домашняя система с усилителем для наушников Примеры	Дом или студия, где звук из наушников никому не мешает	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆
	Офис и дом, где окружающие не должны слышать звук от наушников	5 ★★★★★	5 ★★★★★	3 ★★★☆☆	4.3 ★★★★☆

В примере ниже будут рассматриваться условия для источника низкой мощности с выходным уровнем -6 dBV, 15 дБ(мА) (5.6234132519035 мА) в условиях высокого окружающего шума и необходимой шумоизоляции.

Связка из наушников и источника является идеальной, если возможно получить оптимальную громкость для прослушивания музыки.

Параметры чувствительности наушников и мощность усилителя выражаются не к музыкальному сигналу, а к синусу, что дает искаженную картину, когда мы рассчитываем звуковое давление для музыки по мощности усилителя и чувствительности наушников.

Мы выставили комфортную громкость и после определили, с каким уровнем это соотносится для характеристик наушников и усилителей. При фиксируемых значениях шумомера в среднем в 85-90 дБ SPL получился эквивалент 110 дБ SPL, если суммировать выставленное напряжение на выходе усилителя с чувствительностью наушников.

Оптимальный уровень громкости мы определили для идеальных условий, когда нет внешнего шума. В реальности же обстановка бывает разной и под каждую конкретную ситуацию вносится поправка.

Если наушники с шумоизоляцией, то уровень уменьшается на 6 дБ, а при частичной шумоизоляции на 3 дБ.

Окружающая обстановка оценивается коэффициентом от 0 до 2. Далее прибавляется к оптимальному уровню через умножение коэф. на 6 дБ.

Optimal = SPL_Optimal + Environment•6 - Noise cancellation

где

SPL_Optimal = оптимальный исходный уровень 110 дБ SPL
Environment – коэффициент шумности обстановки
Noise cancellation – поправка шумоизоляции наушников

Получив значение оптимального уровня, делаем оценку возможностей источника, исходя из его мощностных параметров.

У нас может быть два варианта плохой совместимости: источник тихий или излишне громкий.

Например для наушников с частичной шумоизоляцией (полу-открытого типа) в шумной обстановке в виде метро оптимальный уровень громкости будет:

Optimal = 110 дБ SPL + 2•6 дБ – дБ = 122 дБ SPL

Источник тихий и не может обеспечить с конкретными наушниками необходимый уровень громкости.

Вычисляем разницу между возможностями источника и оптимальным уровнем.

Delta = Sensitivity + Amp Voltage - Optimal

где

Sensitivity - чувствительность наушников к напряжению
Amp Voltage – максимальный уровень напряжения в dBV
Optimal – оптимальный требуемый уровень, рассчитанный ранее

Оценка = 5 +[Delta/6]

Например для наушников с чувствительностью 113.3 дБ/В SPL и плеером с уровнем -6 dBV будет:

Delta = 113.3 дБ/В SPL + -6 dBV - 122 дБ SPL = -14.7 дБ

Таким образом, максимальный уровень громкости отличается от желаемого на -14.7 дБ.

Оценка = 5-[ 14.702875873197/6] = 5-[2.4504793121995] =5 -2 = 3

По пятибалльной шкале разница на 6 дБ отнимает единицу.

Многие современные устройства используют цифровую регулировку громкости, и при выставлении малого уровня фоновый шум на выходе не убавляется и становится заметным на фоне воспроизводимой музыки. У устройств с аналоговым регулятором часто наблюдается разбалансировка громкости между правым и левым каналом из-за несовершенства типовых переменных резисторов, управляющий уровнем громкости.

Если полученная ранее Delta является положительной и не более 20 дБ, то оценка 5 по пятибалльной шкале. Свыше 20 дБ оценка уменьшается на единицу на каждые 6 дБ.

Оценка = 5-[(Delta – 20)/6]

К примеру, если бы Delta была равна 30 дБ, то оценка была бы равной 4.

Оценка = 5- [(30-20)/6] = 5- [10/6] = 5-[1.6666666666667] = 5-1 = 4

При анализе сопротивления наушников мы берем ранее рассчитанный оптимальный уровень громкости Optimal (см. выше Анализ оценки чувствительности наушников) и оцениваем источник по максимальному току, без учета напряжения. Если есть запас по току, то будет оценка 5 по пятибалльной шкале. Если тока недостаточно, то оценка снижается. В тех случаях, когда недостаточно уровня тока, звучание источника становится менее качественным.

Для начала считаем необходимый уровень напряжения у источника
dBV = Optimal - Sensitivity

где

Sensitivity - чувствительность наушников к напряжению
Optimal – оптимальный требуемый уровень, рассчитанный ранее

В нашем примере это будет: 113.3 дБ/В SPL - 122 дБ SPL = 8.7 dBV

Переводим напряжение из dBV в В.

V = 10^8.7dBV/20 = 2.7 В rms (можно воспользоваться on-line калькулятором)

Теперь считаем ток
I_Optimal = 1000•V/R

где

R – сопротивление наушников, в нашем примере сопротивление равно 62.2212304347826 Ом
V - напряжение в вольтах

I_Optimal =1000* 2.7236029359426 В/ 62.2212304347826 Ом = 43.8 мА

Сравниваем ток с максимальным для источника в дБ. Допустим, у нас маломощный сматрфон с выходным током не более 5.6234132519035 мА (при работе эквивалентно классу А)

Отношение токов будет равно:
Delta_I = 20•Log₁₀(I_Sours/I_Optimal) = 20•Log₁₀(5.6234132519035 мА/43.8 мА) = -17.8 дБ

По аналогии с напряжением вычисляем оценку, где уменьшение на 6 дБ отнимает единицу

Оценка = 5 -[Delta/6] = 5+[-17.8/6] = 5-[-2.970683995198] = 5 - 2 = 3

Оценка по шумоизоляции выставляется в зависимости от внешних условий, и от того нужна ли шумоизоляция для примения данных наушников в этих условиях. Например, для велосипедиста на улице среди машин шумоизоляция противопоказана. В метро, в шумной обстановке, шумоизоляция обязательна.

Если у наушников есть шумоизоляция и она нужна, то оценка 5.
Если есть шумоизоляция и она не нужна или наоборот нет шумоизоляции и она нужна, то оценка 1.
Для наушников с частичной шумоизоляции оценка 3.

В нашем примере наушники semi-open и шумоизоляция нужна, соответственно оценка 3

Итоговая оценка является средним арифметическим трех оценок:
Итоговая оценка = (3 + 3 +3)/3 = 3.0

	Логин	Пароль
Вы вошли на сайт как гость
Настройки	Зарегистрироваться	Восстановить пароль	Ru>>En

Таблица анализа и рекомендаций совместимости наушников с усилителем

О таблице совместимости и рекомендаций

Оптимальная громкость

Анализ оценки чувствительности наушников

Источник тихий

Источник громкий

Анализ сопротивления наушников

Оценка по шумоизоляции