Большинство меломанов думают, что надев аудио аксессуар с наибольшим количеством Ом и «здоровенными» чашками, удастся добиться оптимального звучания. При этом не обращая внимание на устройство, от которого исходит звук. Однако это мнение непрофессионалов. В действительности дела обстоят по-другому.
Символ, обозначающий сопротивление
Что означает импеданс
Вне зависимости от вида устройства, которое используется для подачи звука, каждое имеет усилитель. Он отвечает за формирование колебаний выходного напряжения звуковых волн. За счет этого динамические головки передают звук. Однако средние значения напряжения сильно отличаются в зависимости от устройства.
На смартфонах усилитель звуковых частот имеет показатели в 200 миллиВольт.
Импеданс – это усредненное значение сопротивления, которое меняется в зависимости от частоты.
Портативный усилитель для оптимального звучания
Высокоомные наушники используют не только профессиональные музыканты, но и простые меломаны. Чтобы музыка прослушивалась с достаточной громкостью, нужно согласовать мощность динамиков с устройством. В этом случае воспроизводятся абсолютно все частоты, а звучание – качественное. Решить эту проблему помогает портативный усилитель для наушников — он обеспечивает высокую точность воспроизведения звука.
Принцип работы усилителя следующий: благодаря высокому значению импеданса в наушниках устройство отдает меньше тока, что предотвращает частотные искажения отдельных каскадов. Высокоомная гарнитура имеет равномерные амплитудно-частотные характеристики за счет использования усилителя.
Во избежание ухудшения качества работы наушников и их быстрого изнашивания при покупке техники обращают внимание на импеданс. Какой лучше – зависит от устройств, с которыми они будут взаимодействовать. Этот параметр должен соответствовать модели аудиотехники и прослушивающему устройству. Сопротивление для различных разновидностей наушников влияет на качество звука и обеспечение стабильной работы аудиоустройства.
Высокоомные и низкоомные
По сопротивлению наушники разделяют на два вида. Граница отличается для полноразмерных и внутриканальных приспособлений.
| Тип наушников | Значение сопротивления, Ом | |
| Низкоомные | Высокоомные | |
| Внутриканальные | До 32 | Свыше 32 |
| Полноразмерные | До 100 | Свыше 100 |
Мощность и качество
Производитель может предполагать нормальное качество звука при указанном уровне отдаваемой мощности. Это не всегда реальная максимальная мощность, которую способен отдать усилитель или при которой наушники должны испортится. Полное значение мощности для менее качественного режима может быть гораздо выше. Т.е. производитель указывает, что наушники при такой подаваемой мощности будут играть с прогнозируемым хорошим качеством, но они могут выдержать и более высокие значения.
Какие выбрать
При выборе на основе сопротивления в наушниках требуется учитывать технику, которая будет использоваться. Любое устройство имеет усилитель. Чтобы избежать искажение звука требуется согласование наушников с источником. При выборе аудиоаксессуара требуется полагаться на правило 1/8.
Импеданс на источнике должен быть меньше 1/8 от сопротивления аксессуара. Например для приспособлений с 16 Ом выходное сопротивление на телефоне не должно превышать 2 Ом. Иначе аксессуар даст плохое качество звука.
Для телефона, ноутбука или плеера
Данную категорию устройств относится к компактным. По этой причине рекомендуется приобретать вкладыши, характеризующиеся небольшими размерами. При выборе следует учитывать уровень выходного напряжения на устройстве, а также потребляемую мощность и импеданс наушников.
Совсем немного теории Если коротко ответить на поставленный вопрос, то ответ бы звучал так: Причина кроется в неодинаковых значениях уровня выходного сигнала на разных устройствах, которые используются для прослушивания музыки с одними и теми же наушниками.
Смартфон, компьютер или топовый кинотеатр – каждый из них на выходе имеет усилитель, задача которого сформировать колебания выходного напряжения звуковой частоты (ЗЧ). Эти колебания напряжения и заставляют динамические головки излучать звуковые волны. Но средний уровень выходного напряжения далеко не одинаков для разных классов устройств. Усилитель ЗЧ (УЗЧ) смартфона выдает в среднем 200 мВ (миллиВольт), а головное устройство Hi-End класса может работать и на единицах Вольт и даже больше! Наушники же, подключенные к выходу УЗЧ, обладают конкретной величиной активного и реактивного сопротивлений для разных частот подаваемого напряжения. Усреднённое значение сумм этих сопротивлений называется импеданс.
Для простоты, и чтобы случайно не перейти к расчету своего УЗЧ с идеальными параметрами, а потом не погрязнуть в согласованиях импеданса, будем считать, что сумма внутренних сопротивлений наушников – константа во всем диапазоне частот. В полном соответствии с законом Ома, на разных устройствах они будут звучать по-разному, ведь на них будут подаваться разные величины напряжения, а импеданс считаем постоянной и неизменной величиной. Это значит, что при таких условиях, через излучатель или динамическую головку будет протекать неодинаковое количество тока, на что наушники отреагируют снижением или увеличением уровня громкости. Проблема выбора Среди тысяч моделей разных типов с уникальным сочетанием характеристик легко запутаться, но оставим в стороне всю совокупность их достоинств и недостатков, разделив по группам с учетом только одного параметра – сопротивления. Его величина для изделий колеблется от 8 до 600 Ом, но для примера возьмём самые массовые и доступные – канальные наушники-вкладыши с импедансом от 16 до 64 Ом, ведь поняв главный принцип, вы сможете ориентироваться в выборе этих аксессуаров для любого устройства. Наушники для смартфона Мобильный телефон – вещь компактная и нормальным адекватным решением является выбор именно вкладышей, которые занимают меньше места по сравнению со старшими моделями. Но в контексте обзора, правильнее отталкиваться не от их размера. Чтобы сравнить такие параметры как громкость, потребляемую мощность (не последний аргумент для гаджета с аккумулятором), чувствительность – важно знать диапазон значений сопротивления вкладышей, а также уровень напряжения на выходе УЗЧ смартфона. Ни та, ни другая группа характеристик тайной не является: Среднее значение импеданса для выбранной группы — от 16 до 32 Ом, хотя производятся и модели с сопротивлением 64 Ом; Рядовой смартфон редко может похвастаться выходным напряжением более чем 200 мВ.
Громкость и мощность Чтобы оценить степень влияния импеданса на качество ощущений от прослушивания музыки, для начала, посчитаем ток, который будет протекать в излучателе. От его величины зависит громкость звучания, а также потребляемая мощность. Возьмем наиболее распространённые 16 Ом модели и увидим, что: Если I(сила тока)= U(напр.)/R(сопротивление) то для самых рядовых моделей, при максимальном режиме громкости на смартфоне (на выходе 200 мВ) значение тока составит:
I(A)= 0,2В /16Ом = 0.0125 А или 12,5 мА
Но если подключить 32 Ом-ную модель, то тока будет протекать ровно в два раза меньше:
I(A)= 0,2В /32Ом = 0.00625 А или 6,25 мА
Это значит, что наушники с более высоким импедансом будут заметно тише. Считаем мощность: W(мощность Вт)=I(сила тока, А)*U(напр. В)
При значении импеданса 16 Ом максимальное потребление составит – 2,5 мВт, а 32 Ом – 1,25 мВт. Для покупателя это значит, что высокоомные наушники будут звучать тише, но более экономно расходовать заряд аккумулятора. Низкоомные же, напротив – гораздо громче, при этом потребляя больше тока они, пусть ненамного, но снижают время автономной работы смартфона. Чувствительность Прежде всего, эта характеристика, указывающая, как изменится уровень звукового давления (громкости) при изменении входного сигнала на определённую величину. Чем выше характеристика чувствительности – тем наушники громче звучат. Однако слишком большая чувствительность добавит к музыке собственные шумы усилителя и электрические наводки различной природы.
Понять степень влияния сопротивления на чувствительность немного сложнее – дело в том, что далеко не все производители ставят потребителя в известность о величине чувствительности, а она зависит от импеданса. В лучшем случае, на коробке указана чувствительность вообще без единиц измерения, но иногда указывают дБ/мВт – в этих единицах соотношение на всех частотах будет одинаково. Возможно это и проще для рядового покупателя, только привязка чувствительности к мощности вообще никак не поможет в выборе!
Изменяя громкость регулировками на телефоне или усилителе, Вы не изменяете мощность, а только уровень выходного напряжения. Чтобы вообще иметь возможность оперировать словом «мощность» – нужен потребитель.
В подтверждение этих слов, поставьте мысленный эксперимент – поверните регулировку звука на максимум в усилителе с подключенной акустикой. Увеличилась мощность? Отлично. А теперь отключите провода колонок и крутите регулировки – как меняется мощность? Никак. Сопротивление цепи потребителя стремится к бесконечности. Ток не протекает. Мощности нет. Поэтому, подключая на выход УЗЧ наушники с разным сопротивлением, Вы гарантировано получите несовпадающие величины мощности усилителя. Это говорит о том, что 16-Ом наушники с чувствительностью 97 dB/мВт, обязанные выдавать на каждый потраченный мВт 97 dB звука, и такой же 32-Ом аксессуар с аналогичной чувствительностью, при подключении к одному источнику совершено точно будут работать с разным фактическим уровнем громкости, выдавая разную мощность.
Таким образом, 32-Омные наушники звучат заметно тише, ведь чтобы обеспечить одинаковый ток при разном сопротивлении нужно приложить разное напряжение, а его на выходе УЗЧ может и не хватить. Как не ошибиться В идеальном случае для подбора сопротивления наушников по сопротивлению к конкретной технике надо знать максимальный уровень напряжения, который возможен на выходе УЗЧ без искажений. Имея в наличии эту информацию, достаточно легко посчитать величины тока и фактическую мощность для наушников с разным сопротивлением. Но, если нет возможности сделать расчет, то можно запомнить простое решение: более низкоомные наушники обеспечат больший уровень громкости при высокой чувствительности (возможны шумы и искажения). Идеальное решение для смартфонов и плееров, где ограничено выходное напряжение УЗЧ. высокоомные – будут заметно тише при низкой чувствительности (наводки просто не могут оказать влияние на звучание, их амплитуда слишком мала для этого), но требуют наличия усилителя с большим уровнем выходного напряжения – хорошее решение для стационарной техники.
Характерные значения для различных типов наушников
Внутриканальные
Большая часть имеет ровную кривую со значениями от 16 Ом до 32. Данная категория характеризуется отсутствием отклонений в диапазоне от 20 до 20 килоГерц.
Полноразмерные и накладные
Большинство полноразмерных и накладных моделей характеризуются неравномерной кривой. Отличаются значительным подъемом на низких частотах и небольшим подъемом во время проигрывания высоких. Значение чаще равняется 32 Ом, если не учитывать реактивную часть.
Неравномерность указывает на особенности конструкции излучателя или резонансы. Подъем может меняться от положения приспособления.
Некоторые модели характеризуются отсутствием отклонений. С такими наушниками лучше использовать низкое выходное сопротивление. Объясняется это лучшим контролем на 20 – 1 кГц.
Арматурные
Импеданс у аксессуара с арматурным излучателем предсказать довольно трудно. Однодрайверные модели отличаются подъемом на высоких и средних частотах. Это обеспечивает чистое звучание на высоких и очень высоких. Усилитель создает меньше искажений. Стандартное значение на низких частотах около 25 Ом. ОТ 500 Гц отмечаются подъемы. Если на аксессуаре указан импеданс 100 Ом на 1 кГц это не значит, что модель высокоомная. На низких частотах значение будет около 16 Ом.
Планарные
Категория подразумевает изодинамический излучатель. Имеет прямую линию. В теории это оптимальная нагрузка для усилителя. Однако на высоких частотах импеданс постепенно снижается до 0. Это оказывает негативное влияние на звук.
Технические характеристики, общие понятия
Основные физико-технические параметры, влияющие на качество и громкость звука:
- Воспроизводимый диапазон частот.
- Импеданс (сопротивление).
- Мощность.
- Нелинейные искажения (степень искажения).
- Чувствительность наушников.
Рекомендации: 9 лучших вакуумных наушников
, Какое сопротивление наушников лучше
, Технические характеристики хороших наушников
Диапазон
Человеческое ухо, в основном, воспринимает частотную составляющую в диапазоне 20~20000Гц. Кто-то больше, кто-то меньше, зависит от анатомических особенностей ушной раковины и чувствительности органов слуха. С возрастом, ухо подсаживается, особенно у верхней границы.
С другой стороны, полный спектр частот важен для людей связанных с музыкой, – композиторам, звукорежиссёрам, артистам и меломанам. Такие свойства характерны для профессиональных или высококачественных бытовых изделий. Спектр составляет 5~42000Гц, что позволяет воспроизводить звук с максимально возможной чистотой.
Сопротивление
Или импеданс, – показатель номинального сопротивления на входе наушников. Полный параметр складывается из двух составляющих, резистивной и реактивной. Величина напрямую связана с резонансной частотой.
Сопротивление наушника взаимосвязано с выходными параметрами источника сигнала. То есть, портативная техника (смартфон, плеер, планшет) ограничена по величине выходного напряжения, но лояльна по уровню тока. Поэтому, наушники целесообразно подбирать низкоомные.
Стационарная техника, с более мощным сигналом, допускает варьирование величины напряжения. Отсюда, предпочтительнее пользоваться высокоомными наушниками.
Мощностные показатели
Обобщённый показатель наушников по мощности находится в диапазоне 1~5000мВт. Несоответствие с параметрами источника электрического сигнала, – превышение, может привести к выходу из строя воспроизводящее устройство.
Для получения качественного звучания со смартфона или радиоплеера достаточно нескольких милливатт. Использование более высоких показателей приведёт к быстрому расходу заряда аккумулятора. Кроме этого, звук станет ущербным по частотам, возникнут значительные искажения сигнала. Отсюда, высокая чувствительность наушников компенсирует недостаточную, на первый взгляд, мощность воспроизведения.
Мощные конструкции можно смело применять со стационарными источниками сигнала. Встроенный усилитель обеспечит необходимый уровень. Звук будет чистый и высокого качества.
5 лучших наушников до 1000 рублей
Степень искажения
Конструкция наушников не может обеспечить сто процентное качество звука. Отклонение от нормативных показателей менее чем на 0.5%, считается высококачественным воспроизведением. Показатель 0.5~2.0% свидетельствует о среднем и посредственном звучании.
Чувствительность
Характеристика отражает громкость звучания наушников. Параметр измеряется в децибелах (дБ). Верхний порог находится в диапазоне 100~120дБ. Силу звука определяет размер магнитного сердечника, чем он больше, тем чувствительнее наушники.
Понятно, что у мини устройств, габариты сердечника невелики. Отсюда, вкладыши, таблетки, вакуумные наушники имеют низкий порог чувствительности. Ощущение громкого звучания достигается близким расположением мембраны к барабанной перепонке. Накладные и полноразмерные конструкции обладают увеличенным сердечником и большей гибкой перепонкой. Соответственно, имеют повышенную мощность и чувствительность.
Одинаковый сигнал, поданный на разные виды наушников, будет воспроизводиться неодинаково. Громче при большей чувствительности, тише – с меньшим порогом. В сопроводительной документации производитель, как правило, отражает значения параметра. Но, единого стандарта не существует. Поэтому, одинаковые, на первый взгляд, устройства, звучат с отличной громкостью у разных производителей.
Миф №5: дорогие наушники требуют дорогой звуковой карты
Типичная ситуация: пользователь покупает дорогие наушники, вставляет их в свой компьютер, и слышит что-то невразумительное. Как ни странно, в большинстве случаев это связано c неправильным выбором выхода звуковой карты. Если открыть Datasheet на уже устаревший Realtek 1150, то можно увидеть:
Конечно, производителю ничего не мешает изменить результат как в худшую, так и в лучшую сторону. Поэтому проверяем импеданс звуковой карты самостоятельно, с помощью резистора и мультиметра. Для этого достаточно померить напряжение под нагрузкой и без, и посчитать по результатам замеров внутреннее сопротивление выхода:
Но, что более интересно — результирующая АЧХ наушников куда больше зависит от того, как они сидят на голове, а также от состояния амбушюр.
Серый график — это результат 5 замеров зависимости от положения на голове — разница достигает 5 dB и более. На этом фоне изменение на несколько децибел от внутреннего сопротивления звуковой карты — не повод для паники.
Наглядная демонстрация причины появления гневных комментариев к наушникам, которые долго держатся на рынке. Пользователь покупает новые наушники взамен сломавшихся старых, и слышит разницу. Но причина не в плохой модели, а в просевших амбушюрах.
Куда более важным является потеря баса из-за неспособности усилителя выдать нужный ток.Чтобы это проверить можно воспользоваться программой RMAA и второй половинкой импровизированного стенда:
Вживую выглядит еще более запутанно:
По результатам теста видно, что Realtek 1220 в исполнении Gigabyte не теряет бас.
А уровень искажений находится за гранью возможностей человеческого уха, даже если не учитывать тот факт, что запись велась на линейный вход, вносящий дополнительные искажения
Миф №3: чем больше импеданс, тем мощнее нужен источник
Чтобы наушниками было комфортно пользоваться, они должны выдавать некоторый уровень громкости. К примеру, 95 dB SPL, как наиболее подходящее для прослушивания музыки без риска повреждения слуха.
Так как омы, ватты и вольты, и децибелы, взаимосвязаны, вывести одно из другого не составит труда:
Но, конечно, считать это никто не будет, поэтому можно воспользоваться табличкой для 95 dB SPL:
Таблица наглядно показывает, что омы тут — не самый важный параметр. У наушников такой разброс по чувствительности, что и разброс требуемой мощности для достижения нужной громкости становится большим. Но для выбора усилителя главным параметром тут выступает чувствительность не к мощности (dB SPL/mW), как указывает большинство производителей, а к напряжению (dB SPL/V). По ней очень просто определить сколько вольт должен отдать источник на наушники чтобы получить требуемое звуковое давление.
Для того, чтобы подобрать источник к наушникам чуть лучше, чем наугад, потребуется знать выдаваемое им напряжение.
Ошибка в подборе здесь — это не только недостаточная громкость, но и испорченные наушники.
Чтобы не ошибиться, потребуется документация производителя или обзор. Скорее всего будут указаны ватты: mW, dBm; или единицы напряжения: Vrms, Vpk, Vpp, dBu, dBV (о наличии каких-то единых стандартов приходится только мечтать).
Отсутствующие на схеме dBV, dBu и dBm это уже в логарифмической шкале. В отличие от обычных звуковых dB, где за точку отсчета используют звуковое давление порога слышимости, для dBV это 1 вольт, для dBu это напряжение, необходимое для получения 1 mW мощности на нагрузку 600 Ω округленно 0,775 V (но только для звука, в других областях точка отсчета будет другой).
В большинстве случаев телефоны и плееры, за исключением флагманских и Hi-Res способны выдать не более 0,4 V RMS, встроенные звуковые карты 0,7–2,2 V RMS, внешние 7 V RMS, бюджетные профессиональные звуковые карты 3–16 dBu. А вот стационарный Hi-Fi может подать на наушники и 50 V RMS. И это не шутка.
Казалось бы, достаточно посчитать требуемое напряжение, посмотреть табличку, и можно с уверенностью сказать, каким наушникам хватит и простенькой звуковой карты, а каким потребуется действительно мощный усилитель.
Но производители наушников не так просты. У каждого своя методика замера чувствительности и импеданса, начиная от выбора частоты или полосы частот для замеров, заканчивая тем, что идет в конечный результат: максимальное или среднее значение, которое (не)кстати можно рассчитать несколькими способами. Поэтому без независимых обзорщиков тут никак не обойтись.
Теперь переходим к ответу на вопрос из начала. Для получения 94dB SPL, используя Sennheiser HD 650 с чувствительностью 103 dB SPL/V и импедансом 300 Ω, требуется всего 0,279 V RMS и 0,225 mW. Большинство портативной техники такое обеспечит, но на улице и тем более в метро этого окажется недостаточно из-за высокого уровня шума и отсутствия звукоизоляции, ведь наушники открытого типа не для улицы.
С другой стороны, для Shure 1840 с чувствительностью 96 dB SPL/mW и импедансом 65 Ω для достижения той же громкости требуется 0,506 V RMS и 3,800 mW. То есть, для получения того же уровня громкости, требуется аппаратура классом выше. И пускай вас не смущают такие скромные цифры — в рабочем применении, когда требуются большие уровни звука, не каждый источник может выдать необходимую мощность без потерь басов или ограничений амплитуды. Это и послужило источником для следующего мифа.
Содержание
При выборе наушников покупатель часто оказывается в плену мифов, родившихся из непонимания, что делать с заявленными параметрами. И особенно импедансом, ведь напарником наушников является усилитель источника, которому со всем этим и предстоит работать.
Чтобы ответить на вопрос «Когда нужен более мощный усилитель?» надо понимать, что мода на мощность пошла из стационарной акустики, основная масса которой укладывается в диапазон импеданса 4–8 Ω. Большие размеры динамиков не дают разгуляться инженерной мысли по части других параметров, тогда как у большей части наушников импеданс от 16 до 600 Ω. По логике стационарной акустики — чем больше ватт, тем громче. А из курса физики все знают, что чем больше сопротивление, тем меньше ватт пойдет в нагрузку. В результате таких упрощений даже профессионалы зачастую ошибочно полагают, что это сработает и с наушниками.
Миф №2: импеданс можно замерить мультиметром
К сожалению, таким способом можно замерить только сопротивление постоянному току. Импеданс только выражается в омах, как если бы вместо реальной нагрузки в цепь был включен резистор для получения того же тока. Упрощенная электрическая модель динамика выглядит таким образом:
Замерить все это мультиметром, используя его в качестве омметра, невозможно. Но это может сделать звуковая карта компьютера с помощью программы REW по следующей схеме:
И по результатам замеров получется график импеданса и электрической фазы:
Как подобный график преобразуется производителем в единственную цифру остается только догадываться.
