на что влияет чувствительность и сопротивление в наушниках
Что означает сопротивление наушников и как оно влияет на звук
Данная статья будет посвящена разбору полетов широкого ассортимента наушников и одному из главных показателей – их импедансу. 16, 32 или 320 Ом – какое сопротивление выбрать и на что оно влияет?
Встретить на улице человека с наушниками можно повсеместно. Кто-то привык к компактным вкладышам или наушникам вставного типа. Для кого-то эталоном хорошего звука стали стильные накладные наушники. Есть и те, для кого качество – определяющий фактор: на голове таких меломанов вы можете наблюдать мониторы. Несмотря на такое разнообразие моделей, едва ли найдутся слушатели, знакомые с такими характеристиками, как: импеданс, сопротивление, выходная мощность. А если слова и кажутся знакомыми, то связать все эти термины воедино выйдет далеко не у многих.
Тайна цифр
Представим, что вы решились на приобретение новой модели наушников. Вопрос бюджета отставим в сторону, поскольку толщина кошелька у каждого покупателя своя. Сразу же обратим внимание на характеристики.
Внимательный покупатель наверняка обращал внимание на ряд непонятных физических характеристик, нанесенных на красивую коробку. Ниже приведена фотография с вырезками трех различных моделей наушников известных брендов:
На что обратить внимание при покупке? Итак, перед нами три модели с различными характеристиками:
Характеристики модели А:
Frequency Response – Диапазон воспроизводимых частот: 10 Hz – 20 kHz;
Impedance – Сопротивление: 22 OHM;
SPL – Уровень громкости: 111 dB (+/- 3 dB);
Характеристики модели B:
Frequency Response – Диапазон воспроизводимых частот: 5 Hz – 40 kHz;
Impedance – Сопротивление: 32 OHM;
SPL – Уровень громкости: 102 dB (+/- 3 dB);
Характеристики модели C:
Frequency Response – Диапазон воспроизводимых частот: 5 Hz – 35 kHz;
Impedance – Сопротивление: 250 OHM;
SPL – Уровень громкости: 96 dB (+/- 3 dB);
Частотный диапазон. Все три модели имеют абсолютно различные числовые характеристики. Наша же задача: определить, какие наушники будут чувствовать себя комфортнее с портативным плеером или смартфоном. Самый широкий диапазон воспроизводимых частот у модели B: от 5 Гц до 40 кГц (при том, что человеческое ухо воспринимает диапазон всего от 16 до 20 000 Гц). Таким образом, частотный диапазон всех трех моделей устроит любого, даже самого взыскательного слушателя. При выборе наушников средней ценовой категории этот параметр не является определяющим, а носит скорее маркетинговый характер.
Сопротивление. Вот тут то мы и дошли до самого интересного: все три модели кардинально отличаются друг от друга. Давайте разберемся, на что же влияет показатель импеданса и какое оптимальное значение сопротивления для использования в паре со смартфоном?
Все наушники разделяются на две категории: низкоомные и высокоомные, причем градация этого деления напрямую зависит от их типа. Так, полноразмерные наушники, с импедансом до 100 Ом считаются низкоомными; выше 100 Ом – высокоомными. Наушники внутриканального типа («затычки» или вкладыши) с показателем сопротивления до 32 Ом – низкоомные; выше 32 ОМ – высокоомные.
В акустическом мире полноразмерных колонок и динамиков все просто: есть колонка на 30 Ватт с сопротивлением в 8 Ом. Подключаем к левому и правому каналу соответствующий 8-омный усилитель и наслаждаемся громким звуком. Ситуация с наушниками намного сложнее и запутаннее. Только в приведенном выше примере мы столкнулись с тремя сопротивлениями:
На вопрос: какие наушники лучше всего подойдут к смартфону, рядовой покупатель уверенно ответит, что лучшая модель – модель с минимальным сопротивлением. «Низкоомные наушники, в связке со смартфоном, будут звучать громче, а для высокоомных нужен отдельный мощный усилитель», – вот общепринятое утверждение продавца-консультанта среднестатистического магазина электроники. «Садитесь, пока что двоечка», – сказал бы мой школьный преподаватель по физике и вот почему.
В тот момент, когда вы увеличиваете громкость воспроизведения музыки, на выходном сигнале меняется не уровень мощности, а напряжение. И лишь напряжение напрямую влияет на мощность. Для этого из школьного курса физики достаточно вспомнить две простых формулы закона Ома:
Таким образом, для определения того, какие же наушники будут играть ГРОМЧЕ, а громкости каких в условиях использования исключительно смартфона будет недостаточно, следует обращать внимание не только на показатель сопротивления самих наушников, но и на максимальный уровень напряжения, которое выдает порт миниджек вашего смартфона или плеера. С этим показателем практически все производители электроники не спешат нас знакомить. Узнать четкий вольтаж на выходе миниджека можно, как правило, только по схемам устройства, найти которые нелегко.
Сопоставлять две разных модели по громкости следует не по уровню мощности, а по уровню потребляемого напряжения. Чувствительность наушников с меньшим сопротивлением больше, чем у высокоомной модели. Но как это отражается на времени автономной работы смартфона?
Наушники и iPhone
Модель А, с сопротивлением в 22 Ома будет действительно звучать громче, но вместе с этим и потреблять больше тока. Как следствие, 32-омная модель В позволит воспроизводить смартфону музыку дольше, как минимум на четверть. Представленные же на рынке смартфоны, имеют максимальное выходное напряжение не более 150 – 200 мВ, чего недостаточно для раскачки наушников с сопротивлением более 100 Ом.
Если же полученная на высокоомных наушниках громкость вполне устраивает, вас ждет приятный бонус – значительное снижение энергопотребления аккумулятора.
Теперь откроем лица моделей, рассмотренных в данной статье. Вот имена всех трех моделей:
Самым «правильным» вариантом наушников для использования в связке с iPhone – низкоомная модель Bowers&Wilkins P7. Это действительно самая громкая из рассмотренных моделей со стандартным диапазоном звуковых частот.
Следующая модель Audio-Technica ATH-CKR10 имеет хороший диапазон воспроизведения и немалое сопротивление в 32 Ом. Учитывая то, что наушники представляют категорию вкладышей, они обеспечивают хороший уровень звукоизоляции, и выходного напряжения смартфона будет достаточно для достижения оптимальной громкости.
Наконец, модель наушников-мониторов Beyerdynamic DR 990 Pro – немецкий эталон в сфере профессионального мастеринга. Качеству звучания этих наушников позавидует любой дорогостоящий конкурент, но высокий уровень сопротивления в 250 Ом делает их использование с iPhone невозможным. Для DR 990 Pro и наушников этой категории требуется отдельный усилитель или аудио-плеер с мощной звуковой картой.
Идущие в комплекте с iPhone наушники EarPod, могут похвастать такими характеристиками:
- Сопротивление: 23 OHMS
Чувствительность: 109 DB
Частотный диапазон: от 5 Hz до 21 kHz.
Сам производитель дает четкий ответ: использовать высокоомные наушники с iPhone без дополнительных аксессуаров нецелесообразно.
Варианты получения хорошего портативного звука
Если же идея получения качественного звука со смартфона вас по-прежнему не покидает, готовьтесь потратить свои кровные на приобретение внешнего портативного усилителя.
Высокоомные наушники действительно звучат лучше своих низкоомных собратьев и вот по какой причине. За счет высокого уровня сопротивления наушников, усилитель отдает меньше тока (при более высоком напряжении), а это предотвращает волновые искажения на его каскаде. Более того, наушники с большим сопротивлением имеют более равномерные амплитудно-частотные характеристики (следствие увеличенного количества витков на магнитной подушке динамика), а при условии низкого сопротивления и со стороны усилителя, АЧХ могут оставаться практически неизменными.
Еще одной альтернативой получения качественного звука является использование так называемых однодрайверных арматурных наушников.
Внешне они ничем не отличаются от традиционных вкладышей, но имеют поднятый диапазон средних и высоких частот, что обеспечивает «чистое и прозрачное» звучание.
Наконец, раз и навсегда решить проблему терзаний перед выбором наушников может покупка плеера с высоким уровнем выходного напряжения.
В отличие от смартфонов и недорогих плееров, в Hidisz установлен мощный предусилитель. Преимущество на лицо: 2,2 В против 100-150 мВ у смартфона. Использование подобных плееров открывает перед меломаном широкий ассортимент высокоомных наушников с настоящим качественным звучанием.
Перед покупкой любых наушников, а особенно высокоомных моделей, обязательно определите максимально возможный уровень громкости, проигрывая музыку на том устройстве, с которым планируете дальнейшую эксплуатацию. Акцентируя внимания на числовых характеристиках наушников, не забывайте, что слух и любая аудиоаппаратура – вещи строго индивидуальные. Наушники с, казалось бы, средними значениями сопротивления и частотного диапазона, зачастую могут дать фору самым технологически совершенным экземплярам.
Технические характеристики наушников влияющие на громкость и качество звучания
Наушники – предмет первой необходимости, дающий шанс спокойно заниматься делами или отдыхать, не мешая окружающим. «Ушки» нужны для прослушивания аудиокниг и музыки, просмотра фильмов и живого общения через мессенджеры или по телефону. Обширная область применения стала причиной выпуска моделей с отличающимися рабочими показателями. Поэтому при выборе важно внимательно изучить технические характеристики наушников. Хотя указанные производителем параметры не отражают в полной мере качества, важные для пользователей.
Основные характеристики наушников
Чтобы выбрать устраивающую модель, необходимо обратить внимание на назначение и конструкцию, а также характеристики, которые оказывают влияние на качество звука. К последним относят:
Но начинать выбор стоит с общих параметров: назначения и конструкции. По назначению выделяют две большие группы:
Первые – это оборудование для профессионалов и истинных меломанов, студийные модели обеспечивают полную детализацию звука, необходимую для профессиональной работы с аудиозаписями. Такие наушники часто выбирают меломаны, ценители звучания с точным воспроизведением всех нюансов. Модели бытового назначения часто искажают звуковую картину с «выпячиванием» частот нижнего или верхнего спектра.
Учитывая способ сопряжения с источником, выделяют:
При покупке проводных наушников следует учесть такой показатель, как длина кабеля, а также проверить наличие адаптера jack 2.5 – 3.5 мм. Если это беспроводная модель, то первостепенная характеристика – радиус беспроводной связи.
Тип конструкции – определяющий параметр выбора. Выпускаются такие модели:
Тип конструкции наушников
Полноразмерные модели выпускают закрытыми и открытыми. Первые не пропускают звуки извне. Вторые снабжены отверстиями, пропускающими шумы окружающего мира.
Определившись с конструктивными особенностями модели, следует перейти к изучению технических показателей. Разберемся, какими должны быть характеристики хороших наушников, и как они влияют на качество.
Чувствительность
Это показатель, определяющий выходное акустическое давление или, если сказать проще – максимальную неискаженную громкость передачи звука. Единица измерения – децибел (дБ).
Определяется чувствительность несколькими параметрами. Влияние оказывают габариты магнитного сердечника, чем эта деталь больше, тем звук будет громче. А так же материал сердечника, если используются неодимовые магниты, то высокая степень чувствительности будет даже при компактных размерах.
Стандартная чувствительность наушников в пределах 90-120 дБ, показатели зависят от вида гаджета. Так, для внутриканальных моделей чувствительность не превышает 110 дБ, в накладных этот параметр достигает 120 дБ, а в полноразмерных – до 140 дБ.
При высоком уровне чувствительности модели играют громко при выставлении уровня громкости у источника в пределах 50-60%. А вот, если показатель чувствительности низкий, то подключать гаджет необходимо к изначально мощным устройствам для воспроизведения.
Однако значение чувствительности, которое производитель указывает на коробке, часто формальное. Параметр может ввести в заблуждение, так как производители используют неодинаковые способы тестирования. Данные зависят от:
Если взять модели с одинаковыми значениями чувствительности, но с отличающимися типами проверки, то при тестировании результаты не будут совпадать.
Дополнительное влияние на чувствительность оказывает сопротивление. Чтобы получить тот же уровень неискаженной громкости, высокоомным моделям требуется большее выходное напряжение, чем низкоомным. Поэтому при выборе нужно учитывать параметры звукового сигнала на наушники, подаваемого от источника:
Поэтому необходимо обращать внимание на соотношение чувствительности к напряжению, этот показатель измеряется в дБ/В. При указании параметра за выходную мощность берут постоянную величину – 1 В. Таким образом, если в характеристиках указано значение 130 дБ/В, то при сопротивлении 32 Ом рабочее значение будет 105 дБ.
Выбирать чувствительность следует с учетом среды использования. Для применения дома подойдут и «тихие» модели, а вот для прослушивания композиций на улице и в общественном транспорте необходимо выбирать вариант с показателями громкости, заглушающими уличный шум.
Не стоит забывать, что частое прослушивание аудио с уровнем громкости 90 дБ и более может негативно повлиять на способность слышать. А звук громкостью 145 дБ вызывает контузию. Поэтому нужно выбирать наушники, безопасные для здоровья.
Частотный диапазон
Это показатель пределов воспроизводимых оборудованием частот. Следует понимать, что не всегда широкий разбег между нижним и верхним пределом – это показатель качества звучания.
Частотный показатель наушников – это формальный параметр, который не способен описать качество звучания. Важен не сам воспроизводимый диапазон, а громкость звучания. Еще ни одному бренду не удалось добиться того, чтобы весь спектр звуков транслировался с одинаковым уровнем громкости. Но чем шире разбег между границами, тем меньше колебания амплитудно-частотных характеристик в нижней части спектра.
Чтобы понять, насколько качественным будет звук, нужно изучить график АЧХ. При построении графика:
На графике видно, каким будет тональный баланс звучания. Выпускают модели с акцентом на нижние частоты или на верхние звуки. На границах диапазона показатели будут резко снижаться вплоть до нуля.
Так, если указан диапазон 5 – 25 000 Гц, то «провисание» звука произойдет за пределами слышимости, то есть звуки, слышимые человеческим ухом, должны воспроизводиться с заявленным уровнем мощности.
При изучении характеристик важно смотреть не только на частотный диапазон, но и на коэффициент искажения в динамиках. Выражается этот параметр в процентах. Чем ниже этот показатель, тем чище будет звучание.
Сопротивление (импеданс)
Импеданс – это полное сопротивление, получаемое на входе наушников. Величина эта складывается из активного и реактивного сопротивления, единица измерения – Ом. Характеристика влияет на громкость звука и зависит от выходной мощности устройства. Больше информации можно узнать здесь.
Если наушники будут использоваться с плеером, смартфоном или компактным ноутбуком, то не рационально искать модель с сопротивлением 50 Ом. А вот для работы с профессиональным оборудованием требуется модель с высоким импедансом.
Импеданс не влияет на скорость разряда батареи. Автономность устройства определяется уровнем громкости, а точнее, мощностью, которая требуется для поддержания заданного уровня громкости.
Выпускаемые наушники принято делить на 2 вида – низко- и высокоомные. Но у полноразмерных и компактных моделей показатели не совпадают. У маленьких наушников к низкоомным относят варианты с импедансом до 32 Ом, у больших – до 100 Ом. Модели с импедансом выше указанных показателей относят к высокоомным моделям.
Если импеданс наушников серьезно превосходит рекомендованное значение, то усилитель будет функционировать с повышенной нагрузкой. Это станет причиной искажения качества звучания или даже приведет к поломке или усилителя на источнике звука, или самих наушников.
Импеданс оказывает влияние и на громкость, и на качество звучания, но не напрямую, а в связи с другими параметрами устройства.
Максимальная мощность
Этот показатель характеризует верхний уровень мощности, который подается на наушники без риска повредить устройство. Измеряется этот параметр в мВт.
Показатель входной мощности связан с другим параметром – чувствительностью. Чем выше чувствительность, тем меньшие показатели мощности потребуются для воспроизведения заданного уровня громкости.
Какие характеристики влияют на громкость наушников
Опытные пользователи не раз сталкивались с ситуацией, когда одни «ушки» звучат намного громче других, несмотря на то, что уровень на плеере не изменялся. Распространенно мнение, что это связано с мощностью модели, но это не совсем так. Да, чем больше мощности, тем сильнее звук, но большее значение для громкости имеет чувствительность.
Нерационально искать модели с большими показателями мощности, если наушники планируется использовать в качестве источника звука смартфон или плеер. Использование чрезмерно мощных наушников может привести к ухудшению качества звука, так как встроенный усилитель источника не будет справляться с нагрузками.
Показатель, влияющий на громкость – это чувствительность. Чем значение чувствительности выше, тем меньше нагрузка на источник звука. Однако ориентироваться только на информацию производителя не стоит. Поскольку пользователями замечена одна особенность: реальная чувствительность редко совпадает с указанной на коробке. Причем, чем меньше цена модели, тем больше вероятность, что это несовпадение будет обнаружено.
Проблема в том, что не разработано стандартов тестирования. Каждый производитель проводит испытания по своим правилам, поэтому рабочие значения моделей с одинаковой чувствительностью могут отличаться.
Какие параметры наушников характеризуют качество звучания
На качество звучания в некоторой степени оказывают влияние все параметры. Но самый очевидный – это частота диапазона. Чем интервал воспроизводимых частот шире, тем богаче палитра звуков. Большинство производителей указывает на коробке стандартный диапазон, в пределах способности человеческого уха воспринимать звуки, то есть 20 – 20000 Гц. Однако эта характеристика недостаточно характеризует качество звучания.
Редкие производители, помимо стандартных цифр, показывают график АЧХ, отражающий рабочую картину. Так, нижние тона могут быть различимы. Но на таком уровне громкости, что слышны исключительно в сурдокамере (акустическом помещении). На улице же услышать басы нельзя. Поэтому указанный на коробке диапазон частоты – это условность.
Примеры технических характеристик популярных наушников
При выборе наушников необходимо внимательно изучать информацию на коробке и в техническом паспорте. Важно не только прочитать краткое описание, но и познакомиться с главными характеристиками, влияющими на звучание.
Xiaomi Redmi AirDots
Xiaomi Redmi AirDots
Популярная модель bluetooth-гарнитуры с надежной влагозащитой. Сопрягается с устройствами на базе Android и iPhone. Соединение производится через Bluetooth 5.0, радиус действия – до 10 метров.
Определить качество звучания помогут характеристики:
На графике АЧХ видно, что в нижнем диапазоне уклон сделан в сторону среднего баса, но НЧ не доминируют. Качество ВЧ типично для наушников бюджетного ценового сегмента, поэтому насладиться мельчайшими нюансами звучания вряд ли получится, но при использовании компактных беспроводных моделей это маловероятно
Судя по отзывам, запаса громкости хватает даже при эксплуатации на улице. Плюс модели – отсутствие задержки сигнала, что часто встречается у других бюджетных беспроводных наушников.
Apple EarPods
Модель с акустическим оформлением открытого типа, вкладыши не оснащены шумоизоляцией. Такая модель подойдет для дома и улиц с транспортным движением, поскольку при прослушивании композиций внешние звуки не подавляются, что позволит вовремя заметить опасность. А вот в общественном транспорте наушники без шумоподавления некомфортны, из-за внешнего шума придется увеличивать громкость, а это вредно для органов слуха.
По сведениям из паспорта чувствительность EarPod равна 104.27 дБ относительно мощности и 118.02 дБ относительно напряжения. Рекомендуемый уровень напряжения источника для этой модели не менее 8.02 dBV на 42 Ом для прослушивания в тихом помещении, и 3.98 dBV на нагрузке 42.21 Ом для применения на улице.
С басами и нижней частью середины полный порядок, а вот верхняя часть средних частот и ноты верхнего регистра после 10кГц подкачали. Возможно, это сделано для улучшения слышимости при разговорах, поскольку Apple EarPod – это в первую очередь гарнитура, а не наушники для меломанов.
JBL Tune 120 TWS
JBL Tune 120 TWS – беспроводная модель, отвечающая строгим стандартам бренда. В описании указано, что диаметр излучателя модели 5,8 мм, и при создании использована технология JBL Pure Bass. Тип акустического оформления – закрытые.
Частотные характеристики модели с акцентами на верхних (выше 10 кГц) и нижних (70-12о Гц) частотах. Тона ниже 70 Гц слышно хуже, а после 40Гц следует полный провал. Слегка завалены и средние частоты, что негативно отражается на качестве звучания.
Модель с повышенным уровнем звукоизоляции, внешние шумы приглушаются, можно использовать вкладыши в шумной обстановке без необходимости увеличения уровня громкости. Даже в общественном транспорте хватает 60-70% максимума уровня громкости, чтобы комфортно слушать композиции, не отвлекаясь на внешние звуки.
Выводы
В заключение хочется отметить, что изучение характеристик – это существенный, но не определяющий момент при выборе модели. Наушники разных марок с одинаковыми техническими характеристиками отличаются по громкости и качеству воспроизводимого звука.
При прослушивании впечатление формируется не только указанными характеристиками, но и другими показателями. Пока еще не создано приборов, которые могли бы воспринимать музыку так, как человек. Следует учитывать фактор субъективного восприятия. В этом легко убедиться, изучая отзывы покупателей, когда одна и та же модель оценивается противоположно. Одним пользователям звучание кажется подходящим, другие же считают, что звук никуда не годится.
Поэтому, подобрав модели, совместимые с используемыми источниками звука, проводят испытания, оценивая звучание лично. Другого пути найти приемлемое для конкретного пользователя качество звука невозможно.