Как выбрать хорошие наушники по техническим характеристикам

АЧХ амплитудно-частотная характеристика наушников.

АЧХ — один из наглядных способов представления звучания головных мониторов в виде графика. Как правило это кривая на которой можно увидеть как передают частоты те или иные наушники. Чем меньше на графике резких изгибов и чем дальше проходит данная линия тем точнее мониторы передают исходный аудиоматериал. Любители басов по графику АЧХ могут понять подходят им эти наушники или нет, на графике в районе низких частот должен быть «горб». Чем выше простирается график, тем звук наушников громче.

Ровная линия АЧХ не гарантирует высокого качества звучания. Это дает нам основание полагать, что звук в наушниках сбалансирован, другими словами низкие частоты не заваливаются и не выпирают, слух не режут.

Низкоомные наушники и портативные источники

Низкоомные наушники, как правило, требуют высокого уровня тока от усилителя при низком напряжении, в то время как высокоомные наушники требуют высокого напряжения при низком уровне тока, что рушит некоторые стереотипы о том, что чем ниже сопротивление наушников, тем это лучше для портативных устройств. На самом деле низкоомные наушники как правило играют громче, но в противовес гораздо быстрее разряжают батарею устройства из-за повышенного потребления тока. Второй неприятной особенностью для низкоомных наушников и большого потребления тока является более тяжелый режим для усилителя, которые при большой отдаче тока усиливает сигнал с большим уровнем искажений.

Таким образом, если портативный источник обладает низким выходным напряжением, то высокоомные наушники будут тихо играть, но если выходное напряжение у источника около 1 В и выше, то разумнее использовать наушники от 32 Ом и выше, это даст и больше качества и батарея устройства будет разряжаться медленнее.

Если сопротивление у наушников низкоомное, то при выборе усилителя надо обращать внимание на то, спроектирован ли усилитель для работы непосредственно с низкоомной нагрузкой. Телефоны и недорогие плееры как правило работают с минимальными искажениями с нагрузками от 100 Ом и при этом имеют не высокое максимальное выходное напряжение, из-за чего низкоомные наушники звучат с искажениями, а высокоомные недостаточно громко

Низкоомные наушники как правило самые высокочувствительные и это порой приводит к проблеме «фоновых шумов», когда в паузах отчетливо слышно все шумы источника. В случае использования усилителя с большим уровнем сигнала в его номинальном режиме работы наушники с более высоким сопротивлением будут более удачны.

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.

Размер динамиков и мощность наушников.

Диаметр динамика — это только его размер и не более того, но почему-то многие покупатели осознано или подсознательно убеждены во взаимосвязи величины драйвера (он же динамик) и качества звучания акустики.

Характеристика размер динамика лишена смысла, по сути это маркетинговая уловка рассчитанная на стереотип непросвещенного покупателя.

Мощность акустики — имеет значение при выборе. Этот параметр сообщает нам о выходной мощности динамиков и влияет на их громкость. Чем выше значение мощности наушников, тем звук «сочнее, ярче», басы больше, интерпретация точнее.

Наушники высокой мощности от 2000 мВТ и выше намного быстрее разрядят батарею вашего портативного устройства. Если мощность источника звука превысит максимально допустимую для наушников, они могут выйти из строя. Учитывайте эти нюансы при выборе.

Рекомендуемое сопротивление наушников для усилителя 12

• 19.09.17 09:58

•
romanrex
•
#293167
•
Гиктаймс

•

•

8900

Научно-популярное, Звук, Recovery Mode

Для усилителей часто можно увидеть такую характеристику, как «рекомендуемое сопротивление наушников» в виде диапазона сопротивлений.
Производители эту характеристику обычно определяют субъективно, попробовав свой усилитель с разными моделями наушников. Другие ориентируются на характеристики конкурентов и подстраиваются под них, если остальные характеристики похожие. При таком подходе неизбежно появляются продукты, для части которых эта характеристика становится завышенной, а для других заниженной. Какой-либо единой формулы для этой характеристики нет.
Но, как это часто бывает, если многие производители указывают подобную характеристику (аналогично «частотному диапазону» для наушников), то возникает ложное впечатление, что на это есть какой-то стандарт.
Эту характеристику можно вывести и посчитать, если подойти к такой задаче от исходного смысла характеристики и обобщить данные от производителей. Если у производителей эти данные взяты субъективно, то их можно посчитать эмпирическими и сделать некой точкой отсчета. Понимая же алгоритм расчета, всегда можно сделать необходимую поправку.

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.

Какой вид импеданса у разных наушников

Внутриканальные наушники

Большинство внутриканальных динамических наушников
обладают ровной кривой импеданса и значение в 16, 24 или 32 Ом не имеют отклонений для частот от 20 до 20 кГц.

На графике по горизонтали указаны частоты, от 20 Гц до 20 кГц. По вертикали – сопротивление (в логарифмическом масштабе).

Полноразмерные динамические наушники

У полноразмерных динамических наушников
довольно часто можно встретить неравномерную кривую импеданса, с локальным подъемов в области низких частот и небольшим подъемом в области высоких частот.

Сопротивление может быть равно 32 Ом без учета реактивной части (условно, это 0 Гц, измеряется любым универсальным мультиметром), но на практике может быть вдвое выше на определенных частотах.

Неравномерность (подъемы) могут указывать как на резонансы, так и на конструктивные особенности излучателя в данном корпусе наушников. Так, при измерении сопротивления, частота и величина подъема может сильно меняться от того, лежат наушники свободно на столе, или одеты на манекен (в этом случае внутреннее пространство наушников задемпфировано).

У некоторых динамических наушников нет заметных резонансов или отклонений. Такая линия условна идеальна, но подбирать наушники таким путем не рекомендуется. В погоне за улучшением одной характеристики, приходится жертвовать другой.
Среди наушников топ-класса можно встретить кривые импеданса как с минимальными отклонениями, так и со значительными. Если у наушников виден узкополосной подъем (на графике выше это Grado GS1000), то усилитель стоит подбирать с низким выходным сопротивлением для лучшего контроля низких частот (как к слову сделано у фирменного усилителя Grado RA1).

Изодинамические (ортодинамические) наушники

Помимо динамических излучателей широкое распространение сейчас получает изодинамический тип излучателя
(и его схожий тип — ортодинамический). У таких наушников всегда прямая линия импеданса. Изодинамические наушники сейчас выпускают: Abyss , Audez»e , HiFiMan, Oppo, Fostex. В советское время были наушники ТДС-5/м, ТДС-7, ТДС-15, ТДС-16 и ТДС-25. Сегодня для моделей ТДС-7 и ТДС-15 чаще всего делают моддинг.

Формально, это идеальная нагрузка для усилителя, однако в области ультравысоких частот (мегагерцы и гигагерцы) у некоторых моделей сопротивление снижается и стремится к нулю. Такое коварство на стандартном графике не увидеть и с некоторыми усилителями это может привести к некачественному режиму работы.

Внутриканальные арматурные наушники

Едва предсказуемо выглядит импеданс у внутриканальных наушников с арматурным излучателем
. Для однодрайверных моделей есть общая черта — всегда существует локальный подъем в области верхних средних частот (в районе 1-3 кГц) и в области самых высоких частот. Благодаря подъему в области высоких частот, большинство однодрайверных арматурных моделей «звучат чисто» в области высоких частот, т.к. в этой области частот усилитель дает меньше искажений.

В низкочастотной области обычно типовое сопротивление в виде 8, 16, 24 или 32 Ом. Выше 500 Гц начинаются подъемы.
В случае, если указано сопротивление в 100 Ом на 1 кГц – то это не означает, что наушники высокоомные, их сопротивление может быть и всего 16 Ом по показаниям мультиметра (в области низких частот).

Гибридные и многодрайверные наушники

Нельзя предугадать кривую импеданса для многодрайверных
и гибридных внутриканальных наушников
. Кривая импеданса может быть какой угодно выше 500 Гц. Просадка сопротивления может спокойно доходить до 4 Ом при заявленных 100 Ом на 1 кГц.

Общие выводы

• Сопротивление в реальности будет как на коробке
  , если наушники: Внутриканальные динамические
  или изодинамические
  
• Сопротивление в реальности будет как на коробке и обладать неизвестными подъемами
  , если наушники: Динамические накладные
  и полноразмерные
  
• Сопротивление в реальности НЕ будет как на коробке
  , если наушники: арматурные
  или гибридные
  

Зачем собственно это все знать? Иногда производители усилителей и плееров указывают, какое сопротивление наушников будет совместимо и на эту информацию полезно ориентироваться.

Если надо узнать реальное сопротивление у арматурных или гибридных наушников, то можно попробовать поискать результаты измерений в интернет. Методы измерения импеданса обычно дают единый результат и не зависят от ПО со стендом или измерительного комплекса.

Что значит сопротивление в наушниках

На что влияет сопротивление или что такое импеданс в наушниках? Данный технический параметр означает следующее: чем больше сопротивление (импеданс)
наушников, тем более мощный должен быть входящий сигнал, чтобы раскачать мембрану.

Таким образом для плееров и других портативных гаджетов приемлемое сопротивление наушников составляет 16-50 Ом. Более мощным наушникам с импедансом от 250 Ом потребуется источник звука мощнее обычного плеера, конечно они будут работать и от стандартного плеера, но мощного звука вы не получите.

Существует следующая закономерность, чем выше сопротивление, тем четче и чище звук. Поэтому низкоомные наушники могут передавать звук с искажением, а высокоомные не достаточно громко при невысокой мощности источника исходящего сигнала.

Хорошим выбором для портативного плеера и компьютера станут наушники с импедансом 32-80 Ом. Для более профессиональной работы в студии и т.п, сопротивление наушников может быть от 200 Ом и выше с использованием усилителей звука.

При выборе наушников, например для плеера учитывайте его мощность, на наушники с каким сопротивлением он рассчитан. Обычно портативные гаджеты предназначены для работы с низкоомными головными мониторами с сопротивлением в 32 Ом.

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.

Импеданс и чувствительность наушников

Косвенно импеданс влияет на чувствительность наушников (к напряжению), чем сопротивление у наушников ниже, тем чаще чувствительность (к напряжению) выше для наушников данного форм-фактора (по размеру диаметра мембраны динамика). У высокоомных наушников как правило чувствительность ниже.

Зависимость чувствительности к напряжению обусловлена уровнем тока, протекающего через катушку индуктивности, чем сопротивление меньше, тем выше ток

При ориентире на «громкость» от свободно выбранного источника стоит обращать внимание на более высокую чувствительность к напряжению и меньшему сопротивлению.. При выражении чувствительности к мощности, сопротивление не оказывает на численную величину чувствительности никакого влияния, а величина чувствительности к мощности между различными наушниками демонстрирует в основном общую эффективность системы (влияние массы диффузора, мощность магнитной системы и т.п.)

При выражении чувствительности к мощности, сопротивление не оказывает на численную величину чувствительности никакого влияния, а величина чувствительности к мощности между различными наушниками демонстрирует в основном общую эффективность системы (влияние массы диффузора, мощность магнитной системы и т.п.)

Что означают буквы в названии наушников

Буквенный префикс в наименовании головных мониторов указывает на конструктивные особенности и некоторые технические детали модели.
Вот пример умной маркировки наушников фирмы Sennheiser:

• CX, а также серия IE — внутриканальные наушники;
• MX — вставные наушники;
• HD — классические с оголовьем;
• RS — беспроводные, в комплекте база и наушники;
• HDR — дополнительная пара беспроводных наушников;
• OMX — вставные с креплением типа «крюк»;
• OCX — внутриканальные с креплением типа «крюк»;
• PMX — накладные или вставные с затылочной дугой;
• PXC — линейка наушников с системой активного шумоподавления;
• PC — компьютерные гарнитуры;
• HME — модели гарнитур, предназначенные для пилотов и экипажей самолетов и вертолетов.

Если в конце названия модели вы встретите индекс «i», то перед вами наушники способные работать с гаджетами Apple.

Определение характеристики

При вычислении соотношений напряжений в децибелах используется формула 20*Log10(V1/V2), при разнице чувствительности к мощности 10*Log10(R1/R2). on-line калькулятор

• Минимальный уровень напряжения: 14 dBV
• Чувствительность наушников к 600 Ом: 102 dB/V

on-line калькулятор116 дБ SPL – это много или мало? На деле, если включить музыку и сделать измерения шумомером, то в реальности вместо расчетных 116 дБ SPL среднее значение будет примерно на 20 дБ ниже. Это связано с тем, что музыкальный трек не является непрерывным шумом на максимальной громкости, а состоит из тихих и громких участков с разной энергетической плотностью. Таким образом, эти 20 дБ являются неким «пик-фактором» и при расчетах для звука от музыки вносятся дополнительной поправкой. Если провести более масштабные исследования, нежели проведенные в лаборатории RAA, то это значение скорректируется в большую или меньшую сторону, но в небольших пределах.
Т.е. расчетное значение 116 дБ SPL, но в реальности это будет музыка со средним уровнем звукового давления в 96 дБ SPL.

На что влияет импеданс наушников

Чувствительность наушников

Чувствительность наушников обычно приводится к мощности, что учитывает сразу две характеристики: подаваемое на наушники напряжение и ток. Это удобная конечная характеристика для теоретиков и крайне запутанная для практического применения конечными потребителями.
Для обычного потребителя логично представлять, что «чувствительность = громкость». С колонками это работает, т.к. всегда значение указывается сопротивлением колонки в виде 4 или 8 Ом, и аналогично указывается мощность усилителя. Запутаться сложно.

Но если для колонок всего два типовых сопротивлений в 4 и 8 Ом и у каждого усилителя приводится мощность под два типа сопротивления, то у наушников порядка 11 сопротивлений: 8,16,24,32,64,128,256,320, 608 и т.п.

В итоге потребитель берет в руки наушники с разным сопротивлением и наивно полагает, что по чувствительности он может что-то сравнить.

Чтобы связь «чувствительность = громкость» была применима к наушникам, чувствительность необходимо выражать к напряжению, а не мощности (как это делает Sennheiser). Но большинство производителей вообще не указывают
, в каких единицах чувствительность приводится.

Именно по этому «все знают» — что высокоомные наушники тихие, а низкоомные наушники — громкие. И наивно полагают, что для высоомных наушников нужен «мощный усилитель», а для низкоомных наушников хватит и вшивого смартфона. И хотя на деле все совсем не так, из-за крайне неудачных терминов из стандартов ГОСТ и AES сформировались отдельные «понятия», противоречащие законам физики, но на простонародном языке достаточно точно описывающими результат, вроде: «Для высокоомных наушников нужен мощный усилитель». Физически безграмотно, зато «всё всем понятно».

Затронем эту тему глубже (осторожно, переходим к формулам из школы, начинаем напрягать мозг !)

На выходе усилителя мы напрямую регулируем вовсе не мощность, а лишь уровень напряжения. В зависимости от сопротивления наушников получается уровень тока, потребляемый наушниками, что в свою очередь определяет итоговый уровень мощности.

Это очень важно понимать, т.к. не изменяя уровень напряжения на выходе усилителя, мы никак физически не можем отдельно увеличить уровень тока и тем самым увеличить уровень мощности

U=I*R
, где
I – сила тока, А
R – сопротивление наушников, Ом

W=I*U
, где
W – мощность на выходе усилителя, Вт
U – напряжение на выходе усилителя, В
I – сила тока, А

Коэффициент нелинейных гармонических искажений.

В западной литературе обычно пользуются КГИ — коэффициент гармонических искажений, тогда как в отечественной литературе традиционно предпочитают КНИ — коэффициент нелинейных искажений. Это пожалуй единственный параметр по которому можно судить о качестве звука. Если вы стремитесь получить высокое качество звучание наушников, выбирайте модели с коэффициентом гармонических искажений менее 0,5%. Головные мониторы с показателем более 1% можно считать посредственными.

Очень часто вы не найдете данного показателя не на упаковке не на официальном сайте некоторых производителей, возможно производителю есть что скрывать, это повод задуматься. Так например широко разрекламированные наушники популярной среди молодежи модели Beats by Dr. Dre Studio имеет коэффициент гармонических искажений 1,5% на частоте 1кГц.

Если вы нашли данную характеристику в описании понравившейся вам модели, обратите внимание на то для какой частоты указан данный показатель. Дело в том, что коэффициент гармонических искажений не постоянен по всему спектру частот

Ввиду того, что человеческое ухо менее разборчиво слышит область низких частот, в низко частотном диапазоне допустимы гармонические искажения до 10%, а вот в области частот от 100 Гц до 2кГц — не более 1 %.

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.

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

Диапазон частот в наушниках и его значение.

Принято считать, что чем выше границы частотного диапазона, тем лучше качество звука. Но как мы знаем из учебника биологии — человек способен различать звук в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Тогда зачем производители различных аудиоустройств выпускают товары с частотами превышаемые слышимую область слухового аппарата человека в два-три и более раз выше.

Если в характеристиках частот понравившейся модели наушников вы видите значения превосходящие пределы слышимой области, скорее это плюс чем минус. Такие динамики способны работать не только в узком граничном режиме, но и имеют дополнительный потенциал, для более точной, без искажений передачи слышимых частот.

Лучшие производители наушников

Теперь вы знаете значение характеристик наушников и вряд ли купите «кота в мешке», но всё же я советую выбирать головные мониторы известных брендов, проверенных временем и зарекомендовавших себя с хорошей стороны.

Вот несколько надежных фирм: AKG, Beyerdynamics, Sennheiser, Audio-Technica, Grado, KOSS, Sony, Fostex, Denon, Bose, Shure. В модельном ряде данных производителей десятки моделей наушников, но как ни крути все они изготовлены по похожим технологиям, поэтому и их акценты очень схожи.

Любителям классического рока стоит присмотреться к моделям фирмы KOSS, они обладают ярко выраженным басом. Головные мониторы под брендом AKG славятся «красотой» — детальностью высоких частот. Наушники немецкой фирмы Sennheizer обычно имеют относительно ровную АЧХ, что свидетельствует о хорошей сбалансированности без заваливания и выпирания частот.