Ачх наушников
Амплитудно-частотная характеристика наушников (сокращенно АЧХ, также «частотный отклик системы», на английском — frequency response) — это зависимость амплитуды колебания (громкости) на выходе наушников от частоты воспроизводимого гармонического сигнала. Амплитудно-частотная характеристика показывает тональный баланс. Из амплитудно-частотной характеристики получают частотную характеристику, который еще называется как диапазон частот, указываемая на коробках или в документации на наушники.
Частотный диапазон разбивается на низкие, средние и высокие частоты, на картинке выше показано, как соотносится сетка частот и названия частотных диапазонов. Ниже указаны значения каждого диапазона. Как можно заметить, частоты воспринимаются в логарифмическом представлении — через удвоение частоты. Диапазон частот, в котором частота верхней границы вдвое больше нижней, называется октавой. Например октавами являются частотные диапазоны: 20 ~ 40 Гц, 250 ~ 500 Гц, 3 ~ 6 кГц.
|
Общепринятые наименования частотных диапазонов |
||
| 20 — 40 Гц | Low Bass | Нижний бас |
| 40 — 80 Гц | Mid Bass | Мидбас |
| 80 — 160 Гц | Upper Bass | Верхний бас |
| 160 — 320 Гц | Lower Midrange | Нижняя середина |
| 320 — 640 Гц | Middle Midrange | Центральный диапазон средних частот |
| 640 Гц — 1.28 кГц | Upper Midrange | Верхняя середина |
| 1.28 — 2.56 кГц | Lower Treble | Нижние высокие |
| 2.56 — 5.12 кГц | Middele Treble | Средние высокие |
| 5.12 — 10.2 кГц | Upper Treble | Верхние высокие |
| 10.2 — 20.4 кГц | Top Octave | Верхняя октава |
Для оценки звучания инструментов и различных звуков предлагаем для ознакомления следующую диаграмму:
Зеленый цвет — основной диапазон звучания (серо-зеленый — не доминирующие нижние частоты), оранжевый — послезвучия, обертоны, доп. гармонический ряд, (серо-оранжевый — верхний не доминирующий диапазон).
По вертикали на графике указывается уровень громкости, он обычно выражается в децибелах (дБ). Изменение звукового давления в два раза соответствует 6 дБ. Субъективное восприятие громкости зависит от многих факторов (кривых равной громкости, спектрального состава и т.п.), но в общих случаях можно примерно ориентироваться, что изменение звукового давления в два раза будет соответствовать изменению громкости в два раза.
Значения могут указываться относительным, а могут быть абсолютным в SPL (Sound pressure level — уровень звукового давления). По уровню SPL можно определить чувствительность наушников.
В этом примере показаны АЧХ двух наушников, А и Б. Наушник А воспроизводит тише низкие и высокие частоты, нежели наушник Б, но при этом воспроизводит средние частоты громче.
Здесь показано отклонение между наушниками и более четко видно, что на низких частотах наушника А на 6 дБ играет тише, а также до 6 дБ на самых высоких частотах (верхней октаве). Зато на средних громче почти на 6 дБ. Другими словами, Наушник А в два раза тише играет низкие и самые высокие частоты, и, наоборот, громче почти в два раза средние частоты.
Для оценки ровности звучания предлагаем несколько общих графиков.
Общие типы АЧХ для открытых, закрытых и накладных наушников. Особенности.
Здесь можно наблюдать несколько характерных типов АЧХ. Зеленый график — это субъективно ровная АЧХ, на самых высоких частотах можно видеть спад, он воспринимается ровно из-за того, что мы привыкли воспринимать ту ровную АЧХ, которую воспроизводит акустические системы находясь впереди слушателя. По отношению к уху, это под 60 градусов. Если же акустику с прямой АЧХ поставить сбоку, под 0 градусов, то будет восприниматься избыток самых высоких частот. Поэтому благодаря плавному завалу достигается субъективно ровное звучание. Желтый график — это как правило аудиофильские наушники с акцентированными низкими и высокими частотами.
Такие наушники пользуются особенным спросом среди тех, кто слушает записи живой музыки, в которой самых низких и самых высоких частот минимум. Голубой график — это наушники с акцентом на верхних средних частотах, обычно такой график бывает у мониторный наушников для музыкантов, которым важно максимально отчетливо и разборчиво слышать голос.
кже это можно встретить и в аудиофильских наушниках для тех, кто отдает предпочтение прослушиванию вокала. Красный график — это специальный провал, который может служить решением против сибилянтов или другого акцента звучания. которое не устраивает слушателей при прослушивании определенных жанров. Определившись, для каких задач вы хотите приобрести наушники, вы можете отобрать ряд моделей по характерным особенностям на АЧХ.
В районе высоких частот обычно можно наблюдать неравномерность. Высчитывать точные частоты и высоты пиков и провалов не стоит, т.к. они зависят от того, как будут надеты наушники. На нашем специальном стенде вариаций надеть наушники не так гораздо меньше, нежели на более простых стендах, а также стенд наиболее приближен к реальности. Тем не менее, если ушная раковина у вас другая, а наушники одеваете несколько иначе, то данная неравномерность будет лишь ориентировочной. Также в зависимости от уровня громкости субъективно эта неравномерность будет восприниматься немного иначе, что следует из исследований о кривых равной громкости.
Линия графика может быть с некоторой неравномерностью. Неравномерность на АЧХ может появляться или от долго затухающих резонансов, или от интерференции звуковых волн (что характерно для наушников со сложными профилями защитных решеток). В первом случае — это говорит о худшем звучании, во втором случае не влияет на звучание. Для полной картины нужно смотреть диаграммы кумулятивного спектра (что является трехмерной сонограммой) или затухания резонансов в зависимости от периодов на конкретных частотах.
Ряд провалов обусловлены интерференцией волн. На графиках без сглаживания они представляют собой провалы в узком диапазоне частот. Такие провалы не являются значимыми и сильно зависят от посадки наушников.
Общие типы АЧХ для внутриканальных наушников (затычек). Особенности.
Здесь можно наблюдать несколько характерных типов АЧХ. Зеленый график — это субъективно ровная АЧХ, на самых высоких частотах можно видеть спад, он воспринимается ровным из-за того, что мы привыкли воспринимать ту ровную АЧХ, которую воспроизводят акустические системы, находясь впереди слушателя. По отношению к уху, это под 60 градусов. Если же акустику с прямой АЧХ поставить сбоку, под 0 градусов, то будет восприниматься избыток самых высоких частот. По этому благодаря плавному завалу достигается субъективно ровное звучание.
Оранжевый график показывает наушники с повышенной отдачей на низких частотах, такие наушники предпочитают в основном в портативном применении при прослушивании музыки от мобильного телефона или плеера. Многие плееры и телефоны имеют спад в районе низких частот (например в целях экономии батарей) и более басовитые модели наушников этот недостаток могут исправить. Голубой график — это наушники с акцентом на верхних средних частотах, обычно такой график бывает у мониторных наушников для музыкантов, которым важно максимально отчетливо и разборчиво слышать голос. Также это можно встретить и в аудиофильских наушниках для тех, кто отдает предпочтение прослушиванию вокала. Определившись, для каких задач вы хотите приобрести наушники, вы можете отобрать ряд моделей по характерным особенностям на АЧХ.
Неравномерность выше 10 кГц сильно зависит от посадки наушника в ушной канал и смещение в полмиллиметра полностью меняет график. По этой причине стоит оценивать график как среднее значение на этом участке.
На АЧХ можно наблюдать от одного до нескольких резонансов, зависящих от глубины посадки. Частота такого резонанса сугубо индивидуальна для каждого слушателя, поэтому на графике данный резонанс исключается, но показывается типовое значение резонанса тусклым цветом. В идеале лучше брать наушники, у которых такие резонансы незначительны или отсутствуют вовсе.
Зависимость АЧХ от усилителя и импеданса наушников
Вид АЧХ зависит от импеданса наушников и полного сопротивления усилителя (output impedance). Как правило, АЧХ наушников остается неизменной при выходном сопротивлении усилителя близком к нулевому, а также при импедансе наушников с минимальным отклонением по характеру близким к резистивному. Чем выше выходное сопротивление усилителя и чем больше колеблется кривая Rz, тем больше меняется АЧХ наушников.
При измерениях в RMAA выхода усилителя на активной нагрузке, где нагрузкой являются наушники, можно видеть АЧХ с горбом в районе низких частот. В данном случае показывается как меняется АЧХ наушников против усилителя с нулевым сопротивлением. Погрешность подобного графика зависит от входного сопротивления звуковой карты, и чем оно выше, тем погрешность ниже.
В примере рассмотрим зависимость АЧХ от усилителей с разным выходным сопротивлением. В нашем примере у наушников сопротивление 20 Ом с максимальным значением 60 Ом на 60 Гц.
На графике Rz сопротивление меняется до 60 Ом на низких частотах. По горизонтальной оси частоты, по вертикальной — сопротивление в логарифмической шкале.
При подключении к усилителям с разным выходным сопротивлением можно видеть, как меняется АЧХ. Можно видеть, что при подключении наушников к усилителю с выходным сопротивлением в 300 Ом АЧХ на 60 Гц меняется до 7 дБ.
Частотный диапазон, указываемый на коробках для наушников не показывает амплитудно-частотную характеристику, а показывает лишь крайние частоты, после которых предполагается спад. Для усилителей, имеющих как правило ровную АЧХ указывают пределы в дБ, например -1 дБ, -3 дБ или другое число. Например 20Гц — 20кГц — 3дБ, будет означать, что уже на 20 Гц и 20 кГц амплитуда сигнала ниже на 3 дБ, нежели на частотах в районе 1 кГц.
Источник: doctorhead.ru
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.
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.
На что влияет чувствительность наушников?
Отвечу коротко — параметр чувствительность отвечает за громкость звука. При одинаковой мощности наушников, громче будут звучать те, чей показатель чувствительности выше. Ориентируйтесь на показатель чувствительности от 90 дБ и выше, такие устройства можно считать хорошими.
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.
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.
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 %.
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.
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.
Итоговые значения главных технических характеристик головных мониторов должны быть следующие.
Хорошего вам дня и удачи в выборе наушников!
Источник: azzaron.ru
Теория
В идеале АЧХ должна быть прямой для случая, когда источником является акустическая система, вроде компьютерных колонок, колонок домашнего кинотеатра или студийных мониторов. Расположение же наушников относительно наших ушей совершенно другое, они располагаются не под 60 градусов относительно оси уха, а без отклонений под 0 градусов. Попробуйте провести эксперимент, и послушайте АС в условиях равностороннего треугольника и на оси. Звучание будет заметно различаться не только по построению сцены, но и по восприятию различных частотных диапазонов. Все это – влияние строения ушной раковины и слухового канала. Колонки на оси станут «ярче» в области высоких частот и по-другому будут звучать в области средних частот.
Наушники не только находятся на оси, они находятся рядом с ухом, или вообще вставлены в слуховой канал (в случае «затычек»). Все это существенно влияет на восприятие частотного диапазона и для каждого человека — индивидуально
Идеальная АЧХ от АС
Идеальная АЧХ от АС представляет собой прямую линию, обозначающую, что все частоты воспроизводятся одинаково громко.
Если динамик наушника расположить в ухе у барабанной перепонки, то ровной АЧХ будут восприниматься такие АЧХ, которые соответствуют красной или желтой линии. Именно такая АЧХ наушников субъективно является «прямой». К сожалению, полностью на них ориентироваться нельзя, т.к. у каждого человека свое строение ушей и соответственно получается большой разброс отклонений от «идеала». Другой момент – расположение источников у уха дает другое психологическое восприятие АЧХ, нежели когда проводится прослушивание источников на удаленном расстоянии. В связи с этим, некоторые издания после измерений делают «универсальную» поправку на измеренные АЧХ (поправку на свое измерительное оборудование), но большой пользы от этого как правило нет. В случае с наушниками можно лишь делать общие выводы.
К слову, расположение микрофона в ухе манекена может быть как у места барабанной перепонки, так и у входа в слуховой канал (для измерений полноразмерных и накладных наушников). Что дает более адекватный результат, ученые пока достоверно не определили. В нашей лаборатории используется манекен с расположением микрофона у входа в слуховой канал.
Вторым фактором, снижающим пользу компенсирующей кривой, является разное восприятие АЧХ от уровня громкости. В итоге, для тихого прослушивания провал в области верхних средних и нижних высоких частот должен быть минимален, а для громкого воспроизведения провал должен быть существенным.
Примеры
Охватывающие наушники
Если на графике наблюдаются провалы в районе 2-5 кГц, то эти наушники могут дать хорошую компенсацию в сторону восприятия ровной частотной характеристики. Спад на высоких частотах компенсирует расположение наушников на оси уха.
Сиреневый – условно идеально ровная АЧХ. Красный график показывает подъем низких частот – такие наушники басовитые. Зеленый – наоборот снижение низких частот, такое звучание ближе к звучанию акустических систем, где существует естественный спад в районе низких частот (в системах без мощного сабвуфера). Оранжевый – наушники с возможными сибилянтами, подчеркивающими звуки «ссс». Голубой – подъем в области высоких частот.
Накладные наушники
В измерениях накладных наушников можно наблюдать спад в районе низких частот. Это может быть вызвано использованием поролоновых амбушюр или неплотным прилеганием к ушам. При возникновении любого воздушного зазора снижается уровень низких частот. Сделать оценку уровня баса в данном случае помогает измерение через специальный плоский стенд, с мягкостью, повторяющей кожный покров человека (в нашем случае Soft Flat Stand — SFS).
Вставные наушники
Вставные наушники вставляются напрямик в слуховой канал, и ровными будут восприниматься те, у которых будут минимальные провалы в области верхних средних и нижних высоких частот, и довольно существенный провал в области высоких частот. Для вставных наушников завал в области высоких частот должен быть еще выше, чем у полноразмерных наушников, т.к. меньше преград, ответственных за естественное снижение высокочастотного диапазона.
Зеленый и сиреневый график относятся к “ровным АЧХ”, их различие в разном провале уровня верхних средних и нижних высоких частот, где чувствительность уха максимальна. Чем больше будет провал, тем на большей громкости наушники будут восприниматься ровными и наоборот, чем меньше провал, тем на более тихой громкости будет субъективно ровное звучание.
Красный график показывает басовитые наушники, а голубой – яркие в области высоких частот.
Резонансы
На графиках вставных наушников можно видеть пики в области высоких частот, как правило, это резонансы, возникшие в закрытом пространстве звуковода и ушном канале. Частоты резонансов зависят от глубины посадки наушника и формы ушного канала.
У накладных и полноразмерных наушников резонансов гораздо больше, однако они имеют меньшие амплитуды и тем самым отражаются на АЧХ как небольшая неравномерность. У накладных и полноразмерных наушников резонансы образовываются преимущественно переотражениями в ушной раковине и зачастую формируют объемность звучания.
Практика — реальные результаты
Примеры
Ровные АЧХ, признанные в студиях для полноразмерных наушников
Можно наблюдать большую неравномерность в области верхних средних и нижних высоких частот.
Ровные АЧХ, признанные в домашних системах для полноразмерных наушников
Тут АЧХ близка к прямой и жалоб на субъективный подъем диапазона в области 3 от слушателей нет.
Как согласовываются мнения, полученные в студиях и домашних системах, где альтернативой служат акустические системы высокого класса с довольно ровными АЧХ? Дело в том, что в студии наушники слушаются на большой громкости, а дома на невысокой. Исходя из кривых равной громкости, при большей громкости, область в районе 3 кГц воспринимается громче, поэтому при выборе наушников надо учитывать, с какой громкостью они будут слушаться.
Ровная АЧХ для вставных наушников с высокой шумоизоляцией в области низких частот
Благодаря хорошей шумоизоляции, при небольшой громкости наушники могут воспроизвести весь спектр частот и искусственные спады и подъемы на АЧХ не требуются.
Предпочтительная АЧХ для вставных наушников с низкой шумоизоляцией в области низких частот.
В метро и другом транспорте, низкочастотный гул достаточно высок, что бы заглушить низкочастотную составляющую в музыкальной композиции. По этой причине басовитые модели пользуются большей популярностью и воспринимаются ровными. В параметрах порой указывается уровень шумоизоляции, но, как правило, в средне и высокочастотном диапазоне.
Измерения
Для измерений АЧХ наушники одеваются (или вставляются) на специальный стенд с измерительным микрофоном. В нашей лаборатории используются стенды HDM1, SFS и IECS. На наушники подается специальный сигнал, который записывается микрофоном. После записи специализированный софт рассчитывает АЧХ.
Для получения графиков на Personal Audio используется ARTA с использованием теста с периодическим шумом (для наушников). Полученная АЧХ в ARTA экспортируется в текстовом формате, после чего импортируется в RAA. В RAA проводится коррекция данных с компенсацией влияния внутреннего сопротивления усилителя, используемого при тестировании наушников. После отрисовывается конечный график.
Методы измерений
Вариантов с тестовыми сигналами и формулами подсчетов много. Самым первым способом было поочередное воспроизведение синусоидального сигнала разных частот, где по зафиксированным амплитудам сигнала с микрофона строился график АЧХ. Данный метод очень прост, но слишком долгий и трудоемкий. Такой тест можно сделать вручную без ПК или специализированных вычислительных приборов. В автоматическом режиме такой тест можно запустить в приложении STEPS (ARTA), строящим помимо АЧХ линии графика гармонических искажений, вторую, третью, четвертую, пятую и сумму гармоник с шестой по двенадцатую.
Более быстрым является измерение скользящим синусом. На наушники подается синусоидальный сигнал, где сигнал плавно меняет свою частоту. После, по огибающей трека или спектральному анализу строится АЧХ. Данный метод уже требует большого количества вычислений и вручную не делается. Таким методом можно измерять в RMAA (“”), ARTA (“”). Для акустических измерений применяется лишь когда нужно сделать измерение гармонических искажений. В ARTA таким образом измеряется вторая, третья и четвертая гармоника.
Еще быстрее есть метод с воспроизведением мультитонового сигнала, однако для адекватного результата сигнал не должен содержать шумов. Такой метод не рекомендуется использовать для акустических измерений. Метод есть в RMAA («») для измерений цапов, ацп и других электрических цепей с высоким соотношнием сигнал/шум.
Другой тип сигналов – шумовые с ровным распределением спектра частот.
Белый или розовый шум. Данный метод обладает низкой точностью из-за сильной погрешности от обычного шума и в акустических измерениях не применяется. Преимущество теста – приблизительная оценка за короткий промежуток времени. Тест удобен во время real-time оценок. Такой метод есть в TrueRTA.
Периодический шум. Специальный шумовой сигнал (их несколько разновидностей в которые входит и MLS сигнал), при анализе которого строится импульсная характеристика. Из импульсной характеристики строится АЧХ. На сегодняшний день, это самый рекомендуемый метод для измерения АЧХ.
Измерения через импульсную характеристику напрямик. Воспроизводится импульс и записывается через микрофон. Для акустических измерений метод дает высокий уровень погрешности, т.к. шум вносит большую погрешность.
Источник: personalaudio.ru
Основные типы наушников
Типы наушников отвечают на вопрос, как они держатся на голове и сидят на ушах. Полноразмерные наушники, оснащаются оголовьем с большими чашками и амбушюрами, полностью охватывающими уши. Наушники по определению не давят на уши, поэтому считаются наиболее комфортными среди всех типов. Размеры наушников не ограничивают конструкторов в использовании крупных высококачественных излучателей, поэтому подавляющее большинство самых совершенных по звучанию наушников ‒ полноразмерные. Но крупные размеры иногда могут быть и недостатком, например, вне дома и офиса большинство меломанов предпочитают более компактные модели.
Полноразмерные наушники полностью охватывают уши, накладные — садятся поверх ушной раковины
Накладные наушники принципиально не отличаются от полноразмерных, но имеют меньшие размеры чашек и амбушюров, не охватывая, а накладываясь на ушные раковины. Из-за меньшего веса многие меломаны выбирают их для прослушивания музыки в дороге, однако этот тип наушников слегка придавливает уши, причиняя некоторые неудобства. Зато, в отличие от полноразмерных моделей, накладные наушники не мешают носить очки и крупные серьги. Кроме того, среди накладных наушников часто встречаются модные дизайнерские модели, отличающиеся разными цветами и оригинальной формой. Такие наушники подойдут тем, кто ценит индивидуальность стиля и любит выделяться.
Наушники-вкладыши, похожие формой на капли, вкладываются в ушную раковину. Легкие и очень компактные эти наушники не дают бескомпромиссного звука, зато стоят недорого и позволяют слышать, что происходит вокруг, предупреждая пользователя о возможных неприятностях.
Вкладыши помещаются в ушную раковину, внутриканальные — вставляются в слуховой канал
Тем же, кто хочет получить миниатюрность наушников, но и отличную шумоизоляцию вкупе с высоким качеством воспроизведения стоит обратить внимание на внутриканальные модели («затычки»), которые вставляются прямо в слуховой канал. Однако для наилучшего качества воспроизведения и комфортного использования внутриканальные наушники должны как можно точнее подходить к диаметру и форме ушного канала, поэтому пользователям часто приходится подбирать насадки-амбушюры, приобретая, например, дополнительные насадки из вспененной резины. Самые дорогие модели внутриканальных наушников предлагают опцию индивидуального изготовления под уши будущего владельца. Если же внутриканальные наушники сидят в ушах не идеально, они и звучать будут также, особенно в области басов, вызывая к тому же неприятные ощущения во время длительных сеансов прослушивания.
Акустическое оформление наушников
Акустическое оформление наушников связано с конструкцией чашек: открытый тип ‒ воздух от обратной стороны излучателя свободно покидает наушники сквозь чашку, сделанную обычно в виде металлической или пластиковой решетки. Закрытый тип ‒ задняя чашка динамика герметична, создавая акустическую камеру, в которой работает излучатель. Встречается также третий тип ‒ полуоткрытый, где камера излучателя не закрыта полностью, оставляя проход для воздуха.
Открытые наушники – облегченные, комфортные, имеющие нейтральный и воздушный характер воспроизведения, ‒ в отсутствии задней камеры негде проявиться корпусным резонансам, окрашивающим звук. С другой стороны от наушников открытого типа труднее получить самый глубокий бас, так как производители вынуждены бороться с естественным спадом чувствительности -6 дБ/октава. Помимо этого, открытые наушники почти не отсекают внешние звуки, хуже защищены от влаги и пыли, поэтому плохо приспособлены для использования в шумных местах и вне помещений.
Cлева — открытые наушники, справа — закрытые
Закрытые наушники дают повышенную звукоизоляцию, отсекая внешние шумы и не допуская утечек звука вовне. Закрытая камера без особых проблем позволяет настроить воспроизведение хоть на повышенную отдачу басов, хоть на равномерный баланс воспроизведения. Недаром большинство мониторных наушников для профессионалов имеют закрытую конструкцию. С другой стороны у некоторых закрытых моделей все же можно заметить легкую корпусную окраску или слабое эхо от герметичной камеры. При длительном прослушивании в закрытых наушниках могут перегреваться (потеть) уши.
Полуоткрытые наушники ‒ промежуточная конструкция, по звукоизоляции и характеру воспроизведения они берут больше от открытого или закрытого типа в зависимости от степени звукопроницаемости чашек.
Типы излучателей наушников
Динамический излучатель ‒ самый распространенный тип драйвера, применяемый в большинстве наушников и традиционных акустических систем. Динамические излучатели используют схему с неподвижной магнитной системой, в зазор которой помещают подвижную звуковую катушку, соединенную с диффузором. В магнитном поле на катушку с переменным током действует переменная сила, которая начинает колебать катушку, а вместе с ней и диффузор излучателя. К преимуществам динамических излучателей относят очень хорошо отработанную за десятилетия технологию, широкий диапазон рабочих частот, большой ход диффузора и большую выходную мощность. Недостатки динамиков ‒ сравнительно большая масса подвижной системы и связанная с ней инерция диффузора, ограничивающая скорость срабатывания при малых изменениях сигнала, из-за чего сложнее добиться предельной детализации воспроизведения. Собственные резонансы динамических излучателей часто приводят к увеличению неравномерности АЧХ в области верхних частот.
Пример динамического излучателя наушников
Сравнение принципов работы динамического и арматурного излучателя
Арматурный излучатель ‒ особый класс драйверов, широко распространенный во внутриканальных наушниках. В излучателях используется металлический П-образный «якорь», одна сторона которого зафиксирована, а другая, с намотанной звуковой катушкой, точно центрируется в зазоре поля, созданного постоянными магнитами. Взаимодействие электрического сигнала, проходящего через звуковую катушку, и магнитного поля заставляет свободную часть «якоря» двигаться, а вместе с ним начинает колебаться диафрагма драйвера. Арматурный излучатель обычно помещается в металлический корпус, внешне похожий на прямоугольную бутылку, ‒ звук «выливается» наружу через горлышко. Преимущества арматурного излучателя ‒ его можно сделать очень маленьким, звук детален и быстр, демонстрируя отменный «тайминг», хорошая чувствительность, позволяет работать с маломощными усилителями. Недостатки ‒ малый ход мембраны, ограничивающий максимальную громкость и рабочий диапазон драйвера в области нижних частот; нелинейная зависимость импеданса от частоты, что может вызвать проблемы совместимости с некоторыми усилителями, имеющими высокое выходное сопротивление. Некоторые производители избавляются от проблемы ограниченной полосы, применяя в одном наушнике несколько драйверов, работающих совместно или в разных частотных полосах. Но этот путь, решая одни вопросы, сталкивается с другими, — наличие кроссовера может приводить к фазовым искажениям звука, зависимость импеданса от частоты становится еще более сложной, напоминая поведением традиционные многополосные колонки.
Схема гибридного внутриканального наушника
Ограничение частотного диапазона одного арматурного драйвера можно решить с помощью дополнительной полосы нижних частот, которую будет озвучивать динамический излучатель. Такие системы принято называть гибридными. Преимущества «гибридов» очевидны ‒ широкая частотная полоса, детальность и высокая звуковая динамика во всем спектре. Однако грамотное сочетание в одной системе двух разнородных драйверов требует серьезных усилий от инженеров, плюс системе не обойтись без кроссовера, который приводит к упомянутой нелинейности частотной зависимости импеданса и проблемам аккуратного фазового согласования драйверов.
Слева типичная мембрана планарного излучателя, справа действующая модель изодинамических наушников от главных апологетов этого направления — компании Audeze
Планарный (изодинамический, ортодинамический) излучатель отличается от обычного динамика тем, что имеет плоский диффузор ‒ очень легкую, тонкую мембрану, с нанесенными на нее дорожками «звуковой катушки». Постоянные магниты, обычно сделанные в виде решеток, устанавливаются сверху и снизу от мембраны. Чем плотнее нанесены проводящие дорожки, тем лучше, ‒ тем однороднее будет сила, действующая на диффузор, и меньше будут нелинейные искажения. Преимущества «планаров» ‒ натуральный и очень детальный звук; минус ‒ малый ход мембраны, ограничивающий отдачу на низких частотах. Чтобы улучшить воспроизведение басов, инженеры вынуждены применять излучатели большой площади, поэтому самые эффективные и высококачественные «планарные» наушники имеют полноразмерный формат.
Среди немногочисленных компаний, продвигающих электростатические наушники, особое место занимает японская компания STAX; на правом фото их флагман — модели SR-009S
Электростатический излучатель по конструкции похож на планарный драйвер, но использует другой принцип. Тончайшая мембрана (обычно майларовая), заряженная от высоковольтного блока питания, подвешивается между двумя электродами-решетками, на которые подается звуковой сигнал. В переменном электрическом поле, сформированном между электродами, заряженная мембрана начинает колебаться с частотой звукового сигнала. Минимальный вес мембраны и однородность действующей на нее силы приводят к тому, что электростатические излучатели не имеют равных в передаче переходных процессов и детализации звука. Однако, подобно «планарам», электростатические излучатели отличаются малым ходом мембраны, и, следовательно, нуждаются в большой площади диффузора. Еще один минус «электростатов» ‒ им необходим специальный усилитель.
Дополнительные функции наушников
Гарнитурные наушники имеют встроенный микрофон. Микрофон может быть интегрирован в кабель, поддерживая функцию Hands Free, желанную для тех, кто использует наушники вместе со смартфоном. Или микрофон может выноситься на вращающейся штанге ‒ компьютерная гарнитура, которую можно использовать для работы или в видеоиграх.
Микрофон интегрируется в наушники для разговоров: по телефону, «скайпу», в видеоиграх и т.д.
Пульт ДУ ‒ некоторые наушники имеют на шнуре пульт, с ним пользователю не надо каждый раз лезть в карман с музыкальным плеером или телефоном, чтобы регулировать громкость или переключать треки.
Наушники с активным шумоподавлением используют специальную электрическую схему. Крошечный датчик улавливает внешний шум и подает его на схему-анализатор, которая генерирует электрический сигнал, равный, но находящийся в противофазе со сторонним шумом. После этого дополнительный сигнал подмешивается в звук наушников, нивелируя внешнюю помеху.
Беспроводные наушники очень востребованы, потому что способны работать без надоедливых, вечно перепутывающихся кабелей, и будут полезны как на улице, так и дома. Беспроводные наушники могут использовать разные интерфейсы: Bluetooth, инфракрасные частоты, радиочастоты и Wi-Fi. Все перечисленные беспроводные интерфейсы имеют разные параметры связи и тонкости, влияющие на прием сигнала и производительность. Среди портативной аудиотехники лидером по распространенности является интерфейс Bluetooth, подразумевающий определенное сжатие звука. Таким образом, качество воспроизведения беспроводных наушников будет несколько хуже, чем у проводных моделей того же класса. Однако чтобы распознать отличия, нужно иметь достаточно хороший слух. Поэтому многих пользователей звук беспроводных наушников более чем устраивает, особенно, если наушники используются на шумной улице или дома для просмотра телевизионных программ или фильмов.
Cовременные беспроводные наушники не обязательно большие (с оголовьем и чашками), на рынке есть множество беспроводных наушников-вкладышей и «затычек»
Наушники с активным шумоподавлением и беспроводные модели используют электронику, требующую элементов питания ‒ аккумуляторов или сменных батареек, за зарядом которых необходимо следить.
Основные технические характеристики наушников
На какие технические параметры наушников стоит обратить внимание? Чувствительность ‒ отношение уровня громкости наушников к уровню поданного на них сигнала от усилителя, измеряемое в дБ/В или дБ/мВт. В принципе, чем выше чувствительность наушников, тем меньшая мощность потребуется от усилителя, чтобы получить в наушниках хорошую громкость звука. Соответственно, наушники с низкой чувствительностью требуют от усилителя большей мощности и могут не подойти для портативных музыкальных проигрывателей.
Пример нелинейного поведения импеданса многодрайверных арматурных наушников
Импеданс наушников ‒ полное сопротивление, учитывающее резистивную и реактивную (емкостную и индуктивную) составляющие. На рынке наблюдается очень большой разброс значений сопротивлений наушников от единиц до тысячи Ом. Импеданс ‒ хитрый параметр и цифра, приведенная в спецификациях наушников, может относиться к определенной частоте, в то время как реальный импеданс может быть переменным. Согласно закону Ома при одинаковом напряжении наушники будут потреблять ток в зависимости от сопротивления. Поэтому высокоомным наушникам нужен усилитель, способный давать высокое выходное напряжение, а низковольтовые усилители портативных устройств таким наушникам подходят хуже. Низкоомные же наушники в большинстве своем будут хорошо работать и с портативными усилителями. Другой вопрос, что импеданс ‒ не единственный параметр, влияющий на выбор усилителя для наушников, надо принимать в расчет еще и чувствительность. Поэтому в группе динамических наушников со средней чувствительностью низкоомными (подходящими для «портативки») считаются наушники с импедансом до 32 Ом, и одновременно отдельные арматурные модели будут звучать с хорошим запасом громкости, имея сопротивление 100 Ом.
Если аудиосистему представить в виде электрической схемы, выходное сопротивление усилителя будет создавать так называемый делитель напряжения, снижающий отдачу мощности на нагрузке (наушниках). Поэтому желательно, чтобы импеданс наушников был много выше, чем выходное сопротивление усилителя.
Типичная АЧХ наушников, которая субъективно будет воспринимается как близкая к равномерной
Частотный диапазон говорит о воспроизводимом наушниками спектре и, в принципе, чем он шире, тем лучше. Однако на самом деле определение частотного диапазона в наушниках оказывается слишком расплывчатым. Во-первых, в мире пока еще нет стандартов измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) наушников, все используют разные стенды, получая различные результаты. Во-вторых, в спецификациях часто указываются частоты в десятки кГц, но слышимый человеческим ухом диапазон протирается только до 20 кГц, и это в лучшем случае, ‒ с возрастом чувствительность слуха к верхним частотам неуклонно падает. Хотя очень широкая (равномерная) рабочая полоса может весьма благосклонно восприниматься усилителем. В-третьих, производители обычно не указывают ни допусков, ни неравномерностей, измерений частотной полосы наушников. И их можно понять. Это традиционные колонки, создающие звуковое поле вокруг слушателя, проектируют так, чтобы получить как можно более ровную АЧХ в как можно более протяженной частотной полосе. Как показала практика, с наушниками приходится учитывать дифракцию и интерференцию звука в ушной раковине и/или слуховом канале, а также естественные вариации чувствительности человеческого слуха на разных частотах. К примеру, в ряде лабораторий при аппаратном тестировании наушников применяются поправки в виде передаточных функций HRTF (Head Related Transfer Function). Но надо понимать, что все эти ухищрения носят приближенный характер, потому что HRTF у каждого человека своя. Поэтому ориентироваться в измерениях на общие подходы можно лишь с оглядкой. И последнее, на частотный диапазон и АЧХ собранной аудиосистемы может существенно влиять согласование сопротивлений наушников и усилителя.
Несколько советов по выбору наушников
Первым делом нужно определиться, для чего нужны наушники и в каких условиях они будут использоваться.
Например, наушники для дома, чтобы внимательно прослушивать любимую музыку, лучше выбирать с прицелом на качество воспроизведения и максимальную комфортность, серьезно рассматривая приобретение специализированного усилителя. Если позволяет бюджет для такой настольной стереосистемы можно присмотреть наушники High-End класса, а уж выбор типа зависит от предпочтений меломана: открытые, закрытые, полноразмерные, электростатические, изодинамические, лучшие динамические или внутриканальные арматурные модели. Если же дома наушники нужны для вечернего просмотра телевизора или кино, не беспокоя родных, можно присмотреться к закрытым беспроводным моделям.
На работу в офис, чтобы не мешать коллегам, лучше взять наушники с минимальной утечкой звука: закрытые наушники, беспроводные или внутриканальные. А вот для работы, профессионально связанной со звуком, нужны особые наушники: музыкантам и звукоинженерам ‒ закрытые модели мониторных серий, отличающиеся высокой нейтральностью и звуковым разрешением, ди-джеям ‒ специализированные закрытые модели с характерным тональным балансом, подчеркивающим басы, и особенной конструкцией, позволяющей разворачивать одну из чашек от уха и следить за реакцией зала.
Наушники для поездок и общественного транспорта лучше подбирать из следующих соображений: они должны обладать хорошей звукоизоляцией (закрытые модели, внутриканальные) или, еще лучше, иметь функцию активного шумоподавления. Накладные наушники и вкладыши не обеспечивают хорошей изоляции от внешних шумов, однако на улице полная звукоизоляция не всегда уместна, человеку полезно слышать, что происходит вокруг. Наушники для поездок должны быть совместимы с портативным устройством владельца. Кстати, не все портативные проигрыватели оснащены маломощными усилителями, есть карманные устройства, которые обеспечивают серьезное усиление по напряжению и току и способны «раскачать» даже высокоомные наушники. В поездках большое значение играет компактность и малый вес наушников, этим критериям соответствуют накладные модели, вкладыши и те же внутриканальные наушники. Некоторые наушники с оголовьем умеют складываться, занимая меньше места при перевозке. В дороге отлично себя проявляют беспроводные наушники с Bluetooth. Также стоит присмотреться к наушникам с пультом ДУ на кабеле, а к смартфону хорошо подходят наушники со встроенным микрофоном, поддерживающие функцию Hands Free.
Наушникам для активного отдыха должны крепко держаться на голове: спортивные накладные модели оснащаются специальными фиксаторами, «заушинами» и т.д. При этом уличные модели должны иметь защиту от влаги и пыли. По определению для спорта хорошо подходят внутриканальные модели. По статистике, в этой категории предпочтение все больше отдается беспроводным моделям.
Наушникам для активного отдыха должны крепко держаться на голове: спортивные накладные модели оснащаются специальными фиксаторами, «заушинами» и т.д. При этом уличные модели должны иметь защиту от влаги и пыли. По определению для спорта хорошо подходят внутриканальные модели. По статистике, в этой категории предпочтение все больше отдается беспроводным моделям.
Источник: www.audiomania.ru