Ом в наушниках, что это?

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

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.

До недавнего времени темой ортодинамических наушников занимались лишь не многие. Да и те — в стародавние времена. Правда в последнее время компания Oppo осуществила успешную попытку развить старую тематику и возродить отродинамический излучатель в наушникостроении. Но в обоих случаях дело не дошло до мембран с диаметром дорожек более 4 сантиметров.
Наша компания пошла дальше. В излучателях наушников Ortophones применяется мембрана с диаметром дорожек порядка 7-8 сантиметров, что существенно увеличивает площадь мембраны непосредственно работающей в условиях магнитного поля. И что самым благотворным образом влияет на количество и качество низкий частот, плотности звука, его динамике.
Тем кто знаком с продукцией MyST можно сказать, что характером звука OrtoPhones напоминают арматурные наушники — затычки MyST Nail2. Которые уже стали неким культовым продуктом среди любителей портативного аудио.
Общее между ними — несколько приопущенные высокие частоты и практически полноеотсутсвие искажений на оных. Из-за чего звук первые минуту или две звук может казаться несколько «тяжелым» и слегка непривычным; как будто форсированным в нижней части диапазона. Но, врядли кто-то упустит из виду чистоту, гладкость высоких частот, их собранность, аккуратность, нейтральность.
Иными словами придраться к количеству можно, но к качеству — врядли!
Что касается средних частот, то они сродни высоким — никакого окраса, никаких искажений, звона, провалов. пиков и тому подобных «украшательств». И все это в сочетании с прекрасным разрешением и точностью. Прекрасный баланс ненавязчивого профессионализма.
Низкие частоты, как уже и говорилось выше — можно назвать несколько поднятыми. Впрочем не настолько чтоб это стало проблемой. Тем более что к качеству низких частот так же трудно придраться — они упругие, тугие, хлесткие. Вполне возможно, что у Izophones-30 или Izo-60 низы могут показаться чуть более «быстрыми», более хлесткими.
Как бы то ни было, эти наушники наверняка удовлетворят людей не любящих когда качество высоких частот поменяется их количеством или искусственным подкрасом в виде шершавости или «хрустального песка». Этого вы в MyST OrtoPhones не найдете.

Технические характеристики наушников можно встретить на их упаковке, в прилагающейся документации, на форумах и различных сайтах с тестами, а также в описаниях товаров в интернет-магазинах. Конечно, они несут полезную информацию, но для непрофессионала зачастую это просто цифры, и тогда кажется, что чем больше эти цифры, тем лучше. Стоит, наконец, разобраться, что означают эти цифры, какие характеристики главные, а какие – просто дань моде и богам маркетинга.

Разберемся с основными характеристиками наушников, которые помогут сделать правильный выбор определенной модели наушников, подходящей под ваши музыкальные предпочтения и используемое музыкальное оборудование.

Основными характеристиками наушников являются:

  • Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

  • Чувствительность

  • Импеданс

  • Частотный диапазон

  • Максимальная мощность

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) наушников

АЧХ – эти три буквы, наверное, видел каждый, кто хоть раз читал обзоры музыкального оборудования или описание наушников и микрофонов. Встретить АЧХ на коробке наушников или в прилагаемой документации – большая редкость. Так что найти АЧХ можно на специальных сайтах с обзорами конкретных моделей наушников. Зачем знать АЧХ и что это вообще такое? В двух словах, АЧХ — это график, показывающий зависимость громкости звука от его частоты.

Станет более понятно, если посмотреть на рисунок, где по горизонтальной оси показана частота звукового сигнала (и интервалы частот с названиями), а по вертикальной — уровень звукового давления (громкость).

По форме АЧХ можно предсказать, какими будут наушники по тональному звучанию:

  • так называемыми, «тёмными» (акцент на НЧ и нижнюю середину, спадом на ВЧ),

  • «светлыми» (нет спада на ВЧ, подъём на верхней середине),

  • «яркими» (подъём на верхней середине и на ВЧ).

По АЧХ можно увидеть и границы частотного диапазона – те частоты, на которых происходят окончательные спады АЧХ по обеим сторонам. Форма кривой АЧХ зависит от методики измерения и измерительного стенда.

Выбираем наушники по АЧХ

1. Выделяем для себя несколько моделей, понравившихся по любому критерию.

2. Определяем, какую тональную окраску хотим получить и какой частотный диапазон усилить, исходя их музыкальных предпочтений (басы, вокал и т.д.).

3. Находим на просторах интернета АЧХ отобранных моделей и изучаем ее. Для усиления басов должен быть подъём на мидбасе и поздний спад на нижнем басе. Для акцента на вокале – середина без пиков и резких спадов. Если нужны наушники для вокала, то середина должна быть без больших пиков и впадин. Для ярко выраженных ВЧ — поздний спад на и относительно ровный участок на верхах.

Если вид АЧХ в каком-то диапазоне вас не устраивает, имейте в виду следующее:

  • Очень узкие пики и спады могут быть всего лишь дефектом измерительного стенда и не отражать реальной картины.

  • АЧХ на высоких частотах может быть волнистой, главное чтобы не было широких ям и возвышенностей.

Чувствительность

Чувствительность характеризует громкость наушников в зависимости от уровня подаваемого звукового сигнала. Чувствительность может иметь следующие единицы измерения: дБ/мВт или дБ/В, то есть уровень звукового давления, отнесенный к милливаттам (мощности входящего сигнала) или к вольтам (подаваемому напряжению). Конечно, числовые значения, выраженные в разных единицах измерения, будут отличаться, но их можно пересчитать относительно друг друга (см. таблицу).

Чем выше чувствительность, тем громче будет в них звук даже при небольшом уровне входящего сигнала. Наушники с низкой чувствительностью обычно тихие и требуют подключения к источникам с высокой мощностью.

Удобнее использовать значение чувствительности, выраженное в дБ/В, так как его можно брать непосредственно из АЧХ, а также оценить изменение громкости звука в наушниках при регулировании громкости источника (подаваемого напряжения).

Чувствительность конкретных наушников можно определить:

  • для определенной частоты,

  • среднюю в каком-то частотном диапазоне,

  • максимальную в каком-то частотном диапазоне.

Обычно АЧХ неравномерна, поэтому чаще используют среднюю чувствительность в диапазоне частот.

Высокая чувствительность, к слову, вовсе не гарантирует высокое качество звука. Просто при высокой чувствительности можно использовать источник на малой мощности, то есть на небольшой громкости сам источник звучит лучше, качественнее. Поэтому, используя наушники с высокой чувствительностью, вы получаете громкий и качественный звук от источника, работающего не на пределе громкости.

Таким образом, высокочувствительные наушники звучат громче, чем низкочувствительные, однако, не последнюю роль играет сопротивление наушников.

Импеданс

Импеданс — это номинальное сопротивление на входе наушников. Данный параметр также влияет на громкость наушников, правда в меньшей степени, чем чувствительность.

Схема подбора наушников по их сопротивлению проста: чем выше напряжение источника сигнала – тем выше должно быть сопротивление наушников. Таким образом, для портативных наушников (которые используются для плееров, планшета, телефона и т.д.) можно обойтись значением импеданса в 32 Ом, если используете усилитель, выбирайте наушники с сопротивлением до 100 Ом, если же у вас очень мощная аппаратура, то сопротивление наушников (высокоомных) стоит подбирать под ее параметры. Просто помните, что звук в наушниках с высоким значением импеданса не порадует вас при слабом, в плане напряжения, источнике звука. Чем выше импеданс наушников, тем ниже чувствительность к напряжению, этим и объясняется то, что низкоомные наушники более громкие, а высокоомные требуют отдельного усилителя.

Диапазон воспроизводимых частот наушников

Человеческое ухо воспринимает звук в диапазоне частот 20 – 20000 Гц, но это в идеале. С возрастом верхняя граница снижается у всех, а у тех людей, кто часто подвергается шумовому воздействию (работа, громкая музыка и т.д.), быстро и значительно сужается диапазон слышимости, опять-таки за счет высоких частот.

Найдя тест на слух в интернете, вы легко можете определить свои границы слышимости. Просто ради интереса, потому что в выборе наушников вам эта информация вряд ли пригодится, разве что предостережет от слишком громкого прослушивания музыки в дальнейшем. О гигиене слуха более подробно можете прочитать .

Чаще всего в описании указывается тот самый стандартный диапазон 20 – 20000 Гц, и это просто отписка производителя. А вот если указаны отклонения громкости в диапазоне – это уже характеристика наушников. Например, если в описании заявлено 20 – 20000 Гц ± 6 дБ, то это означает, что кривая АЧХ наушников колеблется в диапазоне 6 дБ (по вертикальной оси) в указанном диапазоне частот. А это в свою очередь означает, что на данном диапазоне нет резких пиков и провалов.

Таким образом, увидев заявленный диапазон 10 – 25000 Гц, вы должны понимать, что почти всегда это не более чем маркетинговый ход, вы не услышите частот, которые выходят за границы диапазона слышимости. Но есть исключения: заниженная нижняя граница частотного диапазона оставляет надежду на присутствие в наушниках саб-баса (если производитель не слукавил), а завышение верхней границы оправдано для беспроводных наушников, когда в этой ВЧ-области находятся искажения и шумы кодеков.

5. Максимальная мощность

Можно встретить и такую характеристику в описании наушников. Но она очень неоднозначная и трактовать ее можно по-разному:

  • максимальна мощность, при которой звук не искажается,

  • максимальная мощность, при которой не будут повреждены элементы наушников (мембрана, катушка и т.д.),

  • аналог мощности звукового сигнала.

То есть это неинформативная характеристика, по которой нельзя судить о громкости наушников, например.

Характеристики беспроводных Bluetooth наушников

Наиболее важными характеристиками (читайте достоинствами) беспроводных наушников можно считать следующие:

  1. кодеки aptX (HD), LDAC, AAC и SBC;

  2. версия Bluetooth от 4.0, а лучше от 5.0;

  3. автономность работы от 10 ч;

  4. наличие шумоподавления.

Еще некоторые особенности характеристик беспроводных наушников:

  1. Расширенный частотный диапазон в области высоких частот для сокрытия шумов беспроводной связи. Но иногда это всего лишь уловка производителя.

  2. Сопротивление беспроводных наушников не несет никакой полезной информации для покупателя, поэтому можно на него не смотреть.

  3. Чувствительность – уже не точный показатель громкости, так как другие параметры именно беспроводной связи также влияют на громкость наушников.

Надеемся, что вы получили общее представление об основных характеристиках, которые вам могут пригодиться при выборе модели наушников. Доверять цифрам и графикам можно, если они взяты на сайтах, которые специализируются на тестах и проверке характеристик музыкального оборудования.

Не существует четких стандартов по измерению параметров наушников, характеристики и графики АЧХ зависят от измерительных стендов, производители могут указывать значения в разных единицах измерения – всё это может привести к каше в голове. Поэтому главный критерий выбора – это всё же ваш слух, а цифры иногда являются лишь маркетинговым ходом.


После интервью наибольшее количество вопросов было связано характеристикой сопротивления наушников. Рассмотрим, на что влияет характеристика и с чем ее едят. Для лучшего усвоения материала мы будем последовательно выпускать материалы, собирать вопросы и комментарии и двигаться дальше.
Прежде чем разобрать, на что и как влияет сопротивление наушников, разберемся, что это за заморская птица такая. И готовимся к тому, что здесь будут аж две формулы из стандартного школьного курса физики. Т.е. материал сложный и тяжелый.
Сопротивление наушников часто называют как импеданс или полным сопротивлением наушников.
С точки зрения терминов, где под сопротивлением подразумевается только активная (резистивная) часть, под импедансом (полным сопротивлением) подразумевается совокупность активного и реактивного сопротивления. Вспоминая школьный курс физики, мы знаем, что к реактивному сопротивлению относится емкость и индуктивность.
Конечное сопротивление наушников зависит от того, на какой частоте измерено сопротивление. На коробках часто приводят только активное сопротивление или изредка значение, полученное на частоте 1 кГц. К сожалению, редко указывают сопроводительные параметры и можно только гадать, какое значение импеданса у наушников на самом деле.

Если речь идет о динамических наушниках, то значения в виде 16, 24, 32 Ом и т.п. означают сопротивление лишь катушки индуктивности динамика и не учитывают сопротивление провода, пайки контактов и штекера. В реальности сопротивление наушников обычно на 1-3 Ом выше и немного различается между правым и левым каналом. Наиболее добросовестные производители честно указывают, что точность указанного сопротивления составляет 20 или 30% и это нормально (бурно возражает на это только маркетолог, никакие погрешности на коробке приводить нельзя – «правда» убивает продажи).

Наушники принято делить на низкоомные и высокоомные. Для внутриканальных и полноразмерных наушников граница разделения разная.
Для полноразмерных: никзкоомные наушники обладают сопротивление менее 100 Ом, а высокоомные выше 100 Ом.
Для внутриканальных: низкоомные не выше 32 Ом, выше 32 Ом – высокоомные.

Какой вид импеданса у разных наушников?

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).

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).

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.

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.

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 высокоомных 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
U – напряжение на выходе усилителя, В
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
Если у вас мозги не вскипели от двух простых формул, можно двигаться дальше.
Отличным примером служат наушники Beyerdynamic серии DT 770 с разным сопротивлением, в 32, 80, 250 и 600 Ом (часть моделей снята с производства).

У всех наушников единая чувствительность в 96 дБ/мВт, что означает, что если мы подадим на наушники ровно 1 мВт, то уровень звукового давления будет равен 96 дБ SPL.
При 1 мВт для разных моделей нам надо подать разные соотношения напряжения и тока:

Сопротивление, Ом 32 80 250 600
Напряжение при 1 мВт, мВ 179 283 500 775
Ток при 1 мВт, мА 5,6 3,5 2 1,3

Т.е. низкоомной модели в 32 Ом требуется самое низкое напряжение, но самое высокое значение уровня тока.
Высокоомной модели наоборот нужно самое высокое напряжение, но низкий уровень тока.
Возвращаемся к тому, что на выходе усилителя мы выставляем уровень напряжения. У смартфонов это порядка 200-300 мВ. Физически видно ограничение по громкости для высокоомных наушников, что делает высокоомные наушники автоматически «тихими». И нам на деле не хватает не «мощности» усилителя, а банально напряжения.
А ведь если бы все производители указывали чувствительность к напряжению, то все было бы очень наглядно:

Сопротивление, Ом 32 80 250 600
Чувствительность, дБ/мВт 96 96 96 96
Чувствительность, дБ/В 111 107 102 98

Как видно из таблицы, разница в громкости между моделями с чувствительностью в 96 дБ/мВт для 32 и 600 Ом составляет 13 дБ.
По данным чувствительности к напряжению мы видим прямую связь с громкостью.

Основные выводы

  • Чувствительность надо смотреть не к мощности, а к напряжению. Только так можно сопоставить наушники по «громкости»
  • Чем ниже сопротивление, тем выше чувствительность наушников. Чем выше сопротивление, тем соответственно ниже чувствительность.

И теперь, когда мы видим, что при разном сопротивлении от усилителя требуются разные уровни напряжения и тока, можно перейти к другим зависимостям, на которые влияет сопротивление наушников.

Время работы плеера или смартфона

Чем выше сопротивление наушников – тем дольше будет работать плеер или смартфон без подзарядки, т.к. высокоомные наушники потребляют меньше тока (при условии, что наушники слушаются на «максимуме» независимо от итоговой фактической громкости).
Если у вас тихий смартфон – то реального выбора в наушниках с разными сопротивлениями нет, достаточная чувствительность будет только у низкоомных наушников.
Однако, если у вашего смартфона или плеера «мощный» выход (т.е. обеспечивающий уровень по напряжению выше 200-300 мВ), то можно выбирать между высокочувствительными низкоомными наушниками и менее чувствительными с более высоким сопротивлением. В этом случае при равной громкости на выходе, замена 16 Ом на 32 Ом уменьшит потребление тока на одну треть. На фоне потребления энергии процессором и прочих микросхем, смартфон или плеер возможно проработает конечно не на одну треть дольше, а на четверть или пятую часть. Например с плеером Colorfly C4 Pro время работы варьируется от 5 до 8 часов (5 часов с M-Audio IE40 с сильной просадкой в области высоких частот и 8 часов с высокоомными наушниками).
К «мощным» плеерам, таким как iHiFi или Hidisz, стоит подбирать наушники с большим сопротивлением, а проверять достаточность уровня громкости, в магазине «не отходя от кассы». В магазинах Soundpal все можно послушать и попробовать до покупки.
Возвращаясь к графикам с примерами сопротивлений:

  • Однодрайверные арматурные наушники в реальности обладают более высоким средним сопротивлением и с ними смартфон или плеер может дольше работать без подзарядки.
  • Многодрайверные наушники могут обладать наоборот меньшим средним сопротивлением и с ними смартфон или плеер может работать меньше по времени без подзарядки.

«Все знают», что «высокоомные наушники звучат качественнее». Но в данном случае не наушники качественнее звучат, а усилитель отдает меньше тока и в итоге меньше искажений со стороны усилителя. Но это правило — не догма, если усилитель будет работать с уровнем напряжения, превышающего его штатный режим, то источником искажений будет перегрузка не по току, а по напряжению.
В этом и заключается большой секрет качества однодрайверных арматурных наушников (таких, как Grado GR8 и GR10, моделей Etymotic, старших Klipsh), где благодаря подъемам в области верхних средних и высоких частот получается качественное звучание с теми плеерами и телефонами, где полный ужас с низкоомными динамическими наушниками.

Если усилитель не обладает нулевым сопротивлением, то итоговая АЧХ будет меняться в зависимости от кривой импеданса как наушников, так и усилителя. Подробно это рассмотрим в одном из следующих выпусков, тем более, что для этого требуется рассмотреть на что влияет полное выходное сопротивление (импеданс) усилителя.

Как измерить сопротивление наушников?

Для получения детального графика нужно специализированное ПО и стенд. Но для выяснения величины активного сопротивления (в области самых низких частот) достаточно бюджетного мультиметра, стоимостью от 200 руб.
Вполне нормально при покупке наушников проверить сопротивление правого и левого канала, расхождение не должно превышать 2-3 Ом между каналами в большинстве случаев.
Автор Кузнецов Роман romanrex

Стерео вкладыши — это маленькие наушники, которые вставляются в каждое ухо, позволяя потребителям слушать такие устройства, как iPod, CD-плееры и мобильные телефоны. Эти наушники позволяют слушателям наслаждаться музыкой, книгами на пленке или фильмами, не мешая другим. Этот вид стерео аксессуаров имеет тенденцию быть популярным из-за широкого использования iPod и мобильных телефонов и в основном заменил большие стереонаушники, которые имеют тенденцию быть громоздкими и не такими портативными. Поскольку эти наушники миниатюрные, их обычно легко убрать, сунув их в сумочку или карман, чтобы их можно было взять практически где угодно. Иногда их также используют для подключения к ноутбукам, чтобы слушать музыку или даже смотреть фильм.

Этот вид аксессуаров часто используется с музыкальными устройствами, такими как iPod. Поскольку iPod, как правило, имеет карманные размеры, для этого миниатюрного музыкального проигрывателя также изготавливаются стереонаушники. Стерео вкладыши обычно поставляются с iPod, но часто они не длятся долго и, возможно, в какой-то момент их придется заменить. Их обычно довольно легко приобрести, и они продаются во многих магазинах, даже в некоторых магазинах, так что слушать музыку можно в любом месте.

Для мобильных телефонов стерео наушники часто используются при езде в автомобиле. Наушники позволяют пользователям сотовых телефонов слушать свободные руки. Это удобно во время путешествий, так как использование мобильного телефона во многих местах может быть незаконным. При использовании стереонаушников за рулем во время разговора по мобильному телефону разговор может быть более безопасным, а в некоторых местах — законным.

Эти наушники бывают разных цветов, форм и размеров. Некоторые потребители предпочитают наушники меньшего размера, которые располагаются непосредственно внутри ушного канала, в то время как другие предпочитают наушники чуть большего размера и не очень плотно прилегающие. Они также входят в дизайнерские цвета, такие как фиолетовый, розовый и синий, чтобы согласовать их с iPod или телефонами. Другие функции включают в себя убирающиеся провода для удобного хранения и крючок для уха, чтобы держать устройство в ухе.

Хотя этот тип наушников обычно используется для прослушивания музыки, его также можно подключить к ноутбуку, чтобы слышать звуки, слушать музыку или смотреть фильмы. Наушники также могут быть полезны при сэмплировании музыки онлайн перед покупкой песен. При серфинге в Интернете стереонаушники могут пригодиться при попытке прослушивания звуков в Интернете для изучения иностранного языка, прослушивания звуков медвежонка или воспроизведения любимой сцены из фильма.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ