Каждый из нас когда-нибудь оказывался в ситуации, когда одни наушники звучат заметно громче, чем другие, даже если уровень громкости на плеере, смартфоне или другом источнике установлен на одно и то же значение. Многие связывают этот феномен с различиями в мощности наушников. Тем не менее, такой подход является не совсем корректным, поскольку наушники не выполняют функцию усилителя.
Что означает сопротивление наушников и как оно влияет на звук
В этой статье мы подробно рассмотрим различные модели наушников и один из ключевых параметров – их импеданс. 16, 32 или 320 Ом – как правильно выбрать сопротивление и какой эффект оно оказывает на звуковое воспроизведение?
На улицах можно встретить людей с наушниками самых разных форматов. Некоторые предпочитают компактные вкладыши или вставные типы, другие отдают предпочтение эффектным накладным наушникам. Есть и такие, для кого критически важным является качество воспроизводимого звука: на такой публике можно увидеть мониторы. Несмотря на множество предлагаемых моделей, трудно найти слушателей, хорошо знакомых с такими терминами, как: импеданс, сопротивление, выходная мощность. Если эти понятия и могут показаться знакомыми, то объединить их в единую картину получится далеко не у всех.
Тайна цифр
Представьте, что вы решили купить новую модель наушников. Мы оставляем вопрос бюджета в стороне, так как у каждого покупателя свои финансовые возможности. Сразу стоит обратить внимание на характеристики устройства.
Внимательные покупатели часто замечают на упаковке множество непонятных физических характеристик. Ниже помещена фотография, на которой представлены три различных модели наушников известных брендов:
На что стоит обращать внимание при покупке наушников? Итак, перед нами три модели с разными характеристиками:
Характеристики модели A:
Характеристики модели B:
Характеристики модели C:
Частотный диапазон. Все три модели имеют абсолютно разные числовые характеристики. Наша цель – разобраться, какие наушники лучше всего подойдут для использования с портативным плеером или смартфоном. Самый широкий диапазон воспроизводимых частот наблюдается у модели B: от 5 Гц до 40 кГц (при этом человеческое ухо воспринимает диапазон всего от 16 до 20 000 Гц). Таким образом, частотный диапазон всех трех моделей удовлетворит потребности даже самых притязательных слушателей. При выборе наушников средней ценовой категории этот параметр не является решающим и чаще всего имеет больше маркетинговый характер.
Сопротивление. На этот момент мы подошли к самой интересной части: все три модели существенно различаются по сопротивлению. Давайте выясним, какое значение импеданса влияет на выбор наушников и какое оптимальное сопротивление для работы в паре со смартфоном?
Наушники делятся на две основные категории: низкоомные и высокоомные. Границы этого деления зависят от их типа. Например, полноразмерные наушники с импедансом менее 100 Ом считаются низкоомными, тогда как значение более 100 Ом относится к высокоомным наушникам. Наушники внутриканального типа (вкладыши или затычки) с сопротивлением менее 32 Ом также являются низкоомными, в то время как значения выше 32 Ом свидетельствуют о высокоомности.
В мире акустики полноразмерных колонок и динамиков все просто: имеется колонка мощностью в 30 Ватт с сопротивлением 8 Ом. Мы подключаем соответствующий 8-омный усилитель к левому и правому каналам и получаем громкий звук. Однако у наушников ситуация куда более сложная и многогранная. В приведенном выше примере мы столкнулись с тремя различными значениями сопротивления:
- модель A – 22 Ом;
- модель B – 32 Ом;
- модель C – 250 Ом.
На вопрос о том, какие наушники лучше подойдут для смартфона, многие покупатели могут инстинктивно ответить, что оптимальным выбором будет модель с наименьшим сопротивлением. Низкоомные наушники действительно звучат громче в связке со смартфоном, тогда как для высокоомных требуется специализированный мощный усилитель. Это общее мнение, которое часто озвучивают продавцы-консультанты в магазинах электроники. Если бы мой учитель физики услышал это, он, вероятно, поставил бы такую рекомендацию на вторую (удовлетворительную) оценку, и вот по каким причинам. 
Когда вы увеличиваете громкость воспроизводимой музыки, не происходит изменения в уровне мощности, а меняется напряжение. И именно напряжение прямо влияет на мощность. Чтобы это понять, нужно вспомнить две простые формулы из школьного курса физики, известные как закон Ома: 
Таким образом, для того чтобы определить, какие наушники будут воспроизводить звук с большей громкостью, а какие не смогут обеспечить достаточную громкость при использовании только смартфона, необходимо обращать внимание не только на значение сопротивления самих наушников, но и на максимальный уровень напряжения, который может выдавать порт миниджека вашего смартфона или плеера. К сожалению, производители электроники не всегда охотно предоставляют эту информацию. Обычно точное значение выходного напряжения миниджека можно узнать только по специальным схемам устройства, которые обычно трудно найти. Для сравнения громкости двух различных моделей следует опираться не на уровень мощности, а на уровень потребляемого напряжения. Наушники с меньшим сопротивлением обладают большей чувствительностью по сравнению с высокоомными моделями. Но какая связь с временем автономной работы самого смартфона?
Частотный диапазон/ спектр/ звуковой профиль наушников
Вероятно, самой важной характеристикой наушников, касающейся качества звучания, является спектральная огибающая данного частотного диапазона или звуковой профиль. Что конкретно отражает данная характеристика? Практически, она показывает, как наушники воспроизводят конкретные участки заявленного диапазона: низкие частоты (басы), средние частоты и высокие частоты (дисканты). Сочетание этих участков крайне важно, поскольку не имеет смысла иметь наушники с великолепным звучанием дискантов и ужасным воспроизведением басов. Тем не менее, подобные несоответствия могут встречаться довольно часто.
Наиболее желательной характеристикой для любителей музыки является плоская огибающая частотного диапазона: это подразумевает, что наушники воспроизводят аудиозаписи именно так, как они были записаны. Многие пользователи предпочитают наушники с усиленными басами или немного приподнятыми дискантами. Пример звукового профиля показан на графике выше: левая часть кривой демонстрирует звучание низких частот, тогда как правая часть показывает высокие частоты.
Басы
Многие пользователи считают басы наиболее важной частью звукового спектра, что, безусловно, не случайно. Производители наушников акцентируют внимание на басах, так же как это делают музыкальные продюсеры и исполнители. Тем не менее, найти наушники с действительно качественным звучанием низких частот довольно сложно. Однако стоит помнить, что злоупотребление акцентом на басах также может быть нежелательным, так как это может привести к глухому или чрезмерно громкому звучанию.
Басовый диапазон охватывает множество различных инструментов, но чаще всего ассоциируется с бас-гитарами, басовыми синтезаторами, ударными инструментами и т.д.
Средние частоты
На средние частоты в обзорах обычно обращается недостаточно внимания, но на самом деле их звучание представляет собой крайне важный аспект. С ними нужно обращаться очень осторожно. Сильное усиление нижней части среднего диапазона может привести к сглаженному звучанию, в то время как акцент на верхней его части делает звук схожим с AM-радио.
Какие инструменты попадают в средний диапазон? В принципе, их очень много, однако из верхней части данного поддиапазона выделяются такие инструменты, как гитары и вокал, а из нижней – тамтамы и некоторые синтезаторы.
Верхние частоты
Третьим и последним сегментом диапазона являются верхние частоты, которые значительно влияют на общее звучание наушников. Верхнему диапазону обычно уделяется недостаточно внимания со стороны производителей наушников, несмотря на то, что данный участок может как выделить звучание, так и испортить его. Наушники с слабыми высокими частотами могут звучать плоско и лишено выразительности, тогда как чрезмерное усиление верхних частот приводит к резкому и пронзительному звуку.
В верхнем поддиапазоне не так много инструментов, но большинство из них периодически попадают в него – например, гитары, когда играют на высоких струнах, или вокалисты, исполняющие высокие ноты. Постоянно в верхнем поддиапазоне присутствуют такие инструменты, как тарелки и треугольники.
Чувствительность наушников
Чувствительность наушников определяет, какую громкость они могут выдавать на выходе при заданной мощности на входе. Обычно чувствительность указывается как уровень звукового давления (УЗД или SPL, Sound Pressure Level), получаемый при подаче на наушники мощности в один милливатт (1 мВт), и измеряется в децибелах. Чувствительность большинства наушников находится в пределах от 80 до 125 дБ УЗД.
Что представляет собой уровень звукового давления? Например, УЗД в 80 дБ соответствует уровню шума на улице с интенсивным движением, 100 дБ – это шум в производственных помещениях, а 120 дБ – болевой порог для человека: прослушивание музыки на громкости 120 дБ может быть опасно для слуха. Даже уровень громкости в 90 дБ при длительном прослушивании может негативно сказаться на слухе. Поэтому рекомендуется избегать прослушивания музыки на уровне 90 дБ более 8 часов, на уровне 100 дБ более 2 часов и на уровне 120 дБ более 7 минут; превышение этих порогов может привести к ухудшению слуха.
Каков же практический смысл чувствительности с технической точки зрения? По сути, она демонстрирует, требуется ли использование усилителя для получения адекватного уровня громкости в наушниках. В большинстве случаев этот вопрос можно решить без усилителя, но бывают ситуации, когда он все же необходим.
Мощность
В вопросе мощности не стоит гнаться за большими значениям ватт, особенно когда основным источником воспроизведения является смартфон или портативный плеер. При хорошей чувствительности достаточно всего лишь нескольких милливатт, чтобы музыка играла громко, а встроенный усилитель гаджета не перегружался и расходовал заряд аккумулятора экономно. Да, если вы выберете наушники с высокой мощностью, возможно, для вас результат будет мощным и насыщенным. Однако это не продлится долго, так как аккумулятор устройства начнет быстро разряжаться. Более того, есть случаи, когда встроенный усилитель не способен корректно работать с высокомощными наушниками, что в конечном итоге приводит к низкому качеству звука (рыхлый, недостаточно глубокий бас) и искажениям при громкости выше средней.
Для наушников, которые будут использоваться дома, высокая мощность не будет проблемой, поскольку подразумевается использование со стационарным усилителем, который обеспечит высокое качество звука благодаря высокому значению мощности.
Сопротивление
Другим важным параметром, который заметно влияет на качество звука и расход энергии и определяет совместимость наушников с усилительной частью, является импеданс. В физике импеданс отличается от более привычного термина «сопротивление», однако для большинства потребителей это различие не имеет значительного значения, поэтому на упаковке наушников встречаются оба термина.
Каждый усилитель имеет свой диапазон нагрузок, с которыми может работать в оптимальном режиме. Значение импеданса наушников, измеряемое в омах, соответственно, определяет режим работы усилителя. В портативных устройствах обычно используются усилители, рассчитанные на работу с импедансом от 16 до 32 Ом. Именно такие значения вы чаще всего встретите у большинства наушников. Однако вполне допустимо применять наушники с импедансом 40–60 Ом вместе с портативной техникой. Главное отличие заключается в том, что для их работы потребуется чуть больше мощности, что повлечет за собой перерасход аккумулятора. Также не забывайте, что если сопротивление наушников существенно отклоняется от рекомендованного, усилитель будет работать вне оптимального режима, что может вызвать искажения и снижение общей качества звука. В крайних случаях это может привести к выходу из строя как усилителя, так и наушников.
Высокоомные наушники, чье сопротивление составляет несколько сотен ом, следует использовать только с стационарными усилителями. Чаще всего такие наушники предназначены для профессионального использования, хотя их также можно встретить в премиум сегменте для домашнего использования.
Если вы выбираете модель для домашнего использования, не забывайте, что импеданс наушников должен соответствовать диапазону нагрузки, который указан в технических характеристиках усилителя. В принципе, можно отметить, что большинство наушников и усилителей довольно четко разделяются на низко- и высокоомные, так что особые проблемы при поиске совместимых устройств возникнуть не должно.
Влияние импеданса на выбор наушников и их работу
Динамические полноразмерные наушники отличаются нелинейной кривой импеданса с определенными подъемами на высоких и низких частотах. Если гарнитура заявлена с сопротивлением в 32 Ом, на практике значение импеданса может значительно превышать это значение на определенных частотах. Подробнее о динамических наушниках можно узнать в специализированных источниках.
Внутриканальные модели с импедансом 16, 24 и 32 Ом обладают стабильным значением импеданса при стандартных условиях. Их кривая импеданса выглядит как горизонтальная линия. Арматурные наушники и некоторые модели ортодинамических и изодинамических наушников, такие как Оппо, ХайфайМэн и Фостекс, также имеют постоянное значение импеданса, хотя на очень высоких частотах могут наблюдаться незначительные отклонения.
В арматурных наушниках импеданс увеличивается на высоких частотах, что способствует более чистому звучанию без искажений. У многодрайверных и гибридных моделей импеданс на частотах выше пятисот Гц может проявлять непредсказуемое поведение, временами увеличиваясь или уменьшаясь. При этом фактическое значение сопротивления может быть существенно ниже заявленного. В одной из наших статей мы более детально рассмотрели принцип работы арматурных наушников.
☝️ При выборе устройств с широким диапазоном воспроизведения звука важно учитывать значение импеданса. Устройства с более высоким импедансом, как правило, имеют меньшую чувствительность и требуют больше мощности, что может негативно повлиять на время автономной работы. Рекомендуется выбирать наушники с низким импедансом для использования с смартфонами, однако это приведет к большему потреблению тока. Если же вы хотите увеличить продолжительность прослушивания музыки на смартфоне, стоит обратить внимание на модели с импедансом 32 Ом.
В конечном счете, выбор между внутриканальными и полноразмерными наушниками зависит от индивидуальных предпочтений и личных потребностей каждого потребителя. Важно провести сравнительный анализ и протестировать различные модели наушников, чтобы выбрать наиболее подходящую для себя.
Максимальная мощность
Не редкость встретить указанную характеристику в описании наушников. Однако она довольно неоднозначна и может быть истолкована по-разному:
- максимальная мощность, при которой звук не перегружается,
- максимальная мощность, при которой элементы наушников (мембрана, катушка и т.д.) не повреждаются,
- аналог мощности звукового сигнала.
Таким образом, данная характеристика является неинформативной, и на ее основе нельзя делать заключения о громкости наушников.
Характеристики беспроводных Bluetooth наушников
К числу наиболее значимых характеристик беспроводных наушников можно отнести следующие:
- кодеки aptX (HD), LDAC, AAC и SBC;
- версия Bluetooth от 4.0, или еще лучше от 5.0;
- время автономной работы не менее 10 часов;
- наличие системы шумоподавления.
Некоторые другие особенности характеристик беспроводных наушников включают:
- Расширенный частотный диапазон высоких частот для подавления шума, возникающего при беспроводной связи. Однако порой это представляет собой всего лишь маркетинговый прием.
- Сопротивление беспроводных наушников не дает практически никакой полезной информации для владельца, поэтому на него можно не обращать внимания.
- Чувствительность уже не является точным показателем громкости, поскольку на уровень громкости наушников также влияют другие параметры беспроводной связи.
Мы надеемся, что вы получили общее представление об основных характеристиках, которые могут пригодиться при выборе наушников. Следует доверять цифрам и графикам только в том случае, если они опубликованы на сайтах, занимающихся тестированием и проверкой характеристик музыкального оборудования.
Следует отметить, что не существует строгих стандартов по измерению параметров наушников, и характеристики, а также графики АЧХ могут изменяться в зависимости от используемых измерительных стендов. Произведено множество разных единиц измерения, что может запутать покупателя. Поэтому главным критерием выбора является ваш слух, а сами цифры иногда могут быть просто элементом маркетинга.
