Коэффициент гармоник что это в наушниках
От чего зависит качество звука в наушниках?
Контакты
Телефон: 8 (800) 444 24 28
Время работы: пн-пт с 10:00 до 19:00 МСК
По всем вопросам пишите на почту: shop@bose.ru
При трудностях с заказом: help@bose.ru
Наш адрес: 105005, Россия, г. Москва, ул. Радио, 12 стр 2
На связи снова Марк Авершин! Сегодня я задумался: что лучше, дорогие наушники-затычки, или средние стереотарелки? От чего вообще зависит качество звука, кроме сборки и динамиков?
Эта статья будет полностью о том, в чем измеряется качество звучания наушников и что на самом деле на него влияет. Без купюр и маркетинговых фишек. Поехали!
Как зависит звук от типа наушников
Обычно выбирая наушники, пользователь смотрит на мощность, басы, частотный диапазон и удобство самой модели. Последняя характеристика, бесспорно, важна, но только для ношения. А как же звучание? Без него даже самые удобные наушники мало чем отличаются от модного аксессуара или ортопедического воротника. Серьезно.
А тут оказываются есть еще и разные маркетинговые хитрости от производителей. Про мощность с невообразимым числом нулей я уже говорил в прошлых статьях, почему максимально возможный частотный диапазон не всегда нужен — упомянул тоже.
Но за качество звучания отвечают и другие показатели, о которых, как правило, забывают или попросту не понимают что это такое.
Я говорю об амплитуде и ее отклонении, АЧХ, чувствительности, сопротивлении, формате звука и подобных вещах.
Но начать все-таки надо не с технических характеристик, а с назначения наушников.
Для чего они вам? Для игр, музыки, гарнитуры? В зависимости от цели использования, наушники бывают:
Тип корпуса аудиогарнитур бывает закрытым и открытым. Закрытый полностью изолирует вас от окружающего мира, а открытый имеет перфорацию, пропускающую внешние звуки, рассеивая звуковые волны и, таким образом, создавая глубину звучания.
Кстати, о корпусе. От материала, из которого он создан, зависит и само звучание:
Мои коллеги приводят здесь же и тип крепления, но, по-моему, он относится скорее к удобству ношения, нежели влияет на звук:
А вот следующий показатель существенно влияет на качество звука — тип излучателя. Он бывает:
Подробнее о видах и возможностях наушников читайте в блоге, а сейчас мы плавно добрались до главного — технических характеристик.
Какие характеристики за что отвечают, или что на самом деле имел в виду производитель?
Совершенно обычное дело: инженер сказал одно, маркетолог понял другое, потребитель увидел рекламу и решил третье. Недобросовестные продавцы частенько пользуются подобным недопонимаем в свою пользу. Но где же правда, брат?
Если мощность (худо-бедно) и частотный диапазон понятны, что это и для чего, то вот вам не менее важные, но загадочные показатели:
Что же, разберемся по пунктам, как говорится, взболтать, но не смешивать.
Сопротивление
Импеданс — это совместимость наушников с усилителем. На самом деле сопротивление и импеданс не совсем одно и то же, физик-радиоинженер найдет отличия и докажет, что не грамотно называть сопротивление импедансом, и наоборот.
Однако я не радиоинженер, предполагаю, что 90% покупателей тоже. Поэтому производители указывают либо одну величину, либо другую — для беглого просмотра технических характеристик этого более чем достаточно.
Что же это такое и с чем его едят? Усилители в аудиотехнике выдерживают определенный объем нагрузок, в пределах которого будет лучший звук. Импеданс задает режим работы усилителя и измеряется в Омах.
Чем меньше сопротивление, тем меньше напряжения требуется для громкого звука. Но чем выше импеданс, тем меньше шумовых искажений и качественнее звук.
Как-то так, приходится выбирать: либо тихо, но чисто либо громко, но с искажениями.
Что происходит на практике: в паспорте большинства портативных наушников указывают сопротивление (импеданс) от 16 до 32 Ом, в некоторых моделях сопротивление достигает 80 Ом. Но больше — не всегда лучше. Высокое сопротивление потребует больше мощности, что приводит к перегреву усилителя и увеличению энергопотребления. Проще говоря, время работы таких наушников будет значительно меньше.
У стационарных полноразмерных наушников импеданс может быть и 100 Ом, и 600 Ом. Скорее всего, это будут профессиональные, студийные модели, однако редко, но встречаются такие показатели и для домашних «тарелок».
Небольшой совет: при выборе наушников смотрите не только на сопротивление, но и на сам усилитель. Если он намного слабее импеданса, то звук будет не лучше, а хуже.
АЧХ
Аббревиатура расшифровывается как амплитудно-частотная характеристика. Это зависимость громкости от частоты. К сожалению, мало кто указывает ее в технических данных, однако от нее то как раз и зависит качество звука в наушниках.
Обычно АЧХ представляется в виде графика, где по горизонтальной оси указываются частоты, а по вертикальной — громкость.
На горизонтальной оси указывается самый низкий бас с частотой 20–40 Гц, и самая высокая октава — 10–20 кГц. Кривая линия идет вниз в начале и в конце графика — это означает границу диапазона частот.
Благодаря кривой линии можно увидеть, где проседает звук, а где, наоборот, он взлетает вверх. Так по ней, и по своим вкусовым предпочтениям, легко подбирается оптимальное звучание:
Как выглядит кривая на графике
Пик кривой на мидбасе и поздний спад на нижнем басе
Средние частоты без резких и значительных пиков и ям
Завышенная и относительно стабильная кривая наверху в правой части графика и поздний спад на высокой октаве
Хороший звук наушников будет, если на кривой нет резких скачков вверх или вниз. Однако, если все же есть узкие перепады, скорее всего, это дефект измерительных приборов, а не звучания. И также стоит учитывать, что на высоких нотах АЧХ всегда волнистая, главное, чтобы не было ярко выраженных ям и холмов.
Формат звука
Как и у акустических колонок, у наушников тоже имеется формат звука. Он бывает:
В погоне за спросом производители любят указывать новейший формат 7.1 Real, но это не всегда правда. Часто наушники являются стерео 2.0, что само по себе весьма неплохо — создается ощущения окружения звуком.
Тут стоит добавить, что многоканальность в наушниках не всегда разумна: например, в случае с колонками звук рассеивается по комнате, отражается от стен и все довольны. В наушниках звуку просто некуда рассеивается, кроме как в уши, поэтому эффект будет намного скромнее. И потом, далеко не все музыкальные композиции поддерживают многоканальность — где-то в самом аудиофайле нет «многоканальных» возможностей.
Диаметр динамика
Эта характеристика относится к полноразмерным и накладным «тарелкам», а также к вставным устройствам. Тут относительно просто: чем больше диаметр, тем лучше звук, насыщеннее басы и в принципе удобнее носить устройство. Например, Bose Headphones 700, прозванные «семисотыми». Очень удобные, эргономичные и радуют чистым звуком.
Средний диаметр мембран достигает от 3,5 до 70 мм, во вставных моделях размер динамиков от 5 до 15 мм, для накладных используются динамики до 50 мм, для полноразмерных — максимально возможные.
Во внутриканальных, небольших моделях производители идут на разные выдумки, чтобы улучшить звук, не увеличивая динамик. Например, смещают его поближе к слуховому каналу, оснащают шумоподавлением, применяют особые материалы, технологии и методы сборки. Например, как это сделали Bose в наушниках для спорта SoundSport Free.
Чувствительность
Наверняка вы замечали, что при подключении к разным устройствам наушники выдают разную громкость, хотя, казалось бы, настройки одни и те же. Почему так?
На громкость в наушниках влияет их чувствительность (не мощность!), а она целиком зависит от размера мембраны — чем она больше, тем громче звук.
Но что такое чувствительность? Соотношение звука в дБ и мощности в мВт.
В продаже отыщутся модели с чувствительностью в диапазоне 90–120 дБ, однако у гарнитур чувствительность немного отличается: 95–105 дБ! Эта разница и объясняет перепады звука между разными устройствами.
Важно! Чем выше чувствительность, тем громче музыка и меньше нагрузка на усилитель, следовательно, дольше время работы без подзарядки.
И кроме того, чувствительность тесно связана с сопротивлением, поэтому при выборе наушников смотрите на оба показателя. Лучше брать максимально высокие (обе величины!), иначе может случиться громкий, но корявый звук.
Уровень гармоничного искажения
Параметр отображает изменение выходящего аудиосигнала относительно оригинала и измеряется в процентах. Естественно, чем ниже процент изменений, тем лучше. Наушники с хорошим звуком имеют не более 0,5% искажений, а если указано 1% — гарнитура считается так себе.
Недобросовестные производители не указывают уровень искажений в технических характеристиках к устройству и это повод задуматься. Возможно, не отобразив параметр, производитель пытается скрыть низкое качество товара.
Слушают не цифрами, а ушами
Подводя итоги, я подумал: вот перечислил характеристики, привел циферки и даже один график. Но восприятие и слух у всех разный, как жить после этого?
Технические характеристики помогут сузить круг поисков, выбрать несколько подходящих моделей. А дальше надо слушать. Прямо ушами, не полагаясь на отзывы и заверения продавца.
Это удивительно, но даже две модели с одинаковыми характеристиками не гарантируют одинаковое качество звучания. Отнюдь. Разница оказывается огромной и напрашивается естественный вывод: кто-то из производителей наврал или указал данные в особенной системе исчисления (например, максимально возможное и среднее рабочее — цифры будут разными).
Поэтому последний совет: протестируйте технику лично. Так вы убедитесь во-первых, в том что ваши музыкальные предпочтения хорошо «ложатся» на это устройство, во-вторых, что оно работает без всяких сюрпризов, и в-третьих, вам банально удобно с этими наушниками.
Марк Авершин, приглашенный эксперт
Характеристики наушников: гармонические искажения
Что это означает: Когда вы устанавливаете один тон, скажем, 500 герц, в наушниках, то должны получить только один тон. Но если наушники «нелинейные», вы получите некоторую дополнительную энергию на других частотах. Это так называемые «продукты искажения», которые имеют место на частотах, кратных основному тестовому сигналу. В случае с тоном 500 Гц, вторая гармоника будет на 1000 Гц; третья на 1500 Гц, затем на 2000 Гц и т.д.
Как интерпретировать результаты: Теоретически, совершенные линейные наушники не будут иметь гармонические пики, где бы то ни было; на практике это случается редко. Полное объяснение этого довольно сложно, но здравый смысл подсказывает, что искажения меньше беспокоят, когда пики с ростом частоты становятся все меньше и вторая гармоника уже не так беспокоит, как третья. Поскольку область низких частот человеческое ухо слышит менее разборчиво, в НЧ-диапазоне допустимы гармонические искажения менее 10%, а вот в полосе частот от 100 Гц до 2кГц — не более 1 %. Это важный параметр, на который стоит обращать внимание при выборе наушников.
Вообще, наш опыт показывает, что плотно, чисто и отчетливо звучащие наушники имеют несколько гармонических продуктов искажения. Наушники, которые звучат пышно (считается, что из-за четных гармоник) или тяжело и/или зернисто (считается, что из-за нечетных гармоник), вероятно, имеют намного больше гармонических искажений. Наш опыт, однако, показывает, что некоторые очень хорошо звучащие наушники имеют значительное количество гармонических искажений, и, поэтому было бы неправильно считать, что наушники звучат плохо только из-за множества продуктов искажений. Это просто не так. Пускай здесь все решает слух!
На графике ниже — искажения и шум в наушниках Brainwavz M2.
Почему АЧХ наушников такие кривые и как их правильно читать
Содержание
Содержание
Как правильно читать АЧХ наушников? Что на него влияет, какая АЧХ воспринимается как ровная, что такое кривая Хармана? Наконец, как поправить их звучание за минуту и без эквалайзера? Об этом далее.
Проблема с АЧХ наушников
С АЧХ колонок все просто — чем она ровнее, тем более нейтральный звук будет в итоге. Однако чтобы получить максимум нейтральности, понадобится заглушить комнату несколькими кубометрами минваты. Вариант не для каждого.
И тут на помощь приходят наушники, которые выносят влияние комнаты за скобки. Однако если посмотреть на их АЧХ, то почти всегда на графике будут американские горки с гигантскими горбами и провалами. К примеру, ниже — частотная характеристика Beyerdynamic DT 990.
Почему, не смотря на кривую АЧХ, их используют многие звукорежиссеры для сведения музыки? Как правильно читать их АЧХ и корректно предугадывать, какая модель лучше подойдет под свои вкусы? И главное — как исправить звучание?
Если начать разбираться, то с наушниками все оказывается намного сложнее, чем с колонками. На их тембральный баланс влияет куча вещей — от самой конструкции и амбушюр до строения ушной раковины, уровня громкости прослушивания музыки, условий прослушивания и даже возраста слушателя.
Влияние головы и ушей
Если посадить человека перед источником звука, то аудиоволны будут огибать голову и плечи с искажениями. Исследователи установили, что есть целый набор связанных с телом человека искажений, именуемых Head-related transfer function (HRTF):
1. Влияние самой головы. Она заглушает высокие частоты, но не создает проблем для средних и низких.
2. Плечи и шея. Также создают акустическую тень.
3-4. Ушная раковина. Она не просто так имеет сложную форму — человеку так проще локализовать звук. Однако форма ушей коверкает АЧХ звуковой волны — приподнимает верхнюю середину и сглаживает самые высокие частоты.
5. Слуховой канал. Вместе с наушником он образует закрытую систему, в которой появляются резонансы.
HRTF будут немного отличаться для левого и правого уха. Значения будут меняться в зависимости от направления, откуда исходит звук (волны, дующие прямо в лицо, ведут себя иначе, чем волны, дующие в бок). Для охватывающих наушников нужно имитировать влияние головы и плеч, для внутриканальных придется добавить имитацию влияния ушной раковины.
Результатом всех этих исследований стали компенсирующие кривые АЧХ, учитывающие HRTF. Они чувствительны к положению источника. Колонки обычно располагаются перед слушателем и образуют с ним треугольник. Драйверы наушников стреляют прямо в ухо и образуют со слушателем ровную линию. Поэтому компенсирующих кривых несколько, в зависимости от типа измерений:
Итого, синус с ровной АЧХ на подходе к барабанной перепонке превращается в один из графиков выше. АЧХ наушников измеряется на манекене с ушами, в которых встроены микрофоны. Следовательно, чтобы получить корректные измерения, нужно вычесть из сырого графика влияние искусственной головы, воспользовавшись одной из кривой выше. Чем ровнее будет итоговый график, тем ровнее будут наушники.
Для примера — одни из самых нейтральных по звуку наушников Sennheiser HD 600, использующихся во многих студиях как референсные. Слева — сырой график без компенсации, справа — с компенсацией.
Во-первых, все это вносит очевидную путаницу в понимание графиков АЧХ — не всегда указано, как проводились измерения, и была ли применена компенсация. Во-вторых, даже на компенсированном графике виден провал на 1-2 кГц и изрезанность на верхах. Провал — это имитация влияния плеч и торса, а изрезанность — резонансы, которые возникают в закрытом пространстве, образуемом ухом и наушником. Небольшая изрезанность — норма, на слух она не ощущается.
Влияние предпочтений и кривая Хармана
Эксперименты с HRTF не учитывают важной вещи — вкусовых предпочтений. В конце концов, нейтральность и сбалансированность звучания — вещи субъективные. Поэтому в начале двухтысячных инженеры Тодд Велти и Шон Оливер Харман с десятых годов проводят исследования на группах слушателей, чтобы выяснить, какая АЧХ будет восприниматься наиболее нейтральной и сбалансированной, но с учетом предпочтений большинства.
Для экспериментов был использован метод двойного слепого прослушивания разных наушников. Слушатели не знали ни их модели, ни как они выглядят. Хотели даже замораживать уши и виски, чтобы исключить тактильные ощущения, но юристы не позволили. На основе предпочтений слушателей была выведена усредненная кривая, которая теперь носит имя Хармана. Она немного отличается для охватывающих и внутриканальных наушников.
После публикации исследований многие производители выпустили модели, настроенные под эту кривую. Из внутриканальных — это JBL Live 200, 500, и 650, Samsung Galaxy Buds, JBL Reflect Flow, из охватывающих наушников самые известные — AKG N700 NC, K361, и K371.
АЧХ Galaxy Buds+, настроенных по кривой Хармана
Не утихают и споры относительно того, нужно ли ориентироваться на эту кривую при создании наушников, ведь АЧХ некоторых известных и любимых слушателями моделей сильно с ней расходятся. Некоторые считают, что в кривой слишком задран бас, а перепад более 10 Дб на средних частотах сильно окрашивает звук.
Влияние психоакустики
Наш слух не линеен и наиболее чувствителен к участку 1-5 кГц, а наименее — к самым низким и самым высоким частотам. Например, звук на частоте 3 кГц громкостью 20 Дб будет ощущаться таким же, как низкочастотный гул частотой 60 кГц и громкостью 50 Дб. Иными словами, на малой громкости бас и верха хуже улавливаются. Однако эта чувствительность меняется в зависимости от громкости звука. При громкости в 100 Дб восприятие уже становится практически линейным. Здесь нужно отметить, что, по данным ВОЗ, наушники обычно слушают на громкости 75–105 Дб.
Исследования на эту тему имели место еще в 30-х годах прошлого века, полученные измерения носят вид графиков — кривые равных громкостей. Их нужно учитывать при выборе наушников — если нравится слушать громко, то раздутый бас некоторых моделей будет еще более раздутым. И наоборот — недостаток баса в открытых студийных наушниках будет компенсироваться высокой громкостью.
Другой элемент психоакустики — эффект маскировки одного звука другим, если они оба на одинаковых частотах. К примеру, низкочастотный гул электрички будет заглушать бас и бочку. Из-за этого эффекта подъем на низких частотах — обычное дело в наушниках для улицы и города с плохой звукоизоляцией. Чем лучше звукоизоляция, тем меньшее усиление низких частот понадобится. Лучше всего с проблемой справляется система активного шумоподавления.
Влияние конструкции и амбушюр
Наушники и ухо создают закрытую систему и работают подобно сабвуферу. Чем герметичнее образовавшееся пространство, тем на большее количество низких частот можно будет рассчитывать из-за эффекта окклюзии — бас накапливается в замкнутом пространстве. Хорошая новость в том, что влияние конструкции позволяет довольно сильно изменить звучание простой модификацией — сменой амбушюр.
Охватывающие наушники
Охватывающие наушники бывают открытыми и закрытыми. Последние менее комфортны при длительном ношении, зато обладают отличной звукоизоляцией и, как правило, большим количеством низких частот.
Внутриканальные наушники
Как правило, частотный отклик внутриканальных наушников имеет более выраженный спад на высоких частотах, имитирующий влияние ушной раковины. Материал амбушюр здесь также имеет значение:
В последнее время набирают популярность внутриканальные наушники типа IEM — In Ear Monitors, ушные мониторы. Музыканты используют такие, чтобы слышать себя на сцене, но встречаются и модели для потребителей, чтобы слушать музыку. Разница в АЧХ — наушники для музыкантов могут сильно красить сигнал, например, акцентировать диапазон 2-5 кГц, чтобы выделить вокал. Прежде, чем покупать такие, полезно будет узнать их частотную характеристику.
Заключение
График АЧХ может быть полезен при выборе наушников. При этом всегда следует помнить, что разброс в измерениях довольно велик, и форма ушей у каждого своя. Поэтому такие изменения относительны — для кого-то яркие наушники будут тусклыми. Наконец, частотная характеристика говорит лишь о тембральном балансе, но не расскажет о детальности, динамике, транзиентах и других важных параметрах звучания наушников.
Конечно, самый верный путь — послушать все самому, но не всегда есть такая возможность. Поэтому куда полезнее кривых АЧХ будут тесты наушников на макете с помощью музыкальных треков и прямое сравнение нескольких моделей с оригинальной записью. Так можно своими ушами услышать, что делает со звуком та или иная модель.