Применение наушников

В настоящее время для прослушивания музыки, помимо стационарной акустики, широко используются наушники (головные телефоны). Возникает естественный вопрос: зачем обращаться к наушникам, если существуют разнообразные высококачественные громкоговорители? Дело в том, что для получения хорошего звучания недостаточно иметь высококачественный громкоговоритель. Необходимо еще создать особые условия для его работы, называемые акустическим оформлением помещения.

Жилая комната, как правило, имеет плохие акустические характеристики. Добиться хорошей акустики помещения — задача не из простых, да и вряд ли целесообразно переоборудовать жилую комнату для прослушивания музыки, поскольку она должна прежде всего отвечать своему прямому назначению. Мешают и посторонние шумы, часто возникающие в домашней обстановке, или, наоборот, прослушивание при повышенном уровне громкости, необходимом для высокой верности воспроизведения, не всегда бывает приятным для соседей. Поэтому пришлось искать другой способ воспроизведения музыки, обеспечивающий высокое качество звучания и в то же время исключающий помехи для окружающих. Вот тогда-то и вспомнили о давно забытых головных телефонах (наушниках).

Первые радиоприемные устройства снабжались телефонами — электроакустическими устройствами, преобразующими электрические колебания в акустические колебания воздушной среды. Это были телефоны электромагнитной системы с жесткой диафрагмой из ферромагнитного материала, расположенной перед полюсными наконечниками магнитной системы, состоящей из постоянного магнита и магнитопровода. Диафрагма создает звуковые колебания в ушной раковине и слуховом проходе под воздействием переменного магнитного потока, возникающего при прохождении тока звуковой частоты через катушки из медного провода, надетые на полюсные наконечники. Два телефона, объединенные пружинящей пластиной — оголовьем, получили название головные телефоны (Head Phones); в быту их стали чаще называть наушниками. Номинальный диапазон рабочих частей таких наушников составляет всего 300-3000 Гц при неравномерности частотной характеристики 20 дБ и нелинейных искажениях порядка 15 %. Они обеспечивали приемлемое качество речи, но музыка звучала весьма посредственно.

Наушники были постепенно вытеснены громкоговорителями, обеспечившими в то время более высокое качество звучания. Радиоаппаратура стала, таким образом, «громкоговорящей».

Для дальнейшего улучшения качества звучания радиоприемных устройств и систем звуковоспроизведения конструкторы шли по пути совершенствования громкоговорителей. Поистине революционным этапом в радиовещании и звукозаписи было начало вещания в УКВ диапазоне с частотной модуляцией. Частотный диапазон радиовещательного тракта расширился до полосы 40-12000 Гц. В продажу поступили виниловые «бесшеллачные» грампластинки с еще более широкой полосой частот. Тогда впервые стали употреблять термин «высококачественное звуковоспроизведение». За рубежом в связи с этим получило распространение название High Fidelity (сокращенно Hi-Fi), что означает в переводе «высокая верность», «высокая точность». Этим термином обозначали системы, у которых точность воспроизведения звука была таковой, что большинство слушателей при непосредственном сравнении не могли заметить разницы между, например, звучанием «живого» оркестра и звучанием того же оркестра, но в записи. Со временем термин Hi-Fi стал символом, определяющим высокий класс звуковоспроизводящей аппаратуры. Громкоговорители, оказавшись самым «слабым звеном», вновь потребовали модернизации. Применением более совершенных материалов и технологий, использованием данных научных исследований удалось «подтянуть» громкоговорители. По мере еще большего повышения требований к системам высококачественного воспроизведения звука и дальнейшего совершенствования громкоговорителей стали очевидны и некоторые их недостатки, которые заставили специалистов вернуться к наушникам и попытаться усовершенствовать их. Инженерами-разработчиками акустической аппаратуры были созданы наушники, удовлетворяющие требованиям высококачественного воспроизведения звука.

Дальнейшая практика использования наушников выявила ряд их преимуществ перед громкоговорителями. Если не рассматривать сложные и соответственно очень дорогие громкоговорители, то можно с уверенностью сказать, что качество звучания наушников даже лучше, чем громкоговорителей высокого класса, и вот почему.

Во-первых, наушники дают возможность полного разделения правого и левого каналов, создают ярко выраженный стереоэффект, не зависящий от акустики помещения и места расположения слушателя. Это не может быть достигнуто при использовании громкоговорителей, когда сигнал от правого громкоговорителя воспринимается не только правым, но и левым ухом, а сигнал от левого — не только левым, но и правым ухом.

Во-вторых, большинство наушников эффективно воспроизводят звуковые сигналы, начиная с частоты 10-20 Гц. Такие сигналы воспроизводят далеко не все высококачественные громкоговорители. Для них считается очень хорошим нижний предел воспроизводимых частот 35-40 Гц. Кажущаяся незначительной разница «всего» 15-20 Гц, в низкочастотной области существенно влияет на качество звучания. Верхний предел эффективно воспроизводимых частот у наушников и громкоговорителей примерно одинаков, но частотная характеристика наушников значительно более плавная, в ней отсутствуют «пики» и «провалы», свойственные, к сожалению, даже самым совершенным громкоговорителям. Кроме того, в отличие от громкоговорителей, наушники не имеют выраженного механического резонанса в области низких частот.

В-третьих, нелинейные искажения, вносимые наушниками в исходный звуковой сигнал, незначительны. Это создает особую чистоту и «прозрачность» звучания.

В-четвертых, наушники могут обеспечить уровень звукового давления, соответствующий натуральному звучанию при незначительной подводимой электрической мощности. Так, большинство высококачественных наушников обеспечивают уровень звукового давления 100-120 дБ при подводимой мощности до 100 мВт. В то же время наиболее распространенные громкоговорители развивают на расстоянии 1 м уровень звукового давления около 80 дБ при подводимой электрической мощности 0,1 Вт. Для получения уровня звукового давления 90 дБ необходима мощность 1 Вт, для 100 дБ — 10 Вт, а для 120 дБ — 1000 Вт. Технически выполнить такой громкоговоритель и усилитель довольно сложно.

В-пятых, элементы преобразователей наушников малы и, имея незначительную массу, практически безынерционны. Наушники гораздо легче демпфировать, поэтому они обеспечивают хорошую переходную характеристику, т.е. способны точнее воспроизводить звуки импульсного характера.

И, наконец, прослушивание через наушники музыки даже с очень большой громкостью не создает помех для окружающих людей, в то же время и слушатель изолирован от посторонних шумов благодаря хорошей звукоизолирующей способности наушников.

Указанные особенности наушников оказались весьма полезными также при киносъемках и звукозаписи. Контроль с помощью наушников качества записи в процессе записи позволяет выявлять малейшие дефекты фонограммы и оперативно их устранять. Наушники можно подключать не только к стереофоническим устройствам, но и к монофоническим, в том числе к портативным.

Основными параметрами, определяющими качество и эффективность работы наушников, являются: частотная характеристика чувствительности по звуковому давлению, чувствительность, коэффициент нелинейных искажений, номинальная и максимальная мощность, номинальное электрическое сопротивление, модуль полного электрического сопротивления. Немаловажными параметрами являются идентичность частотных характеристик чувствительности левого и правого наушников, способность наушников звукоизолировать слушателя от внешнего шума. Знание технических характеристик наушников позволяет оценивать их качество, определять пригодность для тех или иных целей, правильно согласовать их с усилительным устройством, а также сравнивать различные модели наушников.

Рассмотрим основные характеристики наушников более подробно.

Частотная характеристика чувствительности наушников по звуковому давлению — зависимость от частоты звукового давления, развиваемого наушником в полости прибора «искусственное ухо», при постоянном напряжении на зажимах наушника. Для оценки частотных свойств наушников используют понятие диапазона эффективно воспроизводимых частот. Это диапазон частот, в котором частотная характеристика звукового давления не опускается ниже значения, оговоренного в технической документации (обычно 10 дБ по отношению к значению, усредненному в октавной полосе частот в области максимальной чувствительности). Лучшие модели современных стереонаушников имеют диапазон эффективно воспроизводимых частот 10-40000 и более Гц, т.е. даже шире диапазона частот, воспринимаемых человеком с нормальным слухом.

Неравномерность частотной характеристики — отношение максимального звукового давления к минимальному в рабочем диапазоне частот, выраженное в децибелах: β = 20 lg(α макс/α мин). Неравномерность частотной характеристики большинства современных наушников обычно составляет 10-15 дБ, лучших — 3-5 дБ.

Чувствительность наушников — отношение звукового давления, развиваемого в полости «искусственного уха», к напряжению на его зажимах; единица чувствительности — паскаль на вольт (Па/В). Для удобства сравнения между собой различных наушников определяется так называемое стандартное звуковое давление. Это давление, развиваемое наушником в полости прибора «искусственное ухо» при подведении к нему напряжения, соответствующего мощности 1 мВт, на частоте 1000 Гц. Стандартное давление измеряется в Паскалях (1 Па = 1 Н/м2) или в децибелах (дБ) относительно 2*10-5 Па (порог слышимости). Например, звуковому давлению 2 Па соответствует 20lg[2/(2*10-5)] = 100 дБ.

Среднее стандартное звуковое давление определяется как среднеквадратичное из значений стандартного звукового давления, измеренного для ряда частот, установленного техническими условиями.

Коэффициент нелинейных искажений — выраженное в процентах отношение среднеквадратичного значения звуковых давлений высших гармоник к звуковому давлению первой гармоники при подведении синусоидального сигнала. Обычно коэффициент нелинейных искажений определяют в полости «искусственного уха» при напряжении, соответствующем среднему стандартному звуковому давлению на частотах, установленных техническими условиями. Значение коэффициента нелинейных искажений высококачественных наушников составляет 0,5-3 %.

Номинальная мощность — электрическая мощность, подводимая к наушнику, при которой коэффициент нелинейных искажений не превышает установленную норму, а развиваемое звуковое давление достигает установленного техническими условиями значения.

Максимальная мощность — наибольшее значение подводимой к наушнику электрической мощности, которое определяется тепловой и механической прочностью конструкции и характеризует устойчивость наушников к перегрузкам.

Номинальное электрическое сопротивление — активное сопротивление, которым можно заменить наушник при измерении электрической мощности, потребляемой от источника.

Модуль полного электрического сопротивления — отношение эффективного значения напряжения на входе наушника к эффективному значению протекающего в нем тока. По своему характеру является комплексным сопротивлением, имеющим активную и реактивную составляющие. Измеряется в омах (Ом) на частоте 1000 Гц.

Если Вы не хотите использовать наушники вместе с любимым гаджетом или использовать высококачественную стационарную акустику, вы можете купить колонки для ipod и наслаждаться музыкой через них. современные технологии позволяют достичь высоких акустических параметров  даже в миниатюрных колонках.




Дополнительные материалы:

  • Tarot – самый тонкий Powerbank для смартфонов Все мы любим чтобы наши телефоны работали все время, и именно по этой причине большинство из нас носят с собой Powerbank (портативный внешний аккумулятор) или зарядное устройство. […]
  • Samsung разрабатывает очки виртуальной реальности Компания Samsung, которая всему миру известна своими планшетами и смартфонами Galaxy, объявила о разработке очков виртуальной реальности. Теперь каждый любитель автомобильных […]
  • Отключение рекламы на Kindle Цена Amazon Kindle начинается от $ 89, но вы получаете $ 20 скидку, если выберете Kindle со специальными предложениями (Special Offers). Эти две модели похожи друг на друга и имеют тот […]
  • Гаджеты для записей Новые планшетные ПК, такие как iPad или Galaxy Tab - очень мощные устройства, которые могут сделать все, что только можно себе представить. Вы можете просматривать веб-страницы, играть […]
Share This

Поделитесь!

Если статья показалась Вам полезной.