Co je impedance v akustice?

Impedance, která hraje důležitou roli v pochopení chování elektrických zvukových signálů, je definována a měřena prostřednictvím jejich interakce se zvukovým zařízením. V audio systémech se impedance týká míry odporu, kterou elektrický obvod nabízí toku střídavého proudu.

Impedanční přizpůsobení audio zařízení, jako jsou zesilovače a reproduktory, je nezbytné pro optimální výkon a kvalitu zvuku. Například pasivní reproduktory mají zátěžovou impedanci, což je elektrický odpor a reaktance, kterou přenášejí do zesilovače.

V elektrotechnice je impedance často přirovnávána k pojmu odpor. Pro zajištění správného impedančního přizpůsobení je obvykle žádoucí mít vysokou vstupní impedanci a nízkou výstupní impedanci.

Co je tedy impedance ve zvuku? No – zjednodušeně řečeno – je to forma odporu (měřená v ohmech) způsobená střídavým elektrickým tlakem (měřeno ve voltech), který je zase způsoben zvukovým signálem.

Je tedy „impedance“ jen dalším slovem pro „odpor“?

Tímto způsobem určitě ne. Odpor, definovaný Ohmovým zákonem, je opozice vůči toku elektrického proudu v obvodu. Impedance se také měří v ohmech, ale na rozdíl od odporu bere v úvahu jak velikost, tak fázové vztahy mezi napětím a proudem ve střídavém obvodu. V audio systémech je impedance zvláště důležitá kvůli přítomnosti střídavého proudu a složité povaze audio signálů.

V audio systémech je přizpůsobení impedance rozhodující pro efektivní přenos energie a optimální výkon. Jak bylo diskutováno výše, pasivní reproduktory mají zátěžovou impedanci, která interaguje s výstupní impedancí zesilovače. Impedanční přizpůsobení mezi reproduktorem a zesilovačem zajišťuje přenos maximálního výkonu do reproduktoru a zabraňuje degradaci signálu nebo ztrátě výkonu.

Přestože se odpor a impedance měří v ohmech, mají v elektrických obvodech různé charakteristiky a význam. Odpor je mírou odporu vůči toku proudu v obvodu, zatímco impedance zahrnuje účinky reaktance, která je relevantní pro AC obvody a složitou povahu audio signálů.

Rozdíl mezi odporem a impedancí v kontextu toho, co je impedance ve zvuku, je ten, že první se obvykle používá jako parametr při popisu stejnosměrného proudu s konstantním napětím, zatímco druhý je spojen se střídavým proudem, kde signál ovlivňuje napětí a směr. proudu (silnější signál = větší výkon).

Vstupní, výstupní a charakteristické impedance

Podle Ohmova zákona se napětí na součástce rovná proudu, který jí protéká, vynásobenému její impedancí, jejíž hodnota (opět měřená v ohmech) ovlivňuje výstupní napětí a proud zdrojového zařízení.

Když výstupní impedance zdrojového zařízení neodpovídá vstupní impedanci zátěžového zařízení, jako je zesilovač a reproduktory, dojde k nesouladu impedance.

Úvahy o impedanci, jako je nesoulad impedance, mohou vést k degradaci signálu a nedostatečnému přenosu energie. Vstupní a výstupní impedance hrají důležitou roli při určování zátěže a schopností měniče audio zařízení.

Vstupní impedance

Elektrický odpor, který zvukové zařízení nabízí zdroji signálu, který je k němu připojen, se nazývá vstupní impedance. Audio zařízení s vysokou vstupní impedancí vyžadují méně energie ze zdroje signálu k řízení obvodu. Zařízení s vysokou vstupní impedancí méně zatěžují zdroj signálu.

Proto je nutný výběr audio zařízení s vhodnou vstupní impedancí (což znamená: dostatečně vysokou ve srovnání s výstupem, který jí předchází) pro zajištění správného přenosu signálu, minimalizaci ztráty signálu a dosažení optimálního výkonu audio systému.

Možná by stálo za zmínku mimochodem, že v té době bylo „zákonem země“, že vstupní impedance musela přesně odpovídat výstupní impedanci, což znamená, že byla mnohem nižší než dnes (i když stále nikdy nebyla nižší než výstupní impedance). .

Výstupní impedance

Výstupní impedance se vztahuje k elektrickému odporu, který zvukové zařízení klade na zátěž, kterou pohání, a který, jak bylo uvedeno výše, je nižší než vstupní impedance cílového zařízení. To je výhodné, protože zajišťuje efektivní přenos energie do připojené zátěže, minimalizuje degradaci a ztráty signálu.

Vysoká výstupní impedance může způsobit pokles napětí a zkreslení signálu při připojení k zátěži s nízkou impedancí. Výběrem zařízení s nízkou výstupní impedancí můžete zajistit, že do připojené zátěže bude dodáván čistý a spolehlivý signál.

Pokud jde o výstup, vysoká impedance je obvykle špatný nápad, i když cílové zařízení má vstupní impedanci, která je v porovnání s nimi vyšší. Faktem je, že vstup musí být řádově větší (10krát nebo i více), aby byl zajištěn bezztrátový tok. Jinak by například vícestopé nahrávání a bezztrátové streamování prostě nebylo možné.

Charakteristická impedance

Jedná se o odpor, který elektrické přenosové vedení, jako je kabel nebo vlnovod, vytváří zvukovému signálu, který jím prochází. Určitá ztráta signálu je technicky nevyhnutelná, ale pokud se lze zkreslení vyhnout, mělo by být považováno za zanedbatelné.

Je samozřejmé, že kabely musí mít „nejvyšší kvalitu“, ale neovlivňují pevně všechna zařízení. Například impedance reproduktoru je téměř z definice nízká, což znamená, že kabel pochybné kvality přímo ovlivní přechodové jevy signálu na samém konci jejich dráhy.

Zajištění, aby charakteristická impedance přenosového vedení odpovídala zvukovým zařízením, je důležité pro zachování integrity signálu a optimalizaci zvukového výkonu. Kabely nejsou chráněny před okolními vlivy, takže čím více jsou izolované, tím lépe.

Termíny impedance a jejich význam

Při zvažování problémů souvisejících s definováním a pochopením toho, co je impedance ve zvuku, může být užitečné zmínit několik dalších termínů a kategorií, které obohatí porozumění a glosář.

Za zmínku také stojí, že tento článek si neklade za cíl jít příliš hluboko. Cílem je spíše seznámit čtenáře se základy a vytvořit vhodné prostředí pro ty nadšenější, aby se posunuli dál a naučili se vše, co se naučit má.

Být zde příliš technický může být také kontraproduktivní. Milovník studiového vybavení může samozřejmě rozšířit své aktivity do hloubkového technického designu, samozřejmě za předpokladu, že má potřebné technické vzdělání.

Impedanční přizpůsobení

Tématu impedančně přizpůsobených systémů jsme se již krátce dotkli. Všimli jsme si, že v dřívějších dobách byly vstup a výstup takříkajíc „naladěny“ na sebe. V přísném smyslu byla tato praxe již dlouho opuštěna; Již nenajdete zařízení s 600 ohmovým výstupem připojené k zařízení se 600 ohmovým vstupem.

Podle klasického přístupu je „impedanční přizpůsobení“ praxe zajišťující, že impedance příchozího signálu (číslem; jak je znázorněno na příkladu 600 ohmů) těsně odpovídá impedanci audio zařízení, ke kterému je připojen. Na rozdíl od současnosti bylo cílem vytvořit impedančně přizpůsobený systém, který zajistí efektivní přenos energie a optimální integritu signálu.

V současné době je jakýkoli vstup, který je výrazně větší než odpovídající výstup, považován za „shodný“. Je to proto, že klasické řešení shody „do písmene“ ovlivňuje výstup na sekundární zařízení i vstup tohoto druhého zařízení. Představte si patch bay, aniž byste tento problém zohlednili a vyřešili. Ano – ani já nemůžu!

Napěťová impedance

Také známý jako impedance související s napětím. Jedná se o odpor, který ovlivňuje úroveň napětí elektrického proudu v audio systému. Hraje primární roli při určování toho, jak jsou zvukové frekvence ovlivněny a distribuovány v audio zařízení.

Všechna zvuková zařízení jsou navržena s vhodnou napěťovou impedancí pro zachování integrity signálu a dosažení optimálního výkonu. To zahrnuje zajištění správného přizpůsobení vstupní impedance impedanci zdroje, aby se zabránilo odrazům nebo nadměrnému poklesu napětí.

Pokud půjdeme trochu hlouběji, dotkneme se toho níže (v části o nejstandardnějších studiových zařízeních). Mělo by se také říci, že napěťová impedance je dnes tím, co tehdy bylo úplné přizpůsobení vyjádřené v ohmech.

Impedance zátěže

Zátěžová impedance se týká odporu vytvářeného zátěžovým zařízením, jako jsou reproduktory, vůči zdroji zvuku nebo zesilovači v audio systému. Je jasné, že audio signál na výstupu mixpultu vytvoří jinou zátěžovou impedanci oproti té, kterou vytváří reproduktor.

Pokud je impedance zátěže nižší než výstupní impedance, je přenášeno více výkonu, ale to může vést k potenciální nestabilitě a zkreslení. Proto je potřeba porozumět charakteristikám tohoto konceptu.

Pochopení impedance zátěže je pro moderní audio zařízení zásadní pro zajištění správné shody a kompatibility zařízení. Proto je velmi důležité jej nejen zohlednit, ale také pečlivě promyslet a zvážit.

Zakončovací impedance

V audio systémech je odpovídající impedance impedance na konci přenosového vedení, jako je kabel nebo vlnovod, která odpovídá jeho charakteristické impedanci. Je důležité zabránit odrazu signálu a zachovat optimální přenos signálu.

To je zvláště důležité ve scénářích, kde má zdrojové zařízení vysokou výstupní impedanci a zátěžové zařízení má vysokou vstupní impedanci. Tato situace spíše připomíná klasickou přizpůsobenou impedanci, jak je uvedeno výše, nebo impedanci elektrické kytary (viz níže).

Pokud jde o audio zařízení, větší výkon zvyšuje příležitost, ale také odpovědnost. Pokud jde o koncový odpor – ještě více.

Jmenovitá impedance

Termín široce používaný v audiotechnice, zejména pokud jde o pasivní reproduktory. Představuje přibližnou nebo průměrnou impedanci, kterou reproduktor dodává zesilovači nebo zdroji zvuku.

Přizpůsobení vstupní a výstupní impedance audio zařízení jmenovité impedanci pasivních reproduktorů zajišťuje kompatibilitu a umožňuje přesnou a spolehlivou reprodukci zvuku.

Impedance reproduktoru je obvykle nejvíce zvažována v kontextu nominální impedance. Přirozeně, protože toto je „konec řady“ ve vztahu k obecnému toku signálu.

Zvuková impedance nejběžnějších studiových gadgetů

Impedance studiového zařízení je důležitým faktorem v profesionálních audio aplikacích, protože přímo ovlivňuje přenos signálu a kompatibilitu mezi různými audio zařízeními. Například impedanční sluchátka jsou navržena tak, aby zvládla specifické úrovně impedance zdroje.

Použití mikrofonů s nižší impedancí s impedančně přizpůsobenými audio rozhraními pomáhá vyhnout se degradaci a ztrátě signálu. Tomu následně musí odpovídat i odpovídající různé zatížení reproduktorů.

Jak již bylo řečeno, na vlastnostech „konce řady“ obvykle záleží nejvíce. Jak jsou zapojeny reproduktory, typ kuželů reproduktorů. Je toho mnohem víc než jen odpovědět na otázku „co je impedance“: ve zvuku není problém definovat věci – problém je dostat se k určité (alespoň někdy).

Elektrické kytary

Výstupní impedance elektrické kytary je elektrický odpor, který poskytuje signálu při jeho cestě z kytary do zesilovače nebo audio rozhraní. Nízká výstupní impedance zajišťuje efektivní přenos energie a zachovává integritu kytarového signálu.

Vysokoimpedanční kytarové snímače vytvářejí silnější magnetické pole, což má za následek výraznější a detailnější tón. To zase vyžaduje ještě vyšší impedanci na vstupu přijímacího zařízení, takže je třeba dbát na přizpůsobení impedancí zde.

Impedanční přizpůsobení mezi elektrickou kytarou a zesilovačem je zásadní pro udržení a maximalizaci kvality zvuku. Ať už člověk hraje ikonické riffy, sólové improvizace nebo jednoduchou skladbu, kvalita zvuku nikdy nebude záviset pouze na jeho dovednosti.

Mikrofony a předzesilovače

Impedance mikrofonu (zdroje) se vztahuje k elektrickému odporu, který poskytuje zvukovému signálu při průchodu kmitací cívkou. Docela jednoduchý koncept.

Moderní audio zařízení obvykle používá mikrofony s nízkou výstupní impedancí a předzesilovače s vysokou vstupní impedancí. Akustická energie musí být „přeměněna“ na elektrickou energii pomocí elektrické energie, přičemž ztráty jsou na absolutním minimu.

Pokud to není přímočaré a jednoduché, tak už nevím, co to je! Impedance ve zvuku začíná u mikrofonů, takže je dobře, že vyvážení mikrofonu a předzesilovače je v tomto ohledu nejjednodušší ze všech takových úkolů studiového vybavení.

Reproduktory

Impedance reproduktoru je klíčová charakteristika, která ovlivňuje elektrické chování a výkon reproduktoru a celkový zvukový systém. Impedance reproduktoru je odpor, který reproduktor klade zvukovému signálu. Běžné jsou různé impedance reproduktorů, přičemž 8 ohmů je standardní hodnota pro mnoho reproduktorů.

Při zapojování reproduktorů do audiosystému je velmi důležité sladit impedanci reproduktorů s možnostmi zesilovače. Používání reproduktorů s nízkou impedancí se zesilovačem, který není navržen pro zvládnutí zátěže, může mít za následek přetížení zesilovače, zkreslení nebo dokonce poškození. Naopak připojení reproduktorů s vyšší impedancí ke stejnému zesilovači může mít za následek snížený výkon a nižší úrovně hlasitosti. Proto je velmi důležité vybrat správný kabel reproduktoru.

Správné přizpůsobení impedance spolu se správným výběrem kabeláže a připojení reproduktorů pomáhá optimalizovat přenos energie, předcházet ztrátě signálu a udržovat celkovou integritu audio systému a zároveň zabránit fyzickému poškození zařízení.

Sluchátka

Sluchátka s nižší impedancí obvykle vyžadují méně energie k produkci zvuku a mají tendenci být efektivnější při přeměně elektrického signálu na zvuk. Takže pokud jde o impedanci, hodnocení nejlepších studiových sluchátek by mělo být založeno (mimo jiné) také na jejich impedanci.

Přizpůsobení impedance zdroje, jako je výstupní stupeň směšovače nebo audio rozhraní, se vstupní impedancí sluchátek je nanejvýš důležité. To umožní sluchátkům dosáhnout maximálního hlasitostního potenciálu a poskytnout nejlepší kvalitu zvuku.

Je důležité vzít v úvahu jmenovitou impedanci sluchátek a zvukového zařízení, ke kterému jsou připojena, aby bylo zajištěno správné přizpůsobení impedance. Sluchátka nejsou pasivní reproduktory, takže byste měli věnovat velkou pozornost jejich frekvenční odezvě.

Několik slov na závěr

Vstupní impedance zařízení určuje, jak efektivně může přijímat zvukový signál ze zdroje, a jeho výstupní impedance určuje, jak dobře dokáže řídit připojenou zátěž. Impedanční přizpůsobení zajišťuje efektivní přenos energie a optimální integritu signálu, zejména při připojení zařízení, jako jsou sluchátka, pasivní reproduktory nebo zesilovače.

Impedance úzce souvisí se střídavým proudem. Každé audio zařízení má proto celkovou impedanční hodnotu určenou vstupní impedancí zařízení a impedancí jeho výstupních svorek.

Použití reproduktorů s vysokou impedancí se zesilovačem s nízkou výstupní impedancí může vést ke ztrátě výkonu a neoptimálnímu výkonu. Proto je třeba s impedancí reproduktoru počítat co nejpečlivěji. Na druhou stranu jiná zařízení, jako jsou (impedanční) sluchátka, lze vyrobit podle specifikací audio systému, ze kterého budou přijímat signál.

Impedance se měří v ohmech a zahrnuje odpor a reaktanci. Impedanční přizpůsobení mezi vstupní a výstupní impedancí a zátěžovou impedancí zajišťuje efektivní přenos energie a optimální reprodukci zvuku.

. Naučili jsme se, co je impedance ve zvuku, že? Řekl bych, že ano, zjistili jsme! Co je tedy impedance ve zvuku? Stále si nejste jisti? Tak proč si tento článek nepřečíst znovu – alespoň nebudete po jeho opětovném přečtení méně informováni. Ať děláte cokoli, nebraňte procesu učení zakopáváním o zvukovou impedanci!

Při výběru sluchátek se kupující často ocitne v zajetí mýtů zrozených z nepochopení toho, co dělat s deklarovanými parametry. A hlavně impedance, protože partnerem sluchátek je zdrojový zesilovač, který s tím vším musí pracovat.

Odpověď na otázku „Kdy je potřeba výkonnější zesilovač? Je třeba si uvědomit, že móda pro napájení pochází ze stacionární akustiky, jejíž většina spadá do rozsahu impedance 4–8 Ω. Velké rozměry reproduktorů nedovolují inženýrským myšlenkám se zbláznit z hlediska ostatních parametrů, zatímco většina sluchátek má impedanci od 16 do 600 Ω. Podle logiky stacionární akustiky platí, že čím více wattů, tím hlasitější. A každý z kurzu fyziky ví, že čím větší odpor, tím méně wattů půjde do zátěže. V důsledku těchto zjednodušení se i profesionálové často mylně domnívají, že to bude fungovat se sluchátky.

Mýtus č. 1: čím vyšší impedance, tím déle hráč drží náboj.

Ve skutečnosti vybíjení baterie závisí na tom, při jaké hlasitosti jsou sluchátka používána a kolik wattů je potřeba k udržení této hlasitosti.

Zvuková izolace je kupodivu zodpovědná za hlasitost, kterou by sluchátka měla produkovat. Čím vyšší je, tím menší hlasitost bude vyžadovat od samotných sluchátek. A na otázku „kolik wattů budou sluchátka vyžadovat od přehrávače pro tuto hlasitost“ odpovídá citlivost v dB SPL/mW. Což udává většina výrobců (kromě Sennheiseru). To znamená, že přehrávač bude fungovat déle s uzavřenými sluchátky a větší citlivostí. Impedance s tím nemá absolutně nic společného.

Mýtus č. 2: Impedanci lze měřit multimetrem

Bohužel touto metodou lze měřit pouze stejnosměrný odpor. Impedance je vyjádřena pouze v ohmech, jako kdyby namísto skutečné zátěže byl do obvodu zapojen rezistor, který produkuje stejný proud. Zjednodušený elektrický model reproduktoru vypadá takto:

To vše nelze měřit multimetrem, který jej používá jako ohmmetr. To však lze provést zvukovou kartou počítače pomocí programu REW podle následujícího schématu:

A na základě výsledků měření získáte graf impedance a elektrické fáze:

Jak takový graf výrobce převede do jediného obrázku, lze jen hádat.

Mýtus č. 3: čím vyšší impedance, tím výkonnější zdroj je potřeba

Aby bylo používání sluchátek pohodlné, musí vydávat určitou úroveň hlasitosti. Například 95 dB SPL, jako nejvhodnější pro poslech hudby bez rizika poškození sluchu.

Vzhledem k tomu, že ohmy, watty a volty a decibely jsou vzájemně propojeny, není těžké odvodit jedno od druhého:

Ale to samozřejmě nikdo nebude počítat, takže můžete použít znak pro 95 dB SPL:

Tabulka jasně ukazuje, že ohmy zde nejsou tím nejdůležitějším parametrem. Sluchátka mají takový rozptyl v citlivosti, že rozptyl požadovaného výkonu pro dosažení požadované hlasitosti je velký. Ale při výběru zesilovače je zde hlavním parametrem citlivost nikoli na výkon (dB SPL/mW), jak uvádí většina výrobců, ale na napětí (dB SPL/V). Pomocí něj lze velmi snadno určit, kolik voltů musí zdroj do sluchátek dodat, aby získal požadovaný akustický tlak.

Abyste mohli vybrat zdroj pro svá sluchátka o něco lépe než náhodně, budete potřebovat znát napětí, které produkuje.

Chyba ve výběru zde znamená nejen nedostatečnou hlasitost, ale i poškozená sluchátka.

Pro jistotu budete potřebovat dokumentaci výrobce nebo recenzi. S největší pravděpodobností budou uvedeny watty: mW, dBm; nebo napěťové jednotky: Vrms, Vpk, Vpp, dBu, dBV (o existenci nějakých běžných norem si lze nechat jen zdát).

Chybějící dBV, dBu a dBm v diagramu jsou již na logaritmické stupnici. Na rozdíl od konvenčního audio dB, kde je referenčním bodem akustický tlak prahu slyšení, pro dBV je to 1 volt, pro dBu je to napětí potřebné k produkci 1 mW výkonu do zátěže 600 Ω, zaokrouhleno na 0,775 V (ale pouze pro zvuk, v jiných oblastech bude výchozí bod jiný).

Ve většině případů jsou telefony a přehrávače, s výjimkou vlajkových lodí a Hi-Res, schopny produkovat maximálně 0,4 V RMS, vestavěné zvukové karty 0,7–2,2 V RMS, externí 7 V RMS, levné profesionální zvukové karty 3–16 dBu. Stacionární Hi-Fi ale může dodávat sluchátka s 50 V RMS. A není to vtip.

Zdálo by se, že si stačí spočítat potřebné napětí, podívat se na štítek a můžete s jistotou říci, která sluchátka si vystačí s jednoduchou zvukovou kartou a která budou vyžadovat opravdu výkonný zesilovač.

Výrobci sluchátek to ale nemají tak jednoduché. Každý má svou vlastní metodu měření citlivosti a impedance, počínaje výběrem frekvence nebo frekvenčního pásma pro měření, konče tím, co se dostane do konečného výsledku: maximální nebo průměrná hodnota, kterou (ne)mimochodem lze vypočítat v několika způsoby. Bez nezávislých recenzentů to tedy nejde.

Nyní přejdeme k odpovědi na otázku z úvodu. K dosažení 94dB SPL pomocí Sennheiser HD 650 s citlivostí 103 dB SPL/V a impedancí 300 Ω je zapotřebí pouze 0,279 V RMS a 0,225 mW. Většina přenosných zařízení to poskytne, ale na ulici a zejména v metru to nebude stačit kvůli vysoké hladině hluku a chybějící zvukové izolaci, protože otevřená sluchátka nejsou na ulici.

Na druhou stranu Shure 1840 s citlivostí 96 dB SPL/mW a impedancí 65 Ω vyžaduje k dosažení stejné hlasitosti 0,506 V RMS a 3,800 XNUMX mW. To znamená, že pro dosažení stejné úrovně hlasitosti je zapotřebí zařízení vyšší třídy. A nenechte se zmást takovými skromnými čísly – v provozních aplikacích, kde jsou vyžadovány vysoké úrovně zvuku, ne každý zdroj může dodat požadovaný výkon bez ztráty basů nebo omezení amplitudy. To byl zdroj dalšího mýtu.

Mýtus č. 4: Čím vyšší impedance, tím menší zkreslení.

V tomto případě, kde se mýtus vzal, je již zřejmé – je to kvůli přetížení zdroje. Pokud zesilovač nemůže dodat požadovaný proud do sluchátek s nízkou impedancí a nízkou citlivostí, nebo kapacita filtru, který zesilovač napájí, nestačí, povede to buď ke vzniku podtónů, nebo ke ztrátě basů. Vysokoimpedanční sluchátka se také ocitají ve stejné pozici kvůli skutečnosti, že při vysokém zisku může dojít k oříznutí zesilovače.

Naprostá většina zdrojů, které lze zařadit do spotřebního zboží, samozřejmě spíše narazí na aktuální omezení, ale při nákupu něčeho exotického je možné všechno.

Ohmy samotné opět ke zkreslení nepřispívají. Rozhodující význam má citlivost sluchátek, protože pokud je nedostatečná, musíte otočit knoflíkem gain a až poté impedance sluchátek ovlivňuje situaci. A pokud zesilovač pracuje bez přetížení, pak není možné sledovat vztah mezi impedancí a zkreslením. Vezměme si například Sennheiser HD 660s (150 Ω) a Sennheiser HD 650 (300 Ω) – stačí porovnat grafy, někde je zkreslení větší, někde menší, bez totální výhody jakéhokoli modelu:

Chcete-li být přesvědčivější, můžete porovnat grafy pro jiné modely:

Obrázek je podobný – někde je zkreslení více, jinde méně.

A pokud se rozhovor stočí ke zkreslení, pak je třeba zmínit, že dynamický rozsah sluchového nervu je pouhých 60 dB. Z tohoto důvodu je v podstatě nemožné slyšet zkreslení s úrovní menší než 0,1 %. To je ale nesmysl ve srovnání s tím, že vnitřní ucho samo je zdrojem nelineárních zkreslení, dosahujících 14 % i více, díky čemuž je méně než 1,5 % slyšet jen ve speciálních případech. Například ve zvuku strunných nástrojů, ve kterých jsou režimy strun blízké harmonickým tónům reproduktoru a pouze za předpokladu, že jsou také blízko v úrovni, aby tvořily údery dvou blízkých frekvencí, a to se nestane často. To znamená, že ne každý profesionál najde mezi těmito sluchátky rozdíl ve zkreslení.

Existuje další typ zkreslení – lineární. Tento typ zkreslení zahrnuje změny fáze, amplitudy a zpoždění. Není ani co říci o fázi a zpoždění v závislosti na impedanci. Ano – existuje závislost a ano – je tak malá, že ji nebude možné slyšet žádnými sluchátky kvůli velmi malé hmotnosti emitoru. Ale u amplitudy je hlavním viníkem opět zesilovač, a to jeho ekvivalentní vnitřní odpor. Ze sluchátek jde o rozdíl mezi maximální a minimální impedancí. Změnu objemu lze vypočítat zde:

A tady je konečně první potvrzení výhod špičkových sluchátek. Neztrácejí hlasitost tolik, jak se zvyšuje vnitřní odpor zesilovače:

Ale pokud jde o změnu frekvenční charakteristiky, není vše tak jednoduché.

V tomto případě bude tato změna u zdroje 2,2 Ω asi 300 dB

Zatímco u zástupce s nízkou impedancí bude rozdíl 1,5 dB

A opět výrobcem deklarovaná impedance sluchátek nemá vliv na úroveň lineárního zkreslení. Chování můžete odhadnout podle typu sluchátek. U izodynamických sluchátek je impedance prakticky nezávislá na frekvenci. Běžné dynamické reproduktory mají maximální impedanci na rezonanční frekvenci reproduktoru a mírný nárůst s rostoucí frekvencí. A se zesílenými sluchátky se impedance zvyšuje s rostoucí frekvencí. Kombinace všech těchto mýtů dala vzniknout následujícímu mýtu.

Mýtus č. 5: Drahá sluchátka vyžadují drahou zvukovou kartu

Typická situace: uživatel si koupí drahá sluchátka, vloží je do počítače a slyší něco nesrozumitelného. Kupodivu je to ve většině případů způsobeno špatným výběrem výstupu zvukové karty. Pokud otevřete datový list pro již zastaralý Realtek 1150, můžete vidět:

Samozřejmě nic nebrání výrobci změnit výsledek, ať už k horšímu, nebo k lepšímu. Impedanci zvukové karty si proto zkontrolujeme sami, pomocí rezistoru a multimetru. K tomu stačí změřit napětí pod zatížením a bez něj a na základě výsledků měření vypočítat vnitřní odpor výstupu:

Zajímavější ale je, že výsledná frekvenční odezva sluchátek mnohem více závisí na tom, jak sedí na hlavě, a také na stavu náušníků.

Šedý graf je výsledkem 5 měření v závislosti na poloze na hlavě – rozdíl dosahuje 5 dB a více. Na tomto pozadí není změna o několik decibelů ve vnitřním odporu zvukové karty důvodem k panice.

Jasná ukázka důvodu výskytu naštvaných komentářů o sluchátkách, která jsou na trhu již dlouho. Uživatel si koupí nová sluchátka, aby nahradil rozbitá stará, a slyší rozdíl. Důvodem ale není špatný model, ale propadlé náušníky.

Mnohem důležitější je ztráta basů v důsledku neschopnosti zesilovače dodat požadovaný proud.Pro kontrolu lze použít program RMAA a druhou polovinu improvizovaného stojanu:

V reálném životě to vypadá ještě zmateněji:

Výsledky testů ukazují, že Realtek 1220 od Gigabyte neztrácí basy.

A úroveň zkreslení je mimo možnosti lidského ucha, i když neberete v úvahu skutečnost, že záznam byl pořízen na lineární vstup, což přináší další zkreslení

Ne všechny vestavěné zvukové karty jsou ale tak růžové, zejména na nezesilovaných výstupech, které nejsou určeny pro sluchátka, ale pro reproduktorový zesilovač.

Mýtus č. 6: Špatná zvuková izolace otevřených sluchátek z nich dělá zvuk blíže k reproduktorům

Velmi přetrvávající mýtus, na který se staví i profesionálové s mnohaletými zkušenostmi.

Základem zde byla samozřejmě osobní zkušenost, proti které, jak víte, nelze polemizovat. Ale konkrétně špatná zvuková izolace s tím nemá nic společného.

Reproduktor je umístěn doslova ve vzdálenosti 1 cm od ušního boltce, přičemž vzdálenost k druhému uchu je asi 25 cm, což má za následek snížení hlasitosti v oblasti basů o 30 dB v důsledku samotné vzdálenosti. Zde bychom také měli přidat efekt, který se vyskytuje ve stísněných prostorách, díky kterému se při poklesu zvukové frekvence zvýší hlasitost o 12 dB na oktávu. U obalujících sluchátek tento nárůst začíná na 1 kHz, u sluchátek do uší – na 3 kHz.

Na těsnosti závisí strmost náběhu a maximální přídavek, to si každý může ověřit silnějším přitlačením sluchátek. Se zvyšující se frekvencí vykazují i ​​otevřená sluchátka zvukovou izolaci asi -20 dB a s tím je třeba počítat dvakrát. Kromě toho vliv směru zvuku ovlivňuje:

V součtu všechny tyto efekty znemožňují protější ucho vnímat zvuk.

Stereo efekt zde není ovlivněn mícháním kanálů, ale rezonancemi a odrazy uvnitř sluchátka. A výrobci jsou si toho dobře vědomi.

U nejdražších sluchátek dosahuje „otevřenost“ takové míry, že je řidič zvenčí viditelný a boj s rezonancemi jde až k použití skla s vysokým modulem pružnosti.

Závěry

1. Impedance sluchátek vyjadřuje pouze ekvivalentní odpor v ohmech a sama o sobě bez dalších parametrů nemá žádný jiný význam.
2. Citlivost sluchátek v dB SPL/mW umožňuje zhruba odhadnout, se kterými sluchátky bude přenosné zařízení pracovat o něco déle.
3. Impedance sluchátek neovlivňuje zkreslení vytvářené samotnými sluchátky, preference impedance zdroje závisí na návrhu obvodu.
4. Nejproblematičtější sluchátka s nízkou citlivostí a nízkou impedancí jsou většinou magnetoplanární sluchátka.
5. K měření pasových charakteristik se často používají takové metody, že nemá smysl porovnávat sluchátka s jejich použitím, i když se jedná o modely od stejného výrobce.

PS Když říkají „dost i pro 600ohmová“, obvykle mají na mysli Beyerdynamic DT990 nebo DT770 jako standard pro „těsná“ sluchátka.