Стереофонические наушники
В современной аудио-видео прессе качественным стереофоническим наушникам уделяется не очень большое внимание. Между тем, для многих наушники являются единственным вариантом получить по настоящему качественный звук, соответствующий большинству из общепринятых стандартов аппаратуры Hi-Fi, затратив при этом более чем разумные средства. В данной статье мы постараемся по возможности исправить ситуацию с нехваткой информации о головных телефонах. Для начала мы хотели бы остановиться на некоторых аспектах конструкции, выбора и использования головных стереонаушников, которые представляются нам весьма существенными.
Наушники или традиционные громкоговорители?
Рассказывая о наушниках, нам волей или неволей придется время от времени сравнивать их с традиционными громкоговорителями или акустическими колонками, поскольку и те и другие решают одну и ту же задачу – занимаются преобразованием электрических импульсов в воздушные колебания или, проще говоря, воспроизводят звук. Давайте попробуем провести короткое сравнение, выделив основные преимущества и недостатки обоих классов звуковоспроизводящей аппаратуры.
Основным преимуществом большинства наушников является то, что они вполне доступны по цене в сравнении с качественными громкоговорителями. Наушники способны обеспечить высокую детальность и хорошее звуковое разрешение, а также могут передавать весьма широкий динамический диапазон, необходимый для адекватного восприятия многих музыкальных жанров. Наушники позволят вам наслаждаться любимой музыкой, не опасаясь, что прослушивание помешает вашим близким, которые могут и не разделять ваших музыкальных пристрастий и желания, к примеру, прослушать любимую композицию Deep Purple в три часа ночи. Наушники предоставляют вам уникальную в своем роде возможность слушать музыку на улице, в транспорте, во время занятия спортом, т.е. позволяют сделать удовольствие от прослушивания мобильным, существенно расширив границы его получения за пределы вашей квартиры или автомобиля.
Естественно, что некоторые из упомянутых достоинств являются одновременно и недостатками. Пользуясь наушниками, вы уже не сможете слушать музыку вдвоем или в компании – это удовольствие для эгоистов. При длительном прослушивании даже через самые хорошие наушники наступает сильная усталость, причина которой кроется в особенностях психофизиологического звукового восприятия человеком, слушающим музыку в неестественных условиях. Наконец, очень важным для настоящих ценителей High Fidelity недостатком является то, что в отличие от акустических систем наушники не способны корректно передавать звуковое пространство без использования специальных конструктивных хитростей или процессорной звуковой обработки, на которых в данной статье мы останавливаться не будем.
Традиционные наушники (даже самые качественные из них) не дают точной локализации звукового образа в пространстве перед слушателем (как делают хорошие стереофонические АС), а создают у него ощущение, что звуковой образ фокусируется внутри его головы. Это ощущение - неестественное (поскольку человек в реальной жизни с таковым не сталкивается) и необычное для людей, которые еще не привыкли слушать музыку при помощи головных телефонов. И все же для многих людей точность частотного воспроизведения и детальность, а также мобильность и доступность по цене являются гораздо более важными факторами, чем корректная передача пространственной звуковой картины, поэтому кризис производителям головных телефонов пока не грозит. Наоборот, они регулярно обновляют свой ассортимент и предлагают рынку все более современные и интересные с технической точки зрения модели.
Классификация наушников
Наушники принято классифицировать по нескольким основным критериям, к которым относятся тип акустического преобразователя, стиль ношения и область применения. Начнем с описания нескольких основных типов акустических преобразователей.
Динамические наушники имеют звуковые излучатели, конструкция которых практически аналогична электродинамическим головкам громкоговорителей. Звуковые колебания в них производятся при помощи специальной мембраны, которая соединена со звуковой катушкой, находящейся в поле постоянного магнита. При прохождении переменных электрических импульсов через катушку она начинает совершать колебательные движения, а, следовательно, колеблется и мембрана, генерирующая звуковые волны. Электродинамическая конструкция излучателей головных телефонов является наиболее распространенной на сегодняшний день. Удобство использования динамической конструкции заключается в том, что такие наушники не требуют дополнительного питания – их достаточно просто подключить к соответствующему выходу усилителя, плеера или другого аудио устройства.
Электростатические наушники встречаются достаточно редко. В их излучателе используется тонкая мембрана, которая поляризуется при помощи специального источника тока высокого уровня. Поляризованная мембрана помещается между двумя пластинами, на которые подается высокое напряжение и вибрирует в электростатическом поле, производя звуковые колебания. Электростатические наушники обладают очень точным и быстрым, кристально чистым звучанием, но обладают невысокой эффективностью и требуют применения дополнительных повышающих трансформаторов для получения высоких значений напряжения, которое требуется для их работы. Такие наушники ценятся, в первую очередь, аудиофилами, готовыми мириться с любыми недостатками ради получения заветного качества воспроизведения.
Электретные наушники являются по сути частным случаем электростатических, однако в них используется мембрана из поляризующего материала, поэтому дополнительный источник поляризующего напряжения не нужен.
Для тех, кто желает получить большую свободу передвижения, относительно воспроизводящего аудио устройства, производятся беспроводные наушники. Передача сигнала в них производится по радиоканалу или с помощью ИК-луча.
В последнее время многие производители приступили к достаточно активному продвижению моделей головных телефонов с теми или иными механизмами шумоподавления. Впрочем, говоря о последнем времени, мы имели в виду только модели с активным шумоподавлением, которое заключается в том, что к основному музыкальному сигналу подмешивается дополнительный сигнал, действующий в противофазе с поступающим в слуховые каналы шумом и таким образом нейтрализующим его. Уровень, спектральный состав и фазовые характеристики шума при этом анализируются специальным микрофоном, включенным в конструкцию таких головных телефонов. Существует несколько основных схем активного шумоподавления. Мы постараемся более подробно рассказать о них в последующих материалах.
В отличие от активных схем пассивная система шумоподавления используется в головных телефонах очень давно. По сути, она представляет собой просто эффективное экранирование человеческого уха от внешнего шума при помощи специальной конструкции излучателей наушников, плотно прилегающих к голове и изготовленных из акустически непрозрачного материала.
Классификация наушников по стилю ношения
По стилю ношения наушники принято классифицировать на так называемые Supra Aural (амбушюр накладывается поверх ушной раковины), Circum Aural (амбушюры охватывают ухо) и наушники-вкладыши. Впрочем, четкую классификацию здесь сделать невозможно в силу того, что многие производители, видя удачную идею, воплощают ее в жизнь, не заботясь о том, как эти наушники будут классифицироваться (мониторные вкладыши являются тому примером).
Наушники Supra Aural, как правило, оснащаются легкими накладными амбушюрами, чашки которых слабо изолируют окружающие звуки. С точки зрения качества звуковоспроизведения такие наушники, как правило, имеют ослабленный бас и беспрепятственно пропускают окружающий шум, а, следовательно, вряд ли подойдут особо требовательному слушателю. В то же время именно такими наушниками очень часто комплектуются персональные аудио плееры, поскольку эти модели легкие и не причиняют особых неудобств даже при длительном ношении. Для закрепления таких наушников обычно используют вертикальную дужку, охватывающую верхнюю часть головы, впрочем, часто встречаются и конструкции с затылочной дужкой, проходящей в нижней части затылка, а также модели и вовсе лишенные дужки, а крепящиеся на ушах при помощи специальных крючков - зажимов.
Наушники Circum Aural обеспечивают более высокую звуковую изоляцию от внешнего мира и поэтому пользуются заслуженной популярностью у ценителей качественного звука. Они способны воспроизводить достаточно глубокий и мощный бас, обеспечивают чистое и детальное звучание. Вместе с тем модели Circum Aural имеют, как правило, довольно громоздкую конструкцию, они тяжелые и неудобные при длительном ношении. Довольно часто на улицах города все же можно увидеть таких звуковых фанатов, идущих по улице в здоровенных наушниках этого типа. Сложно сказать, какое удовольствие от прослушивания они испытывают, но вид имеют достаточно нелепый.
Кроме того, наушники Supra и Circum Aural могут отличаться по конструкции чашки: они бывают открытого типа (с отверстиями в чашке – при этом окружающие слышат почти все, что воспроизводит драйвер, а слушатель – внешние звуки) и закрытого типа (чашка сплошная, соответственно, снаружи практически ничего не слышно). В наушниках закрытого типа чашка в большей степени участвует в формировании звукового образа.
Наушники-вкладыши можно в свою очередь подразделить на обычные вкладыши и вкладыши-затычки. Обычные вкладыши размещаются в ушной раковине перед слуховым каналом. Как правило, вкладыши используют совсем без дужки – фиксация в ушной раковине обеспечивается самой их конфигурацией. Впрочем, часто вкладыши используются и с оголовьем или же специальными крючками для дополнительной фиксации.
В отличие от обычных вкладышей, вкладыши-затычки предусматривают расположение непосредственно в слуховом канале. Они производят эффективную изоляцию канала от окружающих звуков и отличаются чистым детальным звучанием. Такие наушники можно эффективно использовать в шумных местах, где они обеспечивают хорошее качество воспроизведения при более низком уровне громкости по сравнению с обычными вкладышами.
Классификация по области применения
Что касается областей применения, то среди всего многообразия наушников можно выделить несколько основных категорий.
Во-первых, это аудиофильские модели, которые предназначены для максимально точного воспроизведения звука. Как правило, это достаточно массивные наушники открытого типа, мало подходящие для использования вне дома.
Модели для портативной техники должны быть легкими и удобными при длительном ношении, поэтому они обычно имеют открытый тип излучателей или же конфигурацию вкладышей или затычек. В свою очередь среди портативных моделей можно отдельно выделить спортивные модели, обеспечивающие надежную фиксацию и стойкость к вибрациям, а также влагозащищенные модели.
Естественно, существует огромное количество наушников для компьютерных игр, многие из которых снабжены встроенными микрофонами и даже вибрирующими модулями для более качественной передачи сверхнизких частот. При вибрации такого модуля человек получает более адекватное ощущение воспроизводимого баса, поскольку в реальной жизни мы слышим низкие частоты не только ушами, но и ощущаем их вибрацию всем телом.
Мониторные наушники, используемые в студиях звукооператорами, могут иметь различные конфигурации, но должны обладать прецизионными характеристиками (ровная частотная характеристика, правильный тайминг и пр.) и быть максимально комфортными при длительном ношении, ведь звукорежиссер носит наушники не для удовольствия, а в силу своих профессиональных обязанностей.
Наконец, нельзя не отметить специальных моделей, предназначенных для людей с дефектами слуха. Не то, чтобы этот класс был очень широким, но мы рекомендуем всем любителям громкой музыки обратить на него внимание, прочитать заключительную часть данной статьи, посвященную повреждениям слуха, и сделать правильные выводы, чтобы не перейти в категорию людей, которым необходимы именно эти модели.
Технические характеристики наушников
Для того чтобы сделать правильный выбор и купить именно ту модель, которая вам необходима, нужно хотя бы немного разбираться в технических характеристиках, которые указывают производители. Перечислим основные из них и попробуем дать общее представление о характере каждого из этих показателей. Еще раз напомним, что звучание наушников очень сильно зависит от формы головы и ушей пользователя. Поэтому наушники с «хорошими» показателями не обязательно нравятся всем, и наоборот, «плохие» технические характеристики еще не говорят о плохом звучании.
Частотная характеристика (АЧХ) — диапазон частот, которые могут воспроизводить наушники. Средний человек может слышать частоты в диапазоне 20 - 20 000 Гц. Ультранизкие частоты (менее 20 Гц) можно скорее почувствовать, чем услышать. Осторожно относитесь к заявлениям о «плоском» частотном отклике (иногда это обозначается как 20-20000 Гц +/- 3 дБ). Наушники с действительно плоской частотной характеристикой звучат ужасно. Не надо путать воспринимаемую человеческим ухом АЧХ и истинную АЧХ наушников. То, что мы воспринимаем как ровный на всём диапазоне частотный отклик, в действительности достигается специально выровненной для нашего слуха, а отнюдь не плоской АЧХ.
Коэффициент нелинейных искажений. Нелинейные гармонические искажения выражают совокупность искажений, причиняемых наушниками простому тону (гармонике), обычно частотой 1 кГц. Причиной возникновения нелинейных звуковых искажений в наушниках является, как правило, невозможность добиться совершенно равномерного движения мембраны в соответствии с вызвавшим это движение электрическим импульсом. Мембрана может слегка деформироваться при излучении звука или же вообще выходить за пределы расчетной зоны перемещения (например, при перегрузке наушников слишком мощным входным сигналом). Эти факторы могут привести к возникновению слышимых искажений, однако в штатных условиях эксплуатации хорошие наушники не должны их допускать. Невозможно достичь полного устранения искажений, однако есть возможность минимизировать их.
Чувствительность показывает эффективность работы наушников, то есть отношение громкости воспроизводимого звука (уровень звукового давления, в децибелах) к силе входного сигнала (в милливаттах). Низкий показатель чувствительности говорит о том, что для обеспечения заданного уровня громкости таким наушникам нужен сигнал более высокой мощности, чем наушникам с более высокой чувствительностью. Электрический сигнал портативной техники обычно довольно слабый, поэтому соответствующие ей наушники должны иметь достаточно высокую чувствительность. У современных динамических наушников этот показатель составляет 90 дБ и выше.
Импеданс измеряется в Омах и показывает, какую нагрузку оказывают наушники на усилитель. Этот показатель не так важен, когда речь идёт о транзисторных усилителях, которые могут выдержать нагрузку практически любых наушников. Обычно импеданс наушников составляет менее 100 Ом. Существуют, впрочем, профессиональные модели с импедансом в 200 Ом и более, используемые для минимизации нагрузки на усилитель, что особенно актуально, когда к одному усилителю подключено большое количество головных телефонов.
Выбор наушников
Выбор наушников – дело очень ответственное и сугубо индивидуальное. В отличие от тех же самых акустических систем, наушники невозможно выбрать только лишь на основе экспертных рекомендаций. В соответствии с теми или иными анатомическими особенностями одни и те же наушники могут быть удобными для одного и совершенно дискомфортными для другого человека. То же самое относится и к качеству звучания. В рамках экспертных оценок и сравнительных тестов мы можем отметить только основные характерные особенности звучания той или иной модели. Окончательный же выбор лучше сделать самостоятельно, вооружившись этой информацией и лично прослушав те модели, на которых вы остановили свой предварительный выбор.
Рекомендации по выбору наушников начнем с простого утверждения, что наушники должны быть удобными. Вам не будет удобно, если они будут давить на голову или, наоборот, соскакивать. Подумайте, в каких ситуациях вы чаще всего используете наушники, и сформулируйте свои критерии. Насколько удобными в использовании будут наушники, обычно зависит от следующих факторов:
Комфорт — любой дискомфорт будет только усиливаться при длительном ношении, если это наушники-вкладыши — убедитесь, что они не выпадают из ушей и не доставляют неприятные ощущения
Настраиваемость — насколько легко оголовье и чашки наушников могут подстраиваться под форму головы пользователя
Вид и длина провода — различают два вида проводов: «Y-образный», раздваивающийся и подходящий отдельно к каждой чашке наушников, и «односторонний», подходящий к чашкам наушников только с одной стороны. Средняя длина провода — 1.5 - 3 м. Если вы используете наушники с портативным плеером, вам понадобится более короткий шнур и, напротив, при работе в студии — более длинный.
Надёжность становится особенно важным фактором, когда речь идет о наушниках для портативной техники или для профессионального использования. Первые обычно лёгкие и хрупкие, поэтому тут больше шансов «выжить» у моделей, снабжённых прочным футляром. Наушники, используемые в профессиональной сфере, подвергаются ежедневным нагрузкам и часто ломаются, в том числе и из-за небрежного обращения с ними. Провода, особенно тонкие, приходят в негодность, потому что их дёргают и наступают на них. Оголовья трескаются, чашки наушников отваливаются. При таком интенсивном использовании не удаётся полностью избежать поломок. В любом случае, если вы покупаете наушники для профессионального применения или повседневной носки, ищите модели прочной конструкции. Перед тем, как купить понравившуюся модель, рекомендуем произвести хотя бы беглый визуальный осмотр и оценить качество изготовления основных узлов, гибкость и надежность контактов. Этим вы избавите себя от большого количества не самых приятных забот по устранению поломок и перепайки расшатавшихся соединений.
Оценка качества звучания наушников
Корректная оценка качества звучания головных телефонов представляет собой не совсем тривиальную задачу, поскольку, воспроизводя музыку, они предлагают нам не совсем обычное акустическое окружение, для которого наши уши природой не предназначены.
Как известно, ощущение 3-мерности звукового пространства появляется у нас за счет взаимодействия звуковой волны с головой, плечами и ушными раковинами. В зависимости от направления распространения звук по-разному взаимодействует с ними и изменяет свои фазовые, частотные и амплитудные характеристики. На основе анализа этих изменений наш мозг делает выводы о месторасположении звукового источника. При прослушивании музыки через наушники практически все естественные механизмы человека по локализации звука в пространстве оказываются незадействованными. Наушники одеваются прямо на ушные раковины, поэтому ни голова, ни туловище человека не оказывают влияния на характеристики слышимого звука. Накладные наушники достаточно плотно прижимаются к ушной раковине, в свою очередь, прижимая ее к голове. Такое положение является неестественным для внешнего уха и ушная раковина, представляющая собой, по сути, пространственное частотное декодирующее устройство, не может определить расположение звукового источника.
Если рассмотреть наушники-вкладыши, или, тем более, затычки, то с ними ситуация еще сложнее, поскольку они работают непосредственно в слуховом канале и сложнейшая геометрия ушной раковины вообще не участвует в формировании звукового образа. Большинство стереозаписей, встречающихся в продаже, обладает характеристиками, оптимальными для прослушивания через акустические системы, а не через наушники, которые, как мы теперь видим, существенно отличаются от обычных колонок в плане характеристик звуковоспроизведения.
Все эти обстоятельства приводят к тому, что звуковое поле, передаваемое головными телефонами, как бы заключается «внутрь головы слушателя», а не локализуется в пространстве перед ним, как задумывал звукорежиссер.
Данное обстоятельство является одной из ключевых проблем прослушивания через наушники. Обойти его простыми методами не представляется возможным, хотя такие попытки предпринимаются достаточно давно. Наиболее удачным решением является прослушивание бинауральных записей, созданных при помощи микрофонов, помещаемых внутрь слуховых каналов головы манекена. Такие записи оптимально подходят именно для прослушивания через головные телефоны, но к сожалению бинауральная технология не получила пока серьезного развития и такие записи очень редки.
Другая возможность заключается в применении различных методов процессорной обработки и акустических симуляторов. Среди них попадаются достаточно интересные решения, о которых мы постараемся рассказать в последующих статьях.
Итак, выше мы показали, что корректная оценка качества звучания наушников затруднена необычной передачей звукового пространства, которую они осуществляют. Не заостряя больше внимания на этом обстоятельстве, рассмотрим другие параметры, которые необходимы для качественного воспроизведения. К ним относятся: корректное воспроизведение тембров (вокал, музыкальные инструменты должны обладать правильной естественной тональной окраской), динамика (адекватная передача как тихих, так и громких звуков без потери музыкального контента), звуковые переходы (переходы от тихих звуков к громким и наоборот должны осуществляться быстро, в точном соответствии с музыкальной записью, наушники не должны привносить послезвучий или сглаживать резкую острую атаку), а также детальность (мелкие нюансы звукового воспроизведения, которые образуют тонкую структуру фонограммы и отвечают за эмоциональность не должны теряться на фоне более громких и масштабных эффектов).
Для того чтобы оценивать тональную верность воспроизведения, мы предлагаем вам пользоваться общепринятой разбивкой слышимого частотного диапазона на следующие сегменты: сверхнизкие частоты (менее 32 Гц), нижний бас (20 – 40 Гц), средний бас (40 – 80 Гц), верхний бас (80 – 160 Гц), нижняя середина (160 – 320 Гц), средние частоты (320 – 2560 Гц), верхняя середина (2560 – 5120 Гц), высокие частоты (5120 – 10240 Гц), сверхвысокие частоты (10240 – 20000 Гц). Вы можете самостоятельно провести разбивку частотного диапазона с использованием хорошо знакомого вам музыкального материала, содержащего все сегменты слышимого диапазона с тем, чтобы в дальнейшем более системно подходить к оценке тембральных характеристик головных телефонов.
Выравнивание амплитудно-частотной характеристики
Для того чтобы звук наушников, который мы воспринимаем, был тембрально сбалансированным или, иными словами, имел ровную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), сами наушники совершенно не обязательно должны иметь равномерную АЧХ, измеренную, например, с помощью специального микрофона. Как раз наоборот, наушники, имеющие ровную АЧХ скорее всего будут звучать, мягко говоря, не лучшим образом. Для того чтобы объяснить суть этого явления нам опять необходимо рассмотреть некоторые механизмы человеческого слуха.
Дело в том, что человеческое ухо является звуковым приемником с далеко не самой равномерной частотной характеристикой. В зависимости от направления прихода звуковой волны наши уши по-разному выделяют или наоборот понижают те или иные частоты. На основе анализа спектрального состава звука, обработанного в ушной раковине и прошедшего через слуховой канал, наш мозг делает вывод о расположении звукового источника в пространстве.
Взаимодействие звука с головой, ушными раковинами и (в меньшей степени) плечами и туловищем описывается так называемой функцией HRTF (Head Related Transfer Function). На рисунке вы можете видеть, как изменяется частотная характеристика изначально ровного частотного свипа (звукового сигнала, в котором последовательно перебираются звуки всех частот слышимого диапазона с равной амплитудой) от источника, находящегося чуть левее относительно центральной оси симметрии головы слушателя, в правом и левом ушах. Как видите эти характеристики далеко не равномерные, да еще и существенно отличаются друг от друга. На основе анализа этих неравномерностей и различий наш мозг делает выводы о расположении источника. Для нас подобное восприятие является привычным, и именно такая ломаная кривая, описываемая функцией HRTF, кажется нам равномерной частотной характеристикой.
Наушники находятся прямо на ушных раковинах или же вообще в слуховых каналах, поэтому большинство факторов, влияющих на вид HRTF функции, не участвует в формировании результирующей АЧХ. Если измеренная с помощью микрофона АЧХ наушников будет равномерной, то нам она покажется совершенно неестественной – в наши уши как бы насильно, в обход всех природных механизмов, будут подавать ровный частотный сигнал, который в силу неравномерной чувствительности слуха покажется нам совершенно неровным. Для того чтобы повысить достоверность тембрального воспроизведения необходимо произвести частотную коррекцию звучания наушников, учитывающую вид передаточной функции головы и ушей слушателя. Эта коррекция должна иметь вид обратный виду кривой HRTF. Сложность заключается в том, что все люди разные и вид кривой функции HRTF для каждого человека свой собственный. Именно поэтому производители пользуются некими усредненными параметрами для выравнивания АЧХ наушников, а вам необходимо будет обратить внимание при прослушивании, подходит ли именно вам такое звучание или нет.
Необходимо отметить, что плоская результирующая частотная характеристика является желательным, но совершенно не обязательным признаком качественных наушников. Многим людям нравится приподнятое звучание высоких частот (делает звук более детальным) или усиление басов (более плотный насыщенный звук). Делайте выбор на основе собственных предпочтений, но помните, что длительное прослушивание несбалансированного звучания (с заметным выделением того или иного сегмента частотного диапазона) может привести к сильному утомлению.
Особенности передачи баса головными телефонами
Корректная передача басовой составляющей музыкального произведения является одной из самых сложных задач даже для серьезных напольных акустических систем. Что уж говорить о наушниках, в которых геометрические размеры излучающих диафрагм и чашек, в которых эти диафрагмы расположены, совсем невелики.
Качество воспроизводимого баса сильно зависит от конструкции наушников. Например, наушники открытого типа, как правило, сильно облегчают звук, баса в них существенно меньше, чем в закрытых наушниках или вкладышах-затычках. Это связано с тем, что их конструкция не обеспечивает надлежащей изоляции от внешнего пространства, и существенная часть басовой энергии, излучаемой диафрагмой, рассеивается наружу. В реальной жизни мы воспринимаем низкие и сверхнизкие частоты не только ушами, но и всем телом. Попробуйте прослушать соответствующую фонограмму в хорошем домашнем кинотеатре, оснащенном качественным сабвуфером, и вы почувствуете низкочастотную вибрацию, которая хорошо соответствует ощущениям, испытываемым в реальной жизни. Наушники не могут передавать вибрацию – они дают только слуховые ощущения, поэтому драматизм восприятия при прослушивании в наушниках будет однозначно ниже, чем в случае с акустическими системами.
Как мы уже говорили, легкие наушники, которыми штатно оснащаются портативные аудио плееры, как правило, имеют облегченный бас. Прекрасно осознавая данную проблему, многие производители сознательно увеличивают в них составляющую верхнего баса для создания ощущения более плотного и глубокого звучания. Понять, играют ли наушники действительно глубоко или же просто имеют повышенный уровень верхнего баса можно, прослушав фонограмму, на которой есть только сверхнизкочастотная составляющая, а верхнего баса нет. Такие записи встречаются достаточно часто. В качестве примера можно привести записи Брайана Ино, которыми мы иногда пользуемся при проведении тестирования. Отдельные композиции этого исполнителя содержат мощные сверхнизкочастотные эффекты, обладающие к тому же очень интересной структурой, которую можно услышать только при очень качественной передаче нижнего баса.
Бывают ситуации, когда у слушателя возникает ощущение передачи очень глубокого баса при прослушивании самых скромных наушников, которые просто физически не способны передавать такую глубину. Причина этого явления кроется в психоакустике восприятия. На самом деле то, что вы слышите в данном случае, является иллюзией. Вы слышите не сам бас запредельной глубины, а его более высокие гармоники. Воспринимая эти гармоники и анализируя их, наш мозг самостоятельно достраивает недостающие частоты, пребывая в уверенности наличия басовой составляющей, которой на самом деле нет.
Особенности прослушивания наушников перед покупкой
В целом, наилучшим способом произвести корректную оценку тех или иных головных телефонов является сравнение их с качественными акустическими системами. Произведя такое сравнение на качественном тестовом материале, в котором практически не использованы процессорные звуковые обработки, вы сможете сделать правильные выводы об аккуратности и тембральной точности звучания.
Как мы уже упоминали, корректное измерение АЧХ наушников представляет собой определенные сложности. На основе простых измерений в свободном пространстве нельзя сделать никаких выводов о сбалансированности звучания. Для того чтобы измерения имели ценность их необходимо проводить непосредственно в слуховом канале. Для этого некоторые производители используют специальные манекены или так называемые модели «искусственного уха», дублирующие особенности строения человеческого слухового аппарата. Так или иначе, не стоит слепо полагаться на заявленные частотные характеристики. Единственным надежным способом оценить правильность тембральной передачи остается прослушивание.
Если вы собираетесь использовать специальные тестовые диски для проверки звучания наушников, то рекомендуем вам соблюдать осторожность. На тестовых дисков зачастую встречаются музыкальные пассажи, имеющие гигантские динамические перепады. Вы можете не только сжечь наушники, но и нанести существенный ущерб своему собственному слуху, поэтому лучше всего ознакомиться с содержимым диска заранее на домашней системе и быть готовым к тому, чтобы своевременно уменьшить громкость воспроизведения.
Для того чтобы оценить качество изготовления наушников и отследить возможные искажения попробуйте послушать наушники на довольно высокой (но все же расчетной) громкости, не надевая их на голову. Естественно, при этом звук будет тихим и совсем без баса, но вы сможете без труда отследить треск перегрузок или дребезжание плохо задемпфированного излучателя.
Как не допустить повреждения слуха при прослушивании через наушники?
Повредить слух, используя наушники, к сожалению гораздо проще, чем с помощью обычных громкоговорителей. Многие любители громкого воспроизведения используют звуковую изоляцию и слушают музыку на запредельных уровнях громкости – наверняка вы не раз встречали людей в транспорте или метро, которые слушают музыку в наушниках на такой громкости что вы, стоя рядом, без труда можете разобрать, какую именно композицию они слушают.
Необходимо отметить, что даже при одинаковых эффективных уровнях громкости (т.е. при таких уровнях, которые приводят к идентичным слуховым ощущениям), слушать музыку в наушниках гораздо опаснее, чем при помощи акустических систем, поскольку излучатели расположены в непосредственной близости от слухового канала, который не защищен протяженным воздушным слоем от резких динамических перепадов и прочих неприятных неожиданностей.
Одним из неоспоримых преимуществ прослушивания в наушниках перед акустическими системами является способность различать гораздо большее количество мелких музыкальных деталей. Помните, однако, что без соблюдения определенных мер предосторожности вы рискуете утратить эту способность навсегда.
Устройство слухового аппарата
Понимание того, как правильно и безопасно для себя использовать наушники, не рискуя повредить свой удивительно сложный и элегантный слуховой аппарат, будет глубже, если мы будем хотя бы в общих чертах представлять себе, как он функционирует. Мы рассмотрим очень упрощенную модель, не выходящую за рамки нашего издания. При необходимости наши читатели всегда могут почерпнуть более глубокие сведения из соответствующей литературы (в том числе и медицинской направленности).
Звуковые волны, распространяясь в пространстве в виде локальных сжатий и разрежений упругой среды, которую представляет собой воздух, достигают ушной раковины человека. После определенной спектральной обработки, которую производит ушная раковина, выделяя те или иные частотные диапазоны, звук попадает в слуховой канал, который является волноводом, передающим звуковые колебания на барабанную перепонку. Под влиянием звука барабанная перепонка начинает вибрировать, а вместе с ней вибрирует и тонкая косточка, прикрепленная к ней. Две другие косточки, соединенные с первой, осуществляют усиление этих вибраций и их передачу к так называемой улитке – основному детекторному элементу внутреннего уха. Внутри улитка наполнена жидкостью, через которую звуковые вибрации передаются на чувствительные волоски, преобразующие вибрации в нервные импульсы, поступающие в слуховой отдел головного мозга. При этом за различные сегменты частотного диапазона отвечают различные группы чувствительных волосков. Высокочастотные звуки детектируются элементами, расположенными ближе к улитке, а низкие частоты более удаленными.
Громкость звука и акустические травмы
Как мы уже говорили, звук представляет собой колебания среды, распространяющиеся в пространстве, поэтому, чем громче звук, тем большее давление оказывается на чувствительные элементы слухового аппарата человека. Соответственно, чем больше громкость звучания, тем меньше времени требуется на то, чтобы повредить слух. В качестве примера приведем простой факт. В ряде европейских стран принят закон, в соответствии с которым наниматель обязан предложить своим сотрудникам защиту (обеспечить защитными наушниками) в случае если на производстве, где они работают, уровень шума превышает 85 дБ. При уровне шума 90 дБ и выше такая защита должна использоваться в обязательном порядке.
Ниже приведены уровни звукового давления, соответствующие некоторым ситуациям:
- 60 дБ Обычный разговор, телефонный звонок
- 70 дБ Шум в ресторане.
- 80 дБ Городской транспорт, звонок будильника на расстоянии метра, шум на фабрике, шум пылесоса.
- 90 дБ Поезд метро, мотоцикл, газонокосилка.
- 100 дБ Бензопила, отбойный молоток.
- 110 дБ Дэнсинг-клаб.
- 120 дБ Рок-концерт, раскат грома.
- 130 дБ Взлет ракеты, выстрел из артиллерийского орудия.
Имейте в виду, что акустические травмы никогда не проходят бесследно. Вредоносный эффект от них обладает кумулятивным свойством, т.е. может накапливаться и проявиться через длительное время совершенно неожиданно.
Музыкальные инструменты, естественно, также могут привести к повреждению слуха. Ниже мы приводим таблицу с уровнями громкости, производимой при различных музыкальных исполнениях:
- 60-70 дБ Обычное фортепианное исполнение
- 70 дБ Форте сольного исполнения на расстоянии метра
- 75-85 дБ Камерное исполнение в небольшом зале
- 84-103 дБ Виолончель
- 85-111 дБ Флейта
- 85-114 дБ Тромбон
- 106 дБ Удар большого барабана
- 120 - 137 дБ Симфоническая музыка на пике
- 150 дБ Рок музыка на пике
Необходимо помнить о том, что и музыканты и зрители на концерте могут нанести себе акустическую травму без применения мер предосторожности.
Болезни слуха, вызванные громкими звуками
Прослушивание музыки на высокой громкости может стать причиной 2 основных слуховых болезней – потери чувствительности сенсорных волосков и так называемого «звона в ушах».
Потеря чувствительности происходит во внутреннем ухе, когда звуковая волна, проходя через жидкость в ушной улитке, перевозбуждает и убивает чувствительные волоски. При повреждении чувствительных волосков, ответственных за тот или иной сегмент частотного диапазона, человек больше не может слышать звуки соответствующей частоты. Находясь на переднем фронте сенсорной зоны внутреннего уха, чувствительные элементы, ответственные за высокие частоты, страдают в первую очередь, поэтому неудивительно, что проблемы со слухом обычно начинают проявляться на высоких частотах (3 – 6 кГц).
Причиной так называемого звона или шума в ушах является то, что поврежденный сенсорный элемент внутреннего уха начинает посылать нервные импульсы в мозг все время, вне зависимости от того, есть ли на самом деле звук или нет. Данная болезнь, как следует из названия, заключается в громком звоне или гуле (в зависимости от частот, за которые отвечают поврежденные сенсорные ячейки) в голове. Иногда этот звук может быть весьма громким (кажущаяся громкость может достигать уровня в 90 дБ) и таким образом может очень сильно испортить жизнь пострадавшему человеку.
Восприятие при прослушивании через наушники и акустические системы
С точки зрения безопасности для слухового аппарата прослушивание с использованием акустических систем имеет определенные преимущества по сравнению с наушниками даже на одинаковых эффективных уровнях громкости. Дело в том, что колонки обычно устанавливают на некотором расстоянии от слушателя, а это значит, что высокие частоты, которые сильно поглощаются при распространении в воздухе, попадают в слуховой канал уже существенно ослабленными.
Мы уже писали, что ВЧ являются наиболее опасными для человека, из-за близкого расположения соответствующих сенсорных волосков внутреннего уха. В отличие от громкоговорителей, наушники располагают в непосредственной близости от слухового канала, а некоторые типы наушников (например, затычки) и прямо в канале. Естественно, что при столь близком расположении, ни о каком существенном ослаблении ВЧ речи быть не может. Это означает, что при одинаковой эффективной громкости в звуке наушников, воспринимаемом человеческим ухом, содержится больше высоких частот, которые гораздо опаснее для слуха чем средние и низкие.
О чем надо помнить любителям персонального стерео?
При прослушивании музыки с помощью головных телефонов нужно помнить, что с течением времени чувствительность слуха начинает притупляться. Уши адаптируются к громкому звуку, и слушатель может ощутить падение громкости, хотя на самом деле положение ее регулятора не менялось. В таком состоянии очень просто поддаться желанию и увеличить громкость воспроизведения до такого уровня, при котором прослушивание станет рискованным.
Очень часто персональные плееры используют для прослушивания музыки в шумных местах – транспорте, на улице и т.д. При этом используются легкие наушники открытого типа или вкладыши, которые не изолируют слух от внешнего шума. Для того чтобы разобрать музыку несчастным меломанам приходится очень сильно увеличивать громкость звука, добиваясь того, чтобы она заглушила внешнее звуковое окружение. При этом очень легко довести уровень громкости до такого уровня, который приведет к появлению акустической травмы. К примеру, при прослушивании музыки в тихой комнате для комфортного прослушивания вполне достаточно уровня громкости 70 дБ. Но если тот же человек выйдет из комнаты на улицу со средним уровнем шума 65 дБ, то он автоматически выставит громкость на значение 90 – 95 дБ. Таким образом, использование персонального стерео в очень шумных местах может быть опасным и его следует избегать.
Многие наши читатели наверняка используют портативные плееры при занятиях спортом – беге или аэробике. Мы понимаем всю непопулярность своих слов, но как показали исследования в области человеческого слуха, использование наушников при занятиях спортом также может быть опасно. При интенсивной физической нагрузке кровь отливает от головы к нагружаемым конечностям, и уши становятся намного более уязвимыми для громкого звука. Специалисты утверждают, что при занятиях спортом риск получения акустической травмы увеличивается вдвое!
Акустические травмы не всегда проявляются одинаково. Повреждения слуха обладают кумулятивным эффектом, т.е. могут накапливаться со временем и проявляться в самый неожиданный момент без особых предупреждений. Рекомендуем обратить внимание на следующие симптомы, при обнаружении которых необходимо срочно обратиться к врачу:
· Звон или шум в ушах
· Сложности в понимании человеческой речи
· Заметная приглушенность звуков
· Сложности в понимании речи в шумных местах или комнатах с плохой акустикой
Помните о том, что после длительного прослушивания громкой музыки через наушники вы можете на время потерять способность воспринимать тихие звуки, а это может быть опасно, например, для автомобилистов или велосипедистов.
Все люди, которые предпочитают прослушивание через наушники, в той или иной степени подвержены риску повредить слух, поэтому мы рекомендуем вам периодически проверять его. Конечно, лучше всего для такой проверки обратиться к специалисту, но если это по каким-то причинам нежелательно попробуйте следующее. Возьмите тестовый диск, на котором есть записи чистых тонов на разных частотах, но с одинаковым уровнем (таких дисков на самом деле достаточно много). Если на каком-нибудь из тонов вы услышите значительные потери в уровне сигнала, то это вполне достаточный повод для того, чтобы насторожиться и немедленно обратиться к врачу.
На этой оптимистичной ноте можно было бы и закончить данную статью. Отметим лишь, что на самом деле все не так мрачно – прослушивание в наушниках обладает массой достоинств. Мы просто призываем вас чувствовать меру и соблюдать осторожность в целях сохранения своего музыкального слуха на долгие годы. Удачи!
