Предусилитель для наушников
Сегодня можно с уверенностью заявить о 3 группах пользователей аппаратуры этого класса. К ним относятся:
- Подавляющее большинство тех, кто про предусилители не в курсе, да и они им не нужны.
- Адепты Hi-Fi и Hi-End, часто до хрипоты доказывающие, что «под наушники обязательно выбирается конкретный усилитель», «аудиокабель в них обязательно лишь золотой и большого сечения», «вам не понять, зачем всё это нужно!». Как правило, такие «свидетели чистого звука» останавливаются на кастомных моделях, цена которых зашкаливает.
- Профессионалы от музыки. Им наушники требуются в профессиональной деятельности. Такие не рассуждают о предусилителях, хоть и немало знают про них, но им вообще без разницы. Когда потребуется — втыкают штекер наушников хоть в пульт, хоть прямо в звуковую карту.
Попробуем выяснить, действительно ли могут понадобиться предусилители и в чём их практическая польза.
Зачем нужны предусилители
Рассматривая необходимость использования предусилителей, невозможно не затронуть их в связке с наушниками, поэтому кратко пробежимся и по ним. Одна из наших ранних статей была посвящена обзору моделей и проблемам правильного выбора наушников, сегодня же мы больше пройдёмся по их отдельным техническим параметрам.
Немного про наушники
Как бытовая, так и профессиональная аппаратура оснащается линейным уровнем сигнала — это стандарт техники. Хотя у профессиональных моделей уровни немного отличаются, но для своего класса они стандартные. Наушники же, являясь не чем иным, как миниатюрными громкоговорителями, как и полноценные динамики нуждаются в усилении линейного уровня до оптимального значения. Какое оно должно быть, зависит от выходной мощности аппаратуры, чувствительности и ряда прочих факторов.
Другими словами, если подсоединить наушники или динамики акустики к линейному выходу, то звук в них получится очень тихим. Иногда так тихо, что вы ничего и не услышите. Именно поэтому существует отдельный выход для наушников, оснащённый предусилителем. Он есть в музыкальных центрах, ноутбуках, мобильных телефонах, компьютерах. Но и здесь нет единого стандарта, и отдаваемая ими мощность (точнее, напряжение) бывает разное. Например, смартфоны отдают чуть больше 100–200 мВ, мобильные телефоны чуть меньше, Hi-Fi-плееры способны выдавать до 1–2,5 В. Вполне логично, что одна модель наушников, подключённых к различным устройствам, выдаёт разное звучание. Где-то тише, где-то громче, где-то чище...
Вот здесь мы и подошли к самому интригующему и популярному вопросу. Какие наушники громче или лучше: 32 Ом или 250 Ом?
Ответим не сразу... Вначале немного теории. Допустим, у нас есть условный проигрыватель, подающий на линейный выход 1 Вт. И есть наушники на 32 и 250 Ом. У каких будет выше громкость? Здесь стоит прояснить, что при вращении рукоятки регулировки громкости регулируется не выходная мощность, а выходное напряжение. Тогда, в соответствии с законом Ома, выходная мощность (P) представляет собой напряжение (U), умноженное на силу тока (I): P=U*I. Но нам понадобится ещё одна формула, где U равняется I, помноженной на сопротивление (R). Тогда получается, чтобы наши модели наушников звучали одинаково при равном токопотреблении, на выход придётся подавать напряжение различной величины. Вот только устройство тогда не может отдавать ток неизменной силы. Получается, что при равной мощности путём регулировки выходного напряжения мы обеспечиваем подачу тока изменяемой силы, определяемой значением сопротивления обмотки.
Для рассматриваемой нами пары гарнитур чувствительностью, допустим 92 дБ, на выходе получаем:
- для 32 Ом (1 мВт) напряжение составит примерно 180 мВ при силе тока в районе 6 мА;
- для 250 Ом (1 мВт) напряжение будет 500 мВ при силе тока 2 мА.
Как видно, высокоомные наушники требуют более высокого напряжения с небольшой силой тока, тогда как для работы низкоомных требуются противоположные параметры.
Что это нам даёт на практике?
Поскольку, как мы помним, на выходе у мобильной техники обычно не более 100–300 мВ, то звучание подсоединённых к ней наушников 250 Ом будет заметно тише. Им просто не хватит напряжения для раскачки. Не мощности, а конкретно величины напряжения, так как она всегда одинакова вне зависимости от устройств.
Вот здесь появляются проблемы, созданные маркетологами. В характеристиках указывается чувствительность относительно мощности. Даже если линейка моделей включает в себя наушники с различными значениями сопротивления, для них обычно указывается единая чувствительность. И определить тогда, какие именно модели выдадут больше громкости на конкретной аппаратуре, теоретически невозможно. Если учитывать характеристику чувствительности в отношении напряжения, то для рассматриваемых моделей она составит порядка 112 и 101 дБ. Получается, что при использовании одной и той же аппаратуры, выдающей 500–600 мВ, модели на 250 Ом звучат приблизительно на 10–11 дБ тише. А если снизить звуковое давление на 6 дБ, то громкость падает почти в двукратно, тогда выходит, что наушники на 250 Ом воспроизводят звук приблизительно в 3,5 раза тише, чем 32-омные.
На что тогда влияет сила тока?
Согласно расхожему мнению, качество звука у высокоомных наушников выше. Если исключить все домыслы и рассуждения, получаем следующее. Как вы уже поняли, модели с меньшим сопротивлением потребляют больше тока. Причина этого кроется в том, что значение сопротивления напрямую зависит от того, сколько витков провода намотано в катушке. В низкоомных их мало, поэтому они буквально создают короткое замыкание на выходном каскаде усилительного устройства, что негативно влияет на качество звука. Но так как напряжения хватает для раскачки, звучат они громко, однако образующееся КЗ искажает звук. Обычно это искажение проявляется в виде «грязи» на верхних частотах. Для высокоомных верно обратное: звук у них тише, но качество звучания заметно выше.
Также немаловажно учитывать, что чем больше витков в катушке, тем лучше линейность АЧХ. Ведь добиться «линейности» гораздо проще, если в катушке намотано 300 витков, а не в 10 раз меньше. Стоит учитывать ещё один нюанс, напрямую связанный с током в наушниках. Ввиду повышенного потребления тока высокоомная гарнитура гораздо быстрее разряжает аккумуляторы мобильных устройств. Но стоит только подключить наушники с двукратным увеличением сопротивления, как автономность портативного устройства вырастет на 35–30%.
Где профессионально применятся предусилители
В традиционном понимании предусилитель — это компактный (обычно) усилитель звуковой частоты малой мощности. Если точнее — то усилитель низкой частоты. Служит для подключения гарнитуры к маломощной аппаратуре или для раскачки высокочастотных наушников. Поскольку нами обычно рассматривается профессиональная или студийная аппаратура, то рассмотрим актуальность применения предусилителя именно в этом плане. Предусилители могут быть многоканальными и одноканальными. Если к первым можно подключить одновременно 4–6 наушников, то вторые используются только для подключения одной гарнитуры. В студийной работе нужды в одноканальном предусилителе обычно нет. Здесь для «раскачки» 250-омных наушников обычно достаточно пульта или звуковой карты. Также предусилители часто встраивают в мониторы — специальные колонки для исполнителей.
Что касается многоканального предусилителя, то в студийной работе он незаменим, особенно если записывается коллектив. С его помощью забирается аудиосигнал с пульта или звуковой карты с неизменной громкостью, что невозможно, если подключать пассивные делители. В итоге звук доводится до музыкантов без искажений. Именно эта категория оборудования нами сегодня и рассматривается.
Что в итоге
Применять или нет предусилитель, и какой именно — это зависит от типа используемых наушников. Но в студиях можно встретить как низкоомную, так и высокоомную гарнитуру. Следовательно, нам потребуется оборудование, обеспечивающее подключение наушников всех типов без заметных искажений и разницы в громкости звука. Кроме того, предусилители актуальны в том случае, когда необходима студийная запись сразу коллектива исполнителей или создание различных мониторных миксов. С их помощью удастся усилить звук без потери мощности, даже если подключить высокоомные наушники. При выборе предусилителя важно учитывать реальные потребности, главным среди которых будет количество доступных каналов.