Przewodnik po tym, co Pan Audiofil miał na myśli | Słowniczek pojęć słuchawkowych

Nazewnictwo w audio to cyrk i palący się burdel w jednym, więc postanowiłem zrobić słowniczek. Nie dość, że skrótowy opis prowadzi do wielu mylnych wniosków, to w gratisie zupełnie nic nie tłumaczy osobie niezaznajomionej ze sporą ilością głośników/słuchawek. Tutaj wytłumaczę słownictwo w słuchawkach, bo nie jestem aż takim fanem głośników i boję się pominięcia jakiegoś interconn-a, za co mógłbym zostać zamordowany na różnych grupkach. Dodatkowo należy pamiętać, że wszystkie złącza, które tutaj opisuję, są rozpatrywane pod połączenie stereo, chyba że napisane jest inaczej.

Jednostki

1. Decybele – to jest bardzo ciekawa jednostka. Wzór na decybele łatwo znaleźć, ale co one w zasadzie oznaczają? Jest to POZIOM natężenia dźwięku, a nie natężenie dźwięku. Z natężeniem nie ma problemu, chcemy je zwiększyć czterokrotnie, to czterokrotnie zwiększamy moc lub dwukrotnie przybliżamy się do źródła (natężenie maleje proporcjonalnie z kwadratem odległości), ale poziom to inna para kaloszy. Podbicie o 3 dB oznacza dwukrotnie większą moc, o 10 dB dziesięciokrotnie a o 20 dB już stokrotnie. Żeby zrobiło się jeszcze weselej, dodam, że aby ludzkie ucho odebrało dźwięk jako dwa razy głośniejszy potrzeba wzrostu o 10 dB. Nic nie rozumiecie? Bardzo dobrze, witamy w audio i życzymy miłej przejażdżki.
2. Ohm’y – Została tak nazwana na cześć naszego ziomeczka Georga Ohm’a, który w 1827 znalazł zależność między napięciem a natężeniem prądu i na dodatek w 1847 odkrył, że wrażenie słuchowe jest związanie z drganiami harmonicznymi (także serio jest to dobra mordeczka fanów audio). Jak Ohm’a lubimy, to Ohm’y już mniej. Powodują one, że nasze kochane słuchawki wymagają więcej prądu do napędzenia, ponieważ jeden ze wzorów na moc prądu to P = U²/R, gdzie U to napięcie a R opór.
3. Watty – Noszą nazwę pochodzącą od nazwiska Jamesa Watt-a, który wybudował pierwsze COŚ, o czym można było powiedzieć, że ma jakąś moc, czyli maszynę parową. Z racji na to, że większość wzmacniaczy posiada stałe napięcie, moc najwygodniej liczy się ze wzoru podanego w poprzednim punkcie.

Parametry techniczne

1. Moc –  tutaj nie ma dużej filozofii, bo im więcej, tym lepiej. Chociaż jednak może jest… Większość wzmacniaczy posiada powyżej 100 mW, nawet integry często dysponują mocą rzędu 50 mW. Wydaje się, że jest to nie dużo, ale w znacznej części przypadków wystarczy. Należy pamiętać, że różnica w głośności między 1 mW a 1 W to 30 dB. Moc najczęściej podawana jest przy 32 Ohm, zdarza się też 300 Ohm lub 600 Ohm. W większości konstrukcji dwa razy większa impedancja oznacza dwa razy mniejszą moc, ale w wielu nowszych wzmacniaczach zdarza się, że producenci stosują różne napięcie dla różnych oporów prądu na przetworniku, aby łatwiej było ustawić żądaną głośność na słuchawkach o niższej impedancji.
2. Czułość – to ile mocy potrzebują słuchawki do osiągnięcia określonej głośności. Najczęściej wyraża się ją w dB/mW, ale zdarzają się producenci (jak np. Sennheiser), którzy podają ją w dB/V. Z racji na to, że lubię sam przeliczać głośność osiąganą przez słuchawki wolę dB/V, ale producenci mają to w nosie i nic się nie zrobi.
3. Impedancja – im mniej, tym lepiej, bo łatwiej napędzić słuchawki. Jeżeli ktoś pisze o tym, że słuchawki z większą ilością Ohm’ów brzmią lepiej (niezależnie od modelu), to albo wciska Wam kit, albo przyznaje się, że ma szumiący wzmacniacz.
4. Pasmo przenoszenia – najbardziej wesoła charakterystyka niemówiąca wam praktycznie nic o słuchawkach. Jeżeli sprzęt obejmuje 20 Hz – 20 000 Hz to wyżej można się nie przejmować. Oczywiście, że są wyższe wartości dostępne w konsumenckich słuchawkach, ale one są mierzone względem jakiejś krzywej. Jakiej? Jakiejś na pewno. Najczęściej jest to linia narysowana stopą w MS Paint przez producenta, względem której wszystkie egzemplarze nie mają znaczących odejść na wykresie (niewykraczających poza wartość dB podaną po zakresie). Nie jest to Harman, Diffuse Field, Free Field, czy cokolwiek związanego z jakimikolwiek badaniami, poza badaniem rynku.
5. Zniekształcenia harmoniczne – pomiar przydatny przy tańszych słuchawkach z poprzedniego wieku, ale nie w obecnych czasach. Jeżeli są poniżej 0,1%, to można je całkowicie zignorować. Najczęściej mierzone przy 1000 Hz. Pokazują jaką część sygnału stanowią częstotliwości będące wielokrotnościami mierzonej częstotliwości.

Złącza

1. JACK – jest to najbardziej popularne złącze audio, które składa się z czubka (T), pierścieni (R) oraz tulei (S). W przypadku słuchawek najpopularniejsze jest złącze typu TRS (lewy kanał, prawy kanał oraz uziemienie) w rozmiarach 3.5 mm (1/8”) lub 6.35 mm (1/4”). Często spotyka się też złącze TRRS (lewy, prawy, masa, mikrofon), który najczęściej można spotkać w urządzeniach mobilnych. Należy pamiętać, że wyjście TRRS jest kompatybilne ze wtykiem TRS, ale wyjście TRS nie jest kompatybilne ze wtykiem TRRS. Istnieją również połączenia symetryczne (zbalansowane) takie jak Pentaconn 4.4 mm (TRRRS) lub Jack 2.5 mm (TRRS), gdzie ścieżki sygnału kanału lewego oraz prawego są w pełni rozdzielone.
2. XLR – złącze często spotykane w zastosowaniach profesjonalnych z racji na dużo większą wytrzymałość mechaniczną od złącza Jack. Dzieli się na 3-pin niezbalansowane, 4-pin zbalansowane lub 5-pin niezbalansowane z osobną ścieżką dla mikrofonu.
3. MMCX – połączenie mono używane w słuchawkach dokanałowych.
4. 2-pin – połączenie mono używane w słuchawkach dokanałowych oraz w serii HD6__ od Sennheiser.

Charakterystyka budowy słuchawek

1. Otwarte – słuchawki, których przetwornik nie jest izolowany od świata zewnętrznego, często komora akustyczna, w której znajduje się ucho, jest w pełni otwarta. Słuchawki takie cechują się małą, o ile nie zerową, izolacją od otoczenia. Dużą zaletą słuchawek otwartych jest duża stabilność dźwięku niezmieniająca się znacząco w zależności od ułożenia na głowie, więc są dobrym wyborem dla osób noszących okulary lub posiadających długie włosy/afro.
2. Zamknięte – przetwornik jest w pełni izolowany od świata zewnętrznego. Cechują się większą izolacją niż słuchawki otwarte, jednak potrafią znacząco zmieniać brzmienie w zależności od ułożenia oraz przylegania do głowy.
3. Wokół uszne – słuchawki opierające się o bok głowy, nie powinny mieć kontaktu z małżowiną.
4. Nauszne – muszla opiera się na małżowinie.
5. Dokanałowe – dysza słuchawek trafia do wnętrza ucha i najczęściej izolowana jest przez gumkę lub piankę, jednak w przypadku słuchawek custom, czyli wykonywanych na zamówienie, często wystarczy sam kształt obudowy.
6. Douszne – opierają się one w małżowinie, ale nie wchodzą do kanału słuchowego.

Dźwięk

Najradośniejsze i najbardziej bezsensowne określenia w audio (aka skrótowa wersja artykułu o czytaniu wykresów):

1. Neutralne – określenie, które najczęściej odnosi się do Free-Field lub Diffuse-Field, jednak równie dobrze może oznaczać Harman in-room, ale już nie Harman OE 2018 V2. Brzmienie takie wiernie symuluje neutralny (tutaj bez filozofii, bo z płaskim wykresem) w różnych przestrzeniach, ale ze stałym ustawieniem pod kątem 45 stopni względem ucha. Obecnie coraz częściej w branży za neutralny uważany jest właśnie Harman in-room z racji na zbliżone brzmienie do monitorów studyjnych.
2. Górna część pasma / Treble – Częstotliwości powyżej 4000 Hz
3. Środek pasma / Średnica – między 300 Hz a 4000 Hz
4. Dół pasma / Bas – Częstotliwości poniżej 300 Hz
5. Ciepłe brzmienie – najczęściej sugeruje bas wlewający się w środek pasma do okolic 400-500 Hz wraz z wycofaniem pomiędzy 1000 Hz a 3000 Hz.
6. Analityczne brzmienie – najczęściej odnosi się do Free-Field, Diffuse-Field lub ich bliskich modyfikacji.

Funkcje dodatkowe

1. ANC – funkcja redukowania hałasu opierająca się na falowej naturze dźwięku. Mikrofon zbiera sygnał dźwiękowy, który następnie jest odwracany (w miejsce zwiększonego ciśnienia pojawia się zmniejszone ciśnienie o jednakowej amplitudzie i vice versa), w wyniku czego fala jest wygaszana (traci natężenie, a co za tym idzie głośność).
2. Equalizer – zmienia brzmienie słuchawek. Przy odpowiedniej wiedzy jest w stanie poprawić jakość brzmienia sprzętu.

Łańcuch audio

1. Nośnik – może być analogowy (płyta winylowa) lub cyfrowy (plik). Format analogowy ma nieskończoną dokładność, ale jest cięższy w produkcji i utrzymaniu oraz niesie za sobą większe ryzyko zniekształceń. Dużo lepszym rozwiązaniem jest plik cyfrowy, który pomimo skończonej ilości próbek (najczęściej 44 100 na sekundę, stąd plik może mieć 44.1 kHz) jest w stanie przekazać pełen zakres słyszalnego pasma oraz każdy pomiar ma stale tę samą wartość, która nie ulega zmianie z czasem.
2. DAC – w przypadku nośnika cyfrowego potrzebny jest element, który skutecznie podmieni nam zera i jedynki na sygnał analogowy, stąd nazwa „przetwornik cyfrowo-analogowy” pochodząca od angielskiego „Digital to Analog Converter”. Pobiera on, z próbki, dane o napięciu oraz kierunku przepływu prądu, który następnie wysyłany jest do wzmacniacza.
3. AMP – wzmacniacz (ang. Amplifier) jest on oparty o tranzystory (lampa ma to samo zadanie co tranzystor), które wzmacniają sygnał elektryczny i dokładnie nic więcej.
4. Kabel – prawidłowe ułożenie jonów w kablu poprawia czakrę i pozwala słyszeć w czterdziestu wymiarach. Co więcej, jeżeli wykonany jest on z wyselekcjonowanego włosia jednorożca, to zwiększa przejrzystość brzmienia. Cechą dobrego kabla jest cena powyżej 50 000 zł za metr. Tutaj wypada dodać, że cały fragment o kablu jest żartem, szanujmy się, to zwykły przewód, który wystarczy dobrze ekranować.
5. Przetwornik – Zmienia on prąd na dźwięk, a znany jest szerzej pod mityczną nazwą „Głośnik”. Najczęściej spotykane są trzy rodzaje przetworników, czyli: dynamiczny, planarny oraz elektrostatyczny.

Popularne mity o słuchawkach

1. Pasmo przenoszenia szersze niż 20-20 000 Hz oznacza lepsze brzmienie – jeżeli jesteś nietoperzem to jak najbardziej, w przypadku bycia homo sapiens już niezbyt.
2. Dźwięk 7.1 poprawia pozycjonowanie w słuchawkach – zacząć trzeba od tego, że jest to symulowane 7.1, które próbuje stworzyć sztuczne źródła dźwięku, często robiąc to niedokładnie. Dobre stereo załatwi temat bez zająknięcia.
3. Headset oznacza gorsze brzmienie – to jest jedynie mit, ponieważ w obecnych czasach bardzo łatwo uzyskać przetwornik o wystarczających parametrach technicznych, więc jedyne co pozostaje do zrobienia to właściwy tuning, co w przypadku kabla jest zadaniem skomplikowanym, ale dla zestawów bezprzewodowych jest banalne z racji na obecne na ich pokładzie DSP (w zasadzie Equalizer). Niestety większość headsetów idzie za przyzwyczajeniami klientów i hasłem „ale to headset, więc nie musi być szału” doprowadzając do stagnacji na rynku i pogłębiania niekorzystnych dla siebie teorii. Oczywiście jest parę chwalebnych wyjątków, ale właśnie… wyjątków. Kolejny przykład, że korelacja nie oznacza przyczynowości.

Podsumowanie

Wiele stron i grupek na forum przedstawia audio jako magię i czary, podczas gdy jest to zwykła inżynierka, gdzie do wszystkiego da się przypisać pomiar. Nie ma co się bać, wszystko da się znaleźć, tylko trzeba wiedzieć, gdzie i jak zapytać. Analogowy proces uzyskiwania odpowiedniego tuningu jest skomplikowany i wymaga gigantycznej wiedzy, jednak z perspektywy konsumenta, audio nigdy nie było tak przystępne (zarówno z perspektywy ceny, jak i wiedzy o nim) jak teraz.