Jak wybrać głośne słuchawki?

Wielu z was mogło spotkać się z problemem zbyt cicho grających i trudnych do napędzenia słuchawek (szczególnie na źródłach przenośnych). Czy jest na to jakiś sposób, aby przed zakupem upewnić się, że nie będziemy mieli takiego problemu?

Wszystko zależy od tego jak rzetelnie podszedł producent do poinformowania nas, konsumentów, o wynikach pomiarów wyprodukowanych przez siebie słuchawek (zakładając oczywiście, że te pomiary zostały wykonane poprawnie – ale na to praktycznie nie mamy już żadnego wpływu).

Tak naprawdę potrzebne są nam dwie informacje i ewentualnie trzecia uzupełniająca.

Pierwsza i w zasadzie najważniejsza to skuteczność lub czułość, czyli poziom ciśnienia akustycznego (ang. skrót SPL) mierzony w decybelach (dB) przy 1 mW mocy lub 1V napięcia (pamiętajmy, że odczuwalna głośność przy skuteczności mierzonej na 1V będzie niższa od głośności przy takiej samej wartości skuteczności podanej na 1 mW). Ten wskaźnik informuje nas właśnie jak głośno ze słuchawek może wydobywać się dźwięk. Jednocześnie jest on wartością logarytmiczną, stąd różnica nawet kilku dB może wymagać wielokrotnego zwiększenia mocy dla uzyskania takiego samego efektu głośności.

Druga pomocna dla nas informacja to opór elektryczny, czyli impedancja słuchawek mierzona w omach (Ω). Większa impedancja oznacza większe zapotrzebowanie na napięcie. Przy źródłach przenośnych powinniśmy więc unikać słuchawek wysokoomowych, pod warunkiem, że nie mają one jednocześnie wysokiej skuteczności.

Ostatnia informacja która może być pomocna, ale ma raczej drugorzędne w tym przypadku znaczenie, to nominalna moc wejściowa mierzona w miliwatach (mW). W skrócie maksymalna moc wejściowa słuchawek informuje jak mocny może być sygnał doprowadzony do słuchawek aby ich nie uszkodzić, a nominalna – jaką moc powinny normatywnie słuchawki otrzymywać (zazwyczaj jest to moc, przy której poziom ciśnienia akustycznego w słuchawkach osiąga ok. 120 dB, a więc głośność jest już groźna dla naszego słuchu). Ta wartość w połączeniu z SLP pozwala nam się zorientować ile dane słuchawki tak naprawdę potrzebują mocy, aby osiągnąć podaną przez producenta skuteczność. Najlepszą informacją jest więc moc nominalna, ponieważ moc maksymalna może nie być dla nas tak miarodajnym wskaźnikiem głośności, gdyż np. może wynikać z właściwości fizycznych przetwornika, łącząc się ze wskaźnikiem SPL w mniejszym stopniu (skuteczność słuchawki mogą już osiągnąć znacznie poniżej maksymalnej mocy wejściowej).

Musimy jednocześnie mieć świadomość, że dla osoby o zdrowym słuchu, głośność w słuchawkach w cichym otoczeniu (czyli w domu, a nie w autobusie/na ulicy) na poziomie powyżej 90dB będzie odbierana jako mocno pogłośniona muzyka. Stąd jeśli słuchawki mają SPL 110dB/mW, to nie znaczy, że będziemy na nich słuchali muzyki z taką „dyskotekową” głośnością. Wskazuje to natomiast również jak dużo mocy będą potrzebowały takie słuchawki przy normalnym słuchaniu muzyki na poziomie 80-90dB, a w efekcie czy przenośny odtwarzacz, który zazwyczaj nie ma sygnału o dużej mocy (szczególnie zakupiony w krajach Unii Europejskiej), poradzi sobie z zadowalającym nas napędzeniem takich słuchawek.

Przejdźmy teraz do konkretów.

Słuchawki z zakresu impedancji 16 – 70 omów, których (maksymalna) skuteczność wynosi ok. 110 dB (/mW) i powyżej (np. 120), a nominalna moc wejściowa jest stosunkowo niska, poniżej 20 mW, powinny być bardzo głośne i łatwe do napędzenia (zakładając oczywiście, że podana informacja przez producenta jest dobrze zmierzona i rzetelna).

Przykładem słuchawek dokanałowych, które na pozór mogą wydawać się bardzo głośne, a w rzeczywistości będą wymagały większego podkręcenia głośności odtwarzacza są słuchawki o następujących parametrach:
Czułość: 103 dB, Impedancja: 16 Omów. Wynika stąd bowiem, że nie aż tak dużą skuteczność 103 dB osiągają one prawdopodobnie dopiero przy napięciu sygnału wejściowego ok. 130 mV (bardzo dużą głośność, rzędu 120 dB osiągną one przy mocy wejściowej sygnału ok. 50 mW). Do standardowej głośności 90dB będą więc potrzebowały 0.06 mW.

Oto przykład słuchawek dokanałowych bardzo skutecznych i głośnych:
Czułość: 110 dB, Impedancja: 20 Ω, Nominalna moc wejściowa: 10 mW. Wynika stąd, że producent przewidział ich normatywną pracę przy mocy wejściowej 10 mW (maksymalna moc wejściowa dla tych słuchawek wynosi wg producenta jedynie 40 mW). Efekt? Do standardowej głośności 90dB będą więc one potrzebowały nie 0.06, jak poprzednie, lecz tylko 0.01 mW.

Najczęściej jednak słuchawki dokanałowe należą do grupy najgłośniejszych i najłatwiejszych do napędzenia słuchawek. W przypadku nausznych słuchawek przenośnych sytuacja jest nieco gorsza, gdyż wiele z nich przy impedancji 32 Ω cechuje skuteczność rzędu 97-102 dB/mW – nie są to wartości wysokie, szczególnie, że hałaśliwe otoczenie ulicy, w jakim używane są słuchawki przenośne, będzie wymagało dodatkowego wzmocnienia głośności w odtwarzaczu audio.

Co do słuchawek o bardzo wysokich impedancjach np. 250, a nawet 600 omów, możemy być praktycznie pewni, że nawet przy wysokim wskaźniku skuteczności będą one potrzebowały wzmacniacza lub podłączenia do stacjonarnego sprzętu audio z wbudowanym wzmacniaczem. Wynika to z ich wysokiego zapotrzebowania na napięcie.

O tym, że producent podszedł do pomiaru słuchawek z przymrożeniem oka najlepiej może świadczyć podawanie wskaźnika SPL w pewnych widełkach, np. 104 dB +/- 4 dB. Takie niedoszacowanie lub zmienność w zakresie całego pasma zazwyczaj przekłada się na większe wymagania słuchawek względem poziomu sygnału. W praktyce bowiem każdy decybel odgrywa tu istotną rolę jeśli chodzi o interesującą nas głośność słuchawek (co wynika ze wspomnianego na początku logarytmicznego wzoru obliczania SPL).

Pomocnym narzędziem obrazującym co dotychczas zostało tu powiedziane jest kalkulator dostępny na poniższej stronie, który po wpisaniu impedancji słuchawek i ich skuteczności/czułości ze specyfikacji, przy wybranej wartości napięcia sygnału, pokazuje z jaką wtedy skutecznością zagrają słuchawki i ile przy tym mocy pobiorą z wyjścia słuchawkowego źródła:

http://headphone-amplifier.com/headphone-calculator

Czy to wystarczy? Teoretycznie i praktycznie tak, bo już sam wyskoki (ok. 110 dB/mW i więcej) wskaźnik SPL najczęściej się sprawdza. Bądźmy jednak gotowi na niespodzianki wynikające czy to z niepełnej lub błędnej informacji (np. właściwości kabla wpływają na podane parametry, a producent nie uwzględnił tego w swoich pomiarach; są znaczne różnice między skutecznością tonów niskich, średnich i wysokich), czy z faktu zaskakującej (być może nawet dla samego producenta) reakcji i zapotrzebowania jego słuchawek na sygnał wejściowy. Bywa też, że producenci nie precyzują lub mylnie podają nam wartość czułości mierzoną na 1 mW, gdy w rzeczywistości jest ona zmierzona na 1V, a wtedy np. 114 dB /1V okazuje się 97 dB /1mW – i mamy już odpowiedź dlaczego słuchawki przy podanej wartości SPL 114 dB są dość ciche.

Reguła pozostaje niezmiennie prosta: czym większą skuteczność (dB) osiągają słuchawki przy 1 mW mocy, tym będą one głośniejsze. Z kolei wysoka impedancja spowoduje większe zapotrzebowanie na napięcie sygnału, aby zapewnić oczekiwaną (deklarowaną) głośność. Zazwyczaj wskaźnik skuteczności powyżej 105 dB/mW przy impedancji poniżej 70 Ω oznacza już satysfakcjonująco głośne i łatwe do napędzenia słuchawki na źródłach przenośnych.

Na koniec krótka uwaga. Pamiętaj, żeby nie słuchać długo i często muzyki przy wysokich ustawieniach głośności, a więc powyżej 90 dB, bo to najpewniej uszkodzi twój słuch (dlaczego tak jest możesz dowiedzieć się np. tutaj: http://www.slyszymy.pl). Głośne, czułe słuchawki umożliwiają słuchanie muzyki na urządzeniach przenośnych przy rozsądnym ustawieniu głośności, bez potrzeby ich maksymalnego podgłaśniania i przez to szybszego wyczerpywania baterii smartfona lub innego odtwarzacza.