Wspólnie z Polską Sekcją Audio Engineering Society (Bartosz Zawieja, Patryk Kobyłt, Michał Pach) pod opieką dr inż. Przemysława Plaskoty z Katedry Akustyki Politechniki Wrocławskiej przygotowaliśmy Wam ciekawe zestawienie pomiarów charakterystyk częstotliwościowych popularnych na naszym rynku słuchawek (z podziałem na słuchawki owarte i zamknięte).

Szczególne podziękowania składamy zarówno studentom, którzy uczestniczyli w pomiarach, oraz Panu Przemysławie Plaskocie z Politechniki Wrocławskiej za pozytywny odzew i chęć współpracy. Dziękujemy również władzom Katedry Akustyki Politechniki Wrocławskiej za współdziałanie, oraz udostępnienie wszelkich niezbędnych narzędzi, które wymagane były podczas badań.

Opis wyników przygotował dr inż. Przemysław Plaskota. W prawej części w sekcji „Pliki do pobrania” umieściliśmy do pobrania plik Wyniki pomiarów częstotliwościowych (rysunki w dużej rozdzielczości).

—

Norma opisuje kilka metod pomiaru charakterystyki częstotliwościowej, ponieważ nie została do tej pory opracowana uniwersalna metoda pomiarowa. Należy zwrócić uwagę, że pomiary z wykorzystaniem symulatora ucha są proste, jednak nie zawsze są zgodne z subiektywną oceną słuchaczy. Inaczej niż w przypadku głośników i zestawów głośnikowych, prosty pomiar ciśnienia akustycznego w ustalonych warunkach pomiarowych nie przekłada się wprost na subiektywne wrażenie słuchacza. Pomiary z wykorzystaniem symulatora ucha mogą być wykonywane podczas produkcji jako pomiary kontrolne. Można by zatem pokusić się o stwierdzenie, że pomiary z wykorzystaniem symulatora ucha nie mają większego sensu Co w takim razie można zastosować w zamian? Otóż pozostają do wykorzystania metody subiektywne, wykorzystujące ocenę wrażenia słuchowego przez wielu słuchaczy. Skoro metody subiektywne wprost odnoszą się do wrażenia słuchowego, to powinny dać możliwie najlepsze rezultaty. Ale znów napotykamy trudności. Dwie różne metody subiektywne dadzą różne wyniki, więc otwarte pozostaje pytanie, który z nich uznać za prawidłowy? Niestety, nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie, tak samo jak nie ma obiektywnej metody uzyskania płaskiej charakterystyki częstotliwościowej słuchawki,  która w subiektywnej ocenie słuchaczy odpowiadałaby odtwarzaniu w szerokim paśmie częstotliwości bez przebarwień.

Poniżej przedstawione są wyniki pomiarów różnych słuchawek wykonanych z wykorzystaniem symulatora ucha. Wynik pomiarów słuchawek zostały przedstawione z podziałem na typy słuchawek: słuchawki otwarte (rys. 1), słuchawki zamknięte (rys.2).

Wyniki przedstawione na rysunku 1 pokazują, że charakterystyki zbadanych słuchawek są bardzo zbliżone, jeśli chodzi o kształt. Wszystkie charakteryzują się wzmocnieniem w pobliżu częstotliwości 3-5 kHz, co z całą pewnością rekompensuje mniejszą czułość ucha w tym zakresie częstotliwości (chodzi o sytuację, w której ucho sprzężone jest z przetwornikiem ciśnieniowo, a więc inaczej, niż w przypadku odsłuchu głośnikowego). Poza tym można stwierdzić, że wszystkie charakterystyki są dość wyrównane. Przy okazji, można również porównać skuteczność słuchawek. Formalnie należałoby podać poziom ciśnienia akustycznego przy zadanej mocy dla określonej częstotliwości. Tutaj zastosowano odmienne, nieco mniej sformalizowane podejście – podczas pomiarów zastosowano jednakowe wzmocnienie, zatem na wykresie można obserwować jaki będzie poziom ciśnienia akustycznego w zależności od zastosowanych słuchawek. Ta metoda nie uwzględnia zmiany impedancji w zależności od modelu słuchawek, jednak jest bardziej obrazowa. Zatem na podstawie wyników pomiarów można stwierdzić, że skuteczność słuchawek jest bardzo podobna.

Na rysunku 2 przestawione są wyniki pomiarów słuchawek zamkniętych. W tym wypadku różnice w kształcie charakterystyk są dość znaczne, szczególnie w zakresie małych częstotliwości. Dla niektórych słuchawek również można zaobserwować wzmocnienie w zakresie częstotliwości 3-5 kHz, jednak kształt tych wzmocnień jest dość ostry, również częstotliwości środkowe nie pokrywają się. Należy zwrócić uwagę, że charakterystyki częstotliwościowe słuchawek zamkniętych nie są tak wyrównane, jak w przypadku słuchawek otwartych. Każdy ze zmierzonych modeli będzie charakteryzował się indywidualnym sposobem zabarwienia odtwarzanych sygnałów, a sposób zabarwienia wynika właśnie z kształtu amplitudowej charakterystyki częstotliwościowej. Można również zwrócić uwagę, że słuchawki różnią się znacznie, jeśli chodzi o efektywność – dla niektórych częstotliwości różnice dochodzą nawet do 20 dB SPL, co jest znaczącą wartością.

Na zakończenie należy stwierdzić, że wybór słuchawek jest sprawą indywidualną. Każdy powinien posiadać swoje własne słuchawki, do których brzmienia jest przyzwyczajony. Przyzwyczajenie powoduje, że przebarwienia nie mają wpływu na ocenę odsłuchiwanego materiału – pod warunkiem, że słuchacz porównanie z odsłuchem na zestawach głośnikowych.

Rys. 1. Amplitudowe charakterystyki częstotliwościowe słuchawek otwartych: Sennheiser HD650 (zielony), Shure SHR1840 (czerwony), Shure SHR1440 (niebieski).

Rys. 2. Amplitudowe charakterystyki częstotliwościowe słuchawek zamkniętych: AKG K271 (zielony), AudioTechnika ATHM5 (czerwony), Ultrasone PRO550 (niebieski), Bayerdynamic DT100 (pomarańczowy)