Говоря о компьютерном железе, можно обсуждать самые разные вопросы, но наиболее актуальными остаются два: «так что же все-таки покупать?» и «как все это, черт возьми, работает?». Поначалу кажется, что первый вопрос задают прожженые практики, а второй тревожит только любопытствующих теоретиков, но это не так. Помимо праздного интереса, понимание принципов действия той или иной железяки позволяет прикинуть, что мы можем от нее получить, и отрабатывает ли она запрошенную производителем цену. Вы никогда не сможете сделать такой вывод, просматривая каталог товаров, ведь любая презентация служит единственной цели: продать. Этот закон остается незыблемым вне зависимости от того, рекламируется ли добротная профессиональная техника или дешевая поделка для особо доверчивых.

Мы же с вами, тьфу-тьфу, железом не торгуем, а посему, преисполнившись здравого скепсиса, смотрим на переливающийся электронный мир через призму жестокой теории, улыбаясь маркетологам и доводя дистрибьютеров до нездоровой икоты.

Сегодня мы поговорим о такой, казалось бы, простенькой вещице, как стереонаушники.

В меру сил и умения мы постараемся ответить на такие вопросы.

По ком дрожит мембрана?

Что значит «вдвое громче»?

Кому мешает звукоизоляция?

Сколько стоит «неслышный звук»?

Физика звучания

Начнем, как полагается, с самого начала. А именно — вспомним, что же представляет собой звук. При этом мы, естественно, предполагаем, что читатели ЛКИ еще не забыли школьный курс физики, поэтому будем останавливаться только на самых принципиальных моментах, сводя остальные к разумному минимуму.

Итак, нас с вами окружает воздух: много молекул азота, меньше — кислорода, еще меньше — аргона и совсем уж исчезающе малое количество других газов. Частицы хаотично двигаются, сталкиваются, создают давление, передают тепло и вообще ведут очень активную социальную жизнь.

Давление воздуха непостоянно. Ближе к земле оно выше, высоко в горах — ниже. Также оно меняется в зависимости от погоды, но все это — изменения глобальные. А есть и более локальные. Допустим, взорвалась петарда, резко выбросив в воздух облачко газа, и давление в этом месте подскочило. Всего на доли секунды, а потом от места взрыва разошлась волна повышенной плотности: это молекулы толкают друг друга, по эстафете передавая колебание — туда, где о взрыве еще не слышали.

И вот волна доходит до нашего уха, собирается ушной раковиной, проходит сквозь слуховой канал и сталкивается с барабанной перепонкой, заставляя ее дрожать в такт потревоженному воздуху. Нервы передают информацию в мозг, он анализирует звук, а мы в сердцах восклицаем: «Вот хулиганы, снова спать не дают! Ночь на дворе!». Шутки шутками, но мы только что вкратце прошли по всей цепочке от источника звука до его приемника.

За кулисами пока остались частота и громкость. Начнем с частоты, на примере все той же петарды. Итак, взрыв. Облачко газа расширилось, толкнуло воздух и заняло даже больший объем, чем положен ему при атмосферном давлении. Возникла область разрежения, и воздух пошел назад, как бы заполняя только что возникшую полость. Давление вновь возросло, и так продолжается, пока вся энергия не разойдется в виде волн или не уйдет в тепло. Это можно представить себе как маятник, только не качающийся из стороны в сторону, а пульсирующий, причем при каждом колебании в стороны расходятся волны, а сами колебания затухают.

Кстати, совершенно очевидно, почему большой взрыв звучит глухо (низкая частота), а мелкая петарда взрывается звонко (высокая частота): ведь длинный маятник тоже качается с меньшей частотой, чем короткий.

На заметку: частота измеряется в килогерцах, мегагерцах и во всех прочих герцах с десятичными приставками. Один герц обозначает «один раз в секунду», и ничего более.

С громкостью все еще проще. Чем большее давление создает волна, тем звук громче. Если частота отвечает на вопрос, насколько часто колеблется воздух, то громкость показывает, насколько сильно он это делает.

Но тут есть нюанс, связанный уже не с физикой самого явления, а с особенностями восприятия. Было замечено, что звук, который кажется нам вдвое громче другого, соответствует вдесятеро большему звуковому давлению, а в заблуждение нас вводит особое устройство слухового аппарата. Устройство, кстати сказать, очень логичное: иначе мы бы или не могли различать слабые звуки, или сильные казались бы нестерпимыми.

Зная о такой особенности человеческого слуха, те, кто изучает акустику, вынуждены измерять уровень звукового давления специальной единицей, адаптированной под нелинейную шкалу. Отсюда и взялся в акустике децибел.

На заметку: децибел (дБ) — одна десятая бела. Бел — это десятичный логарифм отношения любых двух одноименных величин — поэтому, вообще говоря, он служит не для измерения, а для сравнения чего-то с чем-то: ведь в формуле фигурируют две величины. Но работая со звуком, в знаменатель ставят минимально различимое человеком звуковое давление: 2*10-5 Н/м2, а в числитель — измеряемую величину.

Из этого следует, что нулю децибел (а также всем отрицательным величинам) соответствует настолько слабый звук, что мы его еще не в силах различить. Положительным значениям — уже различимый, причем чем больше число, тем звук громче. К примеру, самый сильный звук, производимый живыми существами, — 188 дБ — это рев синего кита. Реактивному двигателю самолета соответствует примерно 120-130 дБ, а человеческому шепоту — около 20 дБ.

Из за того, что в децибелах можно измерить и разницу, и отдельно взятый звук, стабильно возникает путаница. Допустим, работая в музыкальном редакторе, мы опускаем ползунок громкости в область отрицательных децибел, чтобы сделать звук тише. А записывая с микрофона — тоже видим децибелы, но тут они уже обозначают абсолютную громкость и со знаком «минус» не встречаются.

Устройство наушников

Самые простые стереонаушники состоят из двух динамиков. Нет, это не банальность: есть модели и с шестью динамиками, имеющие целью смоделировать систему 5:1 на отдельно взятой голове. Это уже не совсем «стерео», и о них мы сейчас говорить не будем.

Динамик — устройство простое и незатейливое. Тонкая жесткая мембрана (диффузор), передающая колебания воздуху, соединена с легкой катушкой, надетой на сердечник магнита. Когда по катушке пускают переменный ток, она дрожит в магнитном поле, а вместе с ней колеблется мембрана, порождая звук, расходящийся волнами окружающего воздуха. При частоте переменного тока в 30 Гц мы услышим низкий гул, при 1 кГц — противное гудение, при 5 кГц — совершенно отвратительный визг.

Естественно, для передачи более сложных звуков и сигнал передается более сложный, состоящий из множества наложенных друг на друга частот.

На заметку: стереонаушники подключаются к звуковой карте, плееру или магнитофону шнуром из трех проводов. Из них один — общий и еще два — сигнальные, для левого и правого «уха». На наушниках с микрофоном их будет пять: одна самостоятельная пара проводов «обслуживает» микрофон.

Помимо динамиков в конструкции любых наушников есть

Закрытый тип.

звукоизолирующие материалы, призванные защитить звучание от внешних шумов.

Открытый тип.

И здесь, кстати, бытует распространенное заблуждение: «Чем сильнее звукоизоляция, тем лучше». Это не так. Для студийных наушников (закрытого типа) она действительно выступает одним из непременных критериев качества, а вот наушники аудиоплеера (открытого типа) вполне позволяют меломану слышать внешние звуки. Иначе множество ничего не подозревающих граждан ежегодно гибло бы под колесами сигналящих автомобилей, отправляясь в мир иной под любимую мелодию. Наушники для улицы обладают слабой звукоизоляцией намеренно, а не по недомыслию разработчиков.

Эталон качества

Что же считать качественным звуком? Тут есть простое правило: любая звуковая колонка, любой динамик и любые наушники ничего не исполняют, они лишь воспроизводят чужой звук. От них никто не ждет виртуозного мастерства, или, упаси Бог, личного творчества. Их удел — внести как можно меньше искажений в оригинальную запись, сыграть «дословно», не добавляя отсебятины.

Чем качественнее наушники, тем легче поверить, что исполнитель находится с вами в одном помещении. Поэтому, если вы хотите проверить качество, выберите для тестирования запись живого голоса: относительно современную, чтобы быть уверенным в качестве самой записи, но не эстрадную, потому как там голос почти всегда «подчищен» электроникой.

Это важно: есть еще одна причина, по которой живой голос практически идеален для проверки аппаратуры. Слух человека «натаскан» на то, чтобы ловить оттенки голоса. Даже те, кого природа не наградила музыкальным слухом, прекрасно различают интонации речи, в то время как для аппаратуры эти звуки почти идентичны. По этой же причине рисовать портреты гораздо сложнее, чем натюрморты: малейшая халтура в изображении лиц режет глаз не только художнику.

Электронная музыка для тестовых целей не годится. Она априори неестественна, и нет четкого ответа на вопрос, как она должна звучать в идеальном качестве. Сравнить звук, доносящийся из проверяемых динамиков, попросту не с чем.

Тернистый путь сигнала

Неискаженных сигналов в природе не существует. Даже если постулировать безгрешность вашей звуковой карты (плеера, магнитофона), звук все равно дойдет до уха с искажениями: варьируется только их степень и характер.

Первое место по насилию над звуком обычно достается мембране-диффузору с катушкой. Сколь бы легкой ни была эта деталь, она — физический объект, обладающий инерцией, поэтому не может мгновенно изменять свое положение. Неразличимые глазом задержки прекрасно слышны на слух, ведь крошечная миллисекунда — это период, которому соответствует более чем ходовая акустическая частота в один килогерц. И здесь на первое место выходит динамическая характеристика. Она отвечает на вопрос, насколько достоверно динамик воспроизводит «ступеньку», или П-образный звуковой импульс. Хорошая динамическая характеристика содержит на графике какое-то подобие прямых углов, плохая — горб, переходящий в синусоиду. Чтобы примерно представить, как она звучит, возьмите любую живую аудиозапись и выполните мощную фильтрацию шумов в звуковом редакторе. Отвратительно, не правда ли?

Второе неизбежное искажение, в котором также повинна мембрана, — частотная характеристика. Очевидно, что любой физический объект не будет одинаково легко колебаться на разных частотах, поэтому громкость звука неизбежно меняется в зависимости от воспроизводимой частоты.

На заметку: идея о том, что идеальный динамик с равной громкостью звучит на всех частотах, неверна в корне. Линейная характеристика звучит ужасно. Чтобы добиться хорошего звука, приходится подстраиваться под физиологическую специфику человека, учитывая даже отражения внутри черепной коробки. Поэтому «правильная» характеристика имеет достаточно сложный вид.

В акустических колонках эту проблему решают путем установки нескольких динамиков, «ответственных» за разные диапазоны. Отсюда термины — двухполосный, трехполосный и т.д. В наушниках же это в большинстве случаев не применяется: там упор делается на легкость и жесткость диффузора.

Но страдания звука, увы, не ограничиваются мембраной. Электромагнитные системы, как и механические, обладают инерцией, поэтому в сглаживании динамической характеристики повинна и катушка, в которой непременно возникают индукционные токи.

Наконец, есть банальные шумы самой разной природы: начиная от радиопомех, заканчивая электрическими явлениями на дефектах кристаллической решетки проводника. Общее правило: любое лишнее звено цепочки увеличивает степень искажений.

Мнимые заслуги

Когда на свет родился первый маркетолог,

Первые в мире стереонаушники.

мы окончательно утратили право доверять чему-либо, кроме собственных глаз. А в данном случае — ушей. Изобретательность профессионалов, желающих продать, порою граничит с фантастикой. Попробуем противопоставить им хоть что-нибудь. Например — порцию знаний и здравого смысла.

Допустим, вы читаете в каталоге: частотный диапазон наушников — 10 Гц — 35 кГц. А у более простенькой модели — стыдно сказать — 16 Гц — 22 кГц. Следовательно, первые гораздо лучше вторых. Так? Нет.

Диапазон — это, конечно, прекрасно, но есть и другая, не менее значимая деталь. Здоровое человеческое ухо различает звуки от 20 герц до 18 килогерц. Естественно, эти цифры зависят от возраста, пола (женщины и дети слышат более высокие частоты) и состояния здоровья, но в целом редко выходят за указанный промежуток.

Это интересно: всемирно известная фирма KOSS — разработчик первых в мире стереонаушников — до сих пор не стесняется писать на своей продукции честные 20 Гц — 20 кГц с незначительным разбросом. Но стоит открыть каталог какого-нибудь безвестного производителя, «магические» числа так и пестрят.

Иначе говоря, в большинстве случаев за вдвое большую цену вы имеете шанс купить призовую порцию «неслышного звука». На многих покупателей цифры технических характеристик действуют завораживающе (чем больше, тем лучше!), а производители — что поделать — подстраиваются в меру сил.

Но оставим неслышный звук: нам есть где еще улыбнуться. Позолоченный разъем! Какая прелесть. Видать, не окисляется, если на него, грешным делом, кислоты пролить... Скажите, а видели ли вы где-то ржавый штекер? Многие современные марки нержавеющей стали сопротивляются коррозии ненамного хуже золота, обеспечивают прекрасный контакт, но... называются не столь эффектно. А ничего, что даже полупрофессиональная советская аудиотехника выдавала отличный звук со своими штекерами-розочками, где не то что золотом — приличным антикоррозийным покрытием не пахло?

Это важно: есть известная закономерность — профессиональная техника обычно выглядит гораздо проще, чем ширпотреб. Если вы видите двадцать регуляторов, пульт дистанционного управления, три жидкокристаллических дисплея и вариации на тему «PRO» в названии, знайте: перед вами — обычный товар для народных масс.

Наконец, чудо из чудес — регулятор громкости прямо на проводе. Удобно, практично, а кое-где и дивный переключатель CD/DVD виднеется... Чисто из любопытства расковыряйте когда-нибудь этот узел отверткой и изучите содержимое. К чему, спрашивается, теперь покрытая титаном мембрана и провод из бескислородной, с позволения сказать, меди, когда на пути между звуком и ухом стоит прекрасный источник помех, шумов и искажений? «Дайте три биг-мака и диетическую кока-колу» — шутка ровно из этой серии.

Хозяйке на заметку

Ну, довольно с нас критики, все возможные «нет» мы уже сказали. Самое время перейти к «да». Как выбрать хорошие наушники и добиться качественного звука?

Определитесь, для каких целей вы будете их использовать. Открытого типа — это для улицы, метро. Закрытого — для дома или студии.

Убедитесь, что провод, идущий к наушникам, прост и незатейлив. Он может быть витым (как у старого телефонного аппарата) или ровным, но на нем не должно быть лишних регуляторов.

В магазине просите послушать музыкальную запись с голосом на русском языке. Потом будете слушать все, что захотите, как только выберете наушники с сильным «эффектом присутствия».

Мягкость амбушюров (ушей) подбирайте по вкусу, но учтите: если четыре-пять часов не снимать наушники, уши могут (и будут) побаливать: это вполне нормально почти для любой конструкции.

Не пользуйтесь встроенными звуковыми картами. Возможно, есть исключения, но автор этой статьи еще не встречал приличного звука на материнских платах. Отдельная звуковая карта, пусть даже очень простая, обычно звучит лучше.

Оптимальное качество достигается на половине возможной мощности: не поднимайте системную громкость до максимума, иначе будут помехи.