Сравнительный тест усилителей для наушников

C.E.C. HD53R Ver.8.0, Scythe KamaBay Amplifier SDA-1000, Behringer UB502, Audiotrak Dr.Dac2, Laconic LunchBox Pro, E-MU 1616m PCI, Audiotrak Prodigy7.1, Auzen X-Fi Prelude, Asus Xonar D2 и усилитель на базе AD815

Условия тестирования

Тест выхода на наушники

Усилители подключались к роутеру на галетном переключателе с возможностью мгновенного переключения. Уровень громкости у всех выставлялся одинаковым. Усилители подключались к линейным выходам профессионального интерфейса E-MU1616m. Благодаря гибкости внутренней панели управления PatchMixDSP была возможность использовать один плеер, воспроизводящий звуковые треки, а далее склонировать звуковой поток на аналоговые выходы. Управление треками в плеере осуществлялось через пульт ДУ. Из наушников были задействованы высокоомные аудиофильские Senheiser HD650 и низкоомные изодинамические Fostex T50RP.

Для каждого усилителя приведен график максимальной выходной мощности в зависимости от сопротивления.

Общая линия построена одной кривой, как минимум по 5-ти значениям. Промежуточные значения являются довольно условными.

Внизу видна полоска, которая может быть красной, оранжевой или зеленой.

• Красный участок показывает, что уровень мощности ограничен ростом искажений, т.е. усилитель может дать еще больше мощности, но при этом звучание будет со слышимыми искажениями в виде хрипа. Выше этого уровня в спектре сигнала начинается рост гармоник высших порядков.
• Желтый участок показывает, что при дальнейшем росте громкости искажения растут плавно и поймать порог, когда их будет реально слышно в зависимости от звукового материала невозможно. Показатель уровня мощности здесь весьма условный. При увеличении мощности спектр может изменится за счет роста гармоник низких порядков, или может наблюдаться рост всех гармоник, но без изменения распределения гармоник и их относительных уровней.
• Зеленая область — это значит, что громче усилитель играть уже не может и при этом искажений нет.

Тест выхода на АС (для C.E.C. HD53R Ver.8.0 и Scythe KamaBay Amplifier SDA-1000)

На все усилители сигнал одновременно подавался с профессионального звукового интерфейса E-MU1616m. Благодаря гибкости внутренней панели управления PatchMixDSP была возможность использовать один плеер, воспроизводящий звуковые треки, а далее склонировать звуковой поток на аналоговые выходы. Управление треками в плеере осуществлялось через пульт ДУ.

Переключения между усилителями осуществлялось через роутер на электромагнитных реле через проводной пульт ДУ. Это позволило переключать усилители между собой не привлекая ассистента, сделать переключения мгновенными и именно в тот момент, когда это наиболее удобно для тестирующего, плюс никаких отвлекающих факторов.

В качестве акустических систем высшего уровня выступили акустические системы на базе Eton8-800/37HEX + Vifa XT25. Такой же вуфер используется в ADAM S2.5A, а аналогичный твиттер в сателлитах BlueSky SAT 6.5 MK II. Для тех, кто ориентируется «качество=цена» стоимость аналогичных пассивных колонок на аналогичных комплектующих составит примерно $2000-2500 пара. Импеданс АС составляет 6 Ом. Альтернативные АС — широкополосные Fostex FE103 в оформлении закрытый ящик (стоимость данных динамиков без корпуса $100). Третьи АС для теста — пассивные колонки Jetbalance JB381 MK2 ($100).

Усилители сравнивались с усилителем на базе LM3886. Это сделано для того, чтобы оценить потенциал усилителей и спрогнозировать, не является ли покупка активной акустики выгоднее, либо отдельного усилителя для пассивных АС. Усилитель на базе LM3886 сделан Ерофеевым Иваном по заказу iXBT.com для тестов усилителей в максимально простом исполнении, специально без выжимания максимального качества из LM3886. Подробно об усилителе на базе LM3886.

Основные параметры оценок

Усилители для наушников оценивались по основным параметрам

1. общее качество звучания на умеренной громкости
2. зависимость изменения качества звучания при увеличении громкости
3. резкий или плавный переход в искажения
4. хватает ли мощности для низкочувствительных наушников

Информация к размышлению

О типах наушников как нагрузке

Наушники условно делятся на низкооомные и высокоомные, для каждой группы свои требования к усилителю.

Если взять наушники с разным сопротивлением, но с одинаковой чувствительностью по отношению к мощности, то получим следующие графики для выходного тока и напряжения.

Как видно, чем больше сопротивление наушников, тем выше должен быть уровень выходного напряжения. В случае, если выход на наушники совмещен с линейным выходом, то максимальный уровень должен иметь определенное ограничение, соответствующему стандарту -10 dBV или +4 dBu. На практике у современных звуковых бытовых карт уровень выхода порядка 2 В rms. По этому отдельный усилитель нужен уже только низкочувствительным наушникам.

Для низкоомных наушников требуется гораздо больший ток, нежели чем для высокоомных. Ограничения по току приводят к перегрузке на выходе усилителя и резкому росту искажений. Второй важный момент, если выход не расчитан на наушники, а только на подключение к линейному входу с сопротивлением не ниже 600 Ом, то при подключении низкоомных наушников может наблюдаться существенный рост искажений. Как правило прослеживается зависимость роста искажений от уменьшения сопротивления нагрузки.

Если выход у звуковой карты заявлен как совместимый для наушников, но при этом может работать как линейный выход, то внешний усилитель может понадобится в большинстве случаев только для высокоомных наушников, а для тех звуковых, где вообще не рассчитано на наушники, то усилитель может понадобится и для высокоомных и для низкоомных.

Для страховки от короткого замыкания производители дополнительно в цепь выхода добавляют резистор. Это приводит к большему выходному сопротивлению и может существенно снизить выходную мощность, даже с высокоомными наушникам.

При этом некоторые звуковые карты имеют переключатель для усиления сигнала, например Prodigy7.1 через панель управления через электромагнитное реле или ProdigyHD2|Gold через перемычки на плате.

Можно ли по итогам теста выстроить усилители по номерами первый, второй, третий и т.п.?

Увы, нет. Можно дать лишь комплексную оценку, т.к. если усилитель имеет высокое качество звучания только на низкой выходной мощности, то усилитель с большей выходной мощностью и с пусть меньшим качеством может оказаться предпочтительнее. Так же усилители по разному себя ведут с низкоомной нагрузкой.

Можно ли выбрать усилитель не слушая, только по результатам объективных тестов?

Можно, но не исключается и вероятность ошибки. В тесте самодельный усилитель на Ad815i (не промышленный образец) показал отличные результаты на резистивных нагрузках (33, 50, 100, 300 Ом) и отлично работал с различными динамическими наушнками с импедансом от 32 до 300 Ом. Тем не менее самовозбуждался с Fostex T50RP, которые как нагрузка, теоретически наиболее близки к идеальной.

Можно ли зная мощность усилителя и чувствительность наушников, определить, хватит ли запаса по мощности?

Можно, но лишь приблизительно. Основную погрешность вносит отсутствие данных по импедансу и АЧХ наушников, а так же условий измерений. Неравномерность АЧХ наушников может легко достигать до 20 дБ, что вносит немалый разбег прогнозируемых значений.

Выходное сопротивление, на что оно влияет?

Выходное сопротивление влияет на АЧХ наушников и на выходную мощность.

В отличии от АС, где в области низких частот необходимо от усилителя необходимо низкое выходное сопротивление, в наушниках это не так актуально. Специально был сделан замер АЧХ низкоомных наушников Philips HD195 и высокоомных Senheizer HD650 на усилителях Laconic LB Pro с большим выходным сопротивлением и Dr.Dac2 с малым выходным сопротивлением.

Особой оптимизации на получение максимально корректной АЧХ не было (как например при замерах через искусственную голову), т.к. целью было получить не точные АЧХ наушников, подключенных к усилителю, а лишь изменение АЧХ. Наушники одевались на стенд, после делался замер АЧХ с разных усилителей, по время смены усилителей, наушники на стенде не трогались, что дает возможность увидеть изменения АЧХ именно от замены усилителя, а не смещения наушника на стенде. АЧХ HD650 с Laconic снималась в двух режимах, Hi и Low (на графике Low помечено как «высокоомный +»).

Для большей наглядности показана разница между АЧХ, где качестве референсной взята от Dr.Dac2, ведь нам интересно увидеть, какие будут изменения от высокоомного выходного сопротивления по отношению к низкоомному.

В области от 1 до 5 кГц можно наблюдать изрезанность графика. Это вызвано провалами в этом частотном диапазоне АЧХ наушников. В текущей версии RMAA вычитать АЧХ можно только полученные через мультитоновый тестовый сигнал. Недостаток мультитонового сигнала заключается в большей чувствительности к шумам и по этому используется для замеров параметров устройств с высоким соотношением сигнал/шум. На мультитоновом сигнале небольшие шумы уже вносят погрешность. Выброс на 50 Гц — так же следствие пойманного шума от электроприборов в помещении.

Для высоомных наушников можно увидеть, что АЧХ меняется слабо, в режиме Hi для Laconic изменения порядка 0,25 дБ на низких частотах. Дополнительное сопротивление в режиме Low повышает низкие частоты еще на 0,5 дБ.

С низкоомными наушниками расхождение АЧХ немного больше, порядка 1 дБ. Это не та разница, чтобы боятся усилителей с высокоомным сопротивлением с точки зрения изменения АЧХ.

Какие можно сделать выводы о выходной мощности зная выходное сопротивление? Если указано максимальное выходное напряжение и выходное сопротивление, то можно воспользоваться формулой и прикинуть, какое максимальное напряжение усилитель сможет выдать. Разумеется здесь нет учета ограничения по току, и полученные данные будут из разряда максимально благоприятных.

Отлично видно, что чем больше выходное сопротивление, тем меньше выходное напряжение, и если у нас наушники с сопротивлением 16 Ом (к примеру Senheizer CX300), а выходное сопротивление 100 Ом, и заявлено, что максимальный уровень выхода 2 В rms, то при подключении наушников будет всего 0.27 В rms или 4.5 мВт.

Как видно, при малом выходном сопротивлении на низкой нагрузке уровень мощности стремительно растет. Очевидно, что может наступить перегрузка усилителя по выходному току, и по этому некоторые производители намеренно не делают низкого выходного сопротивления, чтоб не «сгорел выход».

Лампа, транзистор, цифровой усилитель — есть ли свой особый почерк?

Если усилитель не выходит в перегрузку, и в спектре нет характерных высоких искажений, то разница между усилителями перестает улавливаться.

Bad Request

Your browser sent a request that this server could not understand.

Источник

Методика тестирования усилителей мощности и усилителей для наушников (вторая редакция)

Основной целью тестирования качества усилителей мощности является определение качества продукта по выработанным критериям — по абсолютной шкале и сравнению с конкурентами. Успех усилителя мощности, как удачного продукта, зависит от совокупности многих факторов. Из них можно выделить следующие, наиболее важные для пользователя: внешний вид, эргономика, функциональность и качество звучания. Стоимость изделия также является важным фактором при покупке, однако наиболее актуален показатель цена/качество для своей ценовой категории, в сравнении с ближайшими конкурентами.

Для сравнения усилителей друг с другом, а также более четкого представления о каждом изделии, целесообразно исследовать и проводить сравнение продуктов по всем основным признакам, определяющим интегральную оценку качества.

Наиболее полезно прямое сравнение с конкурирующими продуктами, при наличии референсного тракта в качестве абсолютного эталона.

Измерительное оборудование

В оборудование для объективных замеров должен входить звуковой интерфейс с параметрами, превосходящими параметры тестируемого усилителя.

Среди звуковых интерфейсов можно отметить E-MU 1616m со следующими особенностями:

• высокое качество преобразователей
  • Dr/Sn 118 дБ в собственном loop
  • THD 0,0008% в собственном loop
• возможность точной аналоговой подстройки с предусилителем на входах A/B, что актуально для измерений усилителей для наушников
• разъем для соединения с землей для уменьшения земляных петель между устройствами
• внешний док позволяет использовать короткие провода — это дает меньше помех и наводок при замерах

Среди недостатков E-MU 1616m стоит отметить отсутствие ground-lift — полной развязкой по земле.

В планах выложить отчет о погрешностях, вносимые звуковыми картами разных ценовых категорий.

Измерения производятся специально разработанным программно-аппаратным комплексом RMAA. Дополнительно могут использоваться другие программы, для проведения дополнительных тестов, генерирования тестовых сигналов, редактирования и показа результата.

Резистивная нагрузка комплектуется из резисторов. Нагрузочная способность резистивной батареи подбирается индивидуально и должна быть выше выходной мощности усилителя.

При замере вольтметром снимается Uвх и рассчитывается выходная мощность. Полученный результат не является абсолютным. Это может быть вызвано отклонениями напряжения в сети — не все усилители имеют контроль и подстройку напряжения на входе. Для учета этой особенности уровень напряжения в сети указывается дополнительно.

Трактовка объективных замеров

Для большей точности, при анализе используются объективные параметры — основные существующие показатели, которые можно получить в результате измерений. Это неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), гармонические искажения в рабочей полосе частот, в зависимости от выходной мощности и нагрузки, скриншоты спектра на контрольных частотах.

При тестировании устройства отчет может содержать результаты следующих тестов.

Амплитудно-частотная характеристика

АЧХ характеризует рабочий диапазон частот устройства и неравномерность передачи тембра. При наличии тембров или Lougness режима, показывается АЧХ в крайних положениях регуляторов тембра.

Для большей точности, в полученной АЧХ вносится поправка погрешности АЧХ звукового интерфейса с помощью вычитания полученных результатов в RMAA (Подробности в описании работы с софтом).

Возможно сравнение АЧХ, сделанные на разных нагрузках.

Небольшой спад на краях частотного диапазона является нормой. Погрешность в области ВЧ при замере мультитоновым сигналом зависит от количества шумов и наводок полученных при записи тестового сигнала. Расхождения до 1 дБ в ряде случаев допустимо. Подробнее в разделе варианты корректно отображаемых результатов и ошибочных.

Уровень гармонических искажений (THD)

Уровень гармоник показывает слышимую составляющую гармонических искажений.

Спектр гармонических искажений хорошо коррелирует со звучанием простых звуков, вроде клавишных, струнных и других инструментов воспроизводящие преимущественно однотонные сигналы с узким спектром частот для воспроизводимой ноты. В данном случае паразитные гармоники попадают в зону спектра, где они не заглушаются другим полезным сигналом. В тесте усилителя Behringer A500 очень показательна запись такого отрывка.

При замерах обращается внимание на спектральное распределение и характер искажений. Психоакустически слышимость паразитных гармоник зависит от относительного уровня по отношению к тестовому сигналу, от порядка гармоники, от типа (четная/нечетная) а так же от того, на какой громкости прослушивается тестовый фрагмент.

Максимальная измеряемая мощность фиксируется только в штатном режиме усилителя на допустимой нагрузке заявленной фирмой изготовителем и определением характера перехода в режим с искажениями. Усилитель может перейти в высокий уровень искажений как резко, так и плавно. Если усилитель в искажения уходит резко, то нет смысла привязываться к стандартным 1 и 10% искажений, либо суммарным КГИ, в зависимости от выходной мощности. Это к сожалению не всегда регистрируется большинством измерительных лабораторий.

В примере показаны спектры усилителя при разной выходной мощности с незначительными различиями в процентном отношении гармонических искажений. Пользы замера при 1% и 10% в данном случае нет, т. к. произошел резкий переход в искажения всего на 0,3%.

Вид синуса с искажениями 0,334% в данном случае.

Для общей картины, спектры с искажениями на контрольных частотах приводятся при разном выходном уровне мощности. Это позволяет оценить зависимость величины и характера искажений от выходной мощности.

При одинаковом спектральном распределении искажений для всех частот можно вывести зависимость КГИ от частоты, для определенной гармоники или общий КГИ+шум для оценки уровня искажений.

В ряде случаев принципиальной разницы между выводом «только вторая гармоника» и «КГИ+шум» не будет, так как основной вклад вносит вторая, либо третья гармоника.

График неискаженной мощности в зависимости от сопротивления показывает уровень искажений до резкого перехода в искажения при увеличении громкости (клиппинг), либо до уровня, при котором характер искажений остается постоянным.

В подробном отчете значения при резком уходе спектра в клиппинг отмечаются как «Резкий переход в искажения — ДА», при изменении спектра искажений и плавным увеличении гармоник «Резкий переход в искажения — НЕТ».

У ряда усилителей гармонические искажения зависят не только от выходной мощности, но и от общего коэффициента усиления (отношение уровней сигналов между входом и выходом, без привязки к схемотехнике устройства).

При одной и той же выходной мощности, при разном уровне коэффициента усиления на выходе уровень гармонических искажений разный

В данном тесте идет определение режима усилителя с наиболее качественным звучанием. На основе этих данных можно предположить, в каких условиях эксплуатация усилителя будет оптимальна.

Интермодуляционные искажения (IMD)

Интермодуляционные искажения при тонах 60 Гц и 7000 Гц

Интермодуляционные искажения при тонах 19 кГц и 20 кГц

Мультитон

Мультитоновый сигнал состоит из 120 тонов, и является более приближенным к реальному звуковому сигналу. Аналогичный сигнал использует Audio Precision под названием FASTTEST.

Уровень каждой из гармоник существенно ниже, чем в тесте THD, и не смотря на такое же амплитудное значение — средняя мощность мультитонового сигнала ниже.

Если по THD можно представить звучание простых звуков, то мультитон показывает, какие искажения даст усилитель на более сложном музыкальном сигнале.

Мультитон эмулирует «сложный» сигнал — спектр максимально приближен к реальному. В тестах приводится сравнение шумовой полки усилителя и спектром воспроизводимого сигнала. Вполне очевидно, что услышать искажения ниже собственных шумов усилителя крайне сложно. При этом видно, что уровень каждой гармоники находится примерно под -30

40 дБ, что в свою очередь уменьшает и уровни паразитных гармоник. Но при этом сумма паразитных гармоник может превысить уровень шумов усилителя.

На спектре можно увидеть подъем «шумовой полки». Хорошим результатом может считаться лишь незначительный подъем искажений над шумовой полкой усилителя.

Мультитон — усилитель и тестирующее устройство

Измерительное оборудование должно обеспечивать запас по уровню шума и искажений, это дополнительно может быть показано на спектре.

Мультитон — усилитель и шумовой порог

Отображение уровня шумовой полки условно и зависит от настроек спектроанализатора. В «цифрах» корректнее сравнивать RMS шума и RMS искажений, но на данный момент не найден корректный способ подсчета с вычетом полезного мультитонового сигнала.

На данный момент приводится численное значение «Подъем искажений от шумовой полки / разница амплитуды между тестовым тоном и искажениями на контрольной частоте». Чем меньше значение «Подъем искажений от шумовой полки» — тем лучше.

Дополнительно могут быть указаны параметры «Подъем искажений тестирующего устройства от шумовой полки тестируемого устройства» — в идеале значение должно быть отрицательным. Если значение положительно, то на такую величину увеличен параметр «Подъем искажений от шумовой полки» по вине тестирующего устройства, а не тестируемого усилителя.

Следует понимать, что численные значения лишь помогают оценить масштаб картинки, и при построении спектра с другими параметрами окна будут другими.

Референсные характеристики для 16-ти битного сигнала
Подъем искажений от шумовой полки / разница амплитуды между тестовым тоном и искажениями на 200 Гц, дБ
Подъем искажений от шумовой полки / разница амплитуды между тестовым тоном и искажениями на 1000 Гц, дБ
Подъем искажений от шумовой полки / разница амплитуды между тестовым тоном и искажениями на 10000 Гц, дБ	Не смотря на широкое распространение источников воспроизведения в «с качеством 24 битного сигнала» и высокими характеристиками сигнал/шум, далеко не все эти источники справляются с 16-ти битным сигналом при анализе искажений. По этому высококачественный усилитель в идеале должен дотягивать по параметрам хотя бы до 16 бит. TIMD Тест представляет собой комбинированный сигнал из низкочастотного тона 47 Гц и меандра с частотой 3 кГц, с ограниченной полосой в 20 кГц. Сигнал имитирует удар в барабан. Как и в других тестах, чем чище спектр, тем лучше. Шумовая полка Как правило параметр сигнал/шум не представляет особого интереса для усилителя. Дело в том, что шумовая полка формируется из двух составляющих, фоновых шумов не зависящих от входного сигнала воспроизводимого сигнала, и от входного сигнала, фактически повторяющего отношение сигнал/шум источника. В итоге максимальное отношение сигнал/шум получается как правило на максимальной мощности усилителя. Интерес представляет другой параметр, это характер шумов. Шум можно условно разделить на два типа «неслышимый» и на «слышимый раздражающий». Второй тип шума — это зудящий призвук, хорошо слышимый в паузах. Ярким примером являются с нежелательным характерным видом спектра являются M-Audio EX66. На виде волны в таких случаях можно увидеть излом, «заусенец» и т. п. артефакты. На спектрах как правило шумовая полка приводится для визуальной возможности отделения шумов от исследуемых искажений. Сравнивать шумовые полки, полученные в разное время нельзя, т. к. спектр шумов сильно зависит от внешнего оборудования, включая оборудование соседей. Взаимопроникновение каналов При большом взаимопроникновении каналов как правило ухудшается стереопанорама, четкость локализации источников. На основе психоакустики считается, что беспокоится не о чем, при взаимопроникновении каналов до 40 дБ. Однако усилитель не всегда единственное звено между звуковым интерфейсом и акустическими системами, и если цепочку добавить еще и микшер/пульт, то итоговое значение может стать выше допустимого. Связь объективных и субъективных отчетов, психоакустика и исследования зависимостей Сами по себе объективные отчеты дают немного информации о характере звучания. Еще сложнее сопоставлять объективные результаты, полученные в разных условиях. По этому важно проведение как субъективного, так и объективного теста. Со временем накапливается статистика, совершенствуются методики, и гораздо большее количество пользователей может по объективным данным дать адекватную оценку изделию. Что еще важнее — пользователь получает возможность проверить характеристики своего усилителя с усилителями такой же марки у других пользователей дистанционно. Ведь производители нередко меняют схемотехнику устройства без уведомления покупателей, прикрываясь пунктом с примерно такой формулировкой: «производитель имеет право вносить изменения с целью повышения качества изделия» и не уточняя, каких именно характеристик и насколько. Производитель вполне может улучшить один параметр и ухудшить другой. Сегодня посредством интернета можно легко и просто обмениваться информацией. Развитие тестового пакета RMAA жестко ударило по производителям звуковых карт, которые до этого мало следили за качеством продукции, надеясь, что пользователи не услышат каких-то проблем в звучании, или не смогут это подтвердить фактами. Сейчас компании, которые заботятся о своей репутации, с большим вниманием относятся к объективным тестам и более осторожны в расписывании характеристик своих устройств. Субъективные тесты, методика AES20, требования к экспертам и тестовое прослушивание Подход такой же, как и в описании методики тестирования акустических систем. Различия в деталях. При проведении субъективного теста, усилители скрываются визуально непроницаемым экраном, либо проводится ряд мер, по которым невозможно определить, какой именно усилитель в данный момент подключен к АС. На все усилители подается одинаковый сигнал с многоканального звукового интерфейса, либо идет переключение через роутер. Роутер может быть как на пассивных, так и активных элементах. Пассивные элементы (галетные переключатели или реле) предпочтительнее, так как меньше вносят искажений в сигнал. С выхода усилителей усиленный сигнал также попадает на роутер и после него на контрольные акустические системы. Целесообразно использовать контрольные акустические системы сопоставимой ценовой категории, либо той, на которую рассчитан усилитель (часть функциональных решений может сделать конкретную модель усилителя более дорогой). Дополнительно может проводится прослушивание на акустических системах более высокого класса. Особенности звучания каждой модели усилителя фиксируется в письменном отчете. Итоговая оценка складывается из следующих компонентов: качество звучания в абсолютной категории качество звучания в своем классе соотношение цены и качества звучания оценка применимости (сферы применения: музыка, домашний кинотеатр, профессиональная аудиоаппаратура) Источник Оцените статью Вам также может понравиться Телевизор самсунг где находится гнездо для наушников Как подключить наушники к телевизору без разъема 3,5 мм? Телевизор самсунг где вход для наушников Как подключить наушники к телевизору без разъема 3,5 мм? Телевизор самсунг выход для наушников Как подключить наушники к телевизору без разъема 3,5 мм? Телевизор самсунг вход под наушники Как подключить наушники к телевизору без разъема 3,5 мм? Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты