آشنایی با امپدانس و حساسیت در هدفون

در زمان خرید هدفون استودیویی چند شاخصه فنی وجود دارد که باید به آنها توجه کرد و دو مورد از این شاخصه‌ها، امپدانس (impedance) و حساسیت (sensitivity) هستند. اگر در درک این دو شاخصه و اهمیت آنها در عملکرد هدفون دچار مشکل هستید، مطمئن باشید که در این زمینه تنها نیستید. در این مقاله به چند نکته کلیدی اشاره می‌کنیم که به درک بهتر مشخصات فنی هدفون کمک می‌کنند.

حساسیت هدفون

تولیدکنندگان هدفون و اسپیکر، حساسیت دستگاه‌های خود را در بازه ۱۰۰۰ هرتز و توان ۱ میلی‌وات، بر روی جعبه محصول درج می‌کنند. امپدانس اسپیکر با توان ۱ وات اندازه‌گیری می‌شود و کمتر هدفونی قادر به تحمل چنین قدرت بالایی است. مضاف بر این، نزدیک بودن درایور هدفون به گوش شنونده موجب می‌شود که توانی در سطح چند میلی‌وات نیز حساسیت بالایی را پدید آورد. همانطور که انتظار می‌رود، برای اندازه‌گیری حساسیت هدفون‌، میکروفون را در یک متری درایور هدفون قرار نمی‌دهند؛ بلکه آن را بسیار نزدیک‌تر و معمولاً در انتهای یک کانال گوش شبیه‌سازی‌شده قرار می‌دهند. بنابراین، حساسیت هدفون به‌طور معمول بین ۹۰ الی ۱۲۰ دسی‌بل اندازه‌گیری می‌شود.

معمولاً با چه ولومی به موسیقی گوش می‌دهیم؟

اغلب افراد معمولاً با ولومی بین ۶۰ الی ۸۰ دسی‌بل و برخی از افراد با ولومی در حدود ۹۰ دسی‌بل به موسیقی گوش می‌دهند که به هیچ وجه محدوده ایمنی برای شنوایی نیست. به‌طور میانگین، حساسیت هدفون‌ها و ایرفون‌ها در حدود صد دسی‌بل است که چیزی نزدیک به صدای تولیدشده توسط چکش مکانیکی است. بدین‌ترتیب، تقریباً هیچ‌وقت به قدرتی برابر با یک میلی‌وات نیاز نیست؛ اما امپلیفایرهای هدفون و پخش‌کننده‌های موسیقی معمولاً توانی بین ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌وات را ارائه می‌کنند و مدل‌های قدرتمندتر حتی تا یک وات هم پیش می‌روند. دلیل وجود چنین قدرتی در این دستگاه‌ها، امپدانس هدفون و امپلیفایر است که در ادامه با آنها بیشتر آشنا خواهیم شد. اما کِی و چرا باید از چنین امپلیفایر هدفون قدرتمندی استفاده کنیم؟

امپدانس هدفون

هدفون‌ها و ایرفون‌ها، درست مانند اسپیکرها، دارای میزانی مقاومت در برابر جریان الکتریکی ارسال‌شده توسط امپلیفایر هستند که به این مقاومت، امپدانس می‌گویند. امپدانس که با واحد اهم اندازه‌گیری می‌شود، معمولاً در بازه‌ای بین ۸ الی ۶۰۰ اهم است. مانند اسپیکر، تولیدکنندگان هدفون نیز امپدانس دستگاه را در فرکانس ۱۰۰۰ هرتز اندازه‌گیری می‌کنند؛ اما در حقیقت، امپدانس تابعی از تغییرات فرکانس است. میزان امپدانس بسته به فرکانس می‌تواند دو، سه و یا با رسیدن به فرکانس رزونانس مکانیکی دستگاه، تا ۴ برابر افزایش یابد که این موضوع کار امپلیفایر را سخت کرده و نیازمند ارائه‌ توان بیشتر از سوی امپلیفایر است.

امپدانس خروجی هدفون و امپلیفایر و هدر رفتن ناگزیر توان امپلیفایر

امپلیفایرهای هدفون دارای میزانی از امپدانس خروجی هستند که در ترکیب با امپدانس ورودی هدفون، منجر به هدر رفتن بخش قابل توجهی از توان دستگاه می‌شود. اگر میزان امپدانس امپلیفایر و هدفون برابر باشد، حدود ۶ دسی‌بل از توان امپ هدر خواهد رفت. اما از آنجا که کیفیت های-فای نیازمند وجود امپدانس پایین در امپلیفایر است (اغلب بین ۰.۱ تا ۳ اهم)، معمولاً اختلاف امپدانس بین امپلیفایر و هدفون بسیار بالاست. اگر امپدانس خروجی ۰.۱ اهم و امپدانس هدفون ۳۲ اهم باشد، ۱۵ دسی‌بل از توان دستگاه هدر خواهد رفت. حال اگر امپدانس هدفون ما ۶۰۰ اهم باشد، توان هدررفته به سی دسی‌بل می‌رسد.

به‌عبارت دیگر، توان امپلیفایر به یک دهم و یا حتی یک صدم خواهد رسید. به همین دلیل است که در زمان استفاده از امپلیفایرهای هدفون ارزان‌قیمت با توان خروجی کمتر از ۱۰۰ میلی‌وات، بسیاری از هدفو‌ن‌ها نمی‌توانند آنطور که باید و شاید توانایی‌هایی خود را نشان دهند.

توان خروجی امپلیفایر هدفون چگونه تعیین می‌شود؟

معمولاً توان خروجی امپلیفایر هدفون را برای یک امپدانس مشخص بر مبنای میلی‌وات اندازه‌گیری می‌کنند؛ اما ممکن است این اندازه‌گیری بر مبنای ولت نیز انجام شود. در این صورت باید توان خروجی امپ را بر اساس امپدانس هدفونی که قصد خرید آن را دارید، محاسبه کنید. در فرمول محاسبه توان، توان دستگاه بر مبنای ولت به توان ۲، بر میزان امپدانس هدفون تقسیم می‌شود. به‌عنوان مثال، ۲ ولت خروجی با مقاومت ۳۲ اهم، میزان خروجی ۱۲۵ میلی‌وات را به دست می‌دهد (2²/32) و با مقاومت ۳۰۰ اهم، میزان خروجی، ۱۳ میلی‌وات خواهد بود (2²/300).

یک امپلیفایر هدفون باید چقدر توان خروجی داشته باشد؟

مهم است به یاد داشته باشیم که امپدانس هدفون و ایرفون بر اساس فرکانس تغییر می‌کند. به‌عنوان مثال، ۱۳ میلی‌وات توان خروجی با ۳۰۰ اهم ورودی در فرکانس ۱۰۰۰ هرتز می‌تواند در سایر فرکانس‌ها تا ۵ میلی‌وات کاهش یابد. به این نکته باید هدر رفتن توان به علت تفاوت امپدانس بین امپلیفایر و هدفون را نیز اضافه کرد.

اگر حساسیت هدفون بسیار بالا باشد (بیش از ۱۰۰ دسی‌بل)، امپلیفایری با توان ۱۰۰ میلی‌وات برای تغذیه آن کافی است؛ اما اگر حساسیت هدفون کمتر از ۱۰۰ دسی‌بل باشد، بهتر است امپلیفایری با توان حدودی ۳۰۰ میلی‌وات را انتخاب کنید. اگر حساسیت هدفون ما کمتر از ۱۰۰ دسی‌بل و امپدانس آن بیش از ۱۰۰ اهم باشد، امپلیفایر قدرتمندتری با توان خروجی حداقل یک وات مورد نیاز خواهد بود.

آیا برای دریافت عملکرد بهینه هدفون خود، به یک امپلیفایر گران‌قیمت نیاز دارم؟

همانطور که تا به اینجای مطلب دیدیم، برای دریافت بهترین عملکرد هدفون خود، لزوماً به یک امپلیفایر هدفون جداگانه نیاز نداریم. بسیاری از هدفون‌ها، حتی هدفون‌های مانیتورینگ، با امپلیفایر هدفون تعبیه‌شده در دستگاه‌هایی چون لپ‌تاپ، گوشی تلفن همراه و تبلت نیز عملکرد رضایت‌بخشی از خود نشان می‌دهند. به‌علاوه، امپلیفایر هدفون تعبیه‌شده در اکثر کارت صداهای استودیویی نیز از کیفیت و قدرت مناسبی برخوردار است و برای دریافت عملکرد بهینه بسیاری از هدفون‌ها، می‌توان روی کارت صداهای مدرن حساب کرد. پس اگر بعد از خرید هدفون قیمت مناسب برای استودیوی خود، بودجه چندانی برای خرید امپلیفایر هدفون در اختیار ندارید، به احتمال زیاد می‌توانید هدفون را مستقیماً به کارت صدا وصل کنید و از بابت کیفیت دریافتی آسوده‌خیال باشید. با این وجود، هدفون‌هایی هم هستند که برای دریافت کیفیت واقعی آنها حتماً به یک امپلیفایر هدفون قدرتمند نیاز دارید. به‌طور مثال، Sennheiser HD 800 S یکی از بهترین و گران‌قیمت‌ترین هدفون‌های استودیویی جهان به شمار می‌آید که از امپدانسی معادل با ۳۰۰ اهم برخوردار است و برای دریافت بهترین کیفیت آن، قطعاً به یک امپلیفایر توانا نیاز دارید. بنابراین توصیه می‌کنیم پیش از انتخاب هدفون، مشخصات فنی و نقد و بررسی‌های تخصصی محصول را مرور کنید تا بتوانید گزینه‌ای متناسب با تجهیزات خود را برگزینید.