Sluchátka ve studiích, studio ve sluchátku (I. díl)

Byl pozdní večer, první máj... Děti už dávno spinkají své sny v postýlkách útulně vyhřívaných vlastními pšouky, manželka vedle brejlí na nějakou televizní hovadinu a vy máte ještě ve svém koutku domíchat ten nářez, abyste demáč mohli zítra někam poslat a konečně s tím vaším vrzáním někde prorazit.

Nebo jinak. Z ušetřeného kapesného na hospodu a po vrácení flašek vyšlo taktak na PC a zvukovou kartu, mikráky se někde vypůjčí. Ale deset nebo víc litrů za jeden slušný monitor? Ach jo. Ty bedny od staré hi-fi věže zas tak špatně taky nehrají a v komůrce, kde to všechno můžete mít, stejně všechno zní jako z kastrólu. Navíc ani z těch léty prověřených beden to všechno zase až tak super dobře nejede, takže...

Anebo ještě jinak - na kytaru sice cosi odehrajete, ale se zlatem v hrdle jste se určitě nenarodili. Absolutní sluch vás obchází obloukem. Jenže na tom vašem koncu beztak nikdo lepší není, takže to stejně musíte odzpívat vy. Ale když se dost neslyšíte, je to navíc děsně falešně. V sále to nevadí, tam jsou do půl hodiny vždycky stejně všichni pod párou, ale nahrávat to takhle?

Takže tedy sluchátka. Špunty do uší ze starého walkmana s odřeným molitanem padají a bez molitanu děsně tlačí. K tomu všemu ještě hrají jako telefon pod dekou... No jako bych už slyšel šéfredaktora: „Těch srandiček na úvod už bylo dost, ne?“ Takže OK, psát se tu bude o sluchátkách, zejména studiových.

V tomto článku se budeme zabývat sluchátky obecně, jak to vlastně okolo nich chodí, v druhém díle bude následovat poslechový srovnávací test devatenácti kousků konkrétních studiových sluchátek od různých výrobců, jež byly redakci laskavě zapůjčeny obchodními firmami.

Studiová sluchátka od mamutů po třicetiletou válku

Nadpisové vymezení v čase je pochopitelně autorská masáž, ale první fonografy na přelomu 19. a 20. století byly vybaveny gumovými hadičkami, jež si posluchači strkali do uší, aby slyšeli vůbec něco. I první telefony se takhle poslouchaly obouuš. Bylo to v těch dávných dobách, kdy zvuková pratechnika, dá-li se ji tak nazvat, ještě nebyla tolik spojena s elektřinou a využívalo se hlavně jiných fyzikálních vychytávek, aby zvuk mohl být zachycen, přenesen a vůbec nějak zreprodukován. V těch dobách první elektronková trioda teprve čekala na své konstruktéry, a nebylo proto na světě zesilovačů, jež by slabý elektrický signál zesílily. Konstruktéři úročili spíš zkušenosti ze stavby hudebních nástrojů nebo z jemné mechaniky a umně řešili ozvučnice s papírovými membránami a jejich spojení třeba se snímací jehlou prvních gramofonů. Óóó, dávno již to zašlé časy. Naštěstí.

První sluchátka byla elektromagnetická - jejich měnič měl pevnou cívku, jež pohybovala železným plíškem, tvořícím jejich kotvu a současně membránu. Používaly se v telefonech, tam jim sekundovaly podobně nekvalitní uhlíkové mikrofony, takže zesílení nebylo na kratší vzdálenosti potřeba. Podobná sluchátka byla později jako jediný elektroakustický měnič v prvních elektronkových rádiích napájených ještě z velikých baterií.

První elektrodynamický reproduktor ukázal světu dánský Američan Peter Jensen v roce 1926. Tím odborné veřejnosti i uživatelům ukázal, že tenhle elektrofyzikální princip v pohodě funguje i pro elektroakustiku. Je původně odkoukaný od deprézských ručkových voltmetrů. Na první dynamická sluchátka si svět počkal ještě jedenáct let asi proto, že na poslouchání přímo do oušek tehdy stačila jen sluchátka elektromagnetická. Lidi byli rádi, že něco slyší, o kvalitu až tolik nešlo. Ostatně mimochodem, elektromagneticky dosud ještě pracují některé nemobilní telefony, a dokonce i jakési prachlevné šikmooce dělané špunty do uší k walkmanům, prodávané v pražských všekrámech ještě na počátku 90. let - hrály teda příšerně.

První elektrodynamická sluchátka zkonstruoval v roce 1937 Němec, pan Eugen Beyer, zakladatel dnešní firmy BeyerDynamic. Jejich tři současné kousky si příště prohlédnete v testu taky. Navázal zkušenostmi a o dva roky později vyrazil do světa i s prvním elektrodynamickým studiovým mikrofonem, ale to už je jiný příběh.

Sluchátka dnešní - tak různě, všeobecně a pokud možno jednoduše

Dynamická - elektrostatická

Prakticky všechny fyzikální principy elektroakustických měničů, tedy způsobů a přírodně fyzikálních souvislostí, jak fungují mikrofony, reproduktory a sluchátka, jsou reciproční - čili fungují tam i zase zpátky. Výjimkou, na kterou si dokážu vzpomenout, jsou asi jenom uhlíkové mikrofony. Ty reciproční, obousměrné fyzikální principy jsou piezokeramický, elektromagnetický, elektrodynamický a elektrostatický.

První dva odmázneme rychle - piezokeramického principu využívají některé kontaktní nástrojové snímače, staré gramofonové snímací vložky, možná nějaké hodně levné užitkové mikrofony. Opačně pak různá bzučítka v budících a hračkách. Asi vrcholu tato technologie dosáhla u výškových tlakových reproduktorů. Kmity na elektriku a naopak tam převádí speciální krystalový výbrus, který mění tvar podle přivedeného elektrického pole nebo se na něm elektrické pole objeví vlivem mechanického tlaku. Na těchto stránkách nic pro nás.

Jak už výše napsáno, na elektromagnetickém principu fungovala stará telefonní sluchátka a mikrofony typu hračka. První Bellův telefonní mikrofon pracoval taky takhle. Měla pevnou cívku a pohyblivou kotvu ve formě tenkého plíšku. Mají sice při levné výrobě celkem vysokou účinnost, ale mají málo pohyblivou kotvu a magnetická síla na ni působící klesá se vzdáleností kotvy od cívky. Z toho vycházejí malé výchylky, velká zkreslení a mizerný zvuk. Pro nás tedy taky nevhodné.

Posledních dvou principů využívají sluchátka, reproduktory i mikrofony. Elektrostatické čili kondenzátorové mikrofony jsou ve studiích zavedené a hodně rozšířené. I když potřebují speciální elektroniku, jsou oblíbené pro svou vyrovnanou frekvenční charakteristiku a mnohé z nich patří ke špičkovým.

Mnohem méně rozšířené jsou elektrostatické reproduktory nebo sluchátka. V rozsahu, na který jsou stavěné, mají taky dost vyrovnanou frekvenční charakteristiku, ale v praxi se používají nanejvýš u několika málo typů výškových repráků a několika audiofilských typů sluchátek. Nevýhody jsou zřejmé. Jednak je tato technologie děsně drahá. Beze zbytku tu platí známá úměra, že za malý či lineární nárůst kvality platíte exponenciálně rostoucí cenou. Je pro ně taky potřeba zvláštního buzení, takže je nelze připojit k běžnému výstupu zesilovačů mezi ostatní hlučítka. Někomu taky u elektrostatických sluchátek nemusí dělat dobře, když mu v blízkosti palice špacíruje polarizační napětí okolo pěti set voltů, i když většinou konstrukčně dobře zabezpečených. Pro účely v nahrávacích studiích se navíc elektrostatická sluchátka moc nehodí pro otevřenou konstrukci mušlí. Zvuk z nich tedy dost přeznívá ven do prostoru. Navíc elektrodynamická zařízení téže sorty zastávají jejich služby stejně nebo téměř stejně dobře, mnohem pohodlněji a zpravidla za mnohem méně peněz. Hlavní předností elektrostatických sluchátek bývá jejich přenos na výškách daleko za hranicemi lidského slyšení. U přenosu na basech, kde nezáleží tolik na kmitání membrány, ale spíš na konstrukci celé mušle, bývají parametry elektrostatických a elektrodynamických sluchátek srovnanější. Jestli budu v příštím životě netopýrem, zalítnu si pro nějaká elektrostatická sluchátka. V dalším tomto povídání se tu ale budeme bavit jen o sluchátkách či měničích elektrodynamických.

Dynamická sluchátka fungují podobně jako dynamické mikrofony a reproduktory - pohyblivá cívka běhá dovnitř a ven v magnetické štěrbině tvořené trvalým magnetem. Díky tomu, že je cívka schovaná ve štěrbině, je magnetické pole okolo ní víceméně homogenní, tedy „furt stejné“, její výchylky proto mohou být vyšší než u plíšku elektromagnetických měničů, a pokud cívka zůstane v oblasti štěrbiny, jsou rovnoměrné. Mají tedy oproti nim výrazně nižší zkreslení. Můžete si vyzkoušet, že na reproduktor či sluchátko můžete udělat jakousi nahrávku, pokud je zapojíte do mikrofonního vstupu zesilovače, a naopak na dynamický mikrofon můžete chvíli i potichu hrát, než mu spálíte cívku, která u nich není stavěná na takové proudy a výchylky. Takže tohle mi radši jenom věřte. Příčný řez snímací kapslí dynamického mikrofonu nebo vnitřku dynamického sluchátka máte na obrázku.

Otevřená - uzavřená

Murphyho zákony praví, že čím více účelům má zařízení sloužit, tím hůře je zvládá. Něco na tom je i u sluchátek. Obecně se mluví o sluchátkách otevřených a (u)zavřených. U otevřených sluchátek záleží pouze na tom, jak hrají, a neřeší se, co je z nich slyšet ven a co proznívá zvenku do sluchátek. U zavřených sluchátek se navíc někdy i jako technický parametr sleduje, co z nich hraje ven nebo je slyšet zvenku v nich. To je důležité třeba pro zpěváky ve studiu, aby jim mikrofon nesnímal i doprovod, do kterého zpívají, a nechytal tak třeba zpětnou vazbu nebo záznam nerušil. Naopak třeba bubeníkům může záležet na tom, aby sebe palicemi hlučícího schováni za náušníky slyšeli ve sluchátkách méně, zatímco kapelu dovedenou k uchu krouceným kabelem přiměřeně. Podobně DJ’s na diskotékách by těžko mohli vybírat následující skladby pomocí otevřených sluchátek, protože by s nimi obtížně přeřvali kravál panující v sále. A pokud ano, tak ještě víc na úkor vlastního sluchového zdraví, jež tam i tak dostává karabáčem.

Konstrukční rozdíly mezi otevřenými a zavřenými sluchátky jsou zejména v konstrukci zadní stěny sluchátkové mušle. U zavřených sluchátek je stěna neprůzvučná nebo téměř neprůzvučná a izoluje tak akustický zkrat, což je případ, kdy zvuk v podobě tlaku vzduchu „fouká“ tou nejkratší cestou od přední k zadní stěně kmitací membrány a nezáří do prostoru. Projevuje se jak u otevřených reprosoustav, tedy reprobeden, u kterých lze spatřit i zadek repráku, tak i u sluchátek, a to v obou případech poklesem přenosu basů. Že zrovna basů? To kvůli omezené a poměrně nevelké rychlosti šíření zvuku prostorem. Uzavřená sluchátka tedy mívají důraznější basy, ale taky se u nich víc projevují rezonance uzavřeného prostoru tvořeného mušlí a vaším uchem než u sluchátek otevřených. Otevřená sluchátka obvykle hrají frekvenčně vyrovnaněji a bez dalších rezonancí, ovšem na basech pumpují cudněji.

Z toho by mělo vyplývat, že otevřená sluchátka by měla být na poslech kvalitnější, ale jenom někdy tomu tak je. Často taky platí, že to bývá dost jedno a záleží spíš na tom, jak si výrobce s konstrukcí pohraje, jak se mu to hraní povede, a často taky, jak si to všechno nechá zaplatit. A zejména - jak vám svým výrobkem kápne do vkusu. Dobrá zavřená tedy mohou hrát lépe než horší otevřená, ale nemusí. Ještě se musíte shodnout aspoň sami se sebou na tom, co to znamená „hrát lépe“ - to záleží na každém, jak to slyší.

Další věcí, na které záleží, je, jak vám sluchátka sednou na hlavu nebo jak si je k uším přirazíte. U otevřených sluchátek bližším kontaktem omezíte akustický zkrat, u zavřených změníte rezonanční dutiny mezi membránou sluchátka a vašim bubínkem a taky utěsníte tlakový převod zvuku do zvukovodu. V obou případech volným nebo těsným nasazením změníte jejich vyznění.

Ve studiové režii, pokud s plnou ctí dostojí tomuto označení, čili pokud je akusticky dostatečně upravená a vybavená slušnými reprobednovými monitory, sluchátek obvykle příliš často neužijete - není normálně proč. Ten důvod ale může být, když třeba z důvodů úspor při budování nebo vlivem chátrání to už nebo ještě v režii nehraje úplně košer. Nebo taky když dva nebo víc lidí tam zrovna musí dělat ve stejném čase na různých věcech. Taky mohou nastat jiné neobvyklosti tímhle způsobem řešitelné. Tož to pak samozřejmě sluchátka k hlavám. A nebudu se tvářit, že tyhle věci znám jenom z příruček. Osobně jsem studiová sluchátka pracovně ocenil, když bylo potřeba v nějaké nahrávce, třeba pro rádio, velmi přesného střihu nebo když jsem potřeboval z různých důvodů být „zvuku blíž“, než jak mi dovolovala vzdálenost ze židle u mixpultu k monitorům.

Chodit s uzavřenými studiovými sluchátky po ulici moc nedoporučuji. Ne proto, že s nimi budete vypadat jako návštěvníci z jiné planety a děsit tak osamělé důchodkyně. To je vaše věc, pokud z vás nedostanou infarkt. Ale koledujete si o to, aby vás přejelo auto. Zvuková izolace od okolí je u nich dobrá, na běžné prostředí někdy až příliš.

Jinak je tomu v nahrávacím prostoru zvukového studia. Tam může zvuk z otevřených sluchátek (o hlasitém poslechu tu ani neuvažuji) rušit záznam snímaný studiovým mikrofonem. A tady je ta past pro všechny subjektivní hodnotitele. K čemu že má tenhle krám vlastně sloužit? Aby nahrávka v nich zněla nadupaněji a dostatečně jste si ji užili? Abyste slyšeli, jestli je nebo jak je nahrávka frekvenčně srovnaná, a srovnali ji podle nich? Abyste dobře slyšeli doprovod či ostatní nástroje pro svůj zpěv nebo hru? Abyste coby pěvec dobře intonovali a neutíkali z tónu? Co případ, to jiné požadavky, a teď povídejte, co je dobře a co špatně.

Třeba jedna ve studiích hodně používaná sluchátka, radši ani nenapíšu jejich typ, jsou ošklivá jak starý panelák, v prospektech (dodnes se totiž prodávají a podle ceny asi docela dobře) je radši ukazují vždycky jenom z profilu. Úzké obdélníkové náušníky vám v nich rolují ušiska, aspoň ty moje plácačky ano, výšky nic moc, basy taky žádná sláva, ale zpěváci na ně nedají dopustit, protože podle nich prostě intonují přesně.

Tak. A teď jsem sám popřel smysl celého svého srovnávacího poslechového veletestu, jenž vám bude předložen příště, a mohl bych to na tomto místě zabalit. Poslouchejte a užívejte zkrátka to, co vám vyhovuje, a používejte na věci, jež potřebujete, to, co se podle vás k tomu hodí nejlíp. Jsou to vaše uši a váš dojem z poslechu, nenechte si do toho kecat. Howgh, tohle je můj závěr a zbývající stránky tohoto článku chápejte k tomu jen jako tichý dodatek - post scriptum.

Impedance

A zase ta fyzika, jako by jí ve škole nebylo dost. Ohmův zákon platí i tady: proud = napětí/odpor. Odpor nebo impedance je vlastnost materiálu, tentokrát sluchátkového měniče, a jako uživatelé jej můžeme nanejvýš tak vzít na vědomí, nic jiného s tím nenaděláme. Napětí leze ze zesilovače a proud se srovná podle těch dvou předešlých. Výkon, tedy po převodu vzduchové vlnění „síla zvuku“ (odborníci nechť prominou co nejnázornější kuchyňský termín) je pak úměrný jejich součinu: výkon = napětí x proud. Což je fyzikálně matematický vztah, co s Ohmovým zákonem docela dost souvisí. Takže čím nižší impedanci (což je komplexní hodnota jeho odporu pro střídavý proud a mění se s frekvencí) má sluchátko, tím vyšší výkon se do něj dostane ze zesilovače. Samozřejmě pokud je toho zesilovač schopen, čili pokud je schopen dodat dostatek proudu, aby základnímu elektrickému zákonu bylo vyhověno. Pokud není, zesilovač výkon nějak omezí sám. Třeba tak, že zkresluje, zaberou mu ochrany nebo vyhoří. Kromě toho zkreslení nic z toho ale obvykle nenastává se sluchátky, neboť mívají oproti reproduktorům poměrně vysokou impedanci, a málo tak zatěžují zesilovače.

A aby věci nebyly tak jednoduché, impedance se mění s frekvencí podle toho, která z částí elektrického a dokonce i mechanického obvodu sluchátka se zrovna uplatní. Při stejnosměrném proudu, který vy ani já neslyšíme, se uplatní jenom odpor vinutí cívky sluchátka. Tato hodnota představuje tepelnou ztrátu sluchátkového měniče a taky trochu srovnává frekvenčně proměnlivé vlivy ostatních složek impedance, tedy indukčnosti kmitací cívky a různých kapacit. Reálný odpor kmitací cívky je taky jedním z členů ve vzorečcích pro výpočet Thiele-Smallových parametrů, jimiž vás tu nebudu strašit, které se ale používají pro výpočet vlastností reproduktorů na nižších kmitočtech za určitých zjednodušujících podmínek, které jsou pro většinu sluchátek splněny s ještě dalšími omezeními taky.

Přivedením střídavého proudu se impedance měniče zpočátku mírně zvyšuje vlivem indukčnosti kmitací cívky. Při určité frekvenci vzroste víc - je to tzv. rezonanční frekvence, na které sluchátko funguje energeticky nejúčinněji jako sluchátko a současně v téže fázi vrací napětí i jako mikrofon, což se projeví zrovna takhle - vyšší impedancí. Ale až teprve nad touto frekvencí sluchátko, podobně jako reproduktor, slušně a frekvenčně víceméně vyrovnaně hraje. Ono tedy hraje i pod svou rezonanční frekvencí, ale tam už se mu musí pomáhat různými rezonátory, třeba u reprobeden se jim říká bassreflex. U sluchátek výrobci svoje fígle výrobci tají.

Navíc ještě převod elektrické energie na energii mechanických vibrací a jeho účinnost má na elektrickou impedanci sluchátka a její frekvenční průběh vliv taky a impedanci sluchátka mění. Ze zvídavosti jsem si změřil u jednoho ze vzorků, jež všechny probereme v příštím díle, jeho impedanční charakteristiku, čili závislost modulu impedance třeba jeho levého kanálu na frekvenci. Vybral jsem si typ HD 280 Pro firmy Sennheiser taky proto, že u něj jako jediného z výrobců přiložili i vyzařovací frekvenční charakteristiku. Aby tedy bylo s čím srovnávat.

Stejnosměrný odpor, čili impedance při frekvenci 0 Hz, je odpor vinutí sluchátka a kabelu okolo 50 char1. S rostoucí frekvencí mírně vzrůstá vlivem indukčnosti kmitací cívky. Mírného maxima dosahuje někde okolo 80 Hz. Tam je jeho rezonanční kmitočet, ale sluchátka, mezi námi, velice dobře hrají i pod touto frekvencí. Téměř přes celé akustické pásmo se impedance zhruba drží jmenovité hodnoty. Znamená to, že systém funguje spořádaně a vyrovnaně jako elektromechanický měnič. Část energie vyzáří, část vrátí jako mikrofon zpět do drátů. Až u poslední slyšitelné oktávy nad 10 kHz impedance pomalu vzrůstá. Znamená to, že tuhost a hmota kmitacího systému se už pomalu začínají bránit rychlejšímu pohybu a sluchátko postupně přestává fungovat jako měnič a na jeho impedanci se u něj podílí nejvíc indukčnost jeho kmitací cívky. Takže impedance stále roste až k nějakým 750 kHz, to už jsme bohatě mimo slyšitelné pásmo. Od této frekvence výš už se uplatňuje kapacita mezi závity cívky a impedance sluchátka opět klesá. Hrb na impedanční charakteristice zároveň ukazuje na paralelní rezonanční LC článek známý z ladicích obvodů přijímačů, jímž na této frekvenci obvodově taky vlastně je. Připomínám, že tóny vyšší než 20 kHz nikdo z lidí neslyší. Výsledky měření tedy odpovídají náhradnímu schématu sluchátka uvedenému níže.

Magnet

Už od 30. let se pro elektrodynamické reproduktory, mikrofony i sluchátka používá trvalých magnetů. Jsou vyrobeny z magneticky tvrdých látek, tedy takových, jež si svou magnetickou indukci ponechávají i po odstranění vnějšího magnetického pole. Ve výrobě obvykle jedou po lince nemagnetické a bývají magnetovány až či téměř na konci výrobního procesu, neboť tak na sebe nachytají méně železných pilin a jiných neřádů, kterých je ve strojní výrobní hale vždycky dost. Prostě někde před koncem výrobní linky dostane výrobek magnetický štulec, a to tak velký, aby si ho zapamatoval napořád.

Jako materiál magnetů se používají feromagnetické materiály, což jsou látky s velkou koercitivní intenzitou magnetického pole a s velkou remanencí, no tak teda pardon. Ferity, tedy spečené kysličníky železa, a dřív často používaná magneticky tvrdá slitina AlNiCo, což je slitina hliníku, niklu, kobaltu, odtud její zkratka, pak ještě železa, mědi a titanu, je v posledních letech často nahrazována neodymiem, což je speciálně zpracovaná slitina železa a neodymu, což je prvek vzácných zemin (Mendělejevovo tabulkové číslo 60). Tyto magnety mechanicky nejsou nic moc - jsou křehké a dají se poškrábat, ale zbytkový magnetismus mají vysoký, proto se používají. Je to navíc taky módní materiál, protože pokud výrobce sluchátek vůbec uvede materiál magnetu, je to vždycky jenom tenhle. Jiný materiál magnetů výrobci tutlají u dynamických sluchátek i mikrofonů.

Citlivost

Citlivost stejně jako u reproduktorů udává energetickou účinnost celého elektroakustického převodu. Je to tedy taky frekvenčně závislá funkce a je dost zjednodušené sbouchat ji jenom do jednoho čísla, ale běžně se tak děje. Bývá vztažena k jakémusi středu slyšitelného rozsahu, jímž by sice mohla být frekvence rovna geometrickému průměru kmitočtů považovaných za ještě slyšitelné, 20 Hz a 20 kHz, tedy char2(20 x 20 000) = 632,455532033675866399778708886544 Hz, ale tato hodnota asi ještě normotvůrcům moc bručí, a proto se nejčastěji používá vztažný kmitočet o necelou zvětšenou kvintu vyšší - 1 kHz. Je to určitě kulatější číslo.

Citlivost se udává v decibelech, což vlastně není úplně jednotka, ale spíš vyjádření poměrné hodnoty. 0 dB v tomto případě odpovídá normované prahové hodnotě akustického tlaku pro lidské ucho rovné 0,00002 pascalů (2 . 10-5 Pa). Přestože každý z nás slyší vlastně trochu jinak. Na elektrické straně se citlivost u sluchátek vztahuje buď k příkonu 1 mW do nich jdoucímu nebo k efektivnímu vstupnímu napětí 1 V na jejich vstupu. První údaj mi přijde spravedlivější, proto jsem ho uvedl v tabulce k testu v II. dílu.

Decibel je hodnota logaritmická, což dobře souvisí s charakterem lidského vnímání, jak jej popisuje psychofyzikální zákon Weber-Fechnerův. Nárůst o 3 dB tedy znamená dvojnásobný výkon, nárůst o 6 dB znamená čtyřnásobný výkon nebo taky dvojnásobný akustický tlak či dvojnásobné elektrické napětí. Pro zamotání hlav ještě jeden příklad z praxe: Pokud tedy máte na jedné jackové rozdvojce dvoje sluchátka, jedny mají poloviční impedanci a ta druhá zase o 3 dB vyšší citlivost, mělo by se to srovnat a hrát by měly teoreticky stejně hlasitě. Přepočítejte si to za domácí úkol, bude se to známkovat.

Při výběru sluchátek pro použití k nebateriovým přístrojům se podle mého názoru nemá cenu honit za citlivostí a vybírat sluchátka jenom podle tohoto parametru. Obvykle platí, že vyšší účinnost na 1 kHz si vybere svou fyzikální daň nejčastěji méně srovnaným frekvenčním průběhem sluchátka.

Buzení

U výkonových zesilovačů určených k buzení reprobeden se tomuto parametru říká činitel tlumení (dumping factor) a udává se navíc obvykle jen pro vymalovanou hodnotu uprostřed pásma na kmitočtu 1 kHz. Ovšem past je, že pro sluchátka velmi často potřebujete nižší napětí než pro reprobedny. Nějaký pětiwattový zesilovač, který toho ani doma v pokoji moc neuhraje, vám ve sluchátkách dokáže urvat hlavu. Věc řeší buď samostatný sluchátkový zesilovač s nižším výkonem než pro bedny nebo odpor v sérii či odporový dělič připojený k reprákovému výstupu běžného výkonového zesilovače. Ten ale změní tzv. vnitřní odpor tohoto zdroje a změní tím i frekvenční charakteristiku přenosu mezi zesilovačem a sluchátky. Hovíte-li schématům elektrickým, máte tu jedno poblíž.

Přenos mezi zesilovačem a sluchátky tak vytvoří frekvenčně závislý článek, jehož chování se mění i v závislosti na velikosti vnitřního odporu zdroje, tedy na tom, je-li jejich buzení spíš napěťové nebo proudové. S určitým zjednodušením se dá napsat, že přenos od mezní frekvence dané oběma odpory a indukčností směrem k výškám roste se strmostí těch nejměkčích filtrů 6 dB na oktávu.

Teorie elektrotechniky praví, že napěťovým buzením rozumíme stav, kdy vnitřní odpor či impedance zdroje je výrazně nižší než impedance zátěže. U proudového buzení je tomu naopak. Efektem je pak to, že při napěťovém buzení je na zátěži (tentokrát sluchátkách) při změně jejich impedance konstantní nebo skoro stejné napětí a mění se protékající proud, při proudovém buzení je to naopak - napětí se přizpůsobí, proud zůstává. Oba stavy je však třeba brát jako teoretické meze - skutečnost je vždycky někde mezi tím, blíž k jednomu či druhému konci. Parametry sluchátek bývají zaručovány při buzení napěťovém.

Pro jednoduchou praxi obvykle stačí, když vnitřní odpor zesilovače (v praxi to bude paralelní kombinace odporů sluchátkového děliče v zesilovači, pokud ho zesilovač má) bude nižší než impedance sluchátek. A pokud takový dělič zesilovač nemá, můžete počítat s napěťovým buzením a tuhle věc v klidu odmávnout.

Trochu stranou tohoto hemžení stojí či leží tzv. vysokoohmová sluchátka - těmi vysokými ohmy se zde myslí jmenovitá impedance okolo 250 char1. (Starší vysokoohmová, tzv. rádiová, sluchátka měla elektromagnetický měnič a mívala impedanci okolo 4 kchar1, ale k poslechu hudby se použít moc nedala - takže ty vynechejme.) Ty lze připojit přímo k běžnému zesilovači řádu jednotek až málo desítek wattů a hlasitost ve sluchátkách je v nich srovnatelná s hlasitostí reproduktoru určeného pro poslech v blízkém prostorovém poli. Tam proto není potřeba odporových děličů a jejich buzení tak může být považováno za téměř čistě napěťové. (V našem testovacím výběru v II. dílu to budou typy BeyerDynamic DT 770 a DT 880.) Při paralelním spojení více sluchátek ale vlivem své vysoké impedance mohou být omylem považována za méně citlivá.

Frekvenční rozsah

Frekvenční rozsah, zjednodušeně sepsáno, je údaj, odkud až kam milé sluchátko dohraje. Věci se samozřejmě nedějí najednou, a tak i útlum probíhá postupně po nějaké křivce. Toleranční pole, v němž je útlum vyzařování chápán, jakože to ještě hraje, je buď v rozsahu od plus do mínus 3 dB nebo od 0 do -10 dB. V obou případech (rozdíl -6 dB znamená čtvrtinu výkonu, rozdíl -10 dB značí desetinu výkonu) je takový pokles už dobře vnímatelný poslechem. Není proto vůbec zbytečné, když sluchátka hrají od nějakých 8 Hz třeba do 30 kHz, přestože tyhle frekvence už určitě neuslyšíte. Znamená to, že na těch, které ještě slyšíte, hrají srovnaně a s přehledem. Takže pokud chcete, aby vám sluchátka hrála frekvenčně hodně vyrovnaně a nemůžete si je vyzkoušet na uších a hudbě, kterou znáte, vybíráte je jen podle čísel v technických údajích, hoňte se za tímhle parametrem spíš než za jejich citlivostí.

Samozřejmě, že čísla odkud - kam jsou ryze informativní a málo co poví o tom, co se s přenosem děje mezi nimi. Kompletnější informaci se říká frekvenční charakteristika. Je to frekvenčně závislá funkce a udává se nejčastěji grafem. A aby to nebylo zase tak jednoduché, existuje frekvenční charakteristika amplitudová nebo modulová, ta udává přenos úrovně signálu, a pak je ještě frekvenční charakteristika fázová, jež udává, o kolik částí periody se signál při průchodu sluchátkem zpozdí. Její absolutní hodnotu člověk neslyší, ale její změnu s frekvencí ano a vnímá ji jako zkreslení. Ve fyzice se této veličině říká skupinové zpoždění. Zarazilo mě, jak urputně se firmy brání zveřejnit aspoň amplitudovou charakteristiku sluchátek v grafu. U mikrofonů a repráků jsou amplitudové grafy prezentovány jako za výlohou (fázové frekvenční grafy se taky moc neukazují - málokomu co řeknou), ale u sluchátek nebývají k nahlédnutí žádné. Důvodem může být, že zatímco mikrofon nebo reproduktor změříte v pohodě v bezodrazové komoře, která je normovaná a všude stejná, a cosi to vypoví i o skutečné situaci, ve které bude sloužit. Ale u sluchátek je adresátem vždycky jen zvukovod posluchače, který nikde normovaný není, každý má ten svůj a trochu jiný.

U jediného z půjčených vzorků jsem našel frekvenční charakteristiku v jeho prospektech. Byla nakreslena hodně tlustou čarou plus-mínus-autobus, a ta ještě končila někde na 90 Hz, přenos pod tím, který mě zajímal taky, už chyběl. U jiných vzorků vůbec nic. To je půda, kdy subjektivní hodnotitelé mohou dávat zvukovému zabarvení košaté přívlastky, a stejně je nemáte kde a na čem nachytat.

Subjektivní hlasitost poslechu

Tedy vjem, jak hlasitě zvuk ve sluchátkách slyšíme, závisí na mnoha faktorech. Jedním z nich, probíraným v několika předchozích odstavcích, je, jaký zvukový výkon se dostane do posluchačova zvukovodu. To závisí na přivedeném signálu, výkonu zesilovače, impedanci sluchátka, jeho citlivosti, typu buzení, čili vnitřní impedanci zdroje a frekvenční charakteristice celého elektroakustického řetězce.

To všechno dá dohromady nějaký akustický tlak ve zvukovodu posluchačova ucha, ale není to ještě všechno. Různé zvukové výkony nebo hladiny akustického tlaku, chcete-li, vnímá lidské ucho na různých frekvencích různě hlasitě. S těmito závislostmi si kdysi pohráli dva pánové a výsledek je známý jako ISO křivky nebo podle starší terminologie taky Fletcher-Munsonovy křivky podle jejich jmen. Máte je tady poblíž na obrázku. Jsou to přesně ty, o nichž psal kolega Ptáček v čísle 11/2008 na straně 45, ale neuškodí si je připomenout.

Nazříme-li a aspoň trošku-li pochopíme, seznáme, že nejcitlivější je ucho pro frekvence zhruba mezi 2 až 5 kHz. Tak nás příroda vybavila možná proto, abychom byli vnímavější pro tenké hlásky křiku našich mláďat. Naopak nejméně citlivé je ucho pro tiché hluboké tóny. Navíc čím vyšší akustický tlak slyšíme, tím rovnoměrněji co do frekvencí jej vnímáme. Tak praví průměr a norma. Citlivost sluchového orgánu je jinak individuální a klesá s věkem, zejména na vyšších frekvencích. Co jste to říkali?

Takže i když se nám nějaký zvuk dostane do ucha, neznamená to, že každým člověkem a při každé hlasitosti je stejně vnímán. A teď něco hodnoťte.

Další věcí je, že pokud posloucháte pouze jedním uchem, neslyšíte zvuk polovičně hlasitě, ale mnohem méně, tišeji. Některá sluchátka jsou mechanicky vybavena i pro poslech na jedno ucho, ale kdo se sluchátky živí, třeba telefonistky, mají správně kvůli vlastnímu ušnímu zdraví mít poslech na obě uši.

Stále jen nějaká čísla, ale co si pod nimi představit? Že hlasitostí asi 30 dB tiká starý natahovací budík, šeptáme asi 50 dB, španělka z půl metru asi 60 dB, ságo asi 90 dB, když vám někdo zařve do ucha, tak je to na prahu bolestivosti 130 dB a venku při startu je vedle letadla okolo 190 dB, to se leckde ještě dočteme. Ale jak s frekvencemi?

Temné a tiché dunění začneme postupně slyšet někde mezi 16 a 20 Hz. Do 50 Hz jsou to takové ty basy na koncertech vnímané víc hrudníkem než ušima, které běžné domácí bedničky moc neumějí. Mezi 100 a 150 Hz je oblast takového nepříjemného hučení, které zdůrazňují některé reprobedny či sluchátka, co moc dobře nehrají, ale chtějí ukázat, že taky umějí basy. Od nějakých 200 Hz vnímáte běžné tóny, komorní a1 má frekvenci 440 Hz. Od 600 Hz do 2 kHz vnímáte při tónu v sinusovce nepříjemné pištění, od 2 do 5 kHz je ještě nepříjemnější. Tóny s nějakou barvou bývají snesitelnější. Poslední a4 na klavíru má základní frekvenci 3,52 kHz. Nad 5 kHz přestávají být slyšet tóny, je to oblast, kde znějí spíš jejich harmonické, tedy alikvoty, jež vnímáte jako barvu zvuku či nástroje. Někde mezi 12 a 16 kHz přestáváte slyšet vůbec, čím jste starší, tím níž. Moje uši to zabalily na 14,5 kHz.

Náušníky

Dostali jsme se k mechanickým částem sluchátek, které s elektřinou už nemají nic společného, ale se zvukem ještě někdy ano. Náušník má docela důležitou funkci v tom, že mechanicky izoluje prostor ucha od okolního prostředí. Jeho konstrukce má až překvapivě velký vliv na to, jak sluchátka hrají. Pokud vám náušníky přesně nedoléhají k hlavě, mají vliv i na tzv. akustický zkrat, čili stav, kdy onen „akustický průvan“ vytvořený membránou měniče „fouká“ okolo sluchátka pryč a ne do vašeho chlupatého ouška. Akustický zkrat se projeví zhoršeným přenosem na basech a je znám hlavně u otevřených reprobeden - kvůli němu se vlastně dělají reprobedny ze všech stran uzavřené.

Když pominu ojedinělé výstřednosti ve formě náušníků úzce obdélníkových, průřez sluchátek, a tím i jejich náušníků bývá kruhový nebo eliptický. Eliptické náušníky často lépe sedí na hlavě a méně vnímáte, že sluchadla vůbec máte. Elipsa náušníku může být symetrická nebo asymetrická - užší dole a širší nahoře, podle ucha.

Kruhové náušníky zase umožňují frajeřiny s mostem na čele nebo na zátylku, ale, a zvlášť u větších typů, může lézt náušník až na tvář, což zase může někdy a někomu vadit. Zejména když je musí mít na hlavě dlouho. Co neruší hned, může rušit po několika hodinách, kdy je máte na hlavě a musíte se s nimi soustředit a něco smysluplného dělat.

Další ergonomické téma je vnitřní rozměr náušníků. Někomu může být nepříjemné mít delší dobu připlácnuté boltce k hlavě. Dělá mu třeba potíž mít v zimě delší dobu na palici kulicha. Pro tyhle citlivky jsem do tabulky testovaných vzorků (těšte se na další díl) změřil taky vnitřní rozměry náušníků. Tolerance je plus mínus asi milimetr, jak se mi zabořila šuplera do čalounění. Stačí si tedy oměřit svoje vlastní lopaty a zjistit, jestli se do daných sluchátek vejdete, nebo budete trčet přes. Pokud však ve studiu nepotřebujete stříhat ušima, klidně tento údaj přejděte s povznesením.

Každý náušník má taky nějaký potah - tedy když vynechám takové ty molitanové legrace, co se dávají k pouličním sluchátkům, které, pokud si je nerozsednete v metru, po čase stejně vyhodíte. U sluchátek pro lidi, jež se ušima živí, se používají potahy náušníků koženkové nebo sametové. Koženkové potahy bývají častější. Trochu víc z nich máte zapařená ušiska než ze sametových, ale déle je udržíte čisté a lépe se ošetřují, zvlášť pokud se s nimi pracuje a jdou ve studiu z hlavy na hlavu. Sametové jsou měkčí, příjemnější na dotyk, ale trochu hůř se ošetřují, a jsou proto vhodné víc jako osobní nástroj jen pro jednoho člověka nebo okruh lidí tělesně si blízkých, třeba v rodině.

Kabel

Dostáváme se tak k součástem, které nemají přímý vliv na zvuk a jsou vlastně v pořádku, když o nich nevíte. Kabel by neměl ovlivnit přenos mezi zesilovačem a sluchátky a vzhledem k tomu, že jmenovitá impedance sluchátek bývá řádově asi desetkrát vyšší než u reproduktorů, nároky na elektrickou kvalitu kabeláže tím úměrně klesají. Upřemež proto zraky k jejich mechanickým vlastnostem. Používají se kabely rovné a kroucené. Rovný kabel v klidu někde polehává a dá o sobě vědět, jenom když jej napnete na doraz. Kroucený kabel se formuje tahem podle potřeby na jeho délku a jinak vypadá skoro pořád vcelku úhledně, celistvě a spořádaně. Ale když se zaplete víc kroucených kabelů do sebe a třeba ještě s nějakým rovným, salát je pak mnohem salátovitější a dá potom víc práce zašmodrchance rozmotat a umravnit. A že jsme si toho při testech užili dost. Vše tedy záleží na konkrétních podmínkách.

Většina sluchátek mívá vývod kabelu z levého sluchátka. Je to výhoda pro praváky, kteří pravicí víc máchají, a víc jim proto kabel napravo překáží. Elektricky delší vedení do pravého sluchátka mostem obvykle nevadí a není ani uchem rozeznatelné. Ani měření odporu do tabulky neprokázala, že by pravá sluchátka měla mít odpor výrazně vyšší než levá. A pokud si myslíte opak, použijte sluchátka se souměrným vývodem s tím, že budete mít jejich vývod pod krkem zrovna v tom choulostivém místě, kde se kabely zprava a zleva spojují a kde se dají poměrně snadno taky od sebe odtrhnout a tím poškodit.

Kablíky mohou být instalovány napevno nebo mohou být odpojitelné pomocí konektorů. Samec a samice navíc u odpojitelných kabelů budou asi výrobně dražší a je to další část, která může časem zazlobit, nejčastěji ale u sluchátka odchází kabely, většinou vytržením, přetržením nebo přeštípnutím židlí. Po nich jdou náušníky. Čím snáze lze tyto součásti vyměnit, tím pohodlněji se poskytuje údržba celým sluchátkům. Už málokterému rabiátovi se podaří přelomit most, utrhnout závěsy nebo odstřelit kmitačku. A pokud ano, ať v klidu platí firemní servis.

Most

Most mechanicky spojuje obě sluchátka a zajišťuje, aby nám nějak držela na hlavě. Mosty u některých typů lze skládat, většinou tak, že se sluchátka nějak zalomí dovnitř. Obecně podle zákona schválnosti ale platí, že čím víc možností a stupňů volnosti ke složení sluchátkového mostu existuje, tím víc se odložená sluchátka poskládají, a tím víc pohybů s nimi pak taky musíte udělat, abyste sluchátka dostali pohodlně na hlavu. Takže sluchátka neskládací často nasadíte rychleji.

Čalounění mostů bývá nejčastěji koženkové, méně často pogumované, někdy je místo čalounění a vysouvacího mechanismu zavěšen pružný pásek. Mosty s takovým páskem se poměrně rychle vytvarují k posluchačově hlavě, je ale nutno je tvarovat pokaždé znovu, protože se po sejmutí pásky vždycky vrátí zpět.

Most s gumovým potahem zase víc vydrží. Nemám pocit, že by byl tvrdší, ale guma může osoby s delšími vlasy občas trochu kudlit - někdy.

Jediné, co jsem u sluchátek nikdy neviděl k nastavení, byl jejich přítlak k hlavě. Asi to ani dost dobře nejde, ale je to s tím stejně jak s Machiavelliho vejcem - při slabém přítlaku mohou při pohybu hlavou padat z hlavy, příliš silný přítlak unavuje. A teď, konstruktére, hledej další kompromis.

Pytlíky, kufříky a jiná příslušenství

Sluchátka jsou sama o sobě sice malá, leč poměrně celkem neskladná záležitost. Pokud v poklidu leží na nějakém stole či háčku, čekajíce na svůj čas, většinou příliš nepřekážejí. Ovšem ve skříni či regálu se dokážou zamotat s něčím vedlejším často až neskutečně. Pytlíky i kufříky, pokud se k nim dodávají, nejsou tedy určitě od věci a mohou životnost sluchátek docela prodloužit. Ve vzorcích k otestování, jež vám tady od začátku slibuji na příští díl, byl všeho všudy jeden kufřík na ten nejdražší vzorek, jeden pytlík sametový, sice hebčí, ale asi méně životný a dříve roztrhatelný, většina pytlíků, pokud k typu nějaký byl, byly koženkové. To je asi vyzkoušený průměr, v němž sluchátko vydrží a výrobně nepřidá příliš na ceně. Chcete-li míti vaše poklady dlouho k užitku, nuž pytlíkujte, kufříkujte a jinak schovávejte před všudypřítomným prachem, pády a jinými zhoubami.

Věta nakonec...

Tak, a pokud by byl náš časopis sdostatek tlustý, mohl by na tomto místě pokračovat srovnávací test devatenácti zapůjčených vzorků sluchátek výrobců zvučných jmen. Ale protože je takový, jaký je, musíte si na srovnávací test počkat do příště. Tož tak.