Что такое балансное подключение наушников и зачем это нужно?

Четыре контакта

О балансных наушниках мы знаем два факта. Первый — балансными могут стать обычные наушники, если к ним подключить специальный кабель. Более того, даже наушники изначально не заявленные производителем как балансные, превращаются в таковые при использовании соответствующего кабеля стороннего производителя.

Как правило, речь идет о внутриканальных наушниках или полноразмерных с Y-образным подключением кабеля, у которых динамики левого и правого каналов не связаны общим «минусовым» кабелем. Примеров тому может быть масса, начиная от High-End наушников типа Audeze и Astell&Kern AK T5p, включая добротные модели Hi-Fi вроде Sennheiser HD660 и заканчивая копеечными «затычками» QKZ с Aliexpress.

Вот так (буквально) подается сигнал на правый и левый канал наушников при балансном подключении. Для передачи сигнала используются по два контакта из трех

Второй факт — балансный кабель и выход балансного усилителя имеют не три, а четыре контакта. Причина все та же — у каналов нет и не должно быть общих проводов. И вновь, можно найти немало примеров и среди техники High-End, и среди бюджетного китайского Hi-Fi. В качестве примеров можно привести усилители Bryston BHA-1F как High-End решение, хорошим примером среднебюджетного Hi-Fi является Musical Fidelity MX-HPA, а ультрабюджетный класс вполне можно оценить по SMSL SAP-10.

Полная симметрия

А теперь предлагаю заглянуть внутрь балансного устройства. В качестве испытуемого возьмем уже знакомый нам Schiit Audio Jotunheim, который является полностью балансным предварительным усилителем, балансным усилителем мощности и имеет дополнительные модули в виде балансных ЦАПа и фонокорректора. Таким образом, мы можем наблюдать все возможные варианты балансного тракта.

Начнем с простого. Подключение к балансному усилителю происходит при помощи трехконтактных входов и выходов на разъемах XLR. Схема балансного соединения подразумевает наличие трех сигнальных проводников: «плюс», «минус» и «земля» (расположена посередине). Фактически мы видим удвоенную небалансную схемотехнику.

Как видите — у левого и правого каналов в балансном включении мало общего, а при небалансном они были бы связаны «земляным» проводом

В небалансной схеме полезный сигнал проходит между «плюсом» и «землей», а в балансном появляется еще одна сигнальная линия между «минусом» и «землей» —зеркальное отражение «плюсового» сигнала. Таким образом, удваивается амплитуда сигнала. Однако главный положительный эффект возникает благодаря тому, что различного рода помехи, проникающие в звуковой тракт извне, являются однополярными.

Вся суть балансной схемотехники: ведем параллельно положительные и отрицательные ветви сигнала и полностью устраняем все помехи при сложении сигналов на выходе

С точки зрения схемотехники один канал в балансном усилителе по сути своей представляет два обычных небалансных канала. Вместо одного транзистора или операционного усилителя, работающего между «плюсом» и «землей», используются симметричные пары транзисторов или операционных усилителей, один из которых работает в «плюсовом», другой в «минусовом» плече, а земля является средней точкой между ними.

В цифровой балансной схеме используются два ЦАПа, оба канала одного заняты левым, а другого — правым каналом

Соответственно, заглянув внутрь балансного устройства, мы увидим два звуковых тракта с симметричным расположением элементов. Важный момент: в балансной схеме каждый канал имеет свою «землю», которая не связана с «землей» другого канала, в то время как в небалансной схеме «земля» общая и очень часто усиление обоих каналов происходит в одной микросхеме или одной лампе.

Между двумя мирами

Принцип работы балансного предусилителя применительно к Hi-Fi-системе в целом понятен. В XLR разъем приходят три сигнальных проводника «плюс», «минус» и «земля». Сигнал попадает в симметричный тракт и после усиления оказывается на выходе с тем же самым трехконтактным разъемом. Все выглядит логично, но что происходит в начале и в конце звукового тракта?

Каждый выходной усилитель усиливает одну полуволну сигнала, а складываются они в динамике наушников

Схемотехника оконечного балансного усилителя в целом аналогична остальным, только в финале акустика или наушники подключаются к «плюсовому» и «минусовому» выходам, а «земля» попросту не используется. Соответственно, один канал балансного усилителя мощности — это эквивалент двух каналов в небалансном включении. Более того, схема подключения нагрузки получается точно такая же, как при работе усилителя в мостовом режиме.

Две симметричных зоны позади разъемов — это не два стерео-канала, а два балансных канала. Почувствуйте разницу!

В качестве примера реализации входов балансного усилителя рассмотрим опциональные модули апгрейда, которые можно интегрировать в балансную схемотехнику усилителя Jotunheim. Один из них — USB-ЦАП, и глядя на плату нетрудно заметить, что его схемотехника также полностью балансная.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Монтаж цокольного сайдинга 44 фото пошаговая инструкция по отделке цоколя своими руками обшивка свайного фундамента частного дома цокольным сайдингом
Два ЦАПа и два симметричных канала после них

В нем используются две микросхемы ЦАПа, каждая из которых воспроизводит «плюсовое» и «минусовое» плечо одного канала, а далее следует узнаваемый симметричный аналоговый тракт. Второй опциональный модуль — фонокорректор, и тут уже возникают вопросы. Фонокорректор по умолчанию имеет небалансные входы, но на плате фонокорректора мы видим симметричный балансный тракт. Как это происходит?

Небалансный вход с помощью операционных усилителей превращается в балансный, далее по той же схеме

Подобно тому как балансный сигнал можно превратить в небалансный, используя лишь «плюсовое» плечо сигнала, можно создать виртуальную среднюю точку между «плюсом» и «землей» небалансного сигнала, и тем самым дать начало балансному тракту.

Степени совершенства

Из этого можно сделать один крайне интересный вывод: устройство с балансным выходом для наушников не обязательно должно быть балансным на всей протяженности звукового тракта. В ситуации с Schiit Audio Jotunheim можно проследить всю схемотехнику и увидеть собственными глазами, что это устройство — действительно балансное от начала и до конца.

Но ничто не мешает сделать USB-ЦАП с балансным усилителем для наушников на одной стереофонической микросхеме ЦАПа и с небалансным трактом внутри. Достаточно установить на выходе два мостовых усилителя, и вот мы уже имеем балансный выход для наушников на небалансном устройстве. Отсюда возникает вполне логичный вопрос: имеет ли это смысл или же является бесполезным суррогатом?

Единого представления о балансном разъеме у производителей усилителей и источников нет, поэтому производители наушников подстраиваются сразу под всех

Рассмотрим оба варианта работы. Во-первых, полностью балансная схемотехника имеет неоспоримое преимущество, выраженное в низком уровне искажений, которое обеспечивает симметричная схема. Во-вторых, в полностью балансном включении схемотехника симметрична от начала и до конца. Оба звуковых канала после ЦАПа или аналогового балансного входа не имеют общей «земли» и никак между собой не связаны, что гарантирует максимальное разделение каналов.

Наушники Sennheiser имеют два штатных кабеля: балансный (подключен, с большим «джеком») и небалансный (лежит рядом с маленьким 4-контактным «джеком»)

При этом в обоих вариантах используется сдвоенное включение усилителей, что подразумевает удвоение выходной мощности. Таким образом, для получения того же уровня громкости усилитель будет в два раза менее нагружен, нежели обычный. Двукратный запас мощности положительно отразится и на динамике звучания, и станет дополнительным средством повышения качества, ведь при малой нагрузке усилитель имеет меньший уровень собственных искажений и шумов, то есть будет звучать чище и детальнее.

Инженеры TEAC решили, что даже имея небалансный источник, грех не воспользоваться сдвоенными усилителями

Хорошим примером реализации выходов в балансном усилителе служит модель TEAC UD-503. Фирменная схемотехника позволяет максимально эффективно использовать все возможные варианты использования в любой ситуации. При балансном подключении тракт получается полностью балансным.

Балансную схемотехнику легко узнать в любом устройстве: все та же симметрия

При небалансном по-прежнему есть прибавка в качестве звучания балансных наушников благодаря фирменной технологии с активной «землей», когда сигнал превращается в балансный на входе усилителя мощности. Наконец, при подключении обычных трехконтактных наушников каждый канал усиливается в мостовом режиме.

Тестовые стенды

Для того чтобы проверить все наблюдения и теоретические выкладки на практике я отправился в шоурум Schiit Audio, где есть возможность послушать балансные устройства различного класса как с наушниками, так и с акустикой. Последнее было необходимым условием для выяснения, какой же способ подключения наушников дает звучание, наиболее близкое к тому, что мы слышим при прослушивании стереосистемы.

Из имеющегося набора аппаратуры я выбрал усилитель Schiit Audio Jotunheim со встроеным ЦАПом и связку из ЦАПа Schiit Audio Yggdrasil и усилителя Schiit Audio Ragnarok, работающую как с наушниками, так и с акустикой Sonus Faber Olympica III. В роли проигрывателя и источника контента выступил мой ноутбук с Windows 10 и приложением Foobar2000.

В рамках одного производителя выстроить балансный тракт проще всего

Наушники ОРРО РМ-1 подключались фирменными кабелями — балансным и небалансным. Внешне они идентичны и отличаются только разъемом подключения к усилителю: привычный трехконтактный jack у небалансного и четырехконтактный XLR у балансного кабеля.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Белый журнальный столик красивый стол в глянце стилизованный под классику и маленькая конструкция в классическом стиле

Ценность баланса

Разницу между балансным и небалансным подключением я услышал с первых же нот. Балансное подключение звучит громче, оно дает более широкую звуковую сцену, больше «воздуха» и лучшую детализацию. Бас становится существенно более четким, упругим и собранным. На его фоне небалансное звучит более кучно, тональный баланс темнее, главным образом, за счет уменьшения количества и прозрачности верхних частот. Басовый диапазон менее разборчив и контролируется не так хорошо.

Балансный усилитель дорогого стоит!

Разница в ширине сцены и ощущении пространства такова, что на некоторых записях с не сильно выраженными стереофоническими эффектами возникает ощущение, что небалансное подключение дает монофонический звук. Столь же ощутима разница в детальности. В целом смена типа подключения дает впечатление, будто ЦАП поменяли на один класс выше.

Но можно и недорого…

При использовании Schiit Audio Jotunheim у меня сложилось ощущение, что в балансном подключении сцена уж очень широка, а в центре недостает плотности и телесности. Такое же ощущение возникает, когда акустика стоит слишком широко. Справедливо предположить, что такой эффект может возникать вследствие специфики взаимодействия наушников и усилителя. На связке ЦАПа Schiit Audio Yggdrasil и усилителя Schiit Audio Ragnarok этот эффект оказался менее выражен.

И золотая середина в этом жанре имеется

Тем не менее, меня посетила мысль о том, что разделение каналов, которое так хорошо проявляет себя в системе с акустикой, далеко не всегда актуально при работе с наушниками. Поэтому ответ на вопрос о полезности полностью балансного тракта я, пожалуй, оставлю открытым.

Близость к истине

В ходе тестирования я нашел песню, которая идеально подходит демонстрации этой разницы в звучании: «Everything» – Wasis Diop из саундтрека фильма «Афера Томаса Крауна». Моменты, где бэк-вокалисты выдают нечто вроде «оу-оу-о» в левом и правом канале перекликаясь с основным вокалом.

Без переходников обладателю балансных наушников никак не обойтись

На балансном подключении громкость, слышимость и разборчивость основного и бэк-вокала практически равнозначны, а бэк-вокалисты располагались широко. На небалансном внимание фокусируется на основном вокале, который звучит четче, бэк-вокалисты находятся ближе к центру и растворяются где-то в общем музыкальном фоне.

Фирменный кабель от наушников Sennheiser. Чтобы вы не подумали, что балансные наушники — удел твикеров, самодельщиков и прочих энтузиастов

Определить, какой из двух вариантов больше соответствует истине помогла референсная система из ЦАП Schiit Audio Yggdrasil, усилителя Schiit Audio Ragnarok и акустики Sonus Faber Olympica III. На совершенно различных по характеру записи треках звуковая сцена, которая выстраивалась при балансном подключении наушников, максимально близка к той, которую я слышал при прослушивании музыки с помощью акустики.

Для кого предназначены мониторные наушники?

Т.е. такие наушники предназначаются для звукорежиссеров, звукооператоров и других профессий, чья деятельность неразрывно связанна с записью и обработкой музыки и звука. Об этом и свидетельствует надпись профессиональные наушники.

Ну и т.к. такие наушники чаще всего используются в студиях, то за ними закрепилось еще одно название — студийные наушники.

Но для того чтобы наушникам гордо называться профессиональными не достаточно просто надписи на коробке. Они должны обладать определенными качествами, которые и отличают их от наушников для музыки или игровых наушников.

Высокая детализация

Студийные наушники должны обладать высоким уровнем детализации. Звукорежиссер должен слышать все, даже самые мельчайшие огрехи в записи. Так же для музыки любой сложности, особенно с большим количеством инструментов, каждый из них должен быть отчетливо различим и локализован.

Поэтому при простом слушании музыки это приводит к тому, что многие мониторные наушники выделяют огрехи звуковых форматов, особенно сжатых, вроде всеми любимого MP3.

Конструкции студийных наушников.

Как правило, мониторные наушники делают полноразмерными, т.е они целиком обхватывают ушную раковину. В таких наушниках можно легко просидеть несколько часов, абсолютно не испытывая никакого дискомфорта. Подробнее о типах наушников читайте в этой статье.

Sennheiser HD 380 Pro(~150$) — полноразмерные наушники, охватывающие всю ушную раковину.

Мониторные наушники, в чем их особенность и отличия

Но понятие мониторные не обязует наушники быть полноразмерными. Накладные наушники Yamaha RH-5MA так же являются мониторными. Об этом даже свидетельствует гордая надпись на коробке и чашах самих наушников. Исходно эти наушники разрабатывались компанией для применения с синтезатором.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Какой духовой шкаф лучше выбрать и купить — электрический или газовый

Yamaha RH-5MA(~50$) — накладные мониторные наушники с полуоткрытой конструкцией

При этом профессиональные наушники могут иметь как закрытую так и открытую конструкцию. Если наушники используются певцом при записи вокала, то они определенно должны обладать закрытой конструкцией. Иначе микрофон будет улавливать их звук.

А вот звукорежиссеры в студии могут предпочитать открытую конструкцию, т.к. она лучше передает глубину и ширину сцены. Существуют так же и промежуточные модели, например показанные выше Ямахи.

Подробнее об этом читайте в статье: Открытые наушники и закрытые наушники, какие и для чего лучше

IEM — наушники

Но даже это еще не всё. Сейчас всё большую популярность набирают IEM-наушники. Эта аббревиатура расшифровывается как In-Ear-Monitors, что дословно можно перевести как — внутриушные мониторы.

Это затычки, которые по качеству звука не уступают полноразмерным и создаются для профессиональных целей. Это уже самостоятельная интересная разновидность наушников, которая будет рассмотрена отдельно.

Стоимость

Как правило, цены на студийные наушники довольно кусачие. Оно и понятно, зачастую производителям приходится тратить уйму времени на исследования и идти на сложные дорогостоящие технические решения для достижения желаемых характеристик.

Примером такого решения может быть напыление платины на внутреннюю поверхность купола(центральная часть) диффузора динамика для придания ей большей упругости и прочности.

Другой пример — упомянутые Sennheiser HD 380 Pro, которые имеют довольную сложную систему звуководов, педантично рассчитанную немецкими инженерами, благодаря которой и получается такая линейная АЧХ. Их внутренности можно посмотреть в статье: Разбор и легкое демпфирование Sennheiser HD 380 Pro

Конечно стоимости этих наушников оправдывают себя. Хотя и не всегда усложнение и и удорожание технологии приводит к значительному приросту в звуке. Да и бренд с маркетинговыми расходами оказывают сильное влияние на ценник.

Тут можно предложить альтернативу — малоизвестная китайская компания Superlux, популярность которой растет с каждым днем. Компания специализируется на выпуске высококачественной аудио аппаратуры. 

Инженеры берут за основу студийные наушники мировых брендов, и с минимумом изменений, создают собственные модели, максимально приближенные по характеристикам к оригиналам. Ценник при этом уменьшается в 3-5 раз. Отличные бюджетные мониторные наушники HD668b.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мониторными или профессиональными наушниками легко могут пользоваться и простые смертные, готовые выложить требуемую сумму. Так или иначе, для подобных наушников, как и для любых других качественных наушников требуется и качественный источник сигнала. Стоимость которого будет сопоставима со стоимостью самих наушников или даже превосходить ее.

Для портативного использования можно использовать плееры со встроенным усилителем. Правда ценник многих подобных плееров может переваливать трехзначное число. Но у многих производителей есть более бюджетные решения в линейках, например такие как HiFiMan HM-601(250$) или Fiio X3 (230$).

Мониторные наушники, в чем их особенность и отличия

HiFiMan HM-601

Дешевле обойдется покупка плеера и отдельного внешнего усилителя. Но в таком случае придется расплачиваться тасканием бутерброда в кармане и зарядкой уже двух устройств.

В любом случае выбор всегда за вами. Если вы решили прикупить мониторные наушники, то лучше найти способ их послушать. И послушать с того устройства, с которого будите слушать в дальнейшем. При поисках “своего звука”, лучше оперировать не надписью на ценнике и комментариями на форумах, а собственными впечатлениями от услышанного.

Всем хорошего звука!

Оцените статью
Экодача