Dlaczego słuchawki mają dobry bas mimo niewielkich rozmiarów?
Dobry bas w słuchawkach to połączenie dwóch efektów – bliskości bębenka słuchowego oraz zjawiska brakującego tonu podstawowego. To właśnie dzięki nim, pomimo małego rozmiaru, słuchawki generują zadowalający bas, choć w rzeczywistości… wcale go tam nie ma!
Natężenie dźwięku i wrażenie głośności
Za subiektywne odczucie głośności odpowiada natężenie dźwięku, czyli miara energii ciśnienia akustycznego. Z pozoru mogłoby się wydawać, że w zestawieniu z kolumnami głośnikowymi słuchawki nie mogą generować go w wystarczającym stopniu, szczególnie kiedy porównamy ze sobą ich podzespoły.
Kolumny czy nawet głośniki Bluetooth posiadają w końcu moc wyrażaną w watach (W) oraz głośniki mierzone w calach (“). Słuchawki z kolei posiadają stosunkowo mikroskopijne głośniki, których średnica mierzona jest w milimetrach, a ich moc liczona jest w mikrowatach (mW), czyli o cały rząd niżej niż nawet najsłabsze kolumny.
W rzeczywistości natężenie dźwięku jest jednak zależne od jeszcze jednego czynnika, jakim jest odległość słuchającego od źródła dźwięku. Natężenie spada wraz z oddalaniem się dźwięku od źródła, postępując w sposób wykładniczy.
Każde podwojenie odległości od źródła dźwięku poskutkuje zatem dwukrotnym spadkiem natężenia dźwięku, co ma bezpośrednie przełożenie na nasze odbieranie poziomu głośności.
Bliskość ucha tajnikiem skuteczności słuchawek
W przeciwieństwie do zestawów głośnikowych odsłuchiwanych z pewnej odległości, słuchawki znajdują się bezpośrednio na naszych uszach, a to eliminuje problem spadku natężenia dźwięku wraz z odległością.
Dzięki temu do uzyskania zadowalającego natężenia dźwięku w dowolnym paśmie, nie wymagają one ani dużej średnicy membrany, ani wysokiej mocy (moc ma szczególne znaczenie w niskich częstotliwościach, które odpowiadają właśnie za basowe dźwięki).
Słuchanie muzyki na słuchawkach odbywa się zatem w znacznie bardziej odizolowanym środowisku niż ma to miejsce podczas słuchania z klasycznie rozumianego głośnika. Wybierając słuchawki po prostu nie musimy martwić się o właściwości akustyczne danego pomieszczenia, które ma kluczowe znaczenie w przypadku dobierania kolumn głośnikowych.
Mechanizm percepcji brakującego tonu podstawowego
Zjawisko brakującego tonu podstawowego polega na tym, że mózg jest w stanie odtworzyć brakującą częstotliwość basową, nawet jeśli nie jest ona fizycznie obecna w sygnale dźwiękowym. Dzieje się tak na skutek analizy wyższych harmonicznych, które są obecne. Mózg, korzystając z informacji o tych harmonicznych, “wypełnia” brakującą podstawową częstotliwość dźwięku, tworząc iluzję słyszenia głębokiego basu.
Znaczenie harmonicznych w percepcji basu
W kontekście słuchawek, gdzie ograniczenia fizyczne uniemożliwiają reprodukcję niskich częstotliwości z dużą energią, zjawisko to nabiera szczególnego znaczenia. Harmoniczne wyższych częstotliwości, które słuchawki są w stanie efektywnie generować, są kluczem do “oszukania” naszego mózgu, aby ten pozwalał usłyszeć nieobecne niskie tony.
Wpływ na projektowanie słuchawek
To zrozumienie pozwala inżynierom i projektantom dźwięku na tworzenie słuchawek, które mimo swoich niewielkich rozmiarów, są w stanie dostarczyć użytkownikom bogate doświadczenie słuchowe. Dzięki temu, nawet słuchawki o niewielkich przetwornikach mogą oferować zadowalający bas, co jest szczególnie istotne dla miłośników muzyki poszukujących mobilnych i dyskretnych rozwiązań.
Źródła pomocne przy tworzeniu artykułu:
- Psychological Research, The missing fundamental phenomenon in temporal vision, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11195307/, 13.02.2024 (ostatni dostęp)
