Оригинал - <a href="http://www.infinitysystems.com/homeaudio/technology/whitepapers/inf-rooms_2.pdf" target="_blank">
http://www.infinitysystems.com/homeaudio...y/whitepap ers/inf-rooms_2.pdf</a>
Перевод Raoul Sanchez - <a href="http://www.hi-fi.ru/forum/15/42555" target="_blank">http://www.hi-fi.ru/forum/15/42555</a>
Часть 2 - Хорошие АС - Сцена, пространство и вообще отличный звук в комнате
АС можно создать настолько «всеядными», что они будут звучать отлично в самых разных комнатах. А контроль за отражениями может помочь оптимизировать сцену и прочие пространственные эффекты.
Многое из того, что мы думаем, что знаем про аудио, есть чушь собачья.
Аудио представляет собой индустрию, которая, к великому сожалению, буквально кишит всякими «идеями» и убеждениями, которые начисто лишены всякой физической основы. Этот бизнес из без того достаточно труден, чтобы наполнять его еще всякими полу-правдами и фольклором. Понимание хотя бы самых основ комнатной акустики, а также того, как комнаты и АС взаимодействуют друг с другом, способно существенно приблизить нас к нашей цели - поистине превосходному звучанию. От этого выиграют все - и потребители, и консультанты, и продавцы, и производители оборудования.
Музыка и кино - это Искусство. Аудио - это Наука. Наука на службе Искусства - это наш бизнес!
Самое главное, что следует уяснить, это то, что аудио - это технология, которая базируется на прочной научной основе. Аудио - это не искусство, а аудиоизделия не характеризуются какими бы то ни было художественными характеристиками за исключением внешнего вида. Чем лучше мы будем понимать и использовать настоящую науку для достижения превосходных характеристик продукции, тем чаще и мы, и потребители будем слышать настоящую художественность исполнения, настоящее звучание музыки и кинофильмов.
Появление частных аудио-исталляторов и консультантов - явление в аудиоиндустрии относительно новое. Впервые в истории аудио появляются профессионалы, чьей работой является помощь потребителю в достижении наилучшего возможного звучания в его собственном доме.
Цель: обеспечение высокого качества звучания для ушей потребителя.
Проблема:
Комнаты - финальный аудио-компонент.
Они влияют на качество звучания и сцену, они определяют качество баса, они делают все это как в процессе звукозаписи, так и в процессе звуковоспроизведения дома. И все они - различны!
Традиционной проблемой в аудио всегда была комната - финальный компонент аудиотракта - полностью контролировать который мы не в состоянии. Таким образом, удовлетворенность потребителя (мы исходим из предположения, что она основывается на хорошем звучании) оказывается делом случая!
Но это можно изменить. Путем выбора правильных АС, применения на практике некоторых основ комнатной акустики и, при необходимости, правильной эквализации, мы можем существенно повысить шансы в пользу потребителя и, таким образом, нас самих.
АС обязаны звучать хорошо... и это является частью проблемы.
Как узнать, что есть «хорошо»??
Чтобы нам ни говорили измерения, АС не будут хорошими до тех пор, пока они не будут еще и «хорошо» звучать. Сложности с определением того, что же такое это самое «хорошо» включают в себя все разнообразие комнат и записей. Вторые зачастую почему-то упускаются из виду.
Конечно же, надо слушать...
Однако, когда мы слушаем, то...
Когда мы слушаем, мы мгновенно попадаем в сети «круга аудио-замешательства». АС оцениваются путем прослушивания через них записей. Записи создаются посредством микрофонов, которые специально отбираются, позиционируются, а сигнал с них эквализуется и обрабатывается самыми разнообразными способами с использованием тонн оборудования, которым оснащены студии звукозаписи. И все это делается при том, что прослушивание ведется через АС, находящиеся в комнате - звукорежиссерской или кино-дубляжа. Качество звука в записи очень сильно зависит от качества звучания мониторных АС, находящихся в совершенно конкретной комнате.
Аудиоиндустрия находится в «кругу аудио-замешательства»
Микрофоны, эквалайзеры, ревербераторы и прочие эффекты, которые оцениваются при помощи --> АС, которые оцениваются при помощи --> ЗАПИСЕЙ, которые создаются при помощи --> Микрофонов... А еще записи потом используются для оценки аудиопродукции...
Звукозаписывающая индустрия не имеет жесткого стандарта в отношении мониторных АС, равно как и в отношении комнат, в которых они используются. Следовательно, записи сильно варьируются по качеству даже в части таких грубых характеристик, как бас или высокие. А мы после этого пытаемся оценивать аудиопродукцию на слух, используя именно такие записи. Это примерно то же самое, что проводить измерения с неопределенным тестовым сигналом. В результате ошибка наслаивается на ошибку. Мы не можем с уверенностью сказать, является ли «хороший» звук следствием комбинации действительно хороших АС с хорошей комнатой или же имело место простая компенсация ошибок: т.е. скажем, запись с, например, избытком баса воспроизводилась через систему с недостатком баса.
Аудиоиндустрия находится в «кругу аудио-замешательства»
Микрофоны, эквалайзеры, ревербераторы и прочие эффекты, которые оцениваются при помощи --> Профессиональных мониторных АС, которые оцениваются при помощи --> ЗАПИСЕЙ, которые создаются при помощи --> Микрофонов... А еще записи потом прослушивают через бытовые АС...
Некоторые звукорежиссерские комнаты звучат просто супер, а некоторые все еще находятся в состоянии орущего mid-fi. Некоторые вообще пользуются при сведении отвратительными мониторными АС, полагая при этом, что тем самым то, что получится в итоге, будет куда как ближе к тому, что люди слышат у себя дома или в авто. Всякому, кто слушает внимательно, совершенно очевидно, что АС вообще становятся все лучше и лучше, и что самые хорошие из них звучат все более и более неразличимо, как и должно быть. Однако плохие АС могут быть плохими неисчислимым количеством способов. Двух похожих плохих АС не найти - все они сильно различаются в своей «плохости». Как тогда, скажите на милость, возможно одной плохой мониторной АС достоверно воспроизводить бесконечное множество звуков, предназначенных для прослушивания через портативные радио, бум-боксы, мини-системы, наушники и караудио начального уровня?? Да невозможно это!
Продолжение следует...
Аудиоиндустрия находится в «кругу аудио-замешательства»
Создание искусства <----> Наслаждение искусством.
Все мы должны упражняться в том, что мы можем сделать там или сям, чтобы поднять качество звучания где бы то ни было. Тогда и только тогда у нас появится некоторая уверенность в том, что то, что мы слышим у себя дома или в авто, звучит так, как это было задумано исполнителями. Главными врагами этих наших усилий являются невежество и безразличие. Большинство потребителей панически боятся подобных упражнений, а некоторые так прямо и говорят: «Нам плевать». Однако, мне никогда в жизни не доводилось демонстрировать реально хорошую систему кому-нибудь, кто бы после этого оказывался не впечатлен, если не сказать «размазан по стенке».
Профессиональные мониторные АС <----> Бытовые АС
«Круг аудио-замешательства» разорвется, если эти АС будут звучать похоже.
По иронии судьбы проблема существует как на профессиональном, так и на потребительском уровнях. И тем, и другим необходимо быть в курсе истинного прогресса в области акустики как науки, так и технологии.
Сохранение искусства.
Только тогда мы можем сказать, что мы работаем на индустрию, целью которой является сохранение аудио-художественности исполнения.
Это проблема, у которой нет единственного или простого решения.
Если мы не можем целиком и полностью положиться на наш слух, что нам остается?
Наука подразумевает Измерения
И они должны быть двух типов:
Объективные:
1. АЧХ - осевая и внеосевая, пространственное усреднение
2. ФЧХ
3. Нелинейные искажения - THD, IMD, шум
4. Компрессия мощности
Субъективные:
1. Качество звучания - тембр, ширина полосы
2. Эффекты направленности и пространственности в стерео- и многоканальных системах
3. Искажения и помехи
4. Динамические возможности.
Научный метод требует данных. Всевозможных данных, и чем больше, тем лучше. Поэтому мы должны использовать технические измерения, поскольку они являются первейшим инструментом для инженеров, разрабатывающих продукцию. Необходимо измерить все, что по нашему мнению может иметь отношение к тому, как что-то звучит. И этих измерений гораздо больше, чем принято думать. Однако, нам нужны также и субъективные данные, соотносящиеся с мнениями слушателей относительно множества перцептуальных измерений качества звучания, а также атрибутов пространственности и направленности.
Научный подход требует:
а) строго контролируемых тестов на прослушивание: субъективных измерений
в сочетании с
б) точными и исчерпывающими техническими измерениями
в сочетании со
в) знанием психоакустических взаимоотношений ощущений и измерений.
Если слушателям что-то нравится или не нравится, очень важно попытаться понять, что за это отвечает в техническом смысле. Прихватив потом с собой протоколы прослушиваний в лабораторию, вполне реально изучить связь между тем, что мы измеряем, и тем, что мы слышим. Вот это и есть наука, имя которой - психоакустика. И чем лучше мы ее понимаем, тем больше мы сможем сделать для потребителя в плане хорошего звука. Технические измерения обязаны быть точными - в противном случае толку от них мало. Добиться хорошей точности в акустических измерениях без хорошего оборудования - крайне сложно вплоть до невозможно. Большинство данных, которые можно найти в индустрии АС, являются неточными.
Что представляют собой субъективные измерения?
Прежде всего тесты на прослушивание, в которых МНЕНИЯ СЛУШАТЕЛЕЙ базируются только на том, что они СЛЫШАТ, а не на том:
Как что выглядит
Что сколько стоит
Что написали о той или иной модели обозреватели
Что слушатель думает о производителе
Насколько громко что играет
Как физически оформлена комната и т.д.
ВСЕ перечисленные факторы из оценки должны быть ИСКЛЮЧЕНЫ.
Большинство тестов на прослушивание имеют силу только в определенное время и в определенном месте, для специальных записей, которые прослушивались, и для людей, которые выносили вердикты. Это может быть приемлимо в том случае, если вы выбираете систему самому себе у себя дома. Это совершенно неприемлимо для производителя, который пытается создать продукт, который должен звучать хорошо для многих слушателей, во многих комнатах, на многих записях. Следовательно, если подходить к делу научно, мы должны убрать некоторые переменные, которые не имеют никакого отношения к звучанию АС, и заставить слушателей максимально сфокусироваться на звуке и только звуке! Торговцы «магией» в аудиоиндустрии боятся как черт ладана таких двойных слепых тестов на прослушивание.
Тесты в Моно, Стерео и Многоканальном режимах.
Одной из наиболее серьезных проблем в тестировании является положение АС и слушателя в комнате. Для того чтобы разрешить ее в Хармане мы создали специальную комнату с вращающимся подиумом, который физически перемещает АС по кругу, выставляя каждую новую пару строго в то же самое положение, что и предыдущую. Подиум имеет пневматический привод, который абсолютно бесшумен и управляется с компьютера таким образом, что фиксация положения происходит с предельной точностью. «Переключение» с одной пары АС на другую занимает 3 секунды!
Картинка без текста.
Пара АС готовых к прослушиванию.
Картинка без текста.
И... через три секунды уже можно слушать другую пару АС!
Что видит слушатель.
Слушатель (а мы предпочитаем одновременно пользоваться услугами только одного слушателя) разумеется, не видит того, что происходит. Мы показываем ему какой-нибудь ролик на большом перфорированном экране. Тест контролируется самим слушателем, который слушает фрагмент столько, сколько ему нужно для формирования мнения. Компьютер рандомизирует как музыкальный выбор, так и выбор «личности» тестируемой АС в соответствии с каждым музыкальным фрагментом, так что все мнения базируются исключительно на звучании как таковом. Слушатели выбираются по принципу нормального слуха и способностей, после чего проходят небольшой тренинг для повышения расторопности. И мнения такие слушатели выдают более, чем последовательные и непротиворечивые.
В реальности
Комната представляет собой финальный аудио-компонент, который нам неподконтролен.
В доме же потребителя мы таких удобств лишены, а потому мы должны разработать продукцию и технологии таким образом, чтобы они позволили нам добиться хорошего звучания даже тогда, когда имеющиеся акустические условия, мягко говоря, неидеальны.
Вот тут-то и приходят на помощь осведомленные в предмете частные инсталляторы, консультанты и прочие специалисты в области аудио.
Комната - прямой звук.
Первый звук, который достигает ушей слушателя, это «прямой» звук. Если АС развернуты прямо на слушателя, то это будет осевой звук, т.е. зачастую наилучший звук, который способна излучить АС.
Комната - ранние отражения.
Однако, какие-то миллисекунды спустя и лишь ненамного более тихими к ушам придут ранние отражения: звуки, отраженные только лишь от одной поверхности комнаты.
Комната - реверберация.
Еще позже ушей достигнет целый сонм переотражений, т.е. звуков, отраженных поверхностями более одного раза, много раз. Эти отражения по отдельности намного меньше по амплитуде, но в совокупности достаточно громки, чтобы быть реально заметным фактором, влияющим на наши ощущения от прослушивания, качество звучания, пространственность и сцену. В небольших комнатах с типичной обстановкой это звуковое поле, хотя часто и называется «реверберацией», на самом деле не является направленно рассеянной и сложно структурированной по времени реверберацией, каковую мы слышим в концертном зале или других огромных акустически «живых» помещениях.
Комната - резонансные моды
Длина. Ширина. Высота.
У комнат тоже есть резонансы, которые определенные частоты усиливают, определенные подавляют - все зависит от размеров и формы помещения. И, кроме того, большое значение имеет то, где именно расположены АС и слушатели в помещении. Описанные эффекты наиболее ярко выражены на низких частотах.
Проблематичная АС
Басовик. Среднечастотник. Пищалка
На главной оси. В 30њ в стороне от оси. В 60њ в стороне от оси.
Давайте возьмем АС, о которой известно, что она сконструирована не самым оптимальным способом, и посмотрим, как она «поведет» себя в комнате. Рассматриваемая АС разрабатывалась на основе убежденности в том, что прямой, осевой звук - он важный самый. Самая верхняя кривая представляет собой осевую АЧХ, которая весьма гладкая и плоская - спасибо за это разработчикам. Вторая и третья кривые под ней представляют собой АЧХ, снятые в 30 и 60 градусах в стороне от главной оси соответственно. Очевидно, что они совсем не такие нейтральные, как осевая - зависимость звукового давления от частоты имеет весьма неоднородный характер. Что же будет в комнате?
Что же будет в комнате?
Предполагаемая «комнатная кривая»
Прямой звук. Ранние отражения. Реверберация.
Данные, представленные на этом слайде, получены в результате многочисленных измерений, проведенных в большой безэховой камере. Это такая комната для проведения акустических измерений, в которой полностью отсутсвует эхо. Все поверхности в такой комнате покрыты материалом с высокой поглощающей акустической способностью, с толщиной покрытия порядка 1.2м. Хотя цвет кривых на слайде неразличим, очевидно, что наиболее прямая из кривых - это осевая АЧХ, представляющая собой прямой звук. Также очевидно, что ни одна из остальных кривых даже отдаленно не напоминает прямую линию. Вывод из всего этого такой, что все остальные звуки, кроме осевого, несут в себе совершенно другую информацию о качестве звучания и его тембральном балансе. Самая верхняя кривая представляет собой расчетное предположение о том, что может наблюдаться в комнате в действительности.
Реальная и предполагаемая комнатные кривые
Три «типичных» положения АС вблизи углов комнаты.
АС устанавливались в достаточно типичных местах в комнате. Затем из места прослушивания проводились измерения. После этого АС переставлялись во второе и третье положение - все в радиусе 60см от предыдущего - и измерения проводились повторно. Самая верхняя кривая на рисунке - это предполагаемая комнатная кривая, обсуждавшаяся в предыдущем слайде. Совершенно очевидно, что выше 300-400Гц реальность практически не отличается от предположений. Однако ниже этого рубежа отличия весьма и весьма значительны, зависят от положения АС в комнате, а предположения оказываются неверны. В чем же причина? Причина - в комнатных резонансах и граничных эффектах, которые для каждой комнаты весьма специфичны. Таким образом выясняется, что с хорошей точностью об их влиянии можно судить только при помощи измерений, проводимых в каждой конкретной комнате.
Есть частотная область, где все определяется комнатой, а есть область, где все определяется только самой АС
Комната. АС.
Однако совершенно очевидно, что на средних и высоких частотах измерения, проведенные не в реальном помещении, а безэховым методом, оказываются более чем соответствущими тому, что происходит в помещении в реальности. Только для этого нужно провести достаточно много измерений с разных углов по отношению к главной оси АС.
Если мы собираемся точно предсказать звучание АС в комнате, нам необходимо измерить много чего, а не только парочку кривых возле главной оси.
Карусель.
72 АЧХ.
В Хармане инженеры прозвали нашу процедуру измерения АЧХ «каруселью», поскольку она подразумевает вращение АС вокруг двух осей и снятие в общей сложности 72 АЧХ.
Прямой звук.
Набор всех снимаемых кривых обрабатывается на компьютере, в результате чего получается всего несколько кривых, из которых можно четко вычленить отдельные «составляющие» звука, приходящего к ушам слушателя в типичной комнате. Для того, чтобы это стало возможным, было проведено большое количество измерений в самых различных реальных комнатах, после чего был проведен статистический анализ углов и расстояний, который и привел к алгоритму, согласно которому получаются упомянутые кривые. Все измерения выполняются с разрешением по частоте в 1/20 октавы в полосе 20Гц-20кГц.
Самая верхняя кривая представляет собой осевую АЧХ, отвечающую за прямой звук для того, кто сидит строго по центру между колонками.
Зона прослушивания.
Вторая кривая представляет собой пространственное усреднение измерений внутри угла в +/-30њ по горизонтали и +/-10њ по вертикали, что соответствует прямому звуку, который слышат слушатели, сидящие несколько в стороне от строгого центра - по бокам на стульях, на большом диване, сидя или даже стоя.
Ранние отражения.
Третья кривая представляет собой сумму энергий всех ранних отражений. В идеале, она должна сильно напоминать осевую АЧХ - только тогда можно будет говорить о сохранности тембральной информации.
Звуковая мощность.
Четвертая кривая представляет собой расчет полной звуковой мощности, излученной АС во всех направлениях (не путать с простым усреднением или суммой всех 72 измерений!). Опять же, эта кривая должна быть гладкой и более менее прямой.
Коэффициент направленности.
Самая верхняя из нижней группы кривых представляет собой Коэффициент Направленности (КН). КН является мерой угловой однородности излучения АС энергии в комнате в зависимости от частоты. Можно еще сказать, что КН является мерой однородности дисперсии АС как функции частоты.
КН для ранних отражений.
Самая нижняя кривая представляет собой КН только для ранних отражений.
Полный набор кривых - показатель работы АС.
На этом рисунке мы видим полный набор кривых в том виде, в каком они пригодны для анализа. Суть идеи крайне проста - увидеть воочию набор характеристик, которые позволяют точно предсказать звучание АС в комнате. Кривые, представленные на рисунке, сняты с поистине отличных АС - не идеальных в буквальном понимании, но, во всяком случае, очень близких к тому. Обратите внимание на гладкость всех кривых и их принципиальную схожесть - начиная от осевой АЧХ и заканчивая полной звуковой мощностью, излученной АС во всех направлениях.
Звучание АС в «типовой» комнате тоже можно предсказать
Разрешение по частоте - 1/20 октавы.
Среднее результатов измерений в 4 различных комнатах.
Предполагаемая кривая на основании безэховых измерений.
Точно таким же образом, каким был проведен расчет в предыдущем примере, мы можем сгенерировать кривую, которая попытается точно предсказать комнатную кривую. Здесь мы, правда, не учитывали все возможные тонкости, но и без этого можно получить хороший результат с точностью в +/-1дБ во всем частотном диапазоне.
Звучание АС в «типовой» комнате тоже можно предсказать
Разрешение по частоте - 1/20 октавы.
От 125Гц до 8кГц - 8 октав с нужной точностью.
---
Хорошо, а как интерпретировать измерения?
Кривые АЧХ - именно кривые, а не прямые и гладкие. Это вообще играет какую-то роль? Если да, то какую? Какая форма идеальна?
Можем ли мы слышать фазовый сдвиг?
Как насчет поведения во временнОй области? Ну, там переходная характеристика, «быстрота» и т.д.
Итак, мы получили какие-то кривые. Серьезной проблемой является то, что все они - именно кривые, а не прямые линии. Какая форма кривой идеальна? Какое отклонение от идеала становится слышимо? Что-нибудь кроме АЧХ еще имеет значение?
Для примера: какую информацию содержит в себе АЧХ?
О градусов, на главной оси.
Давайте начнем с наиболее базового из всех измерений - с АЧХ. Если мы говорим об АС, то начнем с того, что посмотрим, что же происходит на ее главной оси. Кстати сказать, подобные измерения должны проводиться с расстояния в 2 метра или больше. Промышленный стандарт указывает чувствительность АС на расстоянии в 1 метр, однако, этот же самый стандарт требует, чтобы измерения проводились в «дальнем поле» источника и, при необходимости, приводились к 1 метру. Многие люди ошибочно пренебрегают этим и измеряют АЧХ тоже с расстояния в 1м, что в случае достаточно габаритных АС может приводить к большим ошибкам.
Какую информацию содержит в себе АЧХ?
Спектральный баланс и ширина полосы
Резонансы
Акустическая интерференция.
Среди прочего, глядя на АЧХ, мы можем, очевидно, почерпнуть из нее информацию о спектральном балансе и ширине полосы, что крайне важно. Попробуйте немного поиграться с регулировками НЧ и ВЧ и вы поймете, что даже небольшие изменения хорошо слышны. Резонансы также крайне ВАЖНЫ, поскольку наша система восприятия (уши и мозг) в высшей степени чувствительны к ним. Причина тому: резонансы являются «кирпичиками», из которых строятся все звуки, которые мы слушаем - звуки голосов и музыкальных инструментов. Резонансы могут служить причиной возникновения пиков и провалов в АЧХ. Однако, тот же эффект может иметь и акустическая интерференция - явление, которое на поверку оказывается намного менее заметным на слух в обычных условиях прослушивания.
Переменные необходимо разделить
Спектральный баланс и ширина полосы
Резонансы
Акустическая интерференция.
Итак, нам нужна измерительная система, которая позволила бы нам визуально разделить все те особенности кривых АЧХ, которые обусловлены каждым из описанных явлений. Только тогда мы сможем провести реальный анализ и вынести грамотные суждения о том, насколько хорошо или плохо измеряемое устройство.
Традиционное измерение АЧХ на главной оси
0 градусов, на главной оси.
Когда-то давно считалось, что одной единственной кривой вполне достаточно.
Простое пространственное усреднение.
Потом мы выяснили, что пространственное усреднение позволяет нам четко выделять те пики и провалы, которые обусловлены акустической интерференцией. Объяснение тому крайне простое: те особенности АЧХ, которые связаны с резонансами никогда не изменяются в зависимости от изменения положения микрофона, а вот те, что обусловлены интерференцией - наоборот.
Большое количество пространственных данных.
Когда мы усредняем большое число измерений, проведенных в большом количестве различных положений, и при этом определенные визуальные особенности АЧХ не исчезают, мы можем быть на 100% уверены, что это и есть резонансы, а не эффекты акустической интерференции.
Пространственное усреднение в комнатах
Помогает выявить присутствие резонансов, которые МОЖНО отэквализовать
Подавляет эффекты акустической интерференции, которые НЕЛЬЗЯ эквализовать
Помогает исключить визуальное свидетельство наличия провалов в АЧХ и, как следствие, искушение пытаться восполнить их при помощи эквализации, чего нельзя делать!
В комнатах эффектов акустической интерференции - более, чем достаточно, что обусловлено огромным множеством переотражений. Поэтому пространственное усреднение, т.е. комбинирование измерений, проведенных в различных местах помещения, может оказать неоценимую помощь в локализации резонансов. Это важно потому, что, оказывается, резонансы мы можем успешно эквализовать (об этом позднее). А вот эффекты акустической интерференции мы эквализовать, ну, никак не можем.
Вся проблема - в резонансах!
Которые присутствуют в:
Головках громкоговорителей (стоячие волны в диафрагмах, подвесах и оформлении)
Акустическом оформлении (механические резонансы в панелях и поверхностях, акустические резонансы в полостях)
Комнатах.
Итак, мы тратим массу сил на борьбу с резонансами, собственно, АС, а когда мы затаскиваем их в комнату, нам нужно еще потратить какое-то время и силы на выявление и устранение серьезных резонансных проблем в помещении.
Резонансы с раличной добротностью.
Резонансы различаются по добротности, Q. Высокодобротный резонанс - это такой резонанс, который ограничен узкой полосой частот, и который звенит долго. Примером высокодобротного резонанса может служить пустой бокал для вина, который мы держим за ножку, и по краю которого тюкаем ногтем. Бокал издает чистый тон, который звенит. Если к бокалу прикоснуться пальцем и снова тюкнуть, то звон будет короче, поскольку палец забирает энергию у резонирующей системы, и ее добротность снижается. Если бокал зажать в кулаке целиком и еще раз тюкнуть, то звона практически вообще не будет. Т.е. какое-то подобие звона будет слышно, но оно будет крайне низкого «качества», или, по-другому, это будет низкодобротный резонанс. Высокодобротные резонансы отличаются острыми пиками, а низкодобротные - гораздо шире, если смотреть на них в АЧХ.
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Высокодобротный резонанс, Q=50
Музматериал: вокал и джаз-банд.
Шон Олив и я, когда еще работали в Национальном Совете Канады по Исследованиям, опубликовали как-то работу, в которой показали формы отклонений в АЧХ, которые соответствовали порогу заметности для резонансов с различной добротностью, на различных частотах, для различной музыки и звуков. Зависимость эффектов от частоты глубоко вторична, а потому здесь я расскажу только, что происходит на 500Гц. Результаты на других частотах весьма схожи. Оказывается, что для многомикрофонной ??? записи, без искуственного эха, поп-музыки или джаза порог слышимости соответствует пику на АЧХ в 10дБ. Да, выглядит это ужасно, но это едва слышно!!
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Высокодобротный резонанс, Q=50
Музматериал: симфонический оркестр.
Для крупных музколлективов или симфонического оркестра (короче, для сложной оркестровки) исполняющих в реверберирующем зале, порог заметности ниже - 6дБ (мы более чувствительны).
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Высокодобротный резонанс, Q=50
Музматериал: розовый шум.
Из всех сигналов, которые мы протестировали, самым критическим для резонансов оказался розовый шум. Для него порог слышимости был самым низким - 3дБ. Подобные низкоамплитудные, узкие пички довольно трудно измерять с большой точностью на всех частотах.
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Среднедобротный резонанс, Q=10
Музматериал: вокал и джаз-банд.
Когда мы понизили добротность, паттерн слышимости остался практически неизменным, а вот пороги заметности понизились - 6дБ.
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Среднедобротный резонанс, Q=10
Музматериал: симфонический оркестр.
4дБ!
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Среднедобротный резонанс, Q=10
Музматериал: розовый шум.
1.5дБ!
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Низкодобротный резонанс, Q=1
Музматериал: вокал и джаз-банд.
Когда же мы перешли к действительно низкодобротным резонансам, т.е. тем, что звенят несильно, выяснилось, что мы в состоянии слышать их даже при очень низких амплитудах - 2.5дБ в данном случае. Как, в таком случае, насчет аргументов, что звон высокодобротных резонансов «смазывает» звук, делая его менее артикулированным? Эти «аргументы» в основном базируются на визуальной интерпретации измерений, а совсем не на субъективном прослушивании, в котором определялась бы реальная слышимость подобных резонансов. Нет, они действительно звучат в том смысле, что реально существуют, но во всех случаях, кроме самых низких частот, услышать их практически невозможно. Хорошие инженеры должны, конечно, стараться устранять резонансы любого вида, но при этом важно хорошо понимать, что реально слышно, а что - нет.
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Низкодобротный резонанс, Q=1
Музматериал: симфонический оркестр.
1.5дБ!
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Низкодобротный резонанс, Q=1
Музматериал: розовый шум.
0.3дБ!!! Эта «кривая» выглядит практически как прямая линия. Наши глаза говорят нам, что она практически идеальна. А вот на слух явно что-то не в порядке. Итак, в данном случае, то, что мы видим, не совпадает с тем, что мы слышим. Вот почему так важно заниматься наукой и выяснять, каковы же в действительности психоакустические соотношения. Наши инстинкты могут нас подводить.
Отклонения в АЧХ на грани слышимости:
Все эти резонансы ОДИНАКОВО слышны!
Музматериал: симфонический оркестр.
Этому есть какое-то объяснение? Вероятно, все это происходит потому, что музыка и речь постоянно меняются. Так, голоса и музыкальные инструменты исполняются с вибрато - с модуляцией основного тона. Высокодобротным резонансам нужно время, чтобы «взметнуться», а потом затухнуть. Обычно мы говорим о звоне, послезвучии или затухании резонансов после того, как, собственно, сигнал прекратился, упуская из виду эффекты на фронте сигнала. Высокодобротные резонансы - узки, частотно-локализованы, а потому звуки музыки должны «держаться» достаточно долго для того, чтобы возбудить их. А таких звуков крайе мало. Низкодобротные резонансы же достаточно широки для того, чтобы реагировать на любые «происки», а кроме того, им практически не требуется времени на «восстание во весь рост».
Для того, чтобы показать нам, что мы в состоянии услышать, измерения должны характеризоваться достаточным разрешением по частоте.
Для того, чтобы вообще иметь какой-то смысл, любая АЧХ должна быть в состоянии показать нашему взору все, что может быть услышано.
Широко распространенная в аудио-индустрии убежденность в том, что мы не в состоянии измерить то, что мы слышим, уходит корнями в ситуации, когда измеренные данные были ошибочными либо неполными. А уж в производстве АС такие ситуации - сплошь и рядом.
Тест на разрешающую способность.
Q=50, резонансы на пороге слышимости.
Давайте проведем тест. Предположим, у нас есть воображаемая система, которая характеризуется высокодобротными резонансами, равномерно распределенными по оси частот. Серьезная измерительная система должна будет показать нам их все в том виде, в каком они существуют.
Частично «слепое» измерение.
Истинный уровень
Не можем измерить то, что мы слышим
Измерение высокодобротных резонансов (Q=50) на пороге слышимости с использованием временного кадра в 17мс (соответствует 60Гц).
Однако же, далеко не все измерительные системы одинаковы. Большинство из наиболее широко распространенных «систем» подслащивают пилюлю, преподнося кривые в куда как более гдадком виде, чем они есть на самом деле. А вот все системы, которые используют временнОе кадрирование (MLSSA, TEF и любая другая система на основе БПФ) могут давать правдивый результат при условии, что размер кадра достаточно велик. Здесь я покажу, что происходит в случае достаточно большого кадра (17мс), который значительно больше тех, что используются большинством производителей и обозревателей. Совершенно ясно, что измерения не выявляют существования высокодобротных резонансов в СЧ и НЧ областях, а потому они не показывают то, что мы можем там услышать.
Абсолютно «слепое» измерение.
Истинный уровень
Не можем измерить то, что мы слышим
Измерение высокодобротных резонансов (Q=50) на пороге слышимости с использованием третьоктавного анализатора спектра.
Весьма популярные третьоктавные измерения, которыми так любят пользоваться при измерениях помещений, здесь вообще непригодны. Они дают только лишь «черновой эскиз» того, что происходит, а потому пользоваться ими практически нельзя. Для нормальной работы нужен анализатор спектра с, по меньшей мере, 1/10-октавным разрешением, который позволит нам увидеть то, что нам нужно.
Полноценная (4Pi) безэховая камера.
Клинья длиной 1.2м обеспечивают «безэховость» до 60Гц, а при калибровке - до 20Гц.
Автоматическое позиционирование - моторизованная, управляемая компьютером платформа.
Для измерения АС необходимы очень большие временнЫе кадры, что может быть достигнуто только в безэховых пространствах. Можно проводить измерения и на открытом воздухе, вдали от всех отражающих поверхностей, но это совершенно непрактично. Безэховые камеры типа таких, что показана на рисунке, наоборот, весьма практичны, но безумно дороги. Однако, это и есть плата за вход в мир серьезного бизнеса. Длина клиньев определяет то, наскольно низко по частоте можно измерять с большой точностью. Эти клинья длиной 1.2м позволяют создать пространство без отражений до частоты 60Гц. Мы же калибровали его еще ниже - до 20Гц - для особой точки внутри камеры. При условии достаточно большого временнОго кадра, ЛЮБАЯ измерительная система должна дать точные результаты.
А наиболее часто указываемые данные по АЧХ так вообще бесполезны... если они, конечно, не сопровождаются графиком!!!
---
Картинка 65.
В спецификации на каждое аудио-устройство указаны данные по АЧХ. Поле допуска в +/-3дБ может характеризовать что угодно - от полного дерьма до шедевра. Само по себе оно представляет лишь бессмыслицу. К полю допуска необходимо прикладывать кривую, а к кривой - умение ее интерпретировать. Хотя, конечно, если поле допуска мало, тогда и кривая не нужна.
Частотная и временнАя области
Свзаны между собой преобразованием Фурье
Поведение в одной области сразу отражается на соответствующем поведении в другой.
Пока что мы говорили об АЧХ так, как будто только ей одной все и определяется. А как насчет такой важной характеристики, как переходная? Как насчет быстроты, напора, драйва и всего остального, что происохдит во временнОй области?
Ну, уже хорошо, что обе упомянутые области связаны друг с другом, а именно - преобразованием Фурье.
Частотная и временнАя области
Идеальная система.
Идеально линейная система должна характеризоваться чистым переходным процессом, свободным от каких-либо помех, или, иными словами, парой плоских прямых линий, изображающих постоянную амплитуду в зависимости от частоты (мы называем это АЧХ) и постоянную фазу в зависимости от частоты (мы называем это ФЧХ). Плоская АЧХ говорит нам, что уровень сигнала на всех частотах постоянен. Плоская ФЧХ говорит нам, что все процессы протекают строго одновременно и своевременно. Сочетание плоской АЧХ и плоской ФЧХ соответствует идеальной импульсной или переходной характеристике.
Частотная и временнАя области
Система, идеальная во всем, кроме высокодобротного (Q=50) резонанса на пороге слышимости.
В этом примере мы нарушили идеальность системы одним единственным высокодобротным резонансом. Узкий всплеск на АЧХ, как мы уже знаем, повторяется и на ФЧХ. Во временнОй области этот эффект проявляется как продолжительный звон (помните пустой бокал для вина?).
Если бы измерили АЧХ и ФЧХ, то с помощью компьютера м
ЗЫ Плох тот аудиофил, который не мечтает стать меломаном... :)
