Часть 1. Представление АЧХ. Ось Y - амплитуда.
Джин Делла Сала — 29 марта 2016г. Audioholics.com©️
Каждый аудиофил мечтает об акустических системах, которые воспроизводят звук без искажений в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Журналы, посвященные аудио индустрии, нередко пересказывают заявления производителей либо в текстовом виде, либо с помощью собственных измерений, чтобы подчеркнуть преимущества продукта.
Я убеждён, что большинство производителей и журналистов не то чтобы откровенно лгут, или вводят в заблуждение покупателей, а просто не рассказывают всей истории. Они либо не владеют надлежащими измерительными приборами, применяют некорректную методику измерений параметров АС, либо из-за того и другого вместе взятых.
Давайте начнём с частотной характеристики. Предполагается, что она должна рассказать нам что-то важное о том, как громкоговоритель может звучать в помещении. Если это так, то нам понадобится целый набор кривых, описывающих прямой (первый) звук, который достигает наших ушей прямо по нулевой оси, а также другие кривые, описывающие звуки, отражённые от стен, пола и потолка и достигающие наших ушей чуть позже.
Хотя это очевидное утверждение, индустрия маркетинга уже давно решила, что нам будет достаточно одной кривой — осевой кривой, описывающей прямой звук. Это можно понять, потому что осевая кривая обычно выглядит лучше всех остальных кривых, которые можно измерить, а всем хочется хорошо выглядеть, верно?
Стандартный график зависимости амплитуды от частоты (АЧХ), который мы привыкли видеть при измерении акустических систем и сабвуферов, должен показывать нам линейность динамика в пределах его рабочей полосы частот.
Выше на рисунках приведены результаты измерений двух акустических систем. Взгляните на графики и подумайте, какую акустическую систему вы бы предпочли, если бы вам нужна была максимально точная и «ровная» амплитудно-частотная характеристика в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Взглянув на графики, большинство пользователей наверняка предпочтут график B, потому что у него более ровная и плавная кривая, а у графика A все не так хорошо. По правде говоря, вы смотрите на параметры одного и того же громкоговорителя то есть, на один и тот же график.
Разница лишь в том, как я отобразил собранные данные, но будьте уверены: данные на обеих кривых абсолютно одинаковы. Измерение проводилось в помещении на расстоянии 8 футов от моего правого фронтального эталонного динамика (RBH Sound T-30LSE).
Измерение не было синхронизировано по времени и проводилось в установившемся режиме, поэтому на результат повлияла обстановка в помещении. Единственное различие между этими двумя графиками — шкала в децибелах по вертикальной оси. На графике A по вертикальной оси шкала составляет 24 дБ, а на графике B — 120 дБ (инженеры называют это маркетинговой кривой).
Чем больше масштаб (динамический диапазон) по вертикальной оси, тем меньше деталей вы увидите в результатах измерения. Я не могу сказать вам, сколько так называемых «профессиональных» обзоров я вижу на других аудиовизуальных сайтах и в печатных изданиях, где используется шкала в 120 дБ или выше, чтобы создать иллюзию плавного линейного отклика у обозреваемого динамика.
Нам лично нравится использовать шкалу 60 дБ для всех измерений громкоговорителей, и мы часто используем более мелкие вертикальные шкалы, если хотим рассмотреть проблемную область подробнее. Большинство инженеров при проектировании и анализе продуктов используют для отображения данных шкалу 40 или 50 дБ.
Будьте внимательны при прочтении технических характеристик акустических систем и примите во внимание эти трюки с масштабированием значений амплитуд на вертикальной оси графиков АЧХ.
Часть 2. Представление АЧХ. Ось Х - частотный диапазон.
Продолжим изучение АЧХ. Теперь обратим внимание на горизонтальную ось, на которой отложен частотный диапазон от 20 до 20 тысяч герц. На графиках вверху мы видим тот же исследуемый динамик, те же измерения.
Вертикальная шкала амплитуд установлена на 60 дБ, что вполне хорошо, а вот на горизонтальных осях применяется различные методы сглаживания. На левом изображении сглаживание не используется вовсе, а на правом применяется сглаживание величиной в 1/3 октавы, что рисует более ровный график АЧХ.
Чтобы получить точные измерения, важно собрать достаточно большой массив данных по частотам, иначе мелкие детали будут упущены и общее измерение может не выявить проблемные области тестируемого динамика.
Распространено ошибочное мнение, что спектральный анализ в полосу 1/3 октавы является достаточно точным приближением к критическим диапазонам восприятия в среднем и высоком частотных диапазонах. Некоторые утверждают, что наше слуховое восприятие ограничено именно этим разрешением, равным 1/3 октавы.
На самом деле эти диапазоны сглаживания определяют полосу частот, в пределах которой спектральная информация суммируется и одновременно происходит маскировка тональных сигналов широкополосным шумом.
Тембральные шероховатости, которые сглаживаются влияют на узнаваемость звуков и тембров. Сглаженные на 1/3 октавы измерения маскируют проблемы производительности динамиков и поэтому, для получения более точной картины работы АС, требуется более высокое разрешение (например, 1/20 октавы).
Поскольку большинство наших измерений акустических систем проводится в помещении, мы обычно используем сглаживание на 1/12 октавы, которое не является идеальным, но позволяет получить гораздо более полное представление о характеристиках акустической системы, чем типичные графики с разрешением на 1/3 октавы, которые можно найти в большинстве печатных и онлайн-журналов об аудио- и видеотехнике.
Разработчики акустических систем обычно используют измерения с более высоким разрешением в процессе проектирования громкоговорителей для устранения возможных неполадок.
Сглаживание обычно не требуется при измерениях в ближнем поле или в безэховых камерах. Сглаживание, на самом деле, это полезный метод для измерений АС в помещении, который, если им не злоупотреблять, позволяет получить относительно точный график характеристик динамика, устраняя при этом отражения от стен и их влияние на то, что мы слышим в реальном мире. Это называется сглаживанием путём спектрального усреднения.
Альтернативный метод — пространственное усреднение, которое очень полезно при измерениях в ближнем поле (обычно 1–2 метра) сложного источника, например акустической системы, где мы знаем, что будут возникать ошибки из-за акустических помех. Поэтому мы проводим несколько измерений с высоким разрешением под разными углами и усредняем их.
Это можно интерпретировать так: мы очень хорошо представляем себе, что именно мы измерили, но мы не уверены в том, где именно в пространстве это происходит. При измерении акустических систем последний метод на самом деле более полезен, и мы планируем чаще использовать его при измерении АС в помещении.
Некоторые издания, посвященные аудио- и видеотехнике, доходят до того, что рисуют в Excel график в виде прямой линии, чтобы отобразить АЧХ, а некоторые производители публикуют смоделированные частотные характеристики своей продукции.
Если график выглядит слишком ровным, то, скорее всего, он не очень точно отражает реальные характеристики продукта, а является маркетинговым инструментом продаж.
Джин Делла Сала — 29 марта 2016г. Audioholics.com©️
