Audio Dictionary/ Harmonic Distortion
В идеальном аудиоустройстве, таком как усилитель или магнитофон, выходной сигнал будет точной копией входного сигнала без каких-либо изменений, за исключением, возможно, уровня мощности. Однако, идеального устройства не существует, и выходной сигнал всегда будет иметь некоторые искажения по сравнению с входным (исходным) сигналом.
Простейшая форма искажения заключается в добавлении к выходному сигналу нежелательных гармоник (частот, кратных исходной) от входного сигнала. Это называется гармоническим искажением и вызвано тем, что аудиосистема не является идеально линейной.
Гармонические искажения обычно измеряются в процентах. Считается, что усилитель, выдающий 10 Вольт при частоте 1000 Гц и добавляющий искажение в виде 1 Вольта при частоте 2000 Гц (кратная 2 от основной), имеет 10% искажения второй гармоники. 
Нежелательная, в данном случае, частота называется второй гармоникой или гармоникой второго порядка, так как ее величина в два раза больше основной частоты (если она больше в 3 раза, то называется гармоникой 3-го порядка и тд.).
Гармонические искажения лучше всего измерять спектральным анализатором, который отображает все существующие гармоники в аудио сигнале. Суммарный уровень всех добавленных гармоник называется Total Harmonic Distortion (THD), и выражается в процентах от уровня измеряемого сигнала.
Различные аудиоустройства вносят различные типы гармонических искажений. Например, аналоговый магнитофон чаще всего добавляет гармоники нечетного порядка (в основном третью гармонику), в то время как обычный усилитель добавляет гармоники как четного, так и нечетного порядка.
Ламповые усилители добавляют гармонику более низкого порядка, а транзисторные, как правило, добавляют гармонику более высокого порядка. Это, по крайней мере, частично объясняет различия в «звуке» между различными типами устройств.
Когда звук состоит из второй гармоники, то он воспринимается «громким», «медным» и «ярким». С другой стороны, гармоники 3 порядка создают несколько «приглушенный» звук, который считается нежелательным.
The Audio Dictionary. Glenn D.White©️
Audio Dictionary / Tone Control
Регулятор тембра
Один или несколько регуляторов на панели усилителя или предусилителя звука, которые изменяют относительный баланс между высокими (высокочастотными) и низкими (низкочастотными) тонами.
Регуляторы тембра, на самом деле, являются эквалайзерами, которые изменяют кривую частотной характеристики устройства.
Регуляторы тембра сильно различаются по своему устройству и воздействию на сигнал. Самые ранние регуляторы тембра представляли собой простые переменные фильтры низких частот, которые уменьшали шум в записях грампластинок, вращающихся на скорости 78 об/мин, и снижали шум в трансляции радиоприемников в АМ диапазоне.
Сегодня эти регуляторы сконструированы таким образом, чтобы в среднем положении своего вращения они не оказывали на сигнал никакого эффекта, обеспечивая ровную частотную характеристику, а вращение его влево или вправо уменьшало/увеличивало высокие или низкие частоты.
Назначение регулятора тембра заключается в компенсации (исправлении) несоответствия в работе отдельных компонентов системы: источника, усилителя с громкоговорителями или компенсации неправильного расположения громкоговорителей в комнате.
Некоторые конструкции регуляторов тембра хорошо подходят для такого рода тонкой настройки системы, вызывая лишь незначительные изменения в звучании, в то время как другие схемы регуляторов могут допускать чувствительные искажения частотной характеристики.
В некоторых домашних системах есть даже графические эквалайзеры для управления широким спектром частот. Такого рода устройства следует использовать с осторожностью во избежание значительных искажений.
Многие поклонники хорошего звука пришли к выводу, что использование регуляторов тембра можно исключить вовсе из системы. Лучше без них, говорят аудиофилы!
Однако, следует заметить, что существование такой вещи, как идеально ровная частотная характеристика при путешествии сигнала от микрофона в студии до вашей акустической системы, не существует.
Нам приходится сталкиваться с огромным множеством производителей музыкальных записей, различных по типу носителей аудиозаписей, по-разному сконструированных источников, усилителей и прочих воспроизводящих звук компонентов, где каждый создатель сам выбирает/настраивает тональный баланс и равновесие. Поэтому тонкая настройка тембра в большинстве случаев оправдана.
Однако, мне доводилось, все же, слушать сетапы без регуляторов тембра, где все, начиная от качества записи и расположения акустических систем, было тщательно подобрано.
И эти сетапы звучали великолепно!
The Audio Dictionary. Glenn D.White©️
Интермодуляционные искажения
Intermodulation Distortion
Усилитель в идеальной ситуации должен усиливать все частоты одинаково. Это – мечта аудиофила! Но, к сожалению, пока не удается создать полностью линейный усилитель.
Усилитель, в силу физических и конструктивных особенностей деталей, из которых он состоит, является нелинейным. То есть он по-разному усиливает различные частоты в зависимости от их амплитуды на входе.
И мало того, в процессе усиления к сигналу, который пробегает через каскад транзисторов, ряды конденсаторов и лабиринт катушек индуктивности, добавляются всевозможные искажения в виде побочных частот, которых отродясь не было в сигнале до усиления. Такова физика процесса!
Музыка – это сигнал сложной формы, состоящий из множества наложенных друг на друга тонов различных инструментов. Это не идеальная синусоида чистого тона, которую мы рассматривали выше, упрощая ситуацию намеренно, для понимания физического смысла различных параметров аудиосигнала, таких как: частота, длина волны, фаза и амплитуда.
Ситуацию придется усложнить и представить, что в музыкальном треке звучит флейта-пикколо на устойчивой высокочастотной ноте, а затем вступает удар бас-барабана. Его громкий низкочастотный звук добавляется к звуку пикколо, и объединенная форма сигнала подается в усилитель мощности.
Так вот, усилитель, в силу своей нелинейности, будет усиливать пикколо на разную величину в зависимости от текущей амплитуды баса. Пикколо будет изменяться по амплитуде в зависимости от изменения амплитуды баса. Получается, что амплитуда баса «моделирует» пикколо, и звучание флейты будет «трепетать» в присутствии бас-барабана.
Этот эффект влияния одних частот на другие называется интермодуляционным искажением (IMD). Мы выше рассматривали гармонические искажения, которые добавляют к выходному сигналу нежелательные частоты (гармоники), кратные исходной частоте, то есть умноженные на 2,3,4,5 т. д., но меньшие по амплитуде. Эти нелинейные искажения называются гармоническими.
Так вот, усилитель добавляет к гармоническим еще и интермодуляционные искажения, которые не умножают кратно частоту, как это делают гармонические искажения, а просто прибавляют (или отнимают) к одной частоте величину другой. Все это не очень хорошо воспринимается на слух: кратное умножение частоты на 2 или 4 не так раздражает слух, как простая сумма частот.
В нашем случае с флейтой и барабаном, к частоте флейты прибавляется/отнимается частота баса, поэтому флейта будет окрашена в определенных, совместных с барабаном, моментах звучания.
Гармонические искажения идут рука об руку с интермодуляционными: если есть одни, то будут и другие. Мало того, интермодуляция (IMD) может искажать не только исходные частоты, но и порожденные гармоническими искажениями, кратные частоты. Короче говоря, имеем компот!
Но отчаиваться не стоит: современный уровень изготовления радиодеталей и схемотехника усилителей успешно борются с обоими видами искажений, загоняя их «под плинтус» уровня шума усилителя.
Если ваш усилитель имеет низкий уровень THD, то и уровень IMD будет низким. Покупайте компоненты, собранные из качественных радиодеталей! Хай-энд – рулит не просто так!
Да, забыл сказать: интермодуляционные искажения могут генерировать широкополосные динамики, которые в силу своей родословной должны одной мембраной отыгрывать весь спектр частот. Не крутите ручку громкости сильно вправо, эти мембраны не любят сильной громкости. Дайте им работать на средней интенсивности.
