Что самое главное в характеристиках звуковой аппаратуры? Мощность, диапазон воспроизводимых частот или уровни звукового давления - на что смотреть? На амплитудно-частотную характеристику (АЧХ), именно она может показать, как работает то или иное аудиооборудование. АЧХ – это то, на что вы должны обращать внимание в первую очередь при выборе устройств, другие характеристики теряют всякую ценность при плохой АЧХ. Амплитудно-частотная характеристика показывает зависимость отклонения в громкости воспроизводимого звука в (дБ) от его частоты в (Гц).
Человеческий слух способен воспринимать звуковые волны частотой от 20 Гц до 20 000 Гц. Это в идеале. На самом деле, данный частотный диапазон сужается с возрастом (особенно высокие частоты) и его рамки зависят от пола и гигиены слуха. Например, любители громкой музыки, наушников и работники шумных производств частично теряют слух, и верхняя граница слышимого диапазона сильно смещается. Поэтому еще раз призываем вас беречь свой слух и не забывать о его гигиене. Подробнее об этом можно почитать здесь.
Что значит хорошая АЧХ?
Если ограничиться одним предложением, что АЧХ должна иметь форму, близкую к прямой. Но мы не ограничимся, конечно, а расскажем поподробнее.
Если устройство имеет хорошую АЧХ, то оно правильно воспроизводит все низкие, средние и высокие частоты в правильном соотношении между собой, что обеспечивает чистый, богатый и насыщенный звук. По АЧХ можно увидеть, на сколько дБ звук отклоняется от нормы в конкретном диапазоне частот. Ориентируемся на следующие цифры:
- ± 1 дБ – минимально различимое изменение звукового давления;
- ± 3 дБ – заметное, но допустимое отклонение;
- > 10 дБ – существенное отклонение в громкости, могут неприятные ощущения при прослушивании.
Напомним, что шкала громкости, выраженной в децибелах (дБ) является логарифмической, поэтому увеличение громкости на 10 дБ означает, что звук будет звучать в два раза громче. О характеристиках звука можно почитать здесь. Неравномерность АЧХ должна быть указана производителем, иначе стоит настороженно относиться к данному продукту.
Таким образом, частотный диапазон, в пределах которого качество звука соответствует заявленному, отмечается с помощью крайних точек (например, 40 Гц – 16000 Гц), вне этого диапазона наблюдается значительное отклонение от усредненных данных, причем величина отклонения должна быть также указана (например ± 1дБ или ± 3 дБ).
Например, в описании акустической системы может быть написано: 50 Гц – 20 кГц (± 3 дБ). Следовательно, стоит понимать эту запись так: данная акустическая система имеет достоверное звучание в диапазоне 50 Гц – 20 кГц и имеет отклонения от линейности в районе трёх децибел в обе стороны, а за рамками этих границ резко увеличивается неравномерность звучания.
На самом деле, и такая запись не является особо информативной и поводом доверять производителю, т.к. АЧХ нужно показать в виде графика. Обнаружили вы график АЧХ и… что дальше? Как его читать и понимать?
Как читать АЧХ?
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представляет собой график, демонстрирующий разницу величин амплитуд выходного и входного сигналов во всем диапазоне воспроизводимых частот. Получают этот график путем подачи синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. По вертикальной оси откладывается уровень звукового давления (или громкость) в дБ, по горизонтальной – частота в Гц. В точке на графике, где частота равна 1000 Гц, принято отмечать на вертикальной оси уровень 0 дБ.
В идеале АЧХ должна представлять собой ровную горизонтальную линию, чего на практике не бывает никогда. Всегда присутствуют пики и провалы различной глубины и высоты (в дБ). Изучая график АЧХ, стоит обращать особое внимание на величину неравномерности кривой: чем больше величина отклонений, тем больше частотных искажений тембра в звучании.
Область низких частот (НЧ). Провалы в этой области приводят к потере сочности звучания басов. Появление пиков – причина бубнящего и гудящего звука.
Область высоких частот (ВЧ). Падение уровня ВЧ приведет к тусклому и невнятному звучанию, пики – к свистящим и раздражающим звукам.
Область средних частот, как правило, остается более или менее равномерной у всех устройств, существенные отклонения от линейности графика наблюдаются нечасто.
Проиллюстрируем вышесказанное на АЧХ условных наушников.
- Фиолетовая кривая – почти идеальная АЧХ.
- Красная кривая – подъем в области НЧ, а значит, у наушников ярко выражены басы.
- Зеленая – спад в области НЧ, а значит низкий уровень звучания басов, больше напоминающий звучание акустических систем.
- Оранжевая кривая – пик в области ВЧ, а значит, мы имеем наушники с возможными сибилянтами, подчеркивающими звук «с».
- Голубая кривая – подъем в области ВЧ, наушники с ярким и звонким звучанием.
А теперь посмотрите на относительно ровные АЧХ полноразмерных студийных наушников.
И хотя можно видеть отклонения от линейной АЧХ (у некоторых моделей даже порядка 13 дБ), но в целом кривая довольно плоская и серьезных завалов и пиков не наблюдается, что говорит о приемлемости звучания данных наушников.
Для колонок, наушников и микрофонов отклонение в 2-3 дБ считается очень хорошим. Усилители и другие чисто электронные устройства должны укладываться в 0,5-1 дБ.
Кстати, если говорить именно о наушниках, то на их АЧХ могут влиять посадка (в случае накладных наушников), глубина и угол расположения в ухе (для наушников-вкладышей), форма и материал амбушюр. Например, заменив силиконовые амбушюры у наушников-вкладышей на амбушюры из вспененного материала, вы можете получить лучшую звуковую картину с глубокими басами и качественными верхами.
Как измеряется АЧХ?
Методики для измерения АЧХ наушников и акустических систем отличаются. Так, показания динамиков, встроенных в акустические системы, измеряются в пространстве, обеспечивающим отсутствие эха, то есть исключающим отражение звуковых волн. Такие измерения можно производить на открытом пространстве, но чаще всего используют специальное помещение со звукопоглощающими панелями и другими способами минимизации эха.
Что касается наушников, то измерения их характеристик проводят на специальном стенде, амплитудные характеристики которого зависят от его конструкции. То есть вы должны понимать, что в этом случае на АЧХ будет влиять не только конструкция наушников, но и характеристики самого измерительного стенда, которые должны быть указаны при фиксации рабочего диапазона частот. Вполне логичным кажется необходимость сравнивать АЧХ различных наушников, измеренных на одном стенде. К сожалению, не всегда можно найти такие данные, так как обычно ан практике применяют стенды с разными конструкциями.
АЧХ усилителя
Частотные характеристики усилителя определяются коэффициентом усиления (или выходным напряжением).
На графике АЧХ можно наблюдать линейную стабильность коэффициента усиления в средней части спектра (от 20 Гц до 20 000 Гц), данный интервал является полосой пропускания усилителя. Также видны точки в НЧ и ВЧ областях, где наблюдается падение уровня коэффициента усиления на 3 дБ (нижняя и верхняя, соответственно). В данных точках выходная мощность усилителя уменьшается в два раза, поэтому эти точки иногда называют точками половинной мощности. Чем шире полоса пропускания усилителя и чем она ровнее, тем лучше усилитель.
Заключение
Стоит понимать, что иногда АЧХ устройства, указанная в его описании, – это всего лишь маркетинговый ход. Ведь производителям нужно повышать продажи своей продукции, а значит можно пойти на некоторые хитрости. Поэтому надо помнить, что АЧХ – это фундаментальная характеристика аудиотехники, но не стоит воспринимать ее как истину в высшей инстанции. Важно, в каких условиях снималась эта характеристика и насколько она достоверна. Можно сравнить данные, которые можно найти на специализированных сайтах и форумах.
В любом случае важно научиться правильно читать и понимать график АЧХ, видеть по нему нюансы работы и звучания конкретного устройства. Поэтому изучайте, разбирайтесь и выбирайте то, что вам подходит.
Оригинал публикации: https://pop-music.ru/articles/chto-takoe-achkh-i-kak-ee-chitat/