Прослушивание ментально, зависит от особенностей слуха, эмоционального состояния и ещё тучи факторов, поэтому резонно перепроверяться.
Измерение амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), а так же импеданса и искажений для акустических систем (АС) и наушников вполне по силам солидным информационным ресурсам и аудио салонам. Однако в последнее время пошла повальная мода впарывать весёлые картинки и красивое видео, не утруждая себя ни какими измерениями (фактически, доказательствами). Хотя провести измерения для усилителей и того проще: достаточно спаять несложные резистивные нагрузки на 2, 4, 8 Ом, что нетрудно выполнить и в домашних условиях. А главное, научиться правильно интерпретировать АЧХ не так сложно. Тем паче в первом приближении.
АЧХ может быть измерена несколькими способами. Первый – самый древний – основан на скользящем чистом тоне (синусоидальном сигнале), который с одинаковой пиковой амплитудой пробегает в заданном диапазоне частот, и пройдя через объект исследования (например, усилитель) и изменяет свою амплитуду. Соотношение для разных частот амплитуд (пиковых или среднеквадратичных) на выходе и входе объекта и даст его АЧХ. Важна синхронизация воспроизводящего устройства с записывающим, а так же скорость изменения частоты во времени. Общепринято задавать логарифмическое изменение значения частоты во времени, тогда низкие частоты чистый тон пробегает медленно, а высокие – очень быстро, при этом не заостряется внимание на высокочастотных нюансах. График АЧХ получается сглаженным автоматически в зависимости от скорости следования чистого тона. Способ особенно хорош для аналоговой аппаратуры, т.к. позволяет проследить, как крутится фаза между каналами на разных частотах. Более того, как изменяются с частотой 2я, 3я и т.д. гармоники. Однако при вычислениях такой АЧХ с помощью цифровых девайсов многие забывают, что как воспроизводящие так и записывающие устройства (входы выходы саунд карт) работают через свою буферы, размер которых определяет задержку во времени, весьма пакостно сказывающуюся на точности результата.
Другой, очень популярный теперь способ основан на БПФ (Быстром Преобразование Фурье) – некой математической абстракции, которая при определённых обстоятельствах достаточно точно раскладывает звуковой сигнал на синусоидальные составляющие соответствующей частоты. Проблема в том, что АЧХ, полученная в лоб посредством одного БПФ статистически не состоятельна, сносная точность лишь у гармоник больших амплитуд. Поэтому требуется хотя бы усреднение во времени, а в идеале предшествующего (на каждом блоке поступающего сигнала) вычисления корреляционной функции. Реализация последнего в реальном времени крайне затруднительна даже на современных процессорах, т.к. необходимы огромные вычислительные ресурсы и при частотах дискретизации 44.1 кГц и выше. Обычно поступают проще: генерируют случайный белый шум, имеющий ровное распределение в области частот, а полученные по накопленным выборкам-блокам спектры БПФ усредняют. Реже используют дельта импульсы, мультитоны и т.д., но всё равно без усреднения шумовых составляющих в БПФ спектрах АЧХ слишком много. А любое усреднение спектров во времени ставит под вопрос понимание динамических свойств исследуемого объекта.
Третий способ основан на разложении звукового сигнала на экзотические «базисы» (Wave Lets) или полуэмпирические "огибающие" Гельберта-Хуанга и в бытовом аудио пока применяется редко, хотя даёт немало информации о динамических свойствах объекта. К сожалению, очень сложен в интерпретации.
АЧХ у АС измеряют либо в безэховых камерах (актуально только на этапе разработки), либо в помещениях с известными акустическими свойствами (целесообразно при доводке АС), а у наушников - на специальных манекенах.
High-frequency Head and Torso Simulator (HATS) Type 5128
"Благодаря встроенным реалистичным симуляторам ушей и рта, они обеспечивают реалистичное воспроизведение акустических свойств головы и туловища среднего взрослого человека. Высокочастотные HATS предназначены для испытаний электроакустики на месте и могут охватывать весь слышимый диапазон частот (до 20 кГц)."
Brüel & Kjær 4153 – Artificial Ear/Ear Simulator (IEC 60318-1)
"Искусственное ухо типа 4153 предназначено для проведения электроакустических измерений на вставных наушниках и наушниках в четко определенных акустических условиях". Основное назначение - калибровка аудиометров.
Открою секрет, получить АЧХ приемлемой точности для накладных наушников можно на домашней имитации профессионального манекена, например, взяв толстокожаный набивной мяч и, не потроша, проткнуть его расхожим измерительным микрофоном с круговой направленностью за ~50$. Главное, при измерениях точно выставлять относительно микрофона акустическую ось скрытого амбушюром динамика. С АС на одном метре удаления и того проще, реверберацию помещения легко проверить звонким хлопком ладоши: если первое эхо слабое, а второе отсутствует, то всё о'кей. Бесплатной программы типа RMAA тоже вполне достаточно. Правда, с RMAA при не особо чувствительных микрофонах и скромных микрофонных усилителях придётся задирать громкость, что негативно скажется на искажениях. Как альтернативный вариант на чём угодно воспроизводить файл белого шума, а спектр снимать в любом аудиоредакторе или простейшем спектроанализаторе вплоть до смартфоновского Advanced Spectrum Analyzer Pro. Конечно, это будут прикидки, а не дотошные измерения, но для большинства случаев самоконтроля, а так же проверки на дефект или технологический выброс вполне годные.
Так что же может рассказать «звуковая» АЧХ? Очень многое!!! Осталось только научиться читать АЧХ как книжку с картинками. А в совокупности с графиками импеданса и искажений корректно измеренная АЧХ позволяет вскрыть косяки конструкции (не мудрено, что производители держат этих "трёх китов" за семью замками) и предсказать характер звучания. Как ни парадоксально, но если бы АЧХ была идеально ровной линией, то говорить было бы не о чём. А так, каждая извилина АЧХ несёт в себе информацию. Выпуклости и впадины разумной величины в нужных местах на АЧХ, собственно, и дают востребованную специфику звания каждой АС. Например, в области 1 кГц, приятно раскрашивают звучание заодно улучшая разборчивость, тогда как холм в области 3-4 кГц даст детальный, но для чуткого слуха резковатый звук, а горб на 6-7 кГц выпятит все огрехи музыкальной записи. Впадина же в районе 200 Гц минимизирует послезвучия, а в 3-4 кГц спасёт слухача от раздражения.
При этом стремление к ровной горизонтальной АЧХ для АС имеет глубокий физический смысл: так звуковой сигнал передается наиболее достоверно, без преукрас. Понравится ли звучание АС с честной АЧХ тому или иному слушателю – совершенно отдельная тема по той простой причине, что слух у людей (даже у опытнейших аудиофилов, съевших не один пуд соли) сильно разнится. Главная проблема понимания АЧХ всё-таки в другом. Интерпретация не сглаженной АЧХ – дело тонкое, без продвинутого специалиста гиблое. Многие журнальные эксперты чураются АЧХ как чёрт ладана, дабы не попасть впросак, разойдясь толкованием со слуховыми ощущениями. А бездумно сглаженная разными примочками АЧХ даёт мизер полезной инфы. К тому же, по ГОСТу и прочим международным стандартам АЧХ у АС измеряется строго на расстоянии 1 метр, тогда как в реальной жизни прослушивание осуществляется на расстояниях более 2 метров (за исключением студийных мониторов ближнего поля). Кстати, неслучайно хорошие, правильно звучащие студийные мониторы имеют функции линеаризации АЧХ, например, при отстройке от влияния помещения. Так вот, с расстоянием у большинства бытовых АС происходит завал высоких частот: так называемая дальнобойность на ВЧ оставляет желать лучшего. В принципе, никто не мешает измерять АЧХ на разном удалении от АС, но тогда придётся отсечь львиную долю НЧ и СЧ из-за влияния отраженных звуков в помещении. Слуховая система человека облает свойством нивелировать часть отражённых звуков, а микрофон тупо ловит всё, что к нему «прилетело».
В наушниках существенных отраженных звуков практически нет (отражённые с малой задержкой от внутренней поверхности чаш наш слух игнорирует), а импеданс очень редко когда заковырист, поэтому АЧХ следует интерпретировать особо. Тут главное, отсутствие выраженных резких пиков и провалов, за которые чуткий слух стопудово зацепится. На некоторых даже СЧ участках допустим наклон АЧХ, но в целом баланс НЧ и ВЧ должен сохраняться. Для внутриканальных наушников своя специфика. Трактовка АЧХ наушников разжёвана тут.
Во многих новых моделях наушников выперты СЧ на частотах 4-5 кГц якобы в соответствии с некими целевыми функциями (Olive and Welti (2015) ( Olive, S. E., and Welti, T. (2015). “ Factors that influence listeners' preferred bass and treble balance in headphones,” in Proceedings of the 139th AES Convention, Convention Paper 9382, New York, NY.), определёнными на основе слуховых ощущений обычных людей. Однако умалчивается, как именно производилась выборка, так как если это поголовно жители шумного мегаполиса, то у всех оных следует ожидать притуплённого слуха именно на СЧ. Немало пользователей приняли нововведение (Target Frequency Responce от Harman) благодатно, типа, детальность на СЧ лучше.
Тестерами же почему то скрываются графики искажений у таких наушников. Если сия тенденция сохранится, то скоро люди с нормальным слухом станут разыскивать на барахолках старые-добрые наушники с верной АЧХ.
Для сравнения приведу АЧХ и импеданс не очень новых, но топовых Audio-Technica ATH-W5000:
Локальный подъем аж на 6 дБ в области 2 кГц с бугорком в ~3 дБ на 4.5 кГц дают сумасшедшую детализацию, что полностью подтверждается слуховыми ощущениями. Суховатость баса тоже заметна, причем со всеми перепробованными источниками. Сторонних измерений искажений пока не попадалось (а сам еще не измерял), но на слух их мизер.
Однако вспученности АЧХ на ВЧ +6 дБ и под 12 дБ это две большие разницы. Если при минимальных искажениях до 6 дБ нормальный слух еще терпит, до далее -уже нет.
************************************************************************************
