Дамы и господа, аудиофилы и меломаны, здравствуйте.
Добро пожаловать на Dzen-канал Аудиосалона "Русский Звук", посвященный аудиотехнике.
Наш Шоурум откроется 26-27 октября 2024 года по адресу г. Москва, пр. Вернадского, 29. ПРИГЛАШАЕМ ВСЕХ НА ОТКРЫТИЕ!
Также мы принимаем участие в выставке Hi-Fi & Hi-End Show в Бородино и приглашаем Вас заглянуть в нашу комнату 1004, где будет представлена экспозиция Аудиосалона "Русский Звук" - бесплатный вход по промокоду ниже!!!
Напоминаем Вам, что ознакомиться с нашей аудиотехникой вы можете на сайте https://www.avito.ru/brands/russianaudio (сайт шоурума пока находится в разработке).
Сегодня у нас очередная статья с просторов интернета, для ознакомления нашей Дорогой публики.
Авторы (источники) - Статья Проблемы звуковой экспертизы. С. Литвин. Журнал Аудио Магазин № 3 (110) 2013, 4 (111) (2013).
Отдельно отмечаем, что мнение Аудиосалона "Русский Звук" может не совпадать с мнением авторов статьи.
Итак, поехали!
Введение
Несмотря на то, что исследованиями в области оценки качества звучания занимаются в течение нескольких десятилетий множество ученых во всем мире, выработать единую систему оценок и правил измерения пока так и не удалось.
На протяжении последних двух десятилетий (примерно с того времени, когда High End сформировался как самостоятельное направление) работа рассудительных и неспешных ученых по поиску методов оценки качества звучания стала сопровождаться жаркой борьбой двух непримиримых лагерей энтузиастов — любителей аудиотехники: так называемых объективистов и субъективистов.
Исторически это объясняется тем, что подходы к созданию аппаратуры класса High End (и используемые авторские технологии) относятся скорее к творчеству, нежели к инженерному проектированию на основе известных теорий и подходов.
И, соответственно, когда перед аудиорынком встала задача оценить технические творения, их ранжирование и продвижение, возник вопрос: по какой шкале оценивать?
Ведь каждый автор-разработчик вкладывает в аппаратуру свое видение совершенства, и само понятие совершенства в значительной мере субъективно.
В среде многочисленных ценителей технического творчества постепенно появились две радикальные группировки, можно сказать, два лагеря «воинов».
Одни оставались приверженцами старой школы и считали, что качество аппаратуры в первую очередь должно отражаться в ее технических характеристиках.
Это объективисты.
Другие же полагали, что аппаратуру надо оценивать прежде всего по тому, нравится или не нравится ее звучание, вынося технические данные за скобки.
Это субъективисты. Парадоксально, что цель у них была одна — достижение наивысшего качества звучания аудиотракта.
Однако взгляды на путь к этому были диаметрально противоположны, что и является основой противоборства, затяжного соперничества, сначала главным образом на страницах журналов, а теперь и в Интернете.
Результаты проводимых учеными исследований давали новые аргументы в руки то одного лагеря, то другого.
К тому же масло в огонь подливалось периодическими заменами элементной базы аудиоаппаратуры с расширением инженерных возможностей, появлением новых схемотехнических решений и конструкционных акустических материалов, внедрением революционных (на тот момент) стандартов аудиозаписи.
Лагерь объективистов.
Оценка аудиотракта техническими средствами Центральной идеей мировоззрения объективистов является то, что оценку качества аудиоаппаратуры необходимо производить на основе аппаратурных измерений ее технических параметров.
Это главное, обязательное условие, также субъективная оценка (посредством прослушивания), но допускается она вторична.
Классификация «объективист» возникла из-за принятия объективных (аппаратурных) измерений как основных и первостепенных. Ряд факторов осложнял положение объективистов.
Периодически, как назло, на рынке появлялась техника, имевшая прекрасные характеристики (измеренные по существующим на тот момент стандартам объективных измерений), но в то же время отвратительно звучавшая.
Болезненными были также демонстрации аппаратуры с идентичными характеристиками, но с разительно отличающимся звучанием
Объективисты постоянно оттачивали свои аргументы, придумывая новые измерения, вводя новые контролируемые параметры, уменьшая допуски отклонений и т. п., чтобы тем самым научиться обнаруживать инструментальными средствами подстерегающие аудиоиндустрию мины.
Однако слишком частая рыболовная сеть из многочисленных технических параметров и разрешенных допусков начала создавать много хлопот — она стала забраковывать не только явно некачественные аппараты, но и именитые изделия (имеющие беспрекословную репутацию и обладающие общепризнанно хорошим звучанием, но с отклонением некоторых технических показателей от «идеала»).
Глубинных причин такого положения вещей несколько. Во-первых, поскольку понимание объективистов, как и что надо мерить, вырастало из метрологии классической радиотехники, то и измеряемые параметры изначально выбирались по принципу «что обычно принято мерить», «что удобно мерить», «будем мерить то, для чего есть измерительные приборы». Именно поэтому первыми измеряемыми параметрами усилителей были амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), уровень шумов, коэффициент нелинейных искажений (КНИ), а сами измерения проводились на гармоническом (синусоидальном) сигнале.
Оценка же акустических систем основывалась на методике измерения классических излучателей (например, антенн) — определялись диаграммы направленности в разных плоскостях, АЧХ, дополненные КНИ. Зачастую стратегия была простой: берется радиотехнический параметр, затем слегка модифицируется классическая методика его измерения (к примеру, меняется частотный диапазон) и применяется к измерению «качества» аудиоаппаратуры.
Постепенно с внедрением новой элементной базы обнаружилось, что искажения в измеряемых характеристиках аудиоаппаратуры стали пренебрежимо малы, качество же звучания серьезно не улучшилось, а то и, напротив, ухудшилось. Прогрессивные специалисты все чаще начали выдвигать предположение, что на звучание существенно влияет также фазовая характеристика аудиотракта.
Опыты ученых и звукорежиссеров с прослушиванием фонограмм показали (в нашей стране эксперименты были проведены в конце 1970-х в ГДРЗ), что на качество звучания очень большое влияние оказывает правильность воспроизведения переходных процессов сигнала (например, участков нарастания звуков). Во время проводимых в ГДРЗ исследований в фонограммах искажались начальные переходные процессы звуков (так называемые атаки). Результат превзошел все ожидания: эксперты-звукорежиссеры в модифицированной таким образом фонограмме не могли определить вид инструмента (путали фортепьяно с гитарой и т. п.), хотя мелодия восстанавливалась без труда. Это говорит об исключительной важности временных (фазовых) соотношений между различными спектральными составляющими сигнала.
Методики измерения аудиотракта — это отдельная развивающаяся ветвь метрологии, в некоторых аспектах значительно отличающаяся от классической метрологии радиотехники. И причина этого заключается в том, что приемником информации в аудиоиндустрии является человек, а не техническая аппаратура, компьютер или машина. Соответственно, совершенно необходимо учитывать, что существенно для восприятия человека, а что нет. К сожалению, до сих пор в психофизике восприятия звука, теории восприятия образов остается много белых пятен, препятствующих прояснению проблем. Итак, при создании методик измерения аудиоаппаратуры надо продумавать:
— что мерить; выбранный параметр должен коррелировать (то есть должен быть связанным) с субъективным качеством звучания;
— какие измерительные сигналы использовать; необходимо выбрать технические сигналы, которые заставляют аппаратуру работать так же, как при воспроизведении реального музыкального сигнала.
Так или иначе, сегодня можно признать, что объективисты, как правило, становятся заложниками устаревших методик измерений. Лагерь субъективистов. Оценка качества аудиотракта посредством прослушивания.
Совершенно очевидно, что поскольку конечным приемником информации, создаваемой аудиотрактом, являются уши и мозг человека, то единственно верным было бы использование в роли измеряющего качество прибора именно их. При этом все способы измерений техническими средствами (по определению) могут лишь приблизиться к эталону — слуховому органу человека. А степень корреляции слуховых ощущений, с гитарой и т. п.), хотя мелодия восстанавливалась без труда. Это говорит об исключительной важности временных (фазовых) соотношений между различными спектральными составляющими сигнала.
Методики измерения аудиотракта — это отдельная развивающаяся ветвь метрологии, в некоторых аспектах значительно отличающаяся от классической метрологии радиотехники. И причина этого заключается в том, что приемником информации в аудиоиндустрии является человек, а не техническая аппаратура, компьютер или машина. Соответственно, совершенно необходимо учитывать, что существенно для восприятия человека, а что нет.
К сожалению, до сих пор в психофизике восприятия звука, теории восприятия образов остается много белых пятен, препятствующих прояснению проблем. Итак, при создании методик измерения аудиоаппаратуры надо продумавать:
— что мерить; выбранный параметр должен коррелировать (то есть должен быть связанным) с субъективным качеством звучания;
— какие измерительные сигналы использовать; необходимо выбрать технические сигналы, которые заставляют аппаратуру работать так же, как при воспроизведении реального музыкального сигнала.
Так или иначе, сегодня можно признать, что объективисты, как правило, становятся заложниками устаревших методик измерений.
Лагерь субъективистов. Оценка качества аудиотракта посредством прослушивания. Совершенно очевидно, что поскольку конечным приемником информации, создаваемой аудиотрактом, являются уши и мозг человека, то единственно верным было бы использование в роли измеряющего качество прибора именно их. При этом все способы измерений техническими средствами (по определению) могут лишь приблизиться к эталону — слуховому органу человека. А степень корреляции слуховых ощущений, она вторична. Классификация «объективист» возникла из-за принятия объективных (аппаратурных) измерений как основных и первостепенных.
Ряд факторов осложнял положение объективистов. Периодически, как назло, на рынке появлялась техника, имевшая прекрасные характеристики (измеренные по существующим на тот момент стандартам объективных измерений), но в то же время отвратительно звучавшая. Болезненными были также демонстрации аппаратуры с идентичными характеристиками, но с разительно отличающимся звучанием. Объективисты постоянно оттачивали свои аргументы, придумывая новые измерения, вводя новые контролируемые параметры, уменьшая допуски отклонений и т. п., чтобы тем самым научиться обнаруживать инструментальными средствами подстерегающие аудиоиндустрию мины.
Однако слишком частая рыболовная сеть из многочисленных технических параметров и разрешенных допусков начала создавать много хлопот — она стала забраковывать не только явно некачественные аппараты, но и именитые изделия (имеющие беспрекословную репутацию и обладающие общепризнанно хорошим звучанием, но с отклонением некоторых технических показателей от «идеала»).
Глубинных причин такого положения вещей несколько. Во-первых, поскольку понимание объективистов, как и что надо мерить, вырастало из … Во-вторых, масштабом бедствий внутри каждой характеристики. Один и тот же недостаток в звучании кто-то может считать важным, а другой — несущественным. Это связано с тем, что разные слушатели руководствуются разной шкалой значимости характеристик звучания. Скажем, для кого-то важна одна характеристика — прозрачность и точность стереопространства, для другого — живость вокала или тембральная верность середины, а для третьего — способность передавать микродинамику на пианиссимо или макродинамику масштабных сцен.
Прочие же стороны звучания для таких слушателей имеют меньшую ценность, и свойственные им недостатки не отразятся серьезным образом на обобщенной оценке качества звучания. К примеру, именно поэтому одни и те же гармонические искажения в одном и том же ламповом усилителе для одного будут несущественны (а возможно, даже желанны), а для другого — заметны и важны (за что он снимет баллы с оцениваемой техники).
Третий фактор — предварительное психологическое ожидание и настрой (тут влияют внешний вид аппарата, его конструкция, цена, марка, «толщина проводов», «размер ламп», объем акустической системы и т. п.). Естественно, не обсуждается, что слушатель-эксперт должен работать по определенному музыкальному материалу и до слуховой экспертизы обязан досконально знать тестовый диск, нюансы материала и заложенные в нем тестовые возможности. К сожалению для слушателей, многие высококачественные фонограммы способны хранить свои секреты достаточно долго. Мне не раз приходилось наблюдать подобные ситуации. Вспоминаю, как один из знатоков (вроде бы давно изучивший свой тестовый диск) при прослушивании некого нового аудиотракта воскликнул: «Ну надо же!
Оказывается, в начале этого соло трубач встает!» (звучала масштабная сцена в исполнении большого симфонического оркестра и записанная из дальней зоны зала). Самый простой вариант организации прослушивания — по принципу «оцениваю звучание сам и для себя» (например, покупатель самостоятельно подбирает себе аудиотракт) — можно не рассматривать из-за индивидуальности ситуации.
В самом деле, человеку не обязательно знать о строгих правилах проведения прослушиваний, отборе материала, он руководствуется личными предпочтениями, с удовольствием доверяет собственным ощущениям и не собирается навязывать свое мнение о качестве другим. Помощь же искушенного продавца сводится к тому, чтобы понять систему оценки конкретного покупателя и аккуратно предложить ему возможные комбинации аппаратуры, которые лучше ей соответствуют, но так, чтобы у человека осталась удовлетворенность от того, что выбор он сделал полностью сам. Другое дело — публикация итогов сравнительного теста нескольких аппаратов в СМИ, на сайте фирмы-дистрибьютора, поставщика и т. д.
В этом случае требуется прослушивание несколькими экспертами, причем необходимо ввести четкие правила прослушивания для всех экспертов с обязательной обработкой их суждений (усреднением, отбраковкой, оценкой точности и т. д.). Только тогда можно получить действительно объективный результат, не зависящий от вкусов, предпочтений и психологического настроя людей. Напомню, что во временной структуре тональных звуков музыкальных инструментов (существуют также нетональные, шумовые) исследователи выделяют три последовательные фазы: короткую фазу нарастания, соответствующую переднему фронту, или атаке; длительную фазу относительной стационарности, то есть фазу поддержки; фазу заднего фронта, называемую спадом.
Фаза стационарности характеризует свободное колебание струны инструмента (или столба воздуха в духовом инструменте и т. п.) и позволяет слуху определять высоту нот. Фаза спада характеризует процесс затухания звучания, свойства помещения, реверберацию зала. Начальная же фаза звука — фаза нарастания или передний фронт — показывает, как в инструменте возникают колебания; это быстрый переходный процесс между двумя состояниями колебательной системы: покоем и практически свободным колебанием. Именно она дает информацию о том, какая колебательная система возбуждается (о ее свойствах, инерции и пр.) и как она возбуждается (о характере звукоизвлечения, экспрессии и стиле исполнения).
Непосредственное возбуждение самой струны (на примере щипковых) и возникновение собственных колебаний в корпусе музыкального инструмента немного разнесены во времени, и по изменению спектрального состава звучания в мозгу слушателя формируется представление о конфигурации инструмента и индивидуальности его звучания.
Во время вышеупомянутых исследований в фонограммах искажались начальные переходные процессы звуков (т. н. атаки), в результате чего эксперты-звукорежиссеры не могли определить, какой инструмент записан (например, путали фортепьяно с гитарой), хотя мелодии восстанавливались без труда. Известно также, что устранение из речевого сигнала атак (составляющих лишь 10—15% его длительности) делает речь совершенно неразборчивой.
Интересный эксперимент можно провести в звуковом редакторе, инвертируя (разворачивая) во времени каждый звук в записи музыкального инструмента. В случае успеха фортепьяно можно превратить в подобие органа и т. п. при сохранении мелодической основы. В фазе нарастания сигнал наиболее информативен, широкополосен и чувствителен к искажениям, а значит, наиболее труден для воспроизведения аудиотрактом, ведь в кратчайший отрезок времени надо обеспечить большую мощность, высокую скорость, малые нелинейные искажения да еще отсутствие временных набегов между спектральными компонентами.
Притом важно учесть также хорошее демпфирование и согласование с акустической акустическая система — сама по себе (что не лучшим образом отразится на звучании). Возможность усилителей обеспечивать неискаженную передачу передних фронтов отчасти характеризуется техническим параметром «скорость нарастания». Но именно отчасти. Дело в том, что если скорость нарастания и высока, никто не гарантирует, что в фазе атаки у усилителя не возникают другие искажения, которые сводят это на нет. Например, излишнее подчеркивание трактом передних фронтов (см. рис. 1) тоже нежелательно, хотя и встречается гораздо реже.
Изучением заметности подобных искажений ученые занимаются достаточно давно — со времени разработки автоматических регуляторов уровня и их внедрения в системы звукового и радиовещания СССР. На рис. 2 и 3 показаны графики выявленных порогов субъективной заметности искажений передних фронтов (атак) звуков (Осташевский Е. Н., Нечаев И.К., Ишуткин Ю. М. Чувствительность слуха к изменению параметров атаки звуков музыкальных инструментов // Труды Ленинградского института киноинженеров. 1989. № 1). Опыт многолетних прослушиваний разных аудиосистем показывает, что звучание аудиотрактов, затягивающих процессы нарастания, маловыразительно, оно вызывает мысли, что исполнители равнодушны к исполняемой музыке, просто спят. Такие тракты часто называют медленными.
Мне самому не раз приходилось слышать тракты, искажающие субъективно воспринимаемый темп произведения. При этом инструментальные измерения временных интервалов полотна покажут, что длительность звучания нисколько не изменилась (ведь источник воспроизведения и запись не менялись). Забавно ощущать, когда при переключении усилителя между двумя разными акустическими системами ритм-секция рок-н-рольной команды вдруг теряет сыгранность, уходит драйв, классный барабанщик превращается в начинающего неумеху…
Что-то подобное я иногда испытывал в концертной работе, когда фонограмма, сделанная в репетиционном помещении (где время реверберации небольшое), значительно отличалась по субъективному темпу от фонограммы, записанной в большом концерном зале, хотя исполнители были одни и те же. Все это показывает, что субъективно воспринимаемый темп — вещь сложная и определяется не только формальным музыкальным темпом, избранным исполнителями, но внутренней структурой звучания, как живого, так и записанного.
Известно, что настоящие музыканты — профессионалы акустического направления по-разному исполняют одни и те же произведения в разных залах, поскольку в процессе исполнения они ориентируются на акустические особенности пространства. Интересные результаты были получены на кафедре радиовещания и электроакустики МТУСИ — в начале 2000-х там разрабатывались и опробовались алгоритмы выделения и анализа огибающей звукового сигнала для быстро протекающих переходных процессов. В рамках научной работы студенты пытались найти и выделить из звукового сигнала такие его параметры, которые коррелировали бы с эмоциональной наполненностью звучания. На рис. 4 приведены графики для образцов мужской речи, когда диктор был в спокойном эмоциональном состоянии (синяя кривая) и в состоянии страха (красная).
Они показывают, насколько часто в отрывке звукового сигнала встречались передние фронты с заданными значениями крутизны. Видно, что эмоциональная окраска звучания (в данном случае страх) связана с учащеннным появлением у звуков более резких передних фронтов с увеличенной крутизной (то есть среднестатистическая атака звуков становится более крутой). Не менее любопытны полученные там же, в МТУСИ, результаты по оценке поведения временной огибающей сигнала в фазах передних фронтов (то есть атак звуков) при прохождении звукового сигнала через MP3-кодек. По собственному опыту многие знают, что звучание MP3-записей по своей динамике отличается сонностью, невыразительностью, неэмоциональностью и т. д. (прочие искажения мы при этом выносим за скобки).
Вот что показывают графики крутизны передних фронтов (рис. 5). Изменения видны очень хорошо. Уменьшение эмоциональности звучания сопровождается повышенной частотой появления в сигнале более пологих фронтов, что свидетельствует о затягивании переходных процессов.
Оценка того, насколько правильно аппаратура передает переходные процессы, — дело будущего (надеюсь, ближайшего), но в метрологии аудио есть неоднозначности и относительно тех параметров, которые измерятся уже давно. Поведение многих элементов аудиотракта (это относится и к источникам, и к усилителям, и к акустическим системам) зависит от свойств воспроизводимого ими сигнала. Это не новость.
В самом деле, любой элемент реагирует на воздействие, внося что-то свое (в мире нет ничего идеального), и дополнительно вносимое им может быть приятным для слушателя, может остаться незамеченным, а может и вызвать отторжение. Все элементы аудиотракта нелинейны (в той или иной степени), инерционны, содержат кольца обратных связей (электрических, электромеханических, механических, хотим мы того или нет). Эту нелинейность поведения элементов следует понимать в широком смысле — как зависимость реакции, поведения, свойств элемента от свойств внешнего воздействия.
Возникает логичный вопрос: на каких сигналах основано множество стандартизованных методик измерения? Правильно — на стационарных, а зачастую на гармонических (синусоидальных). Но ведь мы слушаем музыку, а не синусоидальные тоны. И измерять аппаратуру надо в тех режимах, в которых она потом будет работать.
Огибающая усредненного спектра музыкального сигнала имеет значительный спад по мере повышения частоты (до 30 дБ и больше). И вот вопрос: корректно ли измерять КНИ усилителя или АС на неизменном уровне синусоидального сигнала во всем диапазоне частот (так, как требует большинство стандартов)? Или же стоит учитывать спад высокочастотных составляющих в реальном сигнале, снижать уровень измерительного сигнала по мере повышения частоты и тем самым создавать условия, приближенные к реальной эксплуатации?
Что же правильно? Но и это не все. Как из множества значений КНИ, измеренных на разных частотах, сформировать теперь итоговое интегральное значение? Надо ли принимать во внимание объективно различную чувствительность слуха к искажениям в разных частотных полосах, и если надо, то как это делать? Большое значение имеет и методика измерения искажений. Например, специалисты в области конструирования аудиотехники знают о существовании нескольких способов оценки нелинейных искажений, различающихся по типу входного сигнала (однотоновый, многочастотный, шумовой и т. д.) и дающих неодинаковые результаты на одной и той же аппаратуре. Причин этих отличий много.
Одна из наиболее простых — неидеальный источник питания в измеряемой аппаратуре. В случае сигнала, состоящего не из одного тона, начинается дополнительная паразитная модуляция одних спектральных компонент другими, что ухудшает числовую картину искажений по сравнению с простым однотоновым методом. Для аппаратуры низкого качества тип входного измерительного сигнала не принципиален (в силу постановки задачи), а вот при измерении (пусть и промежуточном, технологическом) аппаратуры High End следует задуматься о верном выборе сигнала.
Важный методический вопрос: можно ли оценивать качество тракта по сумме оценок качества всех его компонентов? Иными словами, правильно ли измерять отдельно усилитель, АС и источник или же при измерениях необходимо учитывать их взаимное влияние друг на друга? Напрашивается вывод, что, конечно же, при измерениях правильнее было бы создать для каждого компонента условия, близкие к условиям реального тракта. Это обеспечит лучшую сходимость результатов измерений с оценками субъективного прослушивания. Однако для того, чтобы разные лаборатории могли проводить измерения в схожих условиях, надо договориться о параметрах неких стандартных компонентов. Так родились понятия эквивалента электрической сети, эквивалента акустической системы и т. п. И еще: что делать с кабелями? Ведь это такие же равноправные компоненты тракта. Раз они влияют на звук, значит, влияют и на технические характеристики тракта (то, что их влияние сейчас мало кто может измерить, не означает, что влияния нет; это лишь вопрос времени, разработки новых методик, выделения новых параметров, ясно коррелирующих со звуком).
Какие кабели считать «стандартными»? Из множества вопросов многие носят фундаментальный характер. На сегодняшний момент необходимо признать, что имеющиеся методики инструментальных измерений не в состоянии дать результат, который достаточно хорошо согласуется с итогами прослушивания. И специалисты в области аудио это прекрасно знают на своем опыте. Но и заявлять, что измерения бесполезны, тоже не следует. Они полезны при разработке аудиотехники, ее настройке, выявлении причин плохого звучания компонента или прототипа. Кроме того, опубликованные характеристики аппаратуры могут помочь грамотному установщику подобрать пары устройств, чтобы впоследствии их прослушать, подыскать замену, альтернативу (подразумевается, что специалист должен рассматривать не один-два, а комплекс параметров аудиокомпонента).
