Ачх акустических систем. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустических систем: что это такое и почему она важна

Что такое АЧХ акустической системы. Как измеряется АЧХ колонок. Почему форма АЧХ влияет на звучание. Какая АЧХ считается хорошей. Как интерпретировать графики АЧХ акустических систем.

Что такое амплитудно-частотная характеристика акустической системы

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — это график, показывающий, как акустическая система воспроизводит звуки разных частот. АЧХ демонстрирует зависимость уровня звукового давления, создаваемого колонкой, от частоты входного сигнала при постоянной амплитуде этого сигнала.

Проще говоря, АЧХ показывает, насколько громко воспроизводятся низкие, средние и высокие частоты относительно друг друга. Идеальная АЧХ должна быть максимально ровной во всем слышимом диапазоне частот (20 Гц — 20 кГц).

Как измеряется АЧХ акустических систем

Для измерения АЧХ используется следующее оборудование:

• Измерительный микрофон с ровной собственной АЧХ
• Анализатор спектра или компьютер со звуковой картой
• Генератор тестовых сигналов
• Усилитель мощности

Процесс измерения включает следующие этапы:

1. На колонку подается сигнал с постоянной амплитудой и плавно меняющейся частотой (свип-тон)
2. Микрофон регистрирует уровень звукового давления на разных частотах
3. Данные обрабатываются и строится график зависимости уровня от частоты

Измерения проводят в безэховой камере или в обычном помещении с последующей обработкой для исключения влияния отражений.

Почему форма АЧХ влияет на звучание акустики

АЧХ акустической системы определяет тональный баланс звучания. Отклонения от ровной характеристики приводят к следующим эффектам:

• Подъем АЧХ в области низких частот (20-200 Гц) делает звук более басовитым
• Провал в средних частотах (200-3000 Гц) приводит к «проваленному» звучанию вокала
• Подъем в высоких частотах (выше 3-5 кГц) добавляет яркости, но может вызвать резкость

Даже небольшие отклонения в 2-3 дБ могут быть заметны на слух. Поэтому производители стремятся сделать АЧХ своих акустических систем максимально ровной.

Какая АЧХ считается хорошей для акустики

Основные критерии хорошей АЧХ акустической системы:

• Максимально ровная характеристика во всем диапазоне
• Минимальные отклонения в пределах ±3 дБ
• Отсутствие резких пиков и провалов
• Плавное спадание на краях диапазона
• Минимальные искажения вне полосы пропускания

Чем ближе АЧХ к прямой линии, тем более нейтрально и естественно будет звучать акустика. Однако абсолютно идеальной АЧХ добиться невозможно из-за физических ограничений излучателей.

Как интерпретировать графики АЧХ акустических систем

При анализе графиков АЧХ акустики стоит обращать внимание на следующие моменты:

• Общая равномерность характеристики
• Наличие пиков и провалов более 3 дБ
• Характер спада на низких и высоких частотах
• Ширина воспроизводимого диапазона частот
• Неравномерность в области 1-5 кГц (наиболее критична)

Важно помнить, что АЧХ измеряется в идеальных условиях. В реальном помещении характеристика будет отличаться из-за отражений и резонансов.

Влияние АЧХ на восприятие отдельных инструментов

АЧХ акустической системы влияет не только на общий тональный баланс, но и на звучание отдельных инструментов. Это связано с тем, что тембр каждого инструмента формируется набором гармоник определенных частот.

Например:

• Подъем АЧХ в области 80-200 Гц сделает бас-гитару более мощной
• Провал на 2-4 кГц может «убрать» атаку барабанов
• Подъем выше 5 кГц добавит яркости тарелкам и скрипкам

Поэтому даже небольшие неравномерности АЧХ могут нарушить тщательно выстроенный баланс инструментов в миксе.

Методы коррекции АЧХ акустических систем

Существует несколько способов улучшить АЧХ акустической системы:

1. Оптимизация конструкции корпуса и расположения динамиков
2. Применение акустических фильтров и фазоинверторов
3. Использование пассивных кроссоверов с точной настройкой
4. Цифровая коррекция с помощью DSP-процессоров
5. Настройка эквалайзера в помещении прослушивания

Наиболее эффективна комплексная оптимизация как на этапе разработки, так и при инсталляции акустики. Это позволяет добиться максимально ровной АЧХ и естественного звучания.

Ограничения традиционных методов измерения АЧХ

Классические методы измерения АЧХ акустических систем имеют ряд ограничений:

• Не учитывают динамическое поведение излучателей
• Не отражают нелинейные искажения на разных уровнях громкости
• Измеряются в идеальных условиях, отличных от реальных
• Не дают информации о фазовых характеристиках
• Имеют ограниченное разрешение по частоте

Поэтому современные методы анализа включают измерение импульсных характеристик, анализ искажений и другие комплексные тесты для более полной оценки качества звучания акустики.

3. Измерение АЧХ акустических систем в домашних условиях / Аудиофактор

Акустика для тестирования:
Напольные Tannoy Turnberry GR LE,
АС центрального канала Tannoy Revolution XT Center,
Полочные АС Canton Vento 830.2,
Настенные АС Canton Ergo 610.

Размещение микрофона.


Блок схема подключения для измерения амплитудно частотной характеристики (АЧХ).

Для измерения использовались следующие устройства:

1. Измерительный микрофон Behringer ECM8000
2. Внешняя звуковая карта Tascam US-4×4
3. ПК Acer V5-572G, DELL INSPIRON 5010
4. Балансный кабель XLR-XLR (5м)
5. Два кабеля Inakusik Premium  MiniJack — 2 RCA и MiniJack-MiniJack с адаптером 6.3мм (для калибровки звуковой карты)
6. ПО Room EQ Wizard 5.19 (REW).
АВ ресивер Yamaha RX-A3060 включен в режим Pure Direct. 
Все акустические системы для исходных измерений по очереди подключались к клеммам вывода фронтальных каналов.
Перед началом измерений необходимо произвести калибровочные измерения звуковой карты. Для этого соединяются выход со звуковой карты ПК и вход Jack внешней звуковой карты.
Для калибровки уровня понадобится также шумомер, однако наши измерения производились с относительной привязкой к уровню, так как весь комплекс измерений проводился с целью дальнейшей корректировки АЧХ параметрическим эквалайзером ресивера и требовалось получить данные о ее неравномерности.

Для более точных измерений желательно также провести калибровку микрофона в специальной лаборатории или использовать микрофон, который уже поставляется с калибровочным файлом. Для используемых моделей на базе Behringer ECM8000 отклонения АЧХ составляют крайне малые величины особенно в области низких и средних частот.
Исходные измерения (без привязки уровня).
Режим Pure Direct.
Характеристика звуковой карты ПК Acer Aspire V5-572. АЧХ акустической системы центрального канала Tannoy Revolution XT Center.

АЧХ фронтальных систем Tannoy Turnberry GR LE в ближнем поле.

АЧХ каналов Surround Canton Vento 830.2 в ближнем поле (сглаживание 1/12 и 1/6).

АЧХ фронтальных каналов присутствия и тыловых каналов присутствия, Canton Ergo 610. 

Другие прикладные измерения.
Canton Vento 830.2. Открытый и закрытый порт фазоинвертора. Влияние сеток в ближнем поле.

Влияние металлических сеток в Canton Ergo 610 и массивных матерчатых сеток в Tannoy Turnberry GR LE (на расстоянии 20см и 1 метр).

АЧХ Tannoy Turnberry GR LE (левый и правый канал). Изменение АЧХ в точке прослушивания при переключении ВЧ регулятора (+3дБ) на колонках.

 

АЧХ акустических систем.

Описание методов вычисления и интерпретации — Ferra.ru

Согласно «законсервированному» ГОСТу (16122-78), акустическая система любого типа характеризуется такими показателями, как чувствительность, диапазон воспроизводимых частот и неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в этом диапазоне. На что обращать внимание в первую очередь? И все ли можно поверить алгеброй?

Чувствительность измеряется при подведении к акустической системе синусоидального напряжения амплитудой 1 В некой частоты, при этом микрофон располагается на расстоянии 1 м. Тогда, измеряя развиваемое звуковое давление последовательно, шаг за шагом во всем слышимом диапазоне частот (по умолчанию 20–20000 Гц), получим АЧХ по чувствительности.

Диапазон воспроизводимых частот определяется на основе полученной АЧХ. Например, если в области низких частот глобальный спад начинается на 100 Гц, достигая на 60 Гц, скажем, –40 дБ, то нижняя граница рабочего диапазона находится исходя из некого спада, задаваемого правилами, принятыми в той или иной стране. Таким образом, в нашем примере нижняя граница злополучного диапазона может быть 80 Гц, а может 70 Гц, тут уж как правила потребуют.

Неравномерность АЧХ вычисляется подобно среднеквадратичному отклонению в математической статистике, то есть сначала оценивают среднее значение амплитуды в пределах частотного диапазона, а потом прикидывают болтанку кривой АЧХ вокруг полученного среднего. Чем больше неравномерность, тем хуже. В идеале АЧХ представляет собой прямую линию без наклона, однако в реальном мире ничего идеального не существует.

Использование АЧХ, измеренной по чувствительности, удобно для оценки неравномерности, но совершенно неприемлемо при сравнении акустических систем, имеющих разное электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, зависит от частоты. Как следствие разного сопротивления, акустические системы потребляют разную мощность при подведении равного напряжения (соотношение между мощностью, сопротивлением, силой тока и напряжением можно найти в учебнике физики). Другими словами, среднее значение амплиутды «по чувствительности» для таких акустических систем будет, мягко говоря, «кто в лес, кто по дрова». Поэтому Международная электротехническая комиссия (МЭК) при измерении АЧХ требует подводить не напряжение, а электрическую мощность, равную 1 Вт. Излучать же акустическая система будет иную (звуковую) мощность, грубо говоря, в соответствии с «персональным» КПД на разных частотах.

Замечу, что понятие «заморской» чувствительности несколько отличается от доставшегося нам со времен СССР. Чувствительность «по-ихнему» измеряется в децибелах (дБ), а «наша» — в паскалях (Н/м2). Нетрудно пересчитать из нашей относительно стандартного нулевого уровня звукового давления (210–5 Па).

Отдельного упоминания требует оптимальность разрешения по частоте, или, упрощенно говоря, шага между измеренными точками АЧХ. Пыльные от времени узкоспециализированные измерители стандартно-гостированной АЧХ выполнены на аналоговой базе и проходят частотный диапазон со скоростью, увеличивающейся по мере роста частоты. Таким образом, получают зависимость от частоты, близкую к логарифмической. У «аналоговых» АЧХ разрешение на низких частотах хорошее, на высоких — плохое (там скорость пробегания слишком высока, чтобы регистратор успевал дотошно фиксировать амплитуду сигнала с микрофона). Скоростной график определяется утвержденными правилами, ну и динамическими возможностями аналоговой аппаратуры, конечно. Продвинутые АЧХ сегодня вычисляются посредством специальных звуковых анализаторов, в которых уживаются как высокоточная цифра, так и малошумный аналог. Высококачественные звуковые анализаторы, удовлетворяющие всем международным требованиям проведения измерений, умопомрачительно дороги. Далеко не всякая российская фирма может себе позволить измерительный анализатор, выложив за него столько же, сколько за новехонькую иномарку. Для полноты картины упомяну цену измерительного микрофона с предусилителем (в комплект анализатора не входят): в две тысячи вечнозеленых еще уложиться надо. Зато хитроумная методология измерения позволяет в большинстве случаев обойтись без акустически заглушенной камеры, поскольку стоимость последней для измерения АЧХ акустических систем просто разорительна. Разрешение по частоте у таких анализаторов превосходит требуемое по действующим на сей момент правилам, впрочем, предусмотрена возможность варьирования, так сказать, в исследовательских целях. Кстати, частота изменяется линейно (!), что дает массу преимуществ, а затем анализатор пересчитывает накопленный массив в логарифмическую шкалу для отображения на стандартизованном графике.

При программной симуляции получения АЧХ на компьютере (с помощью звуковой карты) сигнал задающего генератора заменяется смоделированным в цифре сигналом. Как правило, используют скользящий тон (sweep tone), плавно пробегающий все звуковые частоты. В смоделированном сигнале частота звука возрастает практически идентично классическому измерителю АЧХ. Данный цифровой сигнал проигрывается в реальном времени (без пауз), а ЦАП аудиокарты выдает аналоговый сигнал, который поступает (через усилитель) на колонки; далее звук, излучаемый колонками, регистрируется через микрофон с предусилителем и записывается посредством АЦП той же звуковой карты. Ясно, что карта должна быть реально полнодуплексной, чтобы одновременно (на самом деле, с задержкой) озвучивать и записывать. Каждый преобразователь, усилитель и микрофон (а равно и помещение как акустический резонатор) имеет свою АЧХ, поэтому для получения корректной характеристики собственно колонок должны быть идеальными либо АЧХ всех преобразователей, либо все отклонения нужно учитывать. Записываемый в цифре сигнал тут же обрабатывается программой, которая может выдавать изменение во времени либо пиковой магнитуды, либо среднеквадратичной мощности записанного сигнала. А поскольку заранее известно, как изменяется частота в этом сигнале, то АЧХ вроде бы уже в кармане. Однако чтобы корректно определить и пиковую магнитуду, и среднеквадратичную мощность, надо задать интервал времени, в течение которого эти штуковины будут вычисляться. Задашь малый интервал — получишь АЧХ, близкую к реальной, но искаженную всякими нехорошими неровностями. Задашь большой интервал — получишь АЧХ, и близко не имеющую ничего общего с реальной, зато гладенькую, легко интерпретируемую даже чайником. Причем в случае фиксированного интервала наибольшая погрешность от причесывания-выравнивания будет выплывать по мере логарифмического роста частоты. Ясно, что для улучшения разрешения по частоте придется удлинять моделируемый сигнал, а это приведет к нарушению «гостированных» правил измерения АЧХ.

Есть еще одна тонкость. Любое физическое устройство обладает задержкой отклика во времени. В частности, диффузор динамика колонки не может мгновенно реагировать на возмущения. Чем больше масса диффузора и жестче его подвес, тем реакция потенциально хуже. Посмотрите «под лупой» на отклик микрофона во времени, например, на ударное воздействие, и вы увидите весьма непростой переходной процесс. Несмотря на отмеченные проблемы, программная симуляция позволяет вычислять АЧХ довольно близко к стандарту, но сейчас речь об ином. Похоже, стандартик-то устарел! Конечно, можно продолжать все лучше программно имитировать доисторические аппаратные измерители АЧХ, однако давайте зрить в корень. Увеличивая разрешение по частоте, получаешь четкое объяснение тому, над чем десятки лет ломали копья многочисленные интерпретаторы АЧХ.

Самое сложное и коварное кроется вот в чем. Как известно, невозможно в принципе точно определить частоту и время одновременно (так называемая неопределенность Гейзенберга). То есть, чтобы определить значение частоты, необходимо наблюдать сигнал в течение достаточного промежутка времени. Чем больше этот промежуток, тем точнее можно определить частоту, и наоборот. А так как в тестовом sweep-сигнале частота постоянно меняется, то погрешность будет тем меньше, чем медленнее нарастает частота. График изменения значения частоты известен точно, поскольку заложен в программную процедуру генерирования тестового сигнала или звукового файла. Последнее дезориентирует. Частоты в регистрируемом микрофоном сигнале поплывут относительно смоделированного и озвученного сигнала из-за многочисленных промежуточных преобразований. Так что опять приходим к необходимости замедления изменения частоты в sweep-сигнале.

Вместо тестового сигнала скользящего тона частенько используют белый шум. И для динамиков безопаснее, и с точки зрения обработки проще. Но… Тут опять есть свои «но». Для разложения зарегистрированного сигнала в спектр применяется процедура быстрого преобразования Фурье (FFT). Чтобы минимизировать погрешности случайной природы, приходится проводить усреднение результатов FFT, получаемых в разные моменты времени. Чем больше спектров усредняется, тем меньше погрешность вычисления АЧХ. Чтобы улучшить разрешение по частоте, увеличивают длину временного окна для FFT, то есть увеличивают объем выборки. В стремлении получить высокое разрешение на низких частотах объем выборки задирают за 65536. Однако на низких частотах динамики озвучивают составляющие белого шума с заниженной акустической мощностью. А это приводит к неправдоподобным завалам на низах у такой АЧХ.

Наконец, АЧХ можно получить, генерируя дельта-импульс и вычисляя модуль комплексного FFT от регистрируемой передаточной функции. Тут придется подбирать интервал повторения импульса, чтобы усреднением спектров минимизировать погрешности. По ряду причин этот метод больше подходит для АЦП, нежели для акустических систем.

Нетрудно догадаться, что три перечисленные выше характеристики представляют собой стационарные оценки, то есть не учитывают динамику акустической системы. «Вот где собака порылась!» Эксперты (как талантливые самоучки, так и заносчивые снобы, вылупившиеся из богатеньких меломанов) сплошь и рядом пытаются однозначно интерпретировать зигзаги АЧХ, подглядывая в чужие шпаргалки и руководствуясь собственными слуховыми ощущениями. Интерпретация — занятие неблагодарное, поскольку АЧХ двух акустических систем могут походить друг на друга как близнецы-братья, а звучать эти системы будут по-разному. И не факт, что одинаково звучащие колонки во всех случаях будут иметь АЧХ как две капли воды. Увы, строгой однозначности здесь нет. Тогда получается, измеряемые АЧХ никому не нужны и ничегошеньки не говорят? Нет, это не так. Просто следует помнить, что стандартная АЧХ — всего лишь условное упрощенное отражение реальности (в своем роде срез грубого слепка), хотя и выполненное строго по неким правилам, замечу, тоже условным. Иногда близость полученной АЧХ к АЧХ истинной очень хорошая, а иногда, увы, очень плохая. Зарубим себе на носу: хотя АЧХ и есть результат объективных оценок-измерений, но ее трактовка — дело субъективное. Типа «закон, что дышло. Куда повернул, туда и вышло». Другими словами, график гостированной АЧХ сродни сообщениям об ошибках, выдаваемых нынешней Windows: ложное сообщение или нет, полная дурь или случайная смесь правды и кривды, определить может только опытный специалист.

Сами производители акустических систем втихаря используют динамические характеристики (например, основанные на wavelet-преобразовании), чтобы разобраться и понять, что и как улучшать в своих колонках. Покупателям же показывают по старинке лишь характеристики стационарные, то бишь замороженные во времени. Причем зачастую очень грамотно облагороженные и причесанные, чтоб у людей, непосвященных в тайны конкретных колонок, лишних вопросов не возникало.

Что касается активных акустических систем, то в отличие от пассивных, задачка усложняется, так как к динамике (поведению во времени) колонок добавляется динамика встроенного усилителя. А у последнего, как и у любого неизмерительного усилителя, коэффициент нелинейных искажений разный на разных частотах и уровнях мощности.

Что такое частотная характеристика и как она влияет на мою музыку?

Если вы достаточно долго общались в аудиокружках, вы, вероятно, знакомы с термином частотная характеристика. Он может возникнуть практически в любом обсуждении, начиная от наушников и динамиков и заканчивая ЦАПами и усилителями и даже акустикой помещения. Знакомы ли вы с предметом или термин для вас совершенно новый, здесь есть все, что вам нужно знать о частотной характеристике.

Примечание редактора: эта статья была обновлена ​​30 июня 2021 г. для уточнения некоторых формулировок.

Как следует из названия, мы имеем дело с частотой и тем, насколько хорошо конкретный компонент способен воспроизводить все тона, которые мы можем слышать. Человеческий слух колеблется от очень низких частот всего 20 Гц до очень высоких частот около 20 кГц. Хотя индивидуальный слух будет варьироваться между этими двумя крайностями. В музыкальном смысле мы часто видим это разделение на басовые, средние и высокие частоты. Это не фиксированные определения, но обычно низкие частоты относятся к частотам от 20 до 300 Гц, средние — от 300 Гц до 4 кГц, а высокие частоты считаются выше 4 кГц, грубо говоря.

Частотная характеристика описывает диапазон частот или музыкальных тонов, которые может воспроизводить компонент.

Частотная характеристика измеряет, насколько хорошо конкретный аудиокомпонент воспроизводит все эти слышимые частоты и вносит ли он какие-либо изменения в сигнал на своем пути. Например, какую самую низкую частоту может воспроизводить сабвуфер X. За исключением каких-либо преднамеренных настроек эквалайзера, идеальная выходная частота компонента должна быть равна входной, чтобы не изменять сигнал. Это часто называют «плоской» частотной характеристикой, когда синусоидальная волна фиксированного объема (измеряемая в децибелах) может проходить через систему и будет иметь одинаковую амплитуду на всех частотах на выходе.

Частотную характеристику часто можно рассматривать как фильтр, который может усиливать или ослаблять входной сигнал для изменения звука.

Другими словами, идеальная частотная характеристика — это та, которая не регулирует громкость низких, средних или высоких частот из нашего источника. Для сравнения, если вы возились с настройками эквалайзера любого музыкального приложения, вы, возможно, видели неплоскую настройку эквалайзера, которая усиливает басы или обрезает высокие частоты и т. д. Поэтому, если компонент (например, драйвер наушников) не имеет плоская частотная характеристика, вы можете услышать больше или меньше определенных частот, чем было в исходном сигнале. В крайних случаях это может испортить впечатление от прослушивания.

Проблемы с получением плоской АЧХ

Сравнение идеальной (зеленый), вероятного незаметного реального примера (желтый) и более слышимых (красный) частотных характеристик динамиков.

К сожалению, со звуком идеал и то, что происходит на самом деле, редко идут рука об руку, а добиться идеально ровной частотной характеристики во всей цепи аудиосигнала невероятно сложно. Чаще всего это проблема с драйверами наушников и динамиками, где механические свойства, электроника и акустика в сочетании создают нелинейность, влияющую на звук. Например, согласование импеданса и емкостная связь между усилителями и динамиками, катушками индуктивности динамиков и динамиками и даже акустика помещения, в котором вы находитесь, могут повлиять на окончательную частотную характеристику.

В реальном мире вы часто будете видеть, что спецификации частотной характеристики указывают диапазон частот, например, 20 Гц-20 кГц, за которым следует величина изменения частотной характеристики, указанная в децибелах, например +/- 6 дБ. Это просто говорит нам о максимальном усилении или срезе в любой точке между заданными частотами, поэтому на самом деле ничего не говорит о том, как будет звучать продукт.

В идеале каждый компонент в сигнальной цепи должен иметь ровную частотную характеристику, чтобы звук проходил без изменений. Но реальность такова, что многие компоненты не обеспечивают идеальной производительности.

Вообще говоря, для большинства людей плюс-минус 3 дБ считается нижним пределом того, что вы можете услышать, поэтому меньшие отклонения в 1 или 2 дБ здесь и там не о чем беспокоиться. Но множественные отклонения на 3 дБ или выше, скорее всего, вызовут заметные изменения в вашей музыке. Резонансные частоты, которые проявляются в виде заметных изолированных горбов на частотной диаграмме, могут быть особенно проблематичными, поскольку определенные музыкальные ноты и тона затем преувеличиваются или маскируются.

Поэтому недостаточно посмотреть на цифру АЧХ типа 20Гц-20кГц +/- 3дБ, лучше иметь возможность видеть где происходят эти колебания акцента и как они распределяются. Более гладкая частотная характеристика лучше, чем сильно изменчивая, с идеальной целью — плоская.

В то время как компоненты динамиков наушников могут демонстрировать большие различия в частотных характеристиках, компоненты ЦАП и усилителя должны быть плоскими.

Когда речь идет о ЦАПах, выходной сигнал всегда должен быть почти полностью ровным на слышимых частотах, даже в современных недорогих конструкциях. Преобразование из цифрового в аналоговое в современном оборудовании представляет собой прямое преобразование дискретизации перед фильтрацией шума на частотах, выходящих далеко за пределы человеческого восприятия. На данном этапе нет никаких механических или акустических проблем, о которых нужно беспокоиться.

Схемы усилителя немного сложнее, но в целом: даже комбинация ЦАП/усилитель со средним значением должна иметь ровную частотную характеристику при питании всех динамиков/наушников, кроме самых низкоимпедансных.

Анализ Фурье и ваша музыка

Музыкальным продюсерам приходится много работать, так как изменение акцента означает изменение качества звука в целом.

До сих пор мы имели дело с довольно простым для понимания аспектом частотной характеристики: нелинейная характеристика изменит звучание нашего источника. Однако речь идет не только об общих понятиях, таких как низкие и высокие частоты, но также влияет на качество звука каждого инструмента в миксе. Чтобы понять этот более тонкий аспект того, как нелинейная частотная характеристика может влиять на то, что мы слышим, нам нужно обратиться к анализу Фурье.

В двух словах, анализ Фурье и преобразование Фурье показывают, что сложный сигнал может быть выражен как сумма последовательности синусоидальных волн различной амплитуды. Таким образом, квадрат, треугольник или любая другая форма волны, которая появляется во временной области, может быть представлена ​​несколькими различными отдельными частотами с различной амплитудой в частотной области. Это включает в себя формы волн, которые создаются музыкальными инструментами, начиная от резких ударов малого барабана и заканчивая толстыми прямоугольными электрогитарами.

Источник: Lucas V. Barbosa, Wikimedia

В музыкальных инструментах эти синусоидальные волны преимущественно гармонически связаны, возникающие в нечетных и четных октавах (кратных частоте основной ноты) выше основной ноты. Так, например, если вы играете натуральное до на скрипке, это звучит на основной частоте 261 Гц, плюс немного второй гармоники на 522 Гц, третьей на 783 Гц, четвертой на 1044 Гц и так далее с уменьшением уровня. Другие инструменты имеют различное относительное гармоническое содержание, что создает их уникальные звуки. На приведенной ниже диаграмме в качестве примера показаны различия частотных отношений между звучанием фортепиано и скрипки.

Гармоники могут быть тихими, но они не менее важны для вашей музыки.

ResearchGate

Почему это важно? Возвращаясь к частотной характеристике и фильтрации, теперь мы можем видеть, что неплоская характеристика не только изменяет общее представление нашей музыки, но также может изменить звучание отдельных инструментов. Даже если на графике частотной характеристики нет серьезных проблем с басами или высокими частотами, небольшие нелинейности на определенных частотах могут изменить наше восприятие определенных инструментов.

Некоторые общие правила эквалайзера заключаются в том, что уменьшение основной частоты инструмента дает менее мощный звук, а увеличение добавляет «глубину». Точно так же уменьшение гармоник инструмента приводит к тусклым звукам, которым не хватает видимого пространства, в то время как усиление гармоник увеличивает присутствие, но в конечном итоге может звучать слишком резко. Сделав еще один шаг вперед, усиление и обрезание частот различных инструментов может даже привести к маскировке или усилению звука других инструментов на дорожке. Таким образом, нелинейная частотная характеристика может свести на нет всю тяжелую работу инженера по тщательному микшированию трека.

Почему так важна частотная характеристика

Возможно, Beyerdynamic DT 770 Studio чертовски металличен.

По традиционным стандартам HiFi точная аудиосистема — это та, которая принимает входной сигнал и выводит его без каких-либо изменений . Сюда входят компоненты, начиная от исходного аудиофайла и заканчивая цифровой обработкой и такими компонентами, как ЦАП, вплоть до усилителя и динамиков. Частотная характеристика — лишь одна часть этого уравнения, но она оказывает существенное влияние на то, как звучит выходной сигнал, и, по совпадению, ее довольно легко измерить.

Связано: Частотная характеристика: Где живут звуки?

Частотная характеристика зависит не только от того, слишком ли много басов, средних или высоких частот выходит из системы. Это также может более тонко влиять на тон и баланс инструментов в треке, потенциально окрашивая и даже портя наше впечатление от прослушивания. Совершенно ровная, идеальная характеристика невозможна для каждого компонента, но современные передовые технологии, безусловно, могут приблизиться настолько, что человек никогда не сможет это определить.

Если наша цель — слушать музыку в максимально чистом виде, то мы должны обратить внимание на частотную характеристику. Это также может быть удобным инструментом, если вы ищете выход из несовершенного оборудования.

Частотная характеристика – как она влияет на звук динамика?

Когда речь идет об акустических характеристиках громкоговорителей, в технических описаниях и информации о продуктах часто используется термин «частотная характеристика». Вы также можете увидеть график, описывающий частотную характеристику. Он может быть линейным, прямым или нейтральным. Но что на самом деле означает частотная характеристика? И как это влияет на общий звук?

Что мы подразумеваем под частотной характеристикой?

Термин «частотная характеристика » сам по себе не совсем точен. В случае громкоговорителей это обычно означает частотную характеристику звукового давления или амплитудно-частотную характеристику. В зависимости от контекста частотная характеристика может также относиться, например, к коэффициенту искажения (насколько точно динамик воспроизводит исходный звук) или к импедансу (действующее сопротивление электрической цепи или компонента переменным ток). Однако для громкоговорителей решающими переменными являются частота и уровень звукового давления (в децибелах).

Измерение обычно отображается в виде кривой. Это описывает изменение уровня звукового давления в зависимости от частоты воспроизводимого звука или, проще говоря, изменение громкости в зависимости от воспроизводимого звука. Частотная характеристика также показывает частотный диапазон

, который в целом охватывает громкоговоритель.

Видео: частотная характеристика как можно быстрее

Загружая видео, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности YouTube.
Узнать больше

Загрузить видео

Всегда разблокировать YouTube

Что на практике означает нейтральная частотная характеристика?

Динамики действуют как приемники команд с точки зрения всего процесса воспроизведения звука. Они должны преобразовывать электрический импульс входного сигнала в звук. Если отдельные частотные диапазоны чрезмерно или недостаточно акцентированы, запись не будет звучать так, как предполагалось. Таким образом, линейная частотная характеристика означает, что громкоговоритель практически не влияет на систему воспроизведения в пределах 9 частот.0083 амплитуда (уровень звукового давления).

Линейная АЧХ очень важна для средних частот. Человеческое ухо особенно чутко реагирует на изменения в этом диапазоне. Однако в высоких частотах такие изменения, как правило, остаются незамеченными, поскольку взрослые не слышат выше 15 000 Гц.

Центральный динамик Definion 3 5.1-Set

А как измеряется АЧХ?

Уровень звукового давления измеряется микрофоном. Тестовый сигнал различает разные тона. Надежное измерение частотной характеристики громкоговорителей в основном возможно только в профессиональных условиях, поскольку на измерение могут влиять несколько факторов.

В акустической лаборатории Teufel

Эти факторы включают в себя микрофон, используемый в качестве измерительного устройства (должна также учитываться частотная характеристика микрофона), положение микрофона и акустические характеристики помещения, а также другие переменные. Тестовая система обычно размещается в безэховой камере (комнате, предназначенной для полного поглощения звуковых отражений). Отражения звука, возникающие в любом жилом помещении, могут иметь большое влияние на измерение амплитуды. Teufel также использует лазерный метод измерения Klippel Analyzer System.

Прямо к лучшему звуку

• ▶ Комплект Definion 3 5.1: выдающаяся точность, нейтральное воспроизведение и естественная глубина звука — стереодинамики Definion 3 имеют четыре дополнительных канала, выделенных для впечатляющего комнатного звука. Эта комбинация делает один из лучших комплектов 5.1 на рынке, который работает так же хорошо для превосходного воспроизведения музыки, как и для захватывающего звука фильмов.
• Крупный план направленного вниз сабвуфера Theatre 500

  ▶ Theatre 500: 3-полосная система обеспечивает точное и нейтральное звучание во всем диапазоне частот от 40 до 21 000 Гц. Наши специалисты по акустике также интегрировали выходы Bass Reflex для низкочастотного диапазона. Благодаря фазоинверторному каналу, отражающему пол, вы можете разместить Theatre 500 как на полу, так и на стене. Концепция постоянной направленности также предлагает дополнительные преимущества при настройке громкоговорителей. Он создает оптимальный звук для особенно большой зоны прослушивания.

Эти динамики Teufel также обеспечивают сбалансированный высококачественный звук:

Вывод: АЧХ характеризует динамику вашей акустики

• Частотная или амплитудная характеристика описывает акустические характеристики громкоговорителей.