Ачх наушников. Амплитудно-частотная характеристика наушников (АЧХ): полное руководство

Что такое амплитудно-частотная характеристика

Чтобы понимать и разбираться в том, как та или иная аппаратура или АС работает необходимо хотя бы в общих чертах знать, что такое амплитудно-частотную характеристика звука. АЧХ (сокращенная аббревиатура параметра) — фундаментальный показатель в аудиотехнологиях, содержащий достаточно много важной информации.

Амплиту́дно-часто́тная характери́стика (АЧХ) — зависимость амплитуды выходного сигнала некоторой системы от частоты её входного гармонического сигнала. WikiPedia

От того, насколько АС обладает качественной амплитудно-частотной характеристикой, в конечном итоге, зависит то, какой звук будет принят человеческим ухом. Учитывая универсальность и диапазон человеческого слуха (от 20 Гц на низких частотах и до 20 кГц на высоких) АЧХ должна стремиться к максимально к идеальной (пунктирная линия 3), то есть линейной (см. график ниже).

В реальности же, как правило, наблюдается искаженная АЧХ (линии 1 и 2 на графике выше). В том случае, если АЧХ с заметными искажениями, то остальные компоненты аудиоаппаратуры не смогут в правильной пропорции воспроизвести звуки на низких, средних и высоких частотах. А именно правильное соотношение звука в разных диапазонах лает его насыщенным и богатым, приятным человеческому уху.

Сравнение АЧХ двух АС

Для большего понимания при чтении сравним амплитудно-частотные характеристики двух акустических систем. Результат тестирования колонок отображен с помощью графика. По горизонтальной оси отмечен диапазон частот, а по вертикальной оси — отклонения в децибелах. Отметим, что отклонение в 1 дБ — минимальное различимое изменение звука, а 3 дБ — хотя и небольшое, но заметное колебание громкости. Так же вертикальная шкала — логарифмическая, так что усиление звука от 0 до 10 дБ означает двукратное усиление громкости, а не десятикратное в случае с линейной осью.

Как видно из графиков, 1-я пара колонок демонстрирует отличную отличная частотная характеристика, практически выдерживающая плоскую горизонтальную линию в диапазоне от 40 Гц до 11 кГц. Сильных провалов либо отклонений вверх или вниз на всей линейке диапазонов не наблюдается, а отклонения укладываются в 1–2 дБ.

Вторя пара АС (оранжевая линия) отмечена резким всплеском в диапазоне верхних частот. В районе 6 кГц «горб» говорит о том, что в данном диапазоне колонки продемонстрируют резкий раздражающий звук.

АЧХ наушников

Разберем на примере амплитудно-частотной характеристики наушников на что стоит обращать внимание при оценке качества звучания той или иной АС.

Итак, напомним, что амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — это зависимость уровня звукового давления от частоты воспроизводимого выходного сигнала.

В технических данных наушников указывается их рабочий диапазон частот. Как правило, в пределах указанного диапазона частота воспроизведения звука наушниками должна быть хорошей. Неверно полагать, что вне этого диапазона воспроизведения звука не будет. Оно будет, но заметно тише.

Частотный диапазон, в пределах которого качество звука соответствует заявленному, отмечается с помощью крайних точек. За пределами указанных точек наблюдается существенное отклонение от усредненных данных. Как правило, рабочий диапазон частот должен сопровождаться указанием этого отклонения. Ниже приведен пример правильного выделения 2-х диапазонов звуковых частот:

• 19-13700 Гц — 6 дБ;
• 8.5-26600 Гц —12 дБ.

Манипуляция производителей может заключаться в том, что у ряда моделей (как правило, недорогих) демонстрируется узкий диапазон качественного воспроизведения звука, а у более дорогих вариаций АС — наоборот, широкий.

При этом применяются индивидуальные методики определения диапазона звуковых частот, которые не учитывают инструментальный анализ. Более подробно об АЧХ наушников можно почитать на сайте doctorhead.ru.

Нижняя частота воспроизведения

Разброс значений в диапазоне низких частот составил от -6 до -20 дБ. Сектор ниже 10 Гц оказался очень чувствительным к внешнему шуму м вибрациям. Кроме того, на конечный результат влияло и положение наушников. Если фиксировался небольшой спад в сторону 10 Гц, то показатель нижней частоты фиксировался как 5 Гц. В случае большего спада его необходимо определять на уровне -12 дБ.

Проверка ряда заявлений, что наушники могут уверенно воспроизводить звук с частотой в 1 Гц, показали, что уже при небольшой уровне громкости анализируемым изделий не хватает запаса хода.

Вывод: предельное ограничение по нижней частоте определяется не по спаду амплитудно-частотной характеристики, а по конструктивным особенностям наушников. Так, модели с длительным и пологим спадом АПХ нижний порог границы достигает 5 Гц. В таких наушниках при средней громкости отсутствуют хрипы звука вследствие низкой амплитуды. А вот у изделий с высокими басами и с отсутствием спада АЧХ в обозначенном диапазоне — порог 20 Гц.

Верхняя частота воспроизведения

Анализ верхних частот показал, что сопоставимые с заявленными производителями верхние границы можно достичь при отклонении от общего уровня на примерно -15 ~ -20 дБ. При настройке звука эквалайзером — подъеме диапазона высоких частот, отклонения вниз составляли порядка -3 или -6 дБ.

Как правило, каждый производитель самостоятельно принимает решение об настройке звука эквалайзером при опубликовании заявленных АЧХ. Ориентировка по графикам показывает границу верхней частоты воспроизведения в пределах -18 дБ. Определение точных частот и уровня пиков и провалов делать не стоит, так как многое зависит от того, как были надеты наушники.

При частоте свыше 10 кГц могут наблюдаться большой разброс характеристик. Это зависит как раз от того, как наушники зафиксированы в ушной раковине. Даже миллиметровое или меньше смещение уже существенным образом отражается на качестве звука.

На графике амплитудно-частотной характеристики ярко выражено несколько резонансных пиков. В зависимости от того насколько глубоко наушник находится в ухе, а также от индивидуальных физиологических особенной ушной раковины будет ощущаться тот или иной резонансный пик. Именно поэтому лучше всего выбирать те изделий, в которых данные показатели резонансов или сглажены или не так ярко выражены.

Кроме того, на коробках наушников указываются предельные значения частот, вне которых наблюдается спад, сама амплитудно-частотная характеристика не указывается. Например, для указания звуковых характеристик усилителей, демонстрирующих более плавную и ровную АЧХ, указываются пороговые значения частот в дБ. Так, формат 20Гц — 20кГц — 3дБ фиксирует диапазон от 20 Гц до 20 кГц как устойчивый, вне которого амплитуда сигнала будет заметно меньше 3 дБ.

В случае с наушниками на АЧХ может влиять банально посадка на уши для накладных и глубина осадки для затычек, форма и материал амбушюр.

Да. Если купили наушники, типа затычки, плохого качества, то вы можете улучшить звучание только заменив амбушюры — со стандартных силиконовых на из пенного материала, и вы получите более лучшую звуковую картину. Появятся глубокие басы и качественные верха.

АЧХ акустических систем (колонок)

Разных систем акустики отличается и методика измерения АЧХ. Так для динамиков, устанавливаемых в различных колонках (в отличие от наушников) акустические характеристики считаются верными в случае снятия показаний при минимальном отражении эха от стен. Это осуществляется, как правило, либо на открытом пространстве, либо в камере с нулевым эхо.

Параметры наушников замеряются на специальном стенде, амплитудные характеристики которого зависят от того, как он сконструирован. Поэтому при фиксации рабочего диапазона частот необходимо указывать как само отклонение, так и данные стенда. Логично, что сравнивать диапазоны частот акустических систем можно только при замерах на одном стенде. Однако, на практике используют стенды с различающимися конструкциями, поэтому рекомендуется достигать сопоставимых показателей данных АЧХ.

Амплитудно-частотная характеристика усилителя

Коэффициент усиления при частотном изменении сигнала, определяет частотные характеристики усилителя. Непосредственно сама зависимость выходного напряжения (или коэффициента усиления), отмечается по вертикальной оси (ордината), представлен ниже (рис.1). По горизонтальной оси (абсцисса) откладывается величина частоты.

Частота фиксируются в логарифмическом масштабе (нелинейном). Это растягивает (расширяет) график на низких частотах и сужает диапазон высоких частот.

График четко фиксирует падение уровня коэффициента усиления в низкочастотной и высокочастотной областях. При этом демонстрируется четкая линейная стабильность величины в среднечастотной области. На среднюю область, находящуюся между частотами f₁(20 Гц) и f₂ (20 кГц), приходится полоса пропускания усилителя. Указанные частоты f₁ и f₂ соотносятся с точками a₁ и a₂.

Еще эти точки называют точки по уровню 3 дБ, соответственно а₁ — нижняя точка по уровню 3 дБ, а₂ — верхняя точка. На указанную область приходиться 70% максимального выходного напряжения усилителя. При этом выходная мощность усилителя в указанных частотах ровно в 2 раза меньше. Это дало второе название указанным позициям, а именно: точки по уровню половинной мощности.

Для гарантированного усиления звука во всем диапазоне (20 Гц–20 кГц), доступного человеку, необходимо чтобы усилитель звуковой частоты обладал более широкой полосой пропускания. Причем внутри обозначенной области величина коэффициента усиления УЗЧ должна быть постоянной. За пределами указанной полосы усилительный эффект может падать.

Естественные природные звуки, как и человеческая речь, а также музыка — это сложнейший симбиоз совершенно разных звуков в различных диапазонах. Именно поэтому, чем выше способность усилителя в более широком диапазоне преобразовать сигнал без искажения — тем качество усилительного прибора выше. УЗЧ с ограниченной (узкой) пропускающей полосой исказит значительное количество звуков, что и демонстрируют простые усилители.

Различают 2 типа звуковых искажений, по частоте и по амплитуде.

Амплитудные искажения

У любого усилителя существует предельный параметр (порог) выходного сигнала, запрещенный для превышения. В случае превышения такого значения происходит искажение амплитуды, выражающееся в сглаживании «горба» звукового сигнала. Сглаживаться могут как положительные, как отрицательные, так и оба сигнальных пика.

Частотные искажения

Усилители звука должны обеспечивать в результате аппаратной обработки неискаженный по своей форме выходной сигнал (амплитуда может изменяться). Как правило, на входе звуковой сигнал — это совокупность разных частотных синусоидальной сигналов, а также их производных. Для качественного усиления и последующего воспроизведения все компоненты входного сигнала должны быть усилены в одинаковой мере.

Иначе говоря, необходима фиксация одинакового частотного коэффициента усиления. На графике (см. выше) частотная характеристика идеального сигнала в полосе пропускания отображается как ровная линия. Если наблюдаются провалы или «горбы», то сигнал искажается.

На рисунке выше (рис. 7) продемонстрирована АЧХ усилителя, у которого наблюдается более значительное усиление высокочастотных сигналов по сравнению с низкочастотным сигналом, где наблюдается более ровная линия. Следовательно, в искаженном сигнале на выходе будут превалировать высокие частоты.

Выводы

Производители идут на ухищрения, дабы повысить продажи своей техники. Надо понимать, что не стоит смотреть на АЧХ, как на панацею. Её, например, могут снимать в безховых камерах, как на фото ниже.

Необходимость понимания графиков амплитудно-частотной характеристики, содержащей спектр разных параметров, обусловлена качественным определением полосы пропускания изделий, их избирательность. Как итог, более глубокое понимание работы устройств.

Хотя ширина частотного диапазона и не является доказательством качества предлагаемых наушников или акустических систем, конечный пользователь может более качественно определять диапазоны частот в полосе от 10 Гц до 45 кГц для самых различных моделей изделий.

По материалам сайтов:reference-audio-analyzer.pro и doctorhead.ru.

Читайте также

Как выбрать наушники по характеристикам

Как выбрать хорошие наушники по характеристикам, которые напрямую не говорят о качестве звучания? Потребителя, решившего приобрести наушники, чаще всего интересует только один показатель — качество звучания. Однако, сравнивая модели между собой, он сталкивается с большим количеством характеристик, которые напрямую о главном не говорят. Как расшифровать их, и все ли они важны? Попробуем разобраться в данной статье.

Как выбрать наушники по характеристикам

Что важнее — частотный диапазон или амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) наушников?

Принято считать, что человек способен слышать колебания от 20 Гц до 20 кГц, и именно эти цифры можно видеть в паспортных данных большинства наушников потребительского класса. В реальности люди различают частоты даже в меньшем интервале — всё зависит от индивидуальных особенностей слуха, которые, к тому же, ещё и меняются с возрастом. Тем не менее, иногда производителями приводятся куда более впечатляющие значения — например, от 10 Гц до 40 кГц. Но даже в таком случае ничего сверхординарного слушатель не услышит — максимум, это уверенное звучание на границах отрезка 20–20000 Гц за счёт того, что окончательные спады начинаются уже за его пределами.

В то же время нельзя однозначно утверждать, что при более узком по сравнению с эталонным рабочем диапазоне звук непременно окажется тусклым и без внятного баса. На самом деле, точность передачи тех или иных частот зависит не от ширины диапазона, а от амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). АЧХ изображают в виде графика, на котором кривая отражает громкость сигнала на разных участках звукового спектра. Чем ровнее эта линия, тем меньше искажений аппаратура вносит в исходный музыкальный материал.

Собственно говоря, частотный диапазон — участок амплитудно-частотной характеристики между точками начала необратимых спадов графика слева и справа. Но это не значит, что, к примеру, при заявленной верхней границе 20 кГц звуки выше неё уже не воспроизводятся — они присутствуют, но звучат тише. И вот тут как раз начинается путаница: из-за отсутствия общепринятых стандартов уровень каждый производитель устанавливает свои правила измерения частотного диапазона. В итоге, тест наушников с одинаковой заявленной максимальной частотой 20 кГц выявляет, что в одном случае высокие частоты практически не слышны уже после 18 кГц, а в другом даже на 21 кГц затухание ещё не критичное.

Что лучше расскажет о качестве звука наушников — АЧХ или коэффициент искажений?

Несмотря на то, что амплитудно-частотная характеристика является гораздо информативнее, нежели частотный диапазон, объективная оценка качества звучания по ней невозможна. Однако сузить круг рассматриваемых к покупке наушников она всё же поможет. К примеру, любителям мощного баса рекомендуется присматриваться к решениям с уверенным, без перепадов, подъёмом АЧХ в районе низких частот (400 Гц и ниже). В то же время выраженные частые колебания кривой в районе высоких частот не считаются недостатком, так как обусловлены особенностями измерительного стенда и характером распространения высокочастотных звуковых волн.

Что касается коэффициента гармонических искажений (также применяется термин «коэффициент гармоник»), то его получают путём спектрального анализа воспроизводимого и входного сигналов. Разница между ними варьируется от сотых долей процента до нескольких процентов, и чем меньше этот показатель, тем лучше. КГИ показывает, как много искажений в целом привносят наушники в исходный музыкальный материал, но не позволяют узнать, на каких участках диапазона эти искажения были наиболее выражены.

Что зависит от сопротивления наушников?

Чем выше сопротивление (импеданс), тем чище звук, поскольку высокоомные наушники меньше нагружают усилитель, а тот, следовательно, привносит в сигнал меньше искажений. Именно по этой причине профессиональные студийные решения могут обладать сопротивлением в сотни Ом.

Однако «раскачать» такие наушники ввиду их низкой чувствительности может только очень мощный входной сигнал, который усилители, встроенные в смартфоны и другую портативную электронику, выдать не в состоянии. Поэтому большинство массовых моделей имеют сопротивление 16–32 Ом. Конечно, это не значит, что если к источнику, рассчитанному на такие величины, подключить наушники с импедансом 60 или даже 100 Ом, то они будут молчать. Но громкость в них будет на порядок ниже.

Чем больше чувствительность, тем громче звук наушников?

Если коротко, то чувствительность определяет максимальную громкость наушников. Если взять два комплекта с одинаковым сопротивлением и прослушать их с одним и тем же уровнем входного сигнала, то громче будет играть тот, у которого чувствительность выше. Обычно этот параметр указан в спецификациях, но, сравнивая паспортные данные приглянувшихся моделей, необходимо учитывать, что разные производители могут использовать разные методики измерения. Обычно чувствительность определяется по уровню звукового давления на частоте 1 кГц при подаче сигнала мощностью 1 мВт, но некоторые стандарты предполагают замер относительно 500 Гц. В таком случае показатели чувствительности могут различаться на бумаге даже в том случае, если в реальности она одинакова, но, к сожалению, этот аспект не всегда отражается в заявляемых производителем спецификациях.

Кроме того, в некоторых случаях чувствительность замеряется по отношению не к мощности, а к напряжению, что также сказывается на величине получаемых в итоге цифр. Поэтому, сравнивая чувствительность наушников, необходимо удостовериться, что все значения получены при одинаковых условиях. Чувствительность большинства современных наушников колеблется в пределах 90–120 дБ. Большая величина нужна, как правило, маломощным источникам звука, к которым относятся портативные плееры и смартфоны. Для стационарных аудиосистем этот параметр менее критичен.

Связаны ли мощность и диаметр динамиков с качеством звука наушников?

Мощность наушников измеряется в милливаттах и едва ли может выступать объективным показателем качества звучания. У «вкладышей» или «затычек» она всегда ниже, чем у полноразмерных головных мониторов, хотя при прослушивании эта разница может не ощущаться, что обусловлено более близким расположением первых к органу слуха. Тем не менее, сравнивая наушники одного типа, зависимость звучания от мощности заметить всё-таки можно. Модели, в характеристиках которых указано больше милливатт, способны обеспечить более напористый «саунд», но только в том случае, если усилитель источника способен поддерживать такую мощность. В противном случае всё может получиться наоборот — бас получится невнятным, искажения появятся уже на средней громкости.
Размер динамиков используется производителями преимущественно в рекламных целях: не слишком разбирающемуся в тонкостях акустики потребителю легко внушить, что та или иная модель будет воспроизводить больше частот, потому что её драйверы больше.

Заключение

Зная о том, как те или иные спецификации наушников влияют на их звук, можно отобрать из всего ассортимента ту группу моделей, которая больше всего соответствует требованиям конкретного слушателя. Однако многое из того, что воспринимает человек, нельзя представить математическими категориями. И нет никакой гарантии, что наушники с идеальными характеристиками обязательно будут также идеальны на слух. Таким образом, окончательный выбор можно сделать только после прослушивания кандидатов «вживую».

Как измерить ачх наушников

АЧХ наушников (FAQ) Амплитудно-частотная характеристика – зависимость амплитуды сигнала от частоты (сокращенно АЧХ, на английском – frequency response).

График амплитудно-частотной характеристики показывает баланс громкости частот и чувствительность наушников при его построении в абсолютных величинах. Если мы будем воспроизводить синус конкретной частоты подавая его с уровнем 1 В rms и фиксировать уровень давления на выходе наушника в специальной камере эмулирующей ухо, то перебрав частоты с 20 Гц по 20 кГц – получим исходный график АЧХ к 1 В rms.

Часто наушники измеряют при произвольном уровне громкости, что не дает возможности вычислить чувствительность, но позволяет получить АЧХ относительно произвольно выбранного опорного значения, присуждая 0 дБ значение частоте на 1000 Гц. По такому графику нельзя определить способность «играть громко» у наушников, но можно оценить баланс частот, какой диапазон является доминирующим, а какой наоборот приглушен.

Теория

Идеальная АЧХ от АС

Если динамик наушника расположить в ухе у барабанной перепонки, то ровной АЧХ будут восприниматься такие АЧХ, которые соответствуют красной или желтой линии. Именно такая АЧХ наушников субъективно является «прямой». К сожалению, полностью на них ориентироваться нельзя, т.к. у каждого человека свое строение ушей и соответственно получается большой разброс отклонений от «идеала». Другой момент – расположение источников у уха дает другое психологическое восприятие АЧХ, нежели когда проводится прослушивание источников на удаленном расстоянии. В связи с этим, некоторые издания после измерений делают «универсальную» поправку на измеренные АЧХ (поправку на свое измерительное оборудование), но большой пользы от этого как правило нет. В случае с наушниками можно лишь делать общие выводы.

К слову, расположение микрофона в ухе манекена может быть как у места барабанной перепонки, так и у входа в слуховой канал (для измерений полноразмерных и накладных наушников). Что дает более адекватный результат, ученые пока достоверно не определили. В нашей лаборатории используется манекен с расположением микрофона у входа в слуховой канал.

Вторым фактором, снижающим пользу компенсирующей кривой, является разное восприятие АЧХ от уровня громкости. В итоге, для тихого прослушивания провал в области верхних средних и нижних высоких частот должен быть минимален, а для громкого воспроизведения провал должен быть существенным.

Примеры

Охватывающие наушники

Если на графике наблюдаются провалы в районе 2-5 кГц, то эти наушники могут дать хорошую компенсацию в сторону восприятия ровной частотной характеристики. Спад на высоких частотах компенсирует расположение наушников на оси уха.

Накладные наушники

Вставные наушники

Вставные наушники вставляются напрямик в слуховой канал, и ровными будут восприниматься те, у которых будут минимальные провалы в области верхних средних и нижних высоких частот, и довольно существенный провал в области высоких частот. Для вставных наушников завал в области высоких частот должен быть еще выше, чем у полноразмерных наушников, т.к. меньше преград, ответственных за естественное снижение высокочастотного диапазона.

Зеленый и сиреневый график относятся к “ровным АЧХ”, их различие в разном провале уровня верхних средних и нижних высоких частот, где чувствительность уха максимальна. Чем больше будет провал, тем на большей громкости наушники будут восприниматься ровными и наоборот, чем меньше провал, тем на более тихой громкости будет субъективно ровное звучание.

Красный график показывает басовитые наушники, а голубой – яркие в области высоких частот.

Резонансы

На графиках вставных наушников можно видеть пики в области высоких частот, как правило, это резонансы, возникшие в закрытом пространстве звуковода и ушном канале. Частоты резонансов зависят от глубины посадки наушника и формы ушного канала.

У накладных и полноразмерных наушников резонансов гораздо больше, однако они имеют меньшие амплитуды и тем самым отражаются на АЧХ как небольшая неравномерность. У накладных и полноразмерных наушников резонансы образовываются преимущественно переотражениями в ушной раковине и зачастую формируют объемность звучания.

Практика – реальные результаты

Примеры

Ровные АЧХ, признанные в студиях для полноразмерных наушников

Можно наблюдать большую неравномерность в области верхних средних и нижних высоких частот.

Ровные АЧХ, признанные в домашних системах для полноразмерных наушников

Тут АЧХ близка к прямой и жалоб на субъективный подъем диапазона в области 3 от слушателей нет.

Как согласовываются мнения, полученные в студиях и домашних системах, где альтернативой служат акустические системы высокого класса с довольно ровными АЧХ? Дело в том, что в студии наушники слушаются на большой громкости, а дома на невысокой. Исходя из кривых равной громкости, при большей громкости, область в районе 3 кГц воспринимается громче, поэтому при выборе наушников надо учитывать, с какой громкостью они будут слушаться.

Ровная АЧХ для вставных наушников с высокой шумоизоляцией в области низких частот

Предпочтительная АЧХ для вставных наушников с низкой шумоизоляцией в области низких частот.

В метро и другом транспорте, низкочастотный гул достаточно высок, что бы заглушить низкочастотную составляющую в музыкальной композиции. По этой причине басовитые модели пользуются большей популярностью и воспринимаются ровными. В параметрах порой указывается уровень шумоизоляции, но, как правило, в средне и высокочастотном диапазоне.

Измерения

Для измерений АЧХ наушники одеваются (или вставляются) на специальный стенд с измерительным микрофоном. В нашей лаборатории используются стенды HDM1, SFS и IECS. На наушники подается специальный сигнал, который записывается микрофоном. После записи специализированный софт рассчитывает АЧХ.

Для получения графиков на Personal Audio используется ARTA с использованием теста с периодическим шумом (для наушников). Полученная АЧХ в ARTA экспортируется в текстовом формате, после чего импортируется в RAA. В RAA проводится коррекция данных с компенсацией влияния внутреннего сопротивления усилителя, используемого при тестировании наушников. После отрисовывается конечный график.

Методы измерений

Вариантов с тестовыми сигналами и формулами подсчетов много. Самым первым способом было поочередное воспроизведение синусоидального сигнала разных частот, где по зафиксированным амплитудам сигнала с микрофона строился график АЧХ. Данный метод очень прост, но слишком долгий и трудоемкий. Такой тест можно сделать вручную без ПК или специализированных вычислительных приборов. В автоматическом режиме такой тест можно запустить в приложении STEPS (ARTA), строящим помимо АЧХ линии графика гармонических искажений, вторую, третью, четвертую, пятую и сумму гармоник с шестой по двенадцатую.

Более быстрым является измерение скользящим синусом. На наушники подается синусоидальный сигнал, где сигнал плавно меняет свою частоту. После, по огибающей трека или спектральному анализу строится АЧХ. Данный метод уже требует большого количества вычислений и вручную не делается. Таким методом можно измерять в RMAA (“”), ARTA (“”). Для акустических измерений применяется лишь когда нужно сделать измерение гармонических искажений. В ARTA таким образом измеряется вторая, третья и четвертая гармоника.

Еще быстрее есть метод с воспроизведением мультитонового сигнала, однако для адекватного результата сигнал не должен содержать шумов. Такой метод не рекомендуется использовать для акустических измерений. Метод есть в RMAA («») для измерений цапов, ацп и других электрических цепей с высоким соотношнием сигнал/шум.

Другой тип сигналов – шумовые с ровным распределением спектра частот.
Белый или розовый шум. Данный метод обладает низкой точностью из-за сильной погрешности от обычного шума и в акустических измерениях не применяется. Преимущество теста – приблизительная оценка за короткий промежуток времени. Тест удобен во время real-time оценок. Такой метод есть в TrueRTA.

Периодический шум. Специальный шумовой сигнал (их несколько разновидностей в которые входит и MLS сигнал), при анализе которого строится импульсная характеристика. Из импульсной характеристики строится АЧХ. На сегодняшний день, это самый рекомендуемый метод для измерения АЧХ.

Измерения через импульсную характеристику напрямик. Воспроизводится импульс и записывается через микрофон. Для акустических измерений метод дает высокий уровень погрешности, т.к. шум вносит большую погрешность.

В различных обзорах можно встретить использование графиков с сайта RAA. Порой читатели дополняют обзоры ссылками на графики в комментариях. Чаще всего это используется с целью дополнения основного материала или уточнения субъективных впечатлений автора.

Проект RAA приветствует использование графиков и по возможности поддерживает авторов советами и консультацией.

На WikiSound вышел довольно забавный обзор про измерения. Автора можно похвалить за проявленный энтузиазм с попыткой разобраться в измерениях и разработку своего стенда и методики измерения наушников.

Не хочется останавливаться на коммерческой стороне этого обзора, а разобрать различные тезисы, часть из которых дается без пояснения в виде «угадал/не угадал», которые основаны на очень малой выборке наушников.

Этот обзор мне напомнил мои эксперименты более чем 10-ти летней давности. Тогда информации по измерениям наушников было намного меньше. Приходилось много экспериментировать, выдвигать теории и делать множество проверок на практике.

Развитие нашего ГОСТ 28728 давно прекратило свое развитие и последний описываемый стенд представляет собой железное искусственное ухо. Такой тип стенда сейчас используется преимущественно на заводах. Это хороший «неубиваемый» стенд. Дополнительно, ГОСТ, как основание стандартов для закона, дает больше выжимку выводов и мало исходных причин для этих выводов.

Международный IEC 60268-7 более продвинутый, и он постоянно обновляется.

В IEC 60268-7 рекомендуется вместо железного стенда использовать манекен с ушами, если речь идет об измерении АЧХ, более близкой к психоакустическому восприятию.

Мои первые стенды создавались с нуля лишь по общим идеям, которые описывались в ГОСТ 28278-89 и IEC 60268-7. В стандартах нет допусков на погрешность и это требует делать множество проверок и экспериментов для внутреннего понимания, почему ведущие инженеры пришли к тому или иному решению.

Важный момент, у меня не было возможности сразу купить к примеру Neumann KU 100 и делать измерения по инструкции, не вникая в суть разных погрешностей. А всех несогласных затыкать стоимостью стенда, как это порой делают авторы изданий с наличием дорогого оборудования. При создании своего оборудования надо быть готовым к любым неудобным вопросам. А это требует большой практики.

Опыты с измерениями начались еще в 2007 году. На тот момент у меня было три модели: Technics RP-F880, Fostex T50RP и Sennheiser HD 650.

Стенд был сделан из бокса от DVD дисков. Внутри он мог быть забит носками и демпфирующим поролоном от АС (что на результаты не влияло). Поверхность для прижима наушников была из линолеума, с вставками из поролона. Все в лучших традициях создания стенда «на коленке».

На тот момент мне было очевидно, что прижим наушников сильно влияет на низкочастотный диапазон. Такой бокс с отдельным микрофоном позволял получить естественную посадку.

Этот стенд был лучше, чем простые деревянные плоские стенды с использованием полноразмерного измерительного микрофона и ручным прижимом наушников.

В 2009 году началась более серьезная работа по созданию стендов и уже детального изучения IEC 60268-7 с ГОСТ 28278-89.

Таким образом появился стенд HDM1, у которого были небольшие ушные раковины. Причины выбора такого стенда:

• Использование ушных раковин рекомендовал более современный стендарт IEC 60268-7. Наверно, ученые всего мира не просто так отказались от плоского стенда и железного уха.
• Не все наушники используют симметричную конструкцию. Некоторые производители используют смещенный драйвер от центра (например в наушниках Ultrasone) и на плоском стенде нет разницы, как наушники одеты «передом или задом». Где-то специфичные амбушюры не предполагают посадку наушников, где их центр совпадает с расположением ушного канала. Т.е. основной причиной было обеспечить естественную посадку наушников с учетом наличия ушной раковины.
• Плоский стенд не давал реалистичной картины. Одна из проблем, ушная раковина занимает часть внутреннего объема и без нее в плоском стенде излучатель работает на больший объем, примерно от одной трети до половины необходимого объема. К слову, в стенд «железного уха» специально сделан с объемом 2.5 см, сопоставимым с конхой (внутренней частью ушной раковины), а при тестировании полноразмерных моделей основная платформа находится ниже на 1

1.5 см.

Общественное мнение форумчан сначала в большей степени выступало за использование обычного плоского стенда для возможности сравнения результатов измерений с существующими на различных форумах. Но мне хотелось сделать стенд, который будет давать более реалистичную картину, т.к. плоский стенд нечасто давал удовлетворительный результат.

Позже по обратной связи приходили отзывы, что субъективные впечатления гораздо ближе к измерениям с HDM1, нежели результатов с плоских стендов.

Через HDM1 было протестировано достаточно большое количество полноразмерных и накладных наушников (где-то 200

300) и это позволило придти к пониманию, что форма ушной раковины действительно позволяет получить результат более близкий, чем обычный плоский стенд, но тем не менее погрешность для каждого слушателя будет своя.

Результаты субъективного прослушивания и опыты по совершенствованию стенда показали, что стенд не всегда корректно измеряет низкочастотный диапазон. Для накладных наушников это выражалось в жестких ушных раковинах и сложностью прижима наушников для устранения щелей между амбушюрами и ушной раковиной. Для полноразмерных наушников – жесткостью стенда с излишним демпфированием.

Все наушники разные, каким-то демпфирование стенда не является критичным, например для AKG K1000 и Sony MDR-MA 900, которые просто не прижимаются к поверхности головы. Другие наушники имеют высокое внутреннее демпфирование и демпфирование стенда на них не влияет.

В пару к HDM1 был добавлен стенд SF1, который обладал мягкой поверхностью, тактильно такой же как на голове человека. Для измеренных наушников в это время приводится две кривые. Предполагалось, что график будет сшиваться, низкочастотный диапазон от SF1, средне и высокочастотный от HDM1.

Как измерить параметры наушников

Характеристики наушников нельзя точно измерить, если просто поместить микрофон между чашками. Поэтому для измерения наших высококлассных наушников мы используем муляж головы человека, а микрофоны располагаем на нем по-разному для разных наушников.

Сколь бы изощренным ни был принцип действия наушников, грош ему цена, если он не обеспечивает звучание высокого качества. Вот почему за годы своего существования фирма Audeze разработала широкий спектр технологий для улучшения качества звучания наушников. Мы записываем живую музыку и наши инженеры вслушиваются в нее, стремясь понять, насколько точно передают ее наши модели. Кроме того, мы сотрудничаем с профессиональными музыкантами и звукоинженерами; их впечатления часто учитывается при разработке новых технических решений.

Измерение наушников — столь же искусство, сколь и наука. Мы начинаем с определения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и других параметров излучателя по методу Международной электротехнической комиссии (IEC), монтируя драйвер за экраном в отверстии особой формы, (т.н. IEC- baffle). Мало того, излучатели Audeze подбираются для каждой пары наушников так, чтобы разброс по чувствительности не превышал ±0,5 дБ. Затем мы переходим к измерениям при помощи муляжа головы человека.

Муляж головы?

Существует несколько типов муляжей человеческой головы, применяемых для измерения характеристик наушников, причем каждый комплектуется муляжами ушей разного размера и формы (мужскими и женскими — небольшими, средними и крупными). Микрофоны могут располагаться в разных местах муляжа: иногда — на входе в ушной канал, а подчас и там, где у человека располагается барабанная перепонка.

Для измерения показателей наушников мы пользуемся несколькими муляжами. В массовом производстве используется муляж Neumann KU100 с микрофонами, установленными на входе в ушной канал. АЧХ на частотах выше 2 кГц очень сильно зависит от местонахождения микрофонов, поэтому при разработке новой модели наушников мы проводим измерения, поочередно располагая микрофоны в пяти разных местах муляжа. В результате строится усредненный график-эталон, с которым впоследствии сравнивается АЧХ запущенной в массовое производство модели. Эта АЧХ должна соответствовать эталону как можно точнее.

Амплитудно-частотная характеристика

Вопрос о том, какой должна быть идеальная АЧХ наушников, вызывает жаркие споры как у специалистов звукозаписи, так и у аудиофилов. Ни для кого не секрет: разработчики громкоговорителей стремятся сделать АЧХ горизонтальной до 1 кГц, а затем равномерно уменьшать отдачу — так, чтобы к 22 кГц снижение амплитуды составило 6 дБ (в том месте, где обычно располагается слушатель). Такая АЧХ дает естественное и приятное звучание. Между тем, измерить характеристики громкоговорителей сравнительно легко. Нужно лишь расположить откалиброванный микрофон на месте слушателя или поместить колонки вместе с микрофоном в безэховую камеру и измерить АЧХ посредством любой программы, предназначенной для этих целей.

И наоборот, параметры наушников нельзя достоверно определить, просто разместив микрофон между чашками. Именно поэтому для измерении мы пользуемся муляжом головы человека с микрофонами, в частности (но не только) Neumann KU100, а также специализированным измерительным оборудованием и программным обеспечением. Измерять параметры колонок посредством микрофонов, размещенных в муляже — совсем не то, что при помощи микрофонов, расположенных свободно. В последнем случае полнодиапазонные громкоговорители в помещении, подвергнутом акустической обработке, или в безэховой камере продемонстрируют, скорее всего, плоскую (горизонтальную) АЧХ. От них также можно ожидать спада на низких и высоких частотах. Если же установить микрофоны в муляж головы, результат измерений окажется совершенно иным. Дело в том, что строение внешнего и внутреннего уха человека значительно влияет на АЧХ — при ее измерении у барабанной перепонки или у входа в ушной канал. Даже если драйвер наушников дает совершенно плоскую АЧХ, внешнее и внутреннее ухо играют роль эквалайзера, усиливая одни частоты и ослабляя другие. К тому времени, когда звуковые волны достигают барабанной перепонки, их частотные и фазовые составляющие изменятся, АЧХ перестает быть плоской. Если измерить этот параметр у барабанной перепонки, мы, скорее всего, получим плоский график только до 200 Гц, за ним последует постепенный подъем на 15-20 дБ с пиком в области 3 кГц, а затем спад (см. рис. ниже).

FF — изначальная (плоская) АЧХ; DRP — АЧХ, измеренная у барабанной перепонки.

Дело усложняется еще и тем, что свою лепту в искажение АЧХ вносит форма головы и торса слушателя. Ее влияние выражает так называемая HRTF (Head-Related Transfer Function — передаточная функция, связанная с формой головы слушателя). Поскольку форма головы, торса и ушей у каждого человека уникальна, постольку индивидуальна и его HRTF. Разумеется, идеально симметричных людей нет, в связи с чем HRTF для левого уха не такая, как для правого. Муляж головы создан с расчетом на усреднение обеих HRTF. Если измерить эти функции на одинаковом расстоянии от левого и правого уха и под одинаковым углом к ним, отличия в АЧХ при прослушивании левым и правым ухом все-таки будут наблюдаться. АЧХ излучателя, измеренная при помощи микрофонов, установленных внутри уха, не является плоской, однако разработчики применяемых для измерений муляжей предлагают графики изменения идеальной АЧХ в ушном канале муляжа. Эти графики можно использовать в качестве калибровочных — применять для обработки данных измерений АЧХ с тем, чтобы исключить из тракта влияние муляжа. Вам уже показалось, что теперь мы может определить, является ли АЧХ наших наушников идеально гладкой? Увы, это не так. В отличие от громкоговорителя амбушюра наушника играет роль акустического устройства связи — представляет собой небольшую полость, где располагается как ухо слушателя, так и драйвер. Если форма черепа и торса слушателя на звучание почти не влияет, то ушные полости оказывают на АЧХ наушников и восприятие музыки очень заметное воздействие.

Амбушюра и полость с драйвером обладают собственной акустикой. Здесь, как в любом пространстве возникают отражения, интерференция и поглощение звуковых волн, в итоге на АЧХ возникают пики и провалы. На этот показатель влияет даже то, как надеты наушники. Когда мы слушаем установленные в комнате громкоговорители, мы слышим не только их, но и результаты влияния самого помещения. Форма комнаты тоже вызывает пики и провалы на результирующей АЧХ — отражения, интерференцию и поглощения (такие же возникают в полости наушников). К счастью, эта полость имеет малый объем, поэтому пики и провалы появляются лишь в области выше 2-3 кГц, где наше ухо менее чувствительно к перепадам АЧХ — при условии, что пики не очень высоки, а провалы не слишком широки. Также наш мозг нивелирует индивидуальные особенности строения наших ушей; ведь мы же давным-давно привыкли к ним.

Если пики и провалы передвинуть в область высоких частот, звучание — несмотря на «горбатую» АЧХ — будет казаться гораздо менее окрашенным. В связи с этим достоверно измерить АЧХ наушников выше 2 кГц и даже авторитетно судить о нем становится очень трудно. Если наушники, располагаясь в определенном месте муляжа, дали определенную АЧХ, они же, будучи надеты в том же положении на голову живого человека, не обеспечат такую же АЧХ у его барабанной перепонки! (Впрочем, это отнюдь не значит, что АЧХ не дает достоверной информации о звучании наушников на частотах выше 2 кГц — дает и еще какую!) В связи с этим мы делаем множество замеров: изменяя положение наушников на муляже и меняя сам муляж, подмечаем общее для всех измерений, в частности, высокие пики и широкие провалы на АЧХ. Как акустическая обработка помещения может кардинально улучшить звучание акустических систем, так и анализ наших измерений позволяет менять геометрию амбушюр, их материал и угол наклона, а также конструкцию излучателей с тем, чтобы наушники давали меньше окрашиваний. Мы проводим целую серию критических прослушиваний, используя модели корпусов будущих наушников и применяя методы математического анализа.

Наша задача — создать наушники с естественным точным звучанием. Для этого мы стремимся к тому, чтобы их АЧХ была горизонтальной до 2 кГц, а затем немного снижалась. По нашему мнению, такое снижение отдачи имитирует особенности передачи высоких частот напольными колонками и компенсирует недостатки, связанные с тем, что драйверы наушников находятся друг от друга всего в 20 см (среднее расстояние между ушами человека). В итоге верха передаются более естественно.

Ниже приведены результаты измерения наушников LCD-4, сделанные в точке DRP (ear-drum reference point — у барабанной перепонки) при помощи муляжей, изготовленных Audeze и другими фирмами. Разбежка оказалась довольно значительной, что неудивительно, если учесть разницу в форме ушей и того, как в разных муляжах смоделировано внутреннее ухо человека. Амплитудно-частотные характеристики наушников LCD-4, полученные на разном измерительном оборудовании

Ниже приведены те же измерения LCD-4, но добавлена идеальная, по мнению наших специалистов, АЧХ (красный график).

Идеальная АЧХ для каждого человека будет индивидуальна, поскольку данные измерения позволяют лишь приблизительно судить об отдаче наушников на разных частотах и не способны подменить собой реальное прослушивание. Кроме того, мозг учитывает индивидуальные особенности строения человеческого уха, поэтому звучание наушников с идеальной АЧХ покажется слушателю несколько пресным, тем не менее, отдача будет восприниматься как одинаковая на всех частотах, от баса до верха.

Между тем АЧХ, сколь бы важна она ни была, не является всеобъемлющей характеристикой наушников. Она лишь показывает, с какой амплитудой передается та или иная частота — сильнее, слабее или на том же уровне, что и другие. АЧХ не позволяет сделать вывод о том, вовремя ли воспроизводятся эти частоты (этот показатель называется временнЫм согласованием). Для его определения мы дополнительно измеряем отклик наушников на дельта-импульс.

Почему необходимо измерять отклик на дельта-импульс

По виду отклика на дельта-импульс можно судить о том, как наушники воспроизводят сигнал с крутым фронтом, а это один из важнейших показателей — от него зависит прозрачность звуковых образов и четкость их прорисовки. У двух моделей наушников с одинаковой АЧХ могут оказаться кардинально различное временное согласование, потому и звучать они будут совершенно по-разному. Например, если записать выстрел из ружья и построить его АЧХ, получится довольно однородная по амплитуде кривая в широком диапазоне частот — но такой же вид имеет и АЧХ белого шума! Разница в том, что при выстреле все частоты излучаются практически одновременно, а белый шум формируется в течение более длительного времени.

Наушники с идеальным временным согласованием воспроизводят любой звук в точности так, как он записан. Если поместить у излучателя таких наушников столь же идеальный микрофон, то он зарегистрирует сигнал, ничем не отличающийся от исходного.

Увы, этот идеальный вариант недостижим на практике. Виной тому — физические величины, в первую очередь, инерция. В связи с этим диафрагмы наушников Audeze выполняются из сверхтонкого материала, очень легкого и чрезвычайно быстро откликающегося на движения звуковой катушки, которая создает равномерное усилие по всей поверхности диафрагмы. Такие ухищрения нужны для того, чтобы приблизиться к недостижимому — к идеальному отклику на дельта-импульс. В частности, диафрагмы наушников LCD-4 изготовляются из нано-материала в течение не часов или дней, а нескольких недель, зато они начинают стирать грань между теорией и практикой. Иными словами, фирма Audeze расширяет границы возможного.

Результаты измерения отклика на дельта импульс интерпретировать сложнее, чем АЧХ. Идеальный его график представляет собой вертикальный отрезок — амплитуда мгновенно «подскакивает» от нуля до максимума и тут же возвращается к нулю с минимальными биениями. Получается, что чем меньше времени занимает «подскок» и «возвращение», тем прозрачней оказывается звучание реальных наушников.

— RTINGS.com

Что это: Средняя нескомпенсированная АЧХ наушников. Для наушников-вкладышей это соответствует среднему значению пяти измерений / повторных посадок на голову манекена (HMS). Для накладных / накладных наушников это соответствует среднему значению пяти измерений / повторных посадок в HMS (Head Measurement System) для средних и высоких частот и пяти измерений / повторных посадок на пяти людях для диапазона низких частот. .

Когда это важно: Это для тех, кто хочет видеть чистую и нескомпенсированную АЧХ наушников.Некоторые из более продвинутых пользователей могут считывать и оценивать частотную характеристику наушников в необработанном виде и без компенсации. Это будет особенно полезно для них, если у них есть собственная кривая компенсации наушников / целевая кривая, которая может отличаться от кривой компенсации / целевой характеристики, используемой RTINGS.com.

Частотная характеристика — это мера величины выходного сигнала системы по сравнению с ее входом в зависимости от частоты. Другими словами, он описывает, насколько точно система воспроизводит каждую частоту аудиоконтента с точки зрения амплитуды.Например, для входного сигнала, который имеет три частоты одинаковой амплитуды (скажем, 100 Гц, 1 кГц и 10 кГц, все с -6 дБ полной шкалы), наушники с нейтральной частотной характеристикой будут выводить сигнал, который, как и вход, имеет равные амплитуды на частотах 100 Гц, 1 кГц и 10 кГц.

Мы оцениваем частотную характеристику наушников от 10 Гц до 22 кГц, которая затем разбивается на три различных частотных диапазона: низкие, средние и высокие частоты. Каждый наушник измеряется / повторно устанавливается несколько раз, и окончательный график частотной характеристики представляет собой среднее значение этих нескольких измерений.

Когда это важно

Частотная характеристика является наиболее важной частью воспроизведения звука, и по большей части воспринимаемое субъективное качество звука динамика можно предсказать по его частотной характеристике ^1,2,3,4 . Хорошие наушники имеют нейтральную частотную характеристику и воспроизводят аудиоконтент (музыку), как это было задумано продюсером / инженером. То есть, если музыка была сведена так, чтобы звучать тяжелые басы, в хороших наушниках они будут воспроизводиться как тяжелые.И наоборот, если предполагается, что контент должен звучать ярко, наушники с нейтральной частотной характеристикой будут воспроизводить его таким же ярким.

Хорошая частотная характеристика важна для всех наушников, независимо от сценария их использования, поскольку она в наибольшей степени влияет на воспринимаемое качество звука. Однако роль качества звука более важна для некоторых случаев использования, таких как критическое прослушивание и игры, по сравнению со спортом / фитнесом или поездкой на работу / путешествием, где стабильность или шумоизоляция могут быть более важными.

Необработанный или нескомпенсированный график частотной характеристики наушников полезен для некоторых более продвинутых пользователей, которые могут считывать и оценивать частотную характеристику наушников в необработанном виде и без компенсации. То есть до «сглаживания» путем применения к нему целевой / компенсационной кривой. Это будет особенно полезно для них, если у них есть собственная кривая компенсации наушников / целевая кривая, которая может отличаться от нашей целевой характеристики.

Необработанная частотная характеристика (желтая пунктирная линия — цель)

АЧХ с компенсацией (плоская пунктирная линия — цель)

Наши тесты

Процедура тестирования

Тестовый сигнал для наших измерений наушников представляет собой 10-секундную синусоидальную волну 16 бит / 48 кГц, развернутую при -6 дБ полной шкалы (среднеквадратичное значение) в диапазоне от 10 Гц до 22 кГц.Наушники размещаются на Head Acoustics HMS (Head Measurement System), который подключен к аудиоинтерфейсу RME UFX. Для пассивных наушников наушники управляются усилителем Schiit Ragnarok, а для активных наушников используется собственный усилитель наушников. Измерения выполняются на двух разных уровнях интенсивности; 90 дБ SPL и 100 дБ SPL.

Уровень сигнала калибруется после компенсации (т.е. после выравнивания путем применения целевого отклика) с использованием периодического розового шума, ограниченного между 250 Гц и 2 кГц.Результирующий уровень звукового давления измеряется и калибруется с помощью измерителя звукового давления в программе Room EQ Wizard (REW), для которого установлено значение C-weighting и Slow.

RTINGS.com Тестовый сигнал частотной характеристики

RTINGS.com Сигнал калибровки частотной характеристики

Каждый наушник измеряется / повторно устанавливается несколько раз. Причина этого в том, что некоторые факторы, такие как положение наушников на голове или ношение очков, могут вызывать отклонения в измеренной частотной характеристике.Окончательный график частотной характеристики представляет собой среднее значение этих нескольких измерений. Вкладыши / вкладыши измеряются 5 раз только с помощью HMS (система измерения головы), но накладные / накладные наушники измеряются / повторно устанавливаются 5 раз на манекен (HMS) для средних и высоких частот и 5 раз. раз на 5 людях для диапазона низких частот. Мы решили измерить низкие частоты в наушниках-вкладышах и наушниках-вкладышах на людях, поскольку у большинства имеющихся на сегодняшний день фиктивных головок уши больше и жестче, чем у среднего человеческого уха, и поэтому многие наушники (особенно закрытые ) не обеспечивают должного и герметичного уплотнения на них ⁵ .Это приводит к результатам измерений, которые не соответствуют характеристикам наушников на людях. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей статьей и видео о согласованности частотной характеристики наушников.

Целевая кривая

Наш эталон для идеальной частотной характеристики наушников — это громкоговоритель. Для громкоговорителей широко распространено мнение, что идеальный отклик — это плоская частотная характеристика, измеренная с помощью измерительного микрофона на оси в безэховой среде.Однако наушники из-за их конструкции не могут быть измерены с помощью измерительного микрофона, поэтому необходимо использовать фиктивную головку. Кроме того, микрофон внутри фиктивных головок реагирует так же, как и барабанная перепонка человека, которая сильно отличается от измерительного микрофона. Кроме того, форма ушной раковины (наружного уха) и слухового прохода добавляет резонансы к отклику манекена на частотах выше 1 кГц, делая его отклик даже более отличным от отклика измерительного микрофона.

Плоская частотная характеристика микрофона

(www.soundprofessionals.com)

Резонансы уха манекена

(www.hearinghealthmatters.org)

Целевые кривые «Свободное поле» и «Диффузное поле» пытаются решить эту проблему, взяв за «плоский» эталон частотную характеристику головы манекена, измеренную либо в свободном поле (безэховая камера), либо в диффузном поле (отражающая камера). Таким образом, резонансы ушной раковины и слухового прохода будут включены в целевой отклик, что позволяет сгладить частотную характеристику наушников, вычитая ее из целевой характеристики.Однако недостатком целевых ответов FF и DF является то, что они основаны на реакции фиктивной головы в тестовой среде и на самом деле не воспроизводят звук, с которым сравниваются наушники, который является звуком пары наушников. громкоговорители в комнате. Поэтому наушники, настроенные на цели FF или DF, обычно воспринимаются как слишком яркие и с недостатком басов. Это связано с тем, что, когда пара громкоговорителей, которые имеют плоские размеры в безэховой комнате, помещаются в обычную комнату в стереосистеме, они, как правило, взаимодействуют с акустикой комнаты.Одним из наиболее значительных результатов этого взаимодействия является нарастание на несколько дБ в диапазоне низких частот ⁶ .

Head Acoustics HMS Free-Field Response

Head Acoustics HMS Diffuse-Field Response

В качестве решения, основанного на идее, что хорошие наушники будут звучать как хорошие стереодинамики в хорошей комнате, целевой отклик Harman был предложен Шоном Оливом, Тоддом Велти и другими в Harman ^7,8,9 .Этот целевой отклик основан на частотной характеристике фиктивной головы, захваченной в критической комнате для прослушивания ¹⁰ . Таким образом, в целевой отклик будут включены как нарастание низких частот, так и резонансы уха, и наушники, настроенные на эту цель, будут звучать более сбалансированно по сравнению с целевыми значениями DF и FF, поскольку у них будет больше басов. Следует отметить, что изначально целевой отклик Harman был разработан для накладных / накладных наушников, и дальнейшие исследования показали, что предпочтительный целевой отклик для наушников потребует дополнительных 5 дБ усиления в диапазоне низких частот ^11,12 .

Наш целевой ответ наушников — гибрид; он следует за целевым откликом Harman в области низких и средних частот, но его диапазон высоких частот основан на отклике диффузного поля HMS. Это связано с тем, что целевой отклик Harman был получен с использованием фиктивной головы, отличной от используемой нами, и, следовательно, ее диапазон высоких частот, который включает резонансы уха, не соответствует резонансам уха нашей фиктивной головы. Наш целевой отклик для наушников-вкладышей имеет дополнительные 5 дБ усиления в диапазоне низких частот по сравнению с нашим целевым значением для наушников-вкладышей.

2015 Harman Target Response

Для накладок и накладок

2017 RTINGS.com Целевой отклик наушников

Красная линия — мишень низких частот для наушников

Расчеты

Сглаживание, используемое в наших графиках и расчетах, составляет 1/12 ^{октавы, поскольку эта величина сглаживания удаляет очень мелкие колебания частотной характеристики, которые не воспринимаются человеческим слухом, сохраняя при этом детали, которые слышны человеку.Следующим шагом в оценке частотной характеристики наушников является «сглаживание» ее путем применения к ней целевой кривой, а затем ее выравнивание по уровню до 90 дБ в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. То есть общий уровень АЧХ наушников настраивается таким образом, чтобы его среднее значение равнялось 90 дБ. Таким образом, ответ будет иметь наилучшие шансы на успех в наших расчетах.}

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации посмотрите наше видео об измерениях частотной характеристики, несогласованности низких частот и целевых кривых:

Что не включено

• Отличие пиков от провалов путем присвоения им разного веса
• Отличие широкополосных отклонений от узкополосных отклонений путем присвоения им различных весов
• Поддержка нескольких кривых компенсации / целевых кривых
• Поддержка пользовательских кривых компенсации / целевых кривых
• Поддержка настройки низких и высоких частот компенсации / целевой кривой по умолчанию

Что такое АЧХ наушников и что такое хороший диапазон? — Мой новый микрофон

Звук и звук создаются волнами в диапазоне частот.Люди естественным образом реагируют на слышимый диапазон частот, и наушники спроектированы с учетом собственного диапазона частот, который они способны воспроизводить.

Что такое АЧХ наушников и какой диапазон хороший? Частотная характеристика наушников относится к частотно-зависимой чувствительности выхода. Частотные характеристики показывают диапазон, воспроизводимый наушниками. График показывает, какие частоты выделяются по сравнению с другими. Идеальный диапазон охватывает звуковой диапазон от 20 Гц до 20 кГц.

В этой статье мы рассмотрим частотную характеристику наушников более подробно и поможем вам определить наилучшую частотную характеристику для ваших собственных наушников и впечатлений от прослушивания.

Статья по теме: Полное руководство по частотной характеристике микрофона (с примерами микрофона)

Содержание

Праймер для наушников, преобразователи звука и звука

Давайте начнем с быстрого определения наушников, звука и звука.

Наушники — это преобразователи, которые преобразуют звуковые сигналы (электрическую энергию) в звуковые волны (энергию механических волн). Звуковые сигналы — это электрические представления звука, в то время как звуковые волны — это реальный звук, который мы можем слышать.

Для людей широко распространен диапазон слышимых частот звука от 20 Гц до 20 000 Гц. Это можно рассматривать как частотный диапазон нашего слуха. Подробнее об этом в разделе «Звуковой диапазон и частотная характеристика человека».

Таким образом, как аудиосигналы, так и звуковые волны обычно описываются как имеющие частоты от 20 Гц до 20 000 Гц.

Аудиосигнал (не чистый тон) обычно состоит из множества разных частот с разными амплитудами и переходными характеристиками. Эта электрическая информация представляет собой представление звука в переменном токе с той же частотной информацией.

Дополнительную информацию о наушниках, звуке и аудио можно найти в следующих статьях «Мой новый микрофон», соответственно:
• Как наушники издают звук? (Простое руководство для начинающих)
• В чем разница между звуком и звуком?

предназначены для воспроизведения этих аудиосигналов как реальных звуков, которые слышит слушатель.Однако при преобразовании воспроизведение некоторых частот может незначительно отличаться. Наушники могут усиливать или ослаблять некоторые частоты аудиосигнала при воспроизведении звука, изменяя предполагаемый звук.

Это суть частотной характеристики. Какие звуковые / звуковые частоты могут преобразовывать наушники и какие из этих частот естественным образом воспроизводят наушники в большей степени?

Что такое АЧХ наушников?

Частотная характеристика наушников — это частоты звука, которые могут воспроизводить наушники.Это также связано с частотно-зависимой чувствительностью наушников или, другими словами, с частотами, которые наушники, естественно, будут воспроизводить больше (по сравнению с другими частотами).

Другими словами, частотная характеристика — это мера величины выходного сигнала наушников по сравнению с его входным сигналом в зависимости от частоты. Он показывает, насколько точно наушники воспроизводят каждую частоту аудиосигнала с точки зрения амплитуды.

Каждая пара наушников имеет свои собственные характеристики АЧХ наушников.Обычно эта спецификация включается в спецификации / техническое описание производителя.

Этот отклик обычно дается как диапазон частот, который могут воспроизводить наушники.

Некоторые производители включают график, показывающий, как наушники воспроизводят каждую частоту в диапазоне, но это бывает редко. Чтобы найти эту информацию, часто необходимо обратиться к третьей стороне, которая провела свои собственные измерения графика частотной характеристики.

Проще говоря: частотная характеристика сообщает нам, какие частоты могут воспроизводить наушники, а какие частоты выше или ниже ожидаемого аудиосигнала.

Частотная характеристика обычно дается как диапазон, который наушники способны воспроизводить от самой низкой частоты до самой высокой частоты. Более подробная информация доступна через график частотной характеристики, но они обычно производятся третьими сторонами, а не самими производителями наушников.

Хотя частотная характеристика часто упускается из виду и / или считается само собой разумеющейся «неважной характеристикой», на самом деле это один из самых важных факторов, когда дело доходит до правильного воспроизведения звука.Стабильность, комфорт, шумоподавление, электрический импеданс и чувствительность также считаются основными факторами, но частотная характеристика, пожалуй, самая важная, когда дело доходит до фактического воспроизведения звука.

Диапазоны частотной характеристики и графики наушников

Диапазон частотных характеристик наушников означает диапазон частот, которые могут воспроизводить наушники.

График АЧХ наушников подробно показывает частотно-зависимую чувствительность наушников во всем диапазоне.

Обратите внимание, что наушники обычно имеют два идентичных драйвера для наушников с одинаковыми частотными характеристиками.

Диапазон частот измеряется производителем, но часто не имеет значения для потребителя. Он сообщает нам только частоты, которые могут воспроизводить наушники, но не указывает относительную чувствительность каждой частоты.

Другими словами, теоретическая пара наушников может иметь частотную характеристику от 10 Гц до 40 000 Гц.Это означает, что он может воспроизводить частоты в этом диапазоне, который превышает слышимый диапазон от 20 Гц до 20 000 Гц на низких и высоких частотах. Принимая этот диапазон за чистую монету, мы предполагаем, что эти наушники, вероятно, будут отлично звучать.

Однако нет никаких оснований предполагать, что в этом диапазоне не могло быть дикой изменчивости. Например, теоретические наушники могут иметь провал на 40 дБ в диапазоне от 1000 Гц до 4000 Гц. Конечно, они способны воспроизводить звук в этом диапазоне, но делают это очень плохо.В результате звук будет приглушенным и ужасным.

Лучшим, хотя и менее лестным, методом записи диапазона частотной характеристики было бы определение значения допуска. Значение допуска, записанное как +/- X дБ, предполагает, что диапазон отклика сохраняется в пределах этой частотно-зависимой изменчивости чувствительности.

Например, мы можем доверять паре наушников с частотной характеристикой 50 Гц — 25 000 Гц +/- 10 дБ, которые будут намного более точными в воспроизведении звука по сравнению с нашим предыдущим примером 10 Гц — 40 000 Гц.

С графиком частотной характеристики все эти догадки исключены. Эти графики предлагают гораздо более четкую информацию о том, как наушники будут воспроизводить частоты в пределах своего диапазона отклика.

Чтобы узнать больше о диапазонах частотных характеристик и графиках, давайте рассмотрим несколько примеров!

Apple EarPods Частотная характеристика

Apple EarPods (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — это популярная пара наушников с диапазоном частотной характеристики от 5 Гц до 21 000 Гц.

Apple не предоставляет график частотных характеристик для наушников EarPods. Тем не менее, Inner Fidelity протестировала эти наушники и составила следующий график:

Компания Apple вошла в список лучших мировых брендов наушников / вкладышей «Мой новый микрофон».

Обратите внимание, что в этом разделе мы рассматриваем значения Top — Compensated и Averaged.

Как и следовало ожидать от относительно дешевых наушников EarPods массового производства, зубчатый график частотной характеристики показывает нам, что отклик довольно цветной.

Нижний предел значительно падает ниже 100 Гц. Это обычное дело для наушников, поскольку их драйверы небольшие.

Итак, глядя на график, мы делаем вывод, что EarPods цветные и не очень басы. В целом они звучат довольно точно.

Итак, главный фактор, на который следует обратить внимание, заключается в том, что, хотя в частотном диапазоне указано, что EarPods выдают от 5 Гц до 21 000 Гц, график показывает нам, что это далеко от истинной картины.

Было бы ошибкой просто предполагать постоянную чувствительность в диапазоне от 5 Гц до 21 000 Гц.

Давайте возьмем большое отклонение чувствительности на +/- 10 дБ в частотном диапазоне наушников EarPods. С этим отклонением частотный диапазон будет примерно 45 Гц — 12 000 Гц, а не намного лучше выглядящими 5 Гц — 21 000 Гц.

Это не относится конкретно к наушникам Apple EarPods. Почти все наушники рассказывают похожую историю, когда дело касается их частотных характеристик.

Все сказанное, эта кривая отклика не полностью указывает на отсутствие низких частот.Близость и связь между драйверами и барабанными перепонками слушателя позволяют усилить воспринимаемые басы по сравнению с обычными наушниками и громкоговорителями, закрепленными на голове. Таким образом, наушники могут обеспечить более сильное ощущение низких частот, фактически производя менее низкочастотный звук.

Чтобы проверить это, попробуйте осторожно вставить наушники глубже в уши и прислушаться к усилению басов.

Что касается нижней середины, EarPods довольно плоские, и их драйверы точно отображают источник звука.

На частоте 2 кГц наблюдается небольшой пик чувствительности EarPods. Это усиление помогает выявить характер большинства вокалов и инструментов, что важно для того, чтобы слышать детали звука, особенно с наушниками, которые часто используются в более шумной обстановке и во время физической активности.

EarPods, как и подавляющее большинство наушников, имеют высококачественный спад. Этот спад начинается около 11 кГц. Перед спадом высоких частот есть пик резонанса около 16 кГц.

Обратите внимание, что эти высокие частоты являются обычным явлением, потому что наушники сидят близко к ушам, и высокие частоты звучат громче, чем они есть на самом деле. Обычно высокие частоты быстро рассеиваются в воздухе между громкоговорителями и нашими ушами, но это не относится к непосредственной близости наших ушей и драйверов наушников.

Чтобы компенсировать естественный рост высоких частот, производители наушников часто создают спад высоких частот в частотных характеристиках своих наушников.

Усиление низких частот также дает аналогичный эффект, увеличивая воспринимаемую громкость низких частот. Это важно, потому что наушники не воспроизводят тех интуитивных басов, которые производят громкоговорители (басы, которые вы можете почувствовать своим телом).

Sennheiser HD 280 Pro Частотная характеристика

Sennheiser HD 280 Pro (ссылка для сравнения цен на Amazon и B&H Photo / Video) — это распространенная пара закрытых закрытых наушников (накладных) с динамическими драйверами с подвижной катушкой.У них есть опубликованный частотный диапазон от 8 Гц до 25 000 Гц.

Sennheiser HD 280 Pro описан в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие наушники с подвижной катушкой / динамическими наушниками до 100 долларов
• Лучшие наушники с закрытым корпусом до 100 долларов США
• Лучшие наушники с накладными наушниками Менее $ 100

Sennheiser не публикует график АЧХ для своих наушников HD 280 Pro. Тем не менее, мы можем увидеть график этих наушников ниже, рассчитанный по Inner Fidelity:

Sennheiser представлен в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды лучших наушников в мире
• Лучшие бренды лучших наушников в мире
• Лучшие бренды лучших микрофонов, которые вы должны знать и использовать

Обратите внимание, что в этом разделе мы рассматриваем значения Top — Compensated и Averaged.

Выше мы видим, что Sennheiser HD 280 Pro имеют превосходный диапазон низких частот и относительно ровную / естественную частотную характеристику.

Эти драйверы наушников воссоздают свои аудиосигналы с превосходной четкостью в диапазоне от 20 Гц до 2 кГц до того, как начнется спад высоких частот.

Это говорит нам о том, что басы HD 280 Pro хороши и сильны, и большая часть звука будет воспроизводиться точно для нашего удовольствия от прослушивания.

Небольшой провал чувствительности около 100 Гц помогает уменьшить «квадратность» звука.

Спад на высоких частотах довольно стабильный, за исключением заметного пика на ~ 9 кГц. Этот пик с центром на частоте ~ 9 кГц помогает добиться высокой четкости, придавая 280-м их характер. Однако относительно острый пик в середине длинного спада высоких частот также может слишком сильно окрашивать звук в наушниках и обычно считается отрицательной чертой.

Audeze LCD-4 Амплитудно-частотная характеристика

Audeze LCD-4 (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) — это пара высококачественных планарных магнитных наушников с открытой окантовкой уха.LCD-4 имеют диапазон частотной характеристики от 5 Гц до 50 000 Гц.

Еще раз Audeze не публикует график АЧХ. Следующий график взят из исследования, проведенного Inner Fidelity:

Audeze входит в список лучших брендов наушников в мире по версии My New Microphone.

Обратите внимание, что в этом разделе мы рассматриваем значения Top — Compensated и Averaged.

Audeze LCD-4s может похвастаться самой плоской АЧХ в диапазоне низких и средних частот из 4 примеров наушников в этом разделе.Это обеспечивает четкое восприятие низких частот и четкость звука в среднем диапазоне наушников.

Спад высоких частот начинается чуть выше 1 кГц, но остается относительно плоским на уровне -15 дБ выше 4 кГц. Конечно, на высоких частотах есть резонансные пики и провалы, но это естественно для наушников. В целом, высокие частоты хорошо представлены и должным образом ослаблены для достижения сбалансированного звука для слушателя.

STAX SR-007 Частотная характеристика

STAX SR-007A Mk2 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — это пара электростатических наушников с открытой спинкой вокруг уха и опубликованным диапазоном частотной характеристики от 6 Гц до 41 000 Гц.

STAX SR-007A Mk2 вошел в список лучших электростатических наушников My New Microphone.

STAX не имеет графика частотной характеристики для своего SR-007 Mk2, но Inner Fidelity опубликовала следующий график частотной характеристики:

Stax включен в список лучших мировых брендов наушников «Мой новый микрофон».

Обратите внимание, что в этом разделе мы рассматриваем значения Top — Compensated и Averaged.

Как мы видим, SR-007 имеет как спад низких частот, так и спад высоких частот.

Результат вышеупомянутой частотной характеристики вместе со специализированным усилением SR-007 дает удивительно прозрачный звук, который представляет аудиосигнал с большой четкостью.

Спад низких частот 20 Гц (самая низкая точка человеческого слуха) на уровне -10 дБ, поэтому наушники по-прежнему будут воспроизводить низкие частоты с некоторой четкостью. Что касается высоких частот, снижение чувствительности дает SR-007 естественное звучание высоких частот без ущерба для точности.

Слышимый диапазон и частотная характеристика человека

Общепринято, что слышимый диапазон человеческого слуха составляет от 20 Гц до 20 000 Гц, хотя многие люди в результате старения, повреждения или иного неидеального слуха могут иметь более ограниченный диапазон.

При этом мы не одинаково чувствительны ко всем частотам в пределах нашего диапазона слуха. Эта частотно-зависимая чувствительность нашего слуха хорошо отражена на кривых Флетчера-Мансона, показанных ниже:

• Уровень звукового давления: изменение локального давления в среде (воздухе), вызванное звуковыми волнами, измеряемое в децибелах (дБ SPL).
• Частота: циклов в секунду звуковой волны чистого тона.
• Phon: стандартное измерение воспринимаемой громкости / интенсивности чистого тона, психофизически согласованное с эталонной частотой 1 кГц.

Как мы видим выше, для того, чтобы мы могли слышать низкие частоты, требуются гораздо более высокие уровни звукового давления на низких частотах. То же самое и с высокими частотами, хотя и не такими экстремальными.

Другими словами, мы менее чувствительны к звуковым частотам в нижних и верхних частях диапазона нашего слуха.

На самом деле мы больше ощущаем эти частоты, чем слышим их. Глубокие басы, когда они громко проецируются через воздух, будут грохотать по нашим телам (подумайте о бас-барабане с микрофоном в концертном зале). Точно так же высокие частоты на самом деле содержат мало гармоник, но позволяют нам слышать «воздушность» или «яркость» звука.

Мы, естественно, наиболее чувствительны к среднему диапазону, где много человеческой речи. Обратите внимание на естественное увеличение чувствительности около 4 кГц, которое совпадает с разборчивостью речи и шипением.

В этом разделе показано, что частотные характеристики имеют не только наушники, но и наши собственные уши. Фактически, если у нас поврежден слух в одном ухе, наши два уха будут иметь разные частотные характеристики.

Микрофоны, динамики и другие преобразователи, которые работают со звуком и звуком, также будут иметь частотные характеристики.

Чтобы узнать больше о частотной характеристике микрофона, ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по частотной характеристике микрофона (с примерами микрофона)».

Как люди слышат наушники?

Наушники интересным образом взаимодействуют с нашими барабанными перепонками.

Давай подумаем. Наушники — это, по сути, небольшие громкоговорители, которые размещаются сразу за ухом или даже внутри слухового прохода (как в случае с наушниками). Если кто-то не шепчет вам в ухо или вы не прижимаете ухо к источнику звука или против него, вы редко услышите звук в природе, как в наушниках.

Чтобы узнать больше о различиях между наушниками и наушниками, ознакомьтесь с моей статьей В чем разница между наушниками и наушниками?

Эта близость лежит в основе некоторых интересных взаимодействий между наушниками и нашим общим чувством слуха.

Начнем с баса. Как мы узнали, изучив кривые Флетчера-Мансона в предыдущем разделе, люди больше чувствуют басы, чем слышат их.

В то время как громкоговорители и сабвуферы выталкивают большое количество воздуха для воспроизведения низких частот, наушники больше полагаются на близость; связь с барабанной перепонкой и костная проводимость для воспроизведения воспринимаемых басов.

Громкоговорители гораздо более способны производить большие движения воздуха, необходимые для низких частот. Если мы встанем перед громким сабвуфером, мы сможем почувствовать басы.

Однако мы бы не хотели подносить ухо к громкому сабвуферу, поскольку это может привести к его повреждению.

Таким образом, наушники должны воспроизводить басы по-другому, чтобы мы могли воспринимать басы в звуке.

Относительно малые диаметры наушников и драйверов наушников, естественно, хуже воспроизводят большое количество низких частот по сравнению с более крупными громкоговорителями.

Для получения дополнительной информации о размере драйвера наушников ознакомьтесь с моей статьей «Какой размер драйвера подходит для наушников?»

Таким образом, наушники полагаются на свою близость, чтобы воспроизвести воспринимаемый басовый отклик. Обратите внимание, что следующие моменты относятся к общему взаимодействию между драйверами наушников и барабанными перепонками на всех частотах, но могут быть использованы, в частности, для объяснения низких частот.

Непосредственная близость динамика наушников к барабанной перепонке означает, что драйверу (динамику наушников) не нужно перемещать столько воздуха, чтобы воспроизводить приличные басы при правильном ношении наушников.

Многие форм-факторы наушников / вкладышей образуют герметичный (или, по крайней мере, полугерметичный) корпус с динамиком на одном конце и барабанной перепонкой на другом. Такое соединение диафрагм позволяет басовым частотам сильнее влиять на барабанную перепонку и увеличивать воспринимаемую громкость.

Звуковые колебания в наушниках создают физическую вибрацию в нашем черепе и крошечных костях во внутреннем ухе, которые посылают в наш мозг сигналы, помогающие нам воспринимать звуковые частоты. Это называется костной проводимостью и особенно эффективно для низких частот.

Несмотря на то, что все наушники обеспечивают некоторую костную проводимость, наибольшую костную проводимость обеспечивают околосуальные (над ухом) наушники с костной проводимостью. Они оба прижимаются к нашим черепам и могут, так что их низкие частоты легче воспринимаются.

Чтобы узнать, как наушники воспроизводят басы более подробно, ознакомьтесь с моей статьей «Есть ли в наушниках сабвуферы и как HP воспроизводят басы?»

Любые драйверы для наушников, стоящие своих денег, точно воспроизводят средние частоты.Это верно для всех типов драйверов, хотя типы сбалансированного якоря могут быть немного более узкополосными.

Для получения информации обо всех типах драйверов для наушников ознакомьтесь с моей статьей Что такое драйвер для наушников? (Как работают все 5 типов драйверов).

Что касается высоких частот, все хорошо разработанные драйверы могут быть настроены для получения высоких частот, выходящих за пределы слышимого диапазона. Что касается форм-фактора, наушники и наушники открытого типа обычно более эффективны, чем наушники закрытого типа.

Короткие волны высоких частот вызывают большее подавление фазы, чем их более длинные аналоги, поскольку они отскакивают от корпуса наушников. Это не столько касается наушников, сколько наушников, особенно с закрытыми амбушюрами.

Чтобы узнать больше о наушниках с закрытым и закрытым корпусом, ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по наушникам с открытым и закрытым корпусом».

Также стоит упомянуть, что звук естественным образом «эквалируется» вашим телом, когда он достигает барабанных перепонок.

В наушниках физическая структура вашей головы и особенно открытое пространство пазух обеспечат некоторое акустическое усиление для средних частот.

Раковина, которая представляет собой меньшую чашечку во внешнем ухе вокруг входа в слуховой проход, фокусирует звук в слуховой проход. Он разработан, чтобы быть особенно эффективным в диапазоне от 2 кГц до 5 кГц, где имеет место разборчивость речи.

Кроме того, длина слухового прохода дает возможность возникновения модальных артефактов.Эти пики обычно возникают на частотах около 3 кГц, 9 кГц и 15 кГц, хотя они в значительной степени зависят от формы рассматриваемого уха.

Это всего лишь несколько биологических причин, по которым звук, который мы слышим, будет отличаться от того, что на самом деле производят наушники. Эти факторы могут добавить путаницы в отношении частотной характеристики наушников, но, тем не менее, о них стоит знать.

Как измеряется АЧХ наушников?

До сих пор в этой статье мы делали базовые интерпретации нескольких частотных характеристик наушников, глядя на компенсированные и средние линии графиков Apple EarPods; Sennheiser HD 280 Pro; Наушники Audeze LCD-4 и STAX SR-007.

Как измеряются эти графики частотной характеристики?

Ну, на самом деле это довольно сложно. Возможно, поэтому большая часть информации о частотной характеристике наушников предоставляется третьими сторонами, а не самими производителями.

Несколько ресурсов для проверки различных тестов частотной характеристики наушников:

Наушники не похожи на обычные громкоговорители, частотные характеристики которых обычно измеряются с помощью измерительного микрофона в безэховой камере.

В отличие от громкоговорителей, наушники нельзя измерять с помощью обычных измерительных микрофонов в акустически глухой среде. Скорее, их нужно измерять так, как если бы они носили теоретический слушатель.

Другими словами, они должны быть подключены к микрофону, имитирующему акустические характеристики уха. Это усложняет процесс измерения, но позволяет нам оценить, что типичные барабанные перепонки будут слышать при прослушивании драйверов наушников.

Головы-пустышки, имитирующие человеческую голову и уши, используются при измерении частотной характеристики наушников.Микрофоны внутри этих фиктивных головок имеют схожую реакцию с человеческими барабанными перепонками, которая сильно отличается от реакции измерительных микрофонов.

Обратите внимание, что частотная характеристика измерительного микрофона в макете головы должна быть принята во внимание при расчете отклика наушников.

Измерение проводится путем размещения наушников на манекене. Затем на наушники отправляется широкий синусоидальный аудиосигнал. Этот звук имеет постоянную амплитуду и охватывает широкий диапазон тестовых частот (обычно шире, чем слышимый спектр 20 Гц — 20 000 Гц).Точные характеристики частотной характеристики определяются стороной, проводящей тестирование.

Поскольку качающийся звук находится на постоянном уровне, любые различия между звукоснимателем микрофона и частотной характеристикой микрофона могут быть вызваны характеристиками собственной частотной характеристики наушников.

Задача тестировщиков — поддерживать единообразие во время своих тестов и выполнять тесты с дублированием, чтобы получить как можно более точный конечный результат. Для этого может потребоваться:

• Использование того же источника звука и оборудования (фиктивная голова, измерительный микрофон, усилитель для наушников и т. Д.)) настраивается аналогичным образом (кроме тестируемых, конечно же наушников).
• Выполнение тестов при различных амплитудах для измерения отклика наушников при разных уровнях звука.
• Переставьте наушники на манекен для получения более усредненного рейтинга отклика.
• Использование разных фиктивных головок в различных тестах для дальнейшего резервирования при необходимости.

Каждый наушник обычно измеряется и повторно устанавливается несколько раз, чтобы обеспечить избыточность и точность теста.Окончательный график частотной характеристики представлен как среднее значение этих нескольких измерений.

Но это не так просто.

Головы-пустышки, как и наши собственные, имеют собственные резонансы и «естественные эквалайзеры», которые окрашивают любой звук, достигающий внутреннего микрофона. Эта окраска была кратко затронута в предыдущем разделе.

С учетом всех различных частотных характеристик и резонансов, все довольно быстро усложняется. Как тестеры приходят к получению точного результата частотной характеристики?

Тестеры должны компенсировать собственные резонансы в манекене.Обычно это делается путем нахождения «целевой кривой» головы манекена.

Целевая кривая по существу представляет характер человеческого слуха, определяемый резонансами синтетической головы манекена. Он действует как своего рода справочная линия, чтобы помочь нам лучше понять реакцию наушников, показывая нам пики и спады, которые будут присущи микрофонному захвату.

Другими словами, если наушники воспроизводят звук идеально ровно (воспроизводят все частоты с одинаковой амплитудой во время теста), то результирующая кривая частотной характеристики будет соответствовать целевой кривой.

Обычно используется целевой отклик Harman, который измеряет отклик внутреннего фиктивного головного микрофона на тщательно откалиброванную стереопару мониторов в критически важной комнате для прослушивания.

Множественные тесты, о которых я упоминал ранее, усреднены. Это среднее значение называется необработанным ответом.

вычитают необработанные данные отклика теста из целевой кривой, чтобы лучше понять, как наушники будут звучать для слушателя при ношении. Эта новая кривая, известная как компенсированная кривая, дает нам общее представление о том, как наушники будут звучать при правильном ношении.

Необработанная частотная характеристика по сравнению с Компенсированная частотная характеристика

На графиках частотной характеристики, показанных в разделе «Диапазоны и графики частотной характеристики наушников», мы видели несколько линий. Верхние строки показывают скомпенсированную и усредненную частотную характеристику наушников, а нижние строки показывают необработанную частотную характеристику для пяти различных положений наушников.

Давайте еще раз посмотрим на график АЧХ наушников Sennheiser HD 280 Pro:

Необработанные данные частотной характеристики взяты из измерений микрофона во время тестирования.

Необработанные частотные характеристики преобразуются в компенсированные характеристики путем применения целевой / компенсационной кривой. Этот компенсированный отклик является сглаживанием необработанного частотного отклика наушников путем вычитания его из целевого отклика (достижимого различными методами).

Хотя некоторые опытные зрители могут прочитать необработанный график частотной характеристики пары наушников и понять, как они будут звучать, проще прочитать компенсированный график, чтобы получить представление о том, как наушники будут звучать, когда они на самом деле носится слушателем.

Какой у наушников диапазон частотной характеристики?

Хорошая пара наушников будет иметь нейтральную частотную характеристику и воспроизводить аудиоконтент, как это было задумано производителем / инженером.

Обратите внимание, что эта нейтральная частотная характеристика не является абсолютно плоской, хотя и нет точно стандартизированной кривой компенсации / целевой кривой. У каждой стороны, которая тестирует частотную характеристику наушников, может быть немного другая кривая компенсации / целевая кривая, в которой они ссылаются на реальные наушники.

Когда дело доходит до диапазона частотной характеристики, если наушники способны воспроизводить звук в слышимом диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц, это считается хорошим. Наличие этого диапазона означает, что он будет воспроизводить все частоты в слышимом диапазоне человеческого слуха.

Однако у многих профессиональных наушников диапазоны частотной характеристики значительно ниже и / или выше диапазона человеческого слуха.

Есть ли преимущества в наличии наушников, которые могут воспроизводить инфразвук (ниже слышимого диапазона) и ультразвук (выше слышимого диапазона)?

Хотя инфразвук и ультразвуковые частоты не могут быть услышаны нашим слухом, их, безусловно, можно почувствовать.Мы естественным образом слышим звуковые волны и , поэтому теоретически наушники с расширенным частотным диапазоном могут в конечном итоге улучшить качество прослушивания через слух и ощущение.

Обратите внимание, что кажущийся хорошим диапазоном частот не обязательно означает, что наушники будут звучать хорошо. Во-первых, «хорошо» субъективно, а расширенный диапазон может иметь неприятные резонансные пики и провалы в фактическом отклике, что приведет к плохому качеству звука.

Если продолжить с точки зрения субъективности, то наилучшая АЧХ наушников в некоторой степени зависит от жанра.Например, Dubstep может выиграть от дополнительных басов, в то время как Baroque, вероятно, будет лучше звучать благодаря более точному отклику.

Напомним, хорошая пара наушников должна легко воспроизводить звуковые частоты от 20 Гц до 20 000 Гц. Расширенные частотные характеристики могут улучшить качество звука в наушниках благодаря нашим ощущениям. Для разных слушателей и разных жанров часто используются плоские или цветные частотные характеристики наушников.

Давайте подробнее обсудим плоские и цветные АЧХ наушников здесь.

Плоская частотная характеристика

Плоская частотная характеристика означает, что наушники будут воспроизводить все частоты слышимого диапазона с одинаковой чувствительностью.

Конечно, это не означает, что наушники будут производить белый шум, который состоит из всех слышимых частот с одинаковой амплитудой.

Скорее, наушники будут воспроизводить аудиосигнал с точной точностью в соответствии с частотным профилем аудиосигнала.

Достичь абсолютно ровного отклика в наушниках непрактично и может даже не понадобиться.

Такая точность может показаться желательной, но на практике это не так. Наушники почти всегда выигрывают от усиления басов.

Это связано с тем, как наушники воспроизводят басы и как мы их воспринимаем.

Громкоговорители и сабвуферы имеют большие динамики, которые выталкивают много воздуха для создания низкочастотных длинноволновых басовых звуковых волн. Эти басовые звуки, как мы уже упоминали ранее, обсуждая человеческий слух, больше ощущаются, чем слышны.

Ощущения в наушниках совершенно другие, так как басы воспринимаются только мозгом как звук.

Вместо того, чтобы выталкивать много воздуха прямо рядом с нашими барабанными перепонками (что может привести к необратимому повреждению слуха при большой громкости), относительно небольшие динамики наушников полагаются на другие методы и принципы работы, чтобы вызвать ощущение баса.

Первое — это близость. Источник низких частот, расположенный близко к уху, не рассеивается в среде (воздухе) почти так же быстро, как удаленный источник низких частот.

Второй — костная проводимость, которая позволяет вибрациям наушников проходить через кости черепа и достигать внутреннего уха. Вибрации внутреннего уха вызывают в нашем мозгу электрические сигналы, которые позволяют нам эффективно «слышать» басы.

Третье — соединение с барабанной перепонкой, которое позволяет меньшему движению диафрагмы динамика иметь больший эффект на наш слух.

Подробнее о наушниках и воспринимаемых низких частотах читайте в моей статье

Но для того, чтобы получить такой басовый отклик в драйверах наушников с относительно небольшой диафрагмой, часто требуется что-то вроде встроенного «усиления низких частот» в наушниках.

Таким образом, источник звука эффективно усилен низкими частотами, что позволяет драйверам наушников воспроизводить более мощное звучание низких частот.

Плоские АЧХ наушников, таким образом, будут звучать довольно тонко по сравнению с их низкочастотными аналогами с усилением.

Цветной АЧХ

Цветная частотная характеристика противоположна плоской частотной характеристике. Некоторые частоты представлены лучше, чем другие.

Акцентирование низких частот, описанное в предыдущем разделе, является ярким примером цветной частотной характеристики.

Практически все наушники окрашены в цвет из-за высококачественного ската. Однако одни наушники считаются более цветными, чем другие.

Наушники считаются более цветными, если они имеют заметные пики и провалы в пределах своего частотного диапазона.

Импеданс и его влияние на частотную характеристику

Сопротивление наушников является важной характеристикой, которую необходимо понимать, поскольку оно напрямую связано почти со всеми аспектами производительности драйверов наушников.

Электрический импеданс по существу определяется как степень трудности, с которой переменный ток протекает в цепи.

Другими словами, мы можем представить себе импеданс и электрическое сопротивление, приложенные к переменному току.

Цепи с более высоким импедансом потребуют большего напряжения, чтобы обеспечить такой же поток тока.

а при чем тут наушники? Ну, это касается как наушников, так и источников звука, к которым они подключены.

В наушниках мы заинтересованы в максимальной передаче напряжения между источником звука и драйверами наушников, а не в передаче электроэнергии.

Таким образом, мы ищем мостовое соединение импеданса, а не согласование импеданса. Импедансный мост по существу означает, что максимальная передача аудиосигнала будет происходить между источником с более низким импедансом и нагрузкой с более высоким импедансом. В случае наушников выход для наушников считается источником, а драйверы наушников — нагрузкой.

Согласование импеданса происходит при одинаковом сопротивлении источника и нагрузки. Это максимизирует передачу мощности между источником / усилителем и наушниками. Однако обычно это происходит за счет полосы частот.

По сути, при правильном соединении импеданса мы можем получить идеальную передачу сигнала и оптимальные характеристики наушников.

Однако импеданс наушников часто зависит от частоты. Это можно увидеть на графике импеданса знакомой модели Sennheiser HD 280 Pro, показанном ниже:

Как мы видим, наблюдается всплеск импеданса около 70-80 Гц.Этот пик, теоретически, изменил бы частотную характеристику наушников, если бы импеданс источника сильно отличался от номинального импеданса 64 Ом.

Импеданс обычно больше влияет на общую громкость наушников, чем на частотную характеристику. При этом пики импеданса, сосредоточенные вокруг определенной частоты, могут привести к снижению громкости наушников на пиковой частоте и вокруг нее.

Как выбрать хорошие наушники? Лучший способ выбрать для себя лучшие наушники — послушать их.Рекомендуется выбрать знакомый аудиомикс и слушать его через источник звука, который вы планируете подключить к наушникам, но это не обязательно. Знайте свой бюджет и проверьте наушники не только на качество звука, но и на удобство / эргономичность.

Статья по теме: Стоят ли дорогие наушники (или дешевые наушники)?

Бас высокочастотный или низкочастотный? Низкочастотный звук / звук состоит из низких частот в слышимом человеческим слухом диапазоне.Диапазон низких частот обычно описывается как 20 Гц — 60 Гц, а диапазон низких частот — 60 Гц — 250 Гц. Обратите внимание, что эти более низкие частоты имеют более длинные волны.

Статья по теме (источник): Основные частоты музыкальных нот в A = 432 и A = 440 Гц

Источники

измерений и частотная характеристика наушников

Введение

Многие из нас, укоренившихся в мире аудиофилов, знакомы с измерениями и графиками частотной характеристики, но для тех, кто плохо знаком со всем этим, стоит понять, как измерения и частотная характеристика соотносятся с качеством звука.Рецензенты, подобные мне, используют графики, чтобы попытаться передать или визуально обозначить определенные аспекты тонального баланса наушников. Теоретически такие визуальные индикаторы великолепны и могут помочь информировать потенциальных покупателей о том, понравятся ли им рассматриваемые наушники. К сожалению, публикация графиков также сопряжена с определенной ответственностью, потому что эти графики и измерения слишком легко интерпретировать неверно.

Вы, возможно, видели график наушников, размещенный где-то только для того, чтобы он был встречен с определенной долей критики, и хотя такая оценка хороша, важно, чтобы мы правильно понимали, что происходит с измерениями — или, по крайней мере, понять основы, прежде чем предъявлять претензии.В текущих целях этой статьи я сосредоточусь на наушниках-вкладышах, а не на наушниках-вкладышах.

В общем, эта тема идет очень глубоко, и информации становится все больше, поэтому нижеследующее будет больше служить общим обзором, чем исчерпывающим ресурсом. Я также должен упомянуть, что в следующей статье перечислена информация, которую мой опыт в этой теме позволил мне понять до сих пор — еще многое предстоит открыть.Как и во всем остальном, чем больше вы узнаете о чем-то, тем больше вы понимаете, сколько еще нужно знать, и поэтому я также буду обновлять эту статью в будущем, добавляя новую или исправленную информацию.

Основы — Что такое частотная характеристика?

Измерения частотной характеристики — это визуальное представление уровня звукового давления наушников (SPL) во всем частотном спектре для человеческого слуха (обычно 20-20 кГц). Другими словами, эти измерения представляют количество энергии (объем), которое имеет каждая часть полного частотного диапазона.Это позволяет нам понять, как могут звучать наушники. Если вы видите усиление ниже 200 Гц, у него, вероятно, будет больше басов, если оно будет выше 6 кГц, вероятно, будет больше энергии высоких частот и так далее. Но также важно знать, что просмотр измерений не заменяет фактическое прослушивание наушников, а в лучшем случае это просто индикатор или предсказатель того, как это может звучать.

Ограничения

Графики могут многое рассказать вам об общем тональном балансе наушников, и хотя эти измерения содержат гораздо больше информации, чем «яркий», «теплый», «нейтральный» и т. Д., Существует ряд ограничений для графиков — по крайней мере, что касается их интерпретации.На данный момент графики не следует использовать для обозначения того, что многие называют техническими аспектами наушников.

Сюда входит множество терминов для аудиофилов, таких как поиск деталей, динамика, звуковая сцена, отображение, скорость, тембр и так далее. Чтобы быть ясным, я не утверждаю, что это не , захваченный как-то частотной характеристикой, просто мы еще не достигли той точки, где мы можем надежно коррелировать эти качества, поскольку они ощущаются с особенностями частотной характеристики . Были предприняты некоторые попытки сделать это со звуковой сценой и пространством, где был проведен ряд корреляций, однако все еще существует слишком много выбросов и контрпримеров, чтобы на это можно было положиться.Также есть веский аргумент, который предполагает, что это только определяет области, в которых звуковая сцена была « подделана », например, вырезание определенных областей верхнего среднего диапазона для улучшения восприятия сцены (трюки настройки), а на самом деле указывает на большую и просторную презентацию в целом.

В любом случае графики по-прежнему ценны для обеспечения некоторой индикации тонального баланса, и, что важно, когда они снимаются на стандартных промышленных установках, они предоставляют нам ключевые данные для построения профилей эквалайзера.

Необработанные и скомпенсированные графики

При просмотре измерений есть два типа графиков частотной характеристики:

Необработанные графики — Эти графики показывают, как наушники измеряют без какой-либо компенсации или цели. Необработанные измерения для наушников никогда не должны быть плоской линией на — по крайней мере, если мы хотим, чтобы наушники имели чистый и сбалансированный звук для большинства людей . Это может показаться нелогичным, потому что мы привыкли видеть измерения относительно плоской линии во многих местах, но когда дело доходит до наушников, это обычно компенсированных измерения.

Из-за различных факторов усиления, которые человеческое ухо придает частотной характеристике наушников, общая форма «нормальной» частотной характеристики будет иметь значительный подъем где-то между 2-9 кГц. Другими словами, физическая форма наших ушей усиливает определенные частоты. В отличие от динамиков, наушники подключаются к боковой части головы (для наушников-вкладышей), и поэтому мы должны учитывать, каковы эти факторы усиления, связанные с ухом, — в идеале, чтобы получить частотную характеристику, которая в определенной степени соответствует этим коэффициентам усиления. , поскольку это то, что мозг ожидает услышать.

Вот пример необработанного графика частотной характеристики с использованием Sennheiser HD6XX:

При просмотре измерений убедитесь, что вы знаете, является ли это необработанным представлением, а затем также знаете, как этот необработанный график должен выглядеть для различных целей звуковой сигнатуры, которые вы, возможно, ищете.

Компенсированные графики — Для новичков в хобби эти графики будут более полезными. Компенсированные измерения показывают, насколько сильно частотная характеристика отклоняется от конкретной цели.Для этого измерения желательна прямая линия , , однако важно понимать, какая цель используется для компенсации .

Вот пример измерения с компенсацией с использованием Sennheiser HD6XX:

Это то же измерение, что и на предыдущем необработанном графике, только с использованием целевого показателя Harman 2018 в качестве компенсации. Если мы хотим, чтобы наушники идеально соответствовали этой цели, мы хотим, чтобы они измерялись как прямая линия здесь.

Целевые значения частотной характеристики обычно разрабатываются таким образом, что если частотная характеристика наушников идеально соответствует целевой кривой, они будут звучать «нейтрально». Однако, поскольку в настоящее время нет единого мнения о том, что такое нейтраль — по крайней мере, для наушников — у нас есть ряд потенциальных целевых кривых на выбор. Другими словами, существует несколько разных подходов к поиску чего-то , например, «нейтрального».

Если мы поймем, какова цель компенсации для исследуемого нами измерения (и как это может звучать), мы сможем лучше понять, что означают отклонения от этой цели.

Когда измерение отклоняется от плоской линии на скомпенсированном графике, нам нужно знать, какова цель компенсации, чтобы она что-то значила. Вот почему сырые измерения более полезны, потому что они покажут нам значимую информацию независимо от того, что люди предпочитают использовать в качестве эталонной или «нейтральной» цели.

Контрольные целевые кривые

Самая распространенная эталонная целевая кривая — это целевая кривая Harman. Эта цель была разработана Harman Research, чтобы лучше всего определить, какой тип настройки наушников в среднем предпочитают люди.Компенсации, основанные на этой цели, происходят , чтобы следовать общему упору, придаваемому коэффициентами усиления для человеческого уха (с повышением, начинающимся около 1 кГц), но с дополнительным акцентом на басы и общим сбалансированным звуком для самых разных жанров. Обратите внимание, что эта цель не совсем соответствует усилению звука в ушах, которое мы видим в диапазоне 2–9 кГц, а скорее зависит от предпочтений — того, на что люди действительно хотели, чтобы звук в наушниках.

Цель Harman на 2018 год выглядит так:

Об этой целевой кривой следует обратить внимание на несколько моментов.Во-первых, наблюдается значительный подъем басов ниже 150 Гц, за которым следует несколько очерченный нижний диапазон средних частот, а затем подъем около 1 кГц для так называемого «усиления уха» — то, что я здесь называю факторами усиления, связанными с ухом. Именно в этой области факторы усиления, связанные с ухом, начинают влиять и усиливать звук до того, как он достигает барабанной перепонки, и поэтому желательно возвышение в этой области. Некоторые сообщества называют этот эффект «усилением ушной раковины», однако сам фланец ушной раковины является лишь частью того, что способствует общему усилению.

Это повышение коррелирует с тем, что наш мозг ожидает услышать, потому что мы всю жизнь прожили с усилением, связанным с ухом, и поэтому такое повышение звучит для нас нормально . Другими словами, наш мозг нормализует усиление ушей, и его отсутствие в наушниках по сравнению с ним будет казаться приглушенным и приглушенным.

Что интересно в этой цели, так это то, что, поскольку она основана на исследовании предпочтений, контурные нижние средние частоты и существенное усиление басов фактически не коррелируют с какими-либо факторами усиления, связанными с ухом, поскольку все они находятся на 1 кГц и выше.Это означает, что усиление низких частот не обязательно является «нейтральным», «правильным» или даже оптимальным для человеческого слуха, учитывая влияние анатомии человеческого уха на звук, а скорее потому, что оно нам нравится. Но значит ли это, что этого не должно быть? Также может быть множество дополнительных факторов, таких как комната, туловище и голова, которые влияют на определенные ожидания относительно того, что звучит «нормально», но это предмет обсуждения — подробнее об этом позже.

В любом случае, для тех, кому не нравится, насколько значительна полка басов для цели 2018 года, есть более ранняя версия цели Harman, опубликованная в 2013 году, имеет более скромный басовый отклик с небольшими отличиями от верхних средних и высоких частот. а также:

Обратите внимание на то, что у цели 2013 года немного меньше басов и немного больше энергии 3 кГц, а также немного спад высоких частот.Вероятно, существует ряд факторов, которые объясняют различия, но в обоих случаях это довольно безопасная цель, и наушники, настроенные на эту цель, заставят большинство людей звучать хорошо для большинства людей. Как ни странно, очень немногие наушники открытого типа соответствуют этой цели по басу, но многие высококачественные наушники все ближе и ближе подходят к этой настройке, а не к более традиционной цели с диффузным полем (обсуждается позже).

Существуют обоснованные опасения по поводу информации ниже 1 кГц с целевыми показателями предпочтений потребителей, поскольку некоторые могут искать то, что я собираюсь назвать «анатомически нейтральным» — или, другими словами, цель, которую только поднимает на ухо. соответствующие коэффициенты усиления выше 1 кГц.Помните, что наушники прикреплены к бокам головы, поэтому, хотя могут быть дополнительные факторы усиления, которые следует принять для того, что звучит наиболее «нормально», физическое ухо и слуховой проход не усиливают низкие частоты.

Мы можем захотеть исключить все дополнительные , основанные на предпочтениях, коэффициенты усиления ниже 1 кГц для альтернативной цели, у которой нет басовой полки Harman, но в то же время верхние средние и высокие частоты этой цели также основаны на предпочтениях потребителей. исследования, и поэтому они также не являются строго «анатомически нейтральными». Понятно, что мы будем искать этот тип частотной характеристики, потому что, как минимум, высота, основанная на предпочтениях цели Harman, в определенной степени коррелирует с тем, где на самом деле наши уши действительно усиливают частоты выше 1 кГц .

На мой взгляд, обе цели звучат хорошо, но есть ряд ключевых моментов, о которых следует подумать, глядя на график, который использует цель Хармана в качестве компенсации.

Ключевые моменты:

1. Просто потому, что это среднее значение того, что люди предпочитают , это не значит, что это не какая-то нейтральная форма. Эта целевая кривая подвергалась критике в некоторых кругах, в основном за акцент на басах, и лично я также считаю, что она слишком велика для того, что мне нравится (по крайней мере, полка басов 2018 года слишком сильна для меня).

Вот где я собираюсь сопротивляться утверждениям о том, что «массы ошибаются, а я прав» или «массы — это просто болваны, которые слушают ужасную музыку».Даже если вам лично не нравится эта цель, важно рассматривать эту кривую как усредненную. В некотором смысле это можно рассматривать как «нейтральное предпочтение потребителей», даже если оно не является строго «анатомически нейтральным» по отношению к факторам усиления, которые наш мозг ожидает услышать.

Исследование Harman проводилось среди нескольких демографических групп, у которых были разные предпочтения, и ваше исследование может просто не совпадать со стандартной кривой, показанной выше.

2. Многие высококачественные наушники открытого типа не имеют полки для низких частот, как у Harman target, и это нормально, .Даже для наушников, которые хорошо расширены по басам вплоть до 20 Гц (как многие планарные магнитные наушники), большинство из них не так приподняты, как предлагает полка для басов Harman — конечно, не для цели 2018 года.

Возможно, это связано с параметрами настройки наушников открытого типа, но при оценке частотной характеристики важно учитывать то, что для наушников открытого типа довольно часто можно увидеть некоторое отклонение от цели Harman в басах — даже при отличном звучании. наушники.Обычно это не проблема, потому что большая часть тональной информации в басах в любом случае превышает 60 Гц. Было бы неплохо сделать акцент на суб-басах, но на самом деле это не проблема, если он не соответствует предполагаемой высоте цели.

3. Harman Target не отражает более гранулярных отклонений, чем , если должен присутствовать в частотной характеристике наушников. Есть определенные элементы частотной характеристики, которые должны показывать падение или возвышение, которые будут выглядеть как отклонение от цели, но проблема здесь больше связана с сильно усредненной целью, чем с проблемой с рассматриваемыми наушниками.

На это есть ряд причин, например, определенное поведение наушников на измерительных стендах, разные стили сборки наушников и так далее. Но есть также определенные взаимодействия с человеческим ухом, которые эталонная цель не учитывает должным образом. Примером этого является то, что на большинстве наушников должен быть провал (отклонение) где-то между 9-10 кГц из-за определенных частей уха (раковины), и это не указывается целевой кривой.

Среднестатистическому читателю это падение может показаться проблемой, потому что оно сильно отклоняется от цели, и в то же время, если в этом диапазоне есть возвышение, которое действительно соответствует цели, оно будет выглядеть так, как будто измеряется хорошо.В обоих случаях читатель сделает неправильный вывод о рассматриваемых наушниках.

В некоторых публикациях эта проблема решается путем значительного сглаживания частотной характеристики, но это также вводит в заблуждение, поскольку может сделать другие аспекты частотной характеристики наушников лучше, чем они есть на самом деле. На мой взгляд, решение состоит в том, чтобы гарантировать, что читатель не исследует более детальные аспекты частотной характеристики наушников, а скорее получит более широкий взгляд на все — или, по крайней мере, придерживается различных частотных диапазонов, а не отдельных.Это вопрос обучения читателей и предоставления ключевого контекста для представленных измерений.

Другие цели

Мишень с диффузным полем нацелена на частотную характеристику, которая должна имитировать то, как громкоговорители с плоским измерением будут звучать в несколько «оживленной» комнате (в отличие от безэховой камеры). В отличие от цели Harman, этот результат не основан на исследовании потребительских предпочтений. Мишень с диффузным полем оказывается немного ярче, чем компенсация на основе цели Хармана, и не имеет такого сильного акцента на низких частотах, но все же теплее и реалистичнее, чем цель Free Field , созданная в полностью «мертвой» комнате.Диффузное поле было общей целью в течение многих лет, однако в последнее время наушники, как правило, нацелены на дополнительный акцент на низких частотах кривой предпочтений потребителей.

Какая цель лучше?

Итак, какую цель мы должны предпочесть при рассмотрении эталонной настройки? Или, другими словами, если мы действительно хотим представить оптимальную частотную характеристику в виде плоской линии на скомпенсированном графике, какую компенсацию мы должны использовать?

Мой ответ на этот вопрос состоит в том, что сейчас мы, вероятно, должны использовать какую-то версию цели Хармана — по крайней мере, для средних и высоких частот — а не традиционные цели с диффузным полем или свободным полем — и я думаю, что есть веские причины, почему В целях оценки использовались целевые показатели потребительских предпочтений.

Может быть некоторое сопротивление этому понятию, частично из-за того, что эти цели больше ошибаются в сторону «безопасных», а не обязательно «оптимальных», и, возможно, люди предпочли бы присоединить понятие «ссылка» к чему-то более конкретному. чем средний целевой показатель предпочтений потребителей, чтобы отделить их собственные предпочтения от предпочтений более широкой потребительской аудитории. Но я не думаю, что это имеет значение, если учесть, что результат оказывается наиболее приемлемым для большинства людей. Для тех из нас, кто отличается от других, мы обязаны понять, в чем наши предпочтения отличаются от эталонной цели, а затем внести оттуда сознательные корректировки.

Однако важная проблема, связанная с этими целевыми показателями потребительских предпочтений, заключается в том, подходит ли полка низких частот, указанная в целях Harman на 2013 и 2018 годы, и следует ли включать ее в качестве части эталонной цели. Что касается того, что человеческое ухо делает со звуком, мозг не ожидает контурных нижних средних частот и полки низких частот, обнаруженных на обеих целевых кривых предпочтений.Как упоминалось ранее, этого можно ожидать из других источников, но вряд ли это будет частью нормализации мозгом физиологических факторов усиления — по крайней мере, это то, что показало мое текущее исследование этого предмета.

На мой взгляд, есть два взгляда на проблему низких частот и низких частот. Первый — просто использовать то, что звучит лучше всего, в качестве эталонной цели. Для меня это стало комбинацией цели Harman 2013 года для его низких частот и цели 2018 года для его верхних средних и высоких частот.

Проблема в том, что это все еще привязано к субъективным предпочтениям, и, в частности, нет корреляции между этим предпочтением и любыми физическими факторами усиления, которые наш мозг ожидает услышать ниже 1 кГц. Что касается представления эталонной цели таким образом, это может быть полезно для обеспечения цели для эквалайзера (чтобы получить то, что предпочитает большинство людей), но, возможно, менее полезно для демонстрации того, насколько сильны басы для данных наушников. Помните, что на скомпенсированном графике цель Harman приведет к тому, что большинство наушников открытого типа с будут выглядеть так, как будто они скатываются по басам, даже если они хорошо расширены до 20 Гц.В этих случаях у этих наушников просто нет басовой полки, предложенной целью.

Второй способ взглянуть на это — сказать, что мы можем игнорировать все, что ниже коэффициентов усиления, связанных с ухом, то есть все, что ниже 1 кГц. Основное преимущество этого подхода заключается в том, что, когда мы видим отклонения в более низких частотах, мы можем оценить, соответствует ли это нашим предпочтениям. Таким образом, полка для басов, которая обычно подходит для одной из целей Harman, на самом деле будет выглядеть как полка для басов относительно плоской линии, а это означает, что мы сможем определить, являются ли наушники басовыми или легкими басами и так далее.Другим преимуществом такого представления является то, что, как упоминалось выше, многие высококачественные наушники открытого типа не следуют за басовой полкой Harman, и это означает, что они не будут выглядеть так, как будто они имеют такой сильный спад в наушниках. бас.

Обратной стороной такого подхода является то, что он делает сравнительные аспекты с другими измерениями — даже когда они проводятся на тех же установках, менее жизнеспособны, и, что важно для любого, кто хочет настроить свои наушники для этой цели, для большинства это будет звучать не так хорошо. люди (помните, что — это то, что большинство людей предпочитает ).

Суть при принятии решения о том, какая целевая кривая является лучшей, заключается в том, что это сложный вопрос, который вызывает множество вопросов о том, что наиболее разумно для любого, кто смотрит на графики — для любого, кто пытается выяснить, какие наушники им в конечном итоге понравятся больше всего, и что в конечном итоге строгого «нейтрального» не существует. Но с учетом сказанного, я считаю, что использование цели, которая также может быть полезна для тех из нас, кто хочет эквалайзировать свои наушники и настроить их на оптимальную настройку, — для того, что предпочитает большинство людей. Таким образом, эти графики могут быть подходящими для всех, кто ищет отправную точку.

Это также причина того, что важно включать как минимум необработанные измерения частотной характеристики, а не просто отображать скомпенсированные цели . Поначалу это может немного запутать, а также потребовать некоторого объяснения того, как это читать, но чем шире будет распространено понимание необработанных измерений частотной характеристики и того, что наушники на самом деле не измеряют ровно, тем лучше.

Как читать график частотной характеристики

При чтении графиков частотной характеристики важно в основном рассматривать общую кривую и частотные диапазоны, а не рассматривать отдельные частоты.Причина этого в том, что мы на самом деле не очень хорошо слышим отдельные частоты в контексте более широкого диапазона — по крайней мере, когда дело доходит до сильных провалов в определенных областях. Так, например, если вы видите резкое срезание в одной конкретной области частотной характеристики наушников, , это будет не так слышно, как на графике может быть .

Иногда есть и другие причины, по которым наушники будут измерять определенным образом. В частности, многие высококачественные ЖК-наушники Audeze демонстрируют сильный срез около 4 кГц.На мой взгляд, эти наушники не кажутся такими сильными, как показывают измерения, и, возможно, это просто связано со стилем дизайна наушников и их взаимодействием с измерительными приборами. Более того, также неосмотрительно указывать на конкретные спады, которые могут возникать из-за взаимодействия с физическим ухом, такого как провал на 9-10 кГц, который должен существовать для большинства наушников, упомянутых ранее.

Когда частотная характеристика наушников показывает несколько отклонений, которые увеличиваются относительно цели, это может быть более серьезной проблемой, но также важно еще раз рассмотреть частотные диапазоны вокруг этих возвышений.Они тоже поднялись до аналогичного уровня? В этом случае пик, о котором идет речь, не будет таким выраженным, поскольку вы также будете слышать все остальное на том же уровне громкости.

Давайте возьмем HiFiMAN Arya в качестве примера:

Если вы посмотрите на верхние средние и высокие частоты, здесь следует рассмотреть три примечательных возвышения. Один на 4 кГц, один около 8 кГц и один на 11 кГц (также обратите внимание на провал около 9 кГц, который должен быть, вероятно, из-за взаимодействия в раковине). Человека можно простить за то, что он подумал, что это будет звучать шипящим или «острым», потому что эталонная кривая, используемая здесь (Harman Combined), намного более плавная во всем этом диапазоне.

Но на самом деле у этих наушников нет проблем с резкостью в этом диапазоне — по крайней мере, в текущей версии — отчасти из-за того, как эти возвышения дополняют друг друга. Этому способствует тот факт, что эти возвышения достаточно широки, и это часто дает более плавный звук, чем если бы эти возвышения были узкими пиками. Более того, эта частотная характеристика может быть немного ярче относительно цели, но только потому, что частотная характеристика не соответствует цели полностью, не означает, что она еще не сбалансирована .

Давайте посмотрим на частотную характеристику Focal Clear:

По большей части Clear имеет приятную частотную характеристику, с, возможно, немного странностями в высоких частотах. Первое, на что следует обратить внимание, это то, что он выглядит в районе 4-6 кГц — по крайней мере, относительно цели. Это должно быть плохо, правда?

Оставив на мгновение в стороне вопрос, почему это выглядит немного опущенным, на самом деле мы должны рассмотреть здесь, вместо того, чтобы просто сосредоточиться на провале, — это взаимосвязь между 4-6 кГц и нижним диапазоном 2-3 кГц, а также их взаимосвязь. к диапазону над ним.Обратите внимание, что даже в целевом диапазоне 3 кГц выше, чем 4-6 кГц — не в такой степени, но в этом есть общее сходство.

Затем задайте вопрос: , как это соотношение в частотной характеристике влияет на музыку, которую я, возможно, слушаю? Это должно побудить нас рассмотреть инструментальные тоны, которые маркируют эти частоты как для их основных, так и для резонансных гармоник / обертонов. Может быть, вы обнаружите, что 3 кГц здесь слишком сильны по сравнению с диапазонами вокруг него, или, может быть, вы обнаружите, что это именно то, что вам нужно.Но тот факт, что здесь наблюдается отклонение от целевой кривой, сам по себе не является плохим — возможно, он не идеален, но и не является серьезной проблемой.

Теперь давайте посмотрим на пик на частоте 8 кГц. На мой взгляд, это более серьезная проблема, и я считаю, что это является причиной некоторой случайной шероховатости, которая проявляется в согласных тонах в вокале, таких как «S», «F» и «T» (вы можете подтвердить это с помощью использование эквалайзера с узким фильтром, чтобы сгладить этот пик, и шероховатость исчезнет).Это связано с тем, что соотношение между высотой 8 кГц и диапазонами по обе стороны от него не так гладко, как могло бы быть в идеале. Это не будет отображаться на всех записях, на самом деле только на некоторых из них, потому что точный диапазон этих тонов будет варьироваться от одной записи к другой.

Тип возвышения, видимый здесь на 8 кГц, может иметь эффект привлечения большего внимания к определенным элементам в миксе, и это не значит, что в целом это особенно сибилянно, поскольку весь этот раздел все еще немного более расслаблен.Но из-за того, что эта высота настолько мала на уровне 8 кГц, на некоторых записях она может подчеркивать края определенных тонов по сравнению с тонами, которые маркеры расположены по обе стороны от них.

Итак, чтобы заключить, при оценке частотной характеристики сначала посмотрите на общий наклон относительно цели, а не на то, соответствует ли он цели идеально или нет. Затем посмотрите на различные частотные диапазоны и их отношение к диапазонам вокруг них. Это укажет на тональный баланс. И, наконец, глядя на значительные отклонения от цели, подумайте, насколько узкими являются эти отклонения и диапазон частот вокруг них.Чаще всего то, что выглядит неоптимально, на самом деле так не звучит.

Давай поговорим об этом басе

Почему-то уровень и высота басов кажется спорным вопросом. Я думаю, возможно, потому, что у всех нас есть такие разные предпочтения в отношении того, как мы хотим, чтобы наш бас звучал. Однако, глядя на цель Хармана, есть очень веская причина, почему басы усиливаются именно там, где они есть, а именно ниже 150 Гц.

Цель указывает на то, что люди обычно предпочитают приличное количество низких частот, но, что важно, мы предпочитаем низкие частоты, отличные от средних частот.Это может быть связано с различными предполагаемыми факторами усиления, которые не являются частью уха, возможно, потому, что мы привыкли находиться в определенных условиях или слышать музыку в этих условиях, но также, может быть, просто потому, что нам это нравится. Тем не менее, наличие очерченных нижних средних частот, а затем отчетливой полки для низких частот ниже 150 Гц позволяет басам проходить удовлетворительным, но четким образом.

Я столкнулся с рядом веских причин, по которым некоторые могут предпочесть, чтобы нижняя средне-контурная секция была линейной и заполненной, и это предпочтение может также больше соответствовать наушникам открытого типа, чем наушникам закрытого типа.В общем, это проистекает из желания иметь более «насыщенный» вид звука, но также потому, что некоторые стили записи просто не выделяют более низкие басовые частоты, а это означает, что для того, чтобы эти записи звучали «полноценно», мы Нужны были наушники с более заполненным переходом между басами и низкими средними частотами.

Но в любом случае мы можем понять, будут ли басы в наушниках различаться по двум причинам. A) Общий уровень громкости (уровень звукового давления) полки для низких частот и B) насколько выше по частотной характеристике полка для низких частот останавливается.Так, например, если усиление низких частот продолжается до 300 Гц и не снижается до нижней середины, есть тенденция к тому, чтобы это звучало грязно и густо, поскольку оно немного перетекает в средние частоты. Напротив, если подъем низких частот останавливается около 150 Гц и возвращается к средним частотам (или даже провалу в этой области), басы будут звучать более отчетливо — и потенциально более подчеркнуто. Если нет подъема низких частот и это ровная линия поперек, мы должны посмотреть, где уровень находится по отношению к верхним средним и высоким частотам.Есть большая вероятность, что басы будут звучать отчетливо, но не так отчетливо, как полка низких частот, предлагаемая эталонной целью.

Какой бы стиль вы ни выбрали, это, конечно, вопрос предпочтений, но когда вы видите вид усиления низких частот, как на изображении ниже, вы можете предположить, что пока он присутствует, он не будет таким отчетливым, как если бы полка снова упал около 150 Гц:

Суть (посмотрите, что я там сделал) для низких и низких средних частот заключается в том, что вы должны спросить себя, какой басовый отклик вам нужен.Если вы хотите более насыщенный бас и переход к более низким средним частотам, возможно, вам нужна ровная линия на всем протяжении. Если вам нужен очень отчетливый басовый отклик, ищите полку, которая следует за высотой Harman. И, наконец, если по какой-то причине вам нравится гулкий и властный бас (эй, некоторым нравится), то поищите что-то более похожее на график Sony WH-1000XM4, изображенный выше.

Все, что вам нужно знать

Как мы оцениваем наушники

Наш опыт основан на проведении тысяч обзоров наушников за два десятилетия.

Мы прилагаем все усилия, чтобы помочь вам найти лучшие наушники. Каждая пара наушников, продаваемых на сайте Headphones.com, должна пройти обширную процедуру тестирования и оценки, проводимую нашей командой экспертов по продажам:

• Мы используем все наушники и сравниваем их характеристики и звук с аналогичными моделями.
• Проверьте их с различным снаряжением и в полевых условиях, если они предназначены для определенных видов деятельности.
• Проводите групповые тренинги и заполняйте оценочные формы.
• Большинство наушников проходят тщательную проверку. Мы считаем, что пара ушей и использование в реальном времени — это, в конечном счете, лучший способ проверить наушники, но измерения — полезный инструмент для получения объективных данных для целей сравнения.

Подробнее о Headphones.com Измерения наушников

Наши данные измерений, так сказать, прямо за пределами области видимости. Если вы не инженер, вы, скорее всего, не поймете всего значения пиков и провалов на графиках.Обычно важно знать, что чем меньше, тем лучше. Наушники, как известно, сложно измерить, и даже самые лучшие наушники имеют сложные графики. Итак, ищите простые результаты, но не удивляйтесь большим колебаниям — они нормальные. И бери все с довольно крупной скепсисом.

Вы можете сравнить характеристики наушников и построить свои собственные графики наушников с помощью нашего инструмента Build-A-Graph.

Частота