Я купив bluetooth-навушники Motorola Pulse Escape. Звучання загалом сподобалося, але залишився незрозумілим один момент. Згідно з інструкцією, у них є перемикання еквалайзера. Імовірно, навушники мають кілька вшитих налаштувань, які перемикаються по колу. На жаль, я не зміг визначити на слух, які там налаштування та скільки їх, і вирішив з'ясувати це за допомогою вимірів.
Отже, хочемо виміряти амплітудно-частотну характеристику (АЧХ) навушників — це графік, який показує, які частоти відтворюються голосніше, а які — тихіше. Виявляється, такі виміри можна зробити «на коліні», без спеціальної апаратури.
Нам знадобиться комп'ютер з Windows (я використовував ноутбук), мікрофон, а також джерело звуку - якийсь плеєр з bluetooth (я взяв смартфон). Ну і самі навушники, звісно.
(Під катом - багато картинок).
Підготовка
Отакий мікрофон у мене знайшовся серед старих гаджетів. Мікрофон копійчаний, для розмов, не призначений ні для запису музики, ні, тим більше, не для вимірювань.Звичайно, такий мікрофон має свою АЧХ (і, забігаючи вперед, діаграму спрямованості), тому сильно спотворить результати вимірювань, але для поставленого завдання підійде, тому що нас цікавлять не так абсолютні характеристики навушників, скільки те, як вони змінюються при перемиканні еквалайзера.
У ноутбука був лише один комбінований аудіороз'єм. Підключаємо туди наш мікрофон:
Windows питає, що за прилад ми підключили. Відповідаємо, що це мікрофон:
Windows - німецька, вибачте. Адже я обіцяв використовувати підручні матеріали.
Тим самим єдиний аудіороз'єм виявляється зайнятим, тому потрібне додаткове джерело звуку. Завантажуємо на смартфон спеціальний тестовий аудіосигнал – так званий рожевий шум. Рожевий шум - це звук, що містить весь спектр частот, причому рівної потужності по всьому діапазону. (Не плутайте його з білим шумом! Білий шум має інший розподіл потужності, тому його не можна використовувати для вимірювань, це загрожує пошкодженням динаміків).
Налаштовуємо рівень чутливості мікрофона. Натискаємо праву кнопкумиші на значку гучномовця в Windows і вибираємо регулювання пристроїв запису:
Знаходимо наш мікрофон (у мене він отримав назву Jack Mic):
Вибираємо його як пристрій запису (пташка в зеленому кружечку). Виставляємо йому рівень чутливості ближче до максимуму:
Microphone Boost (якщо є) прибираємо! Це автоматичне підстроювання чутливості. Для голосу добре, а при вимірах тільки заважатиме.
Встановлюємо на ноутбук вимірювальну програму. Я люблю TrueRTA за можливість бачити одразу багато графіків на одному екрані. (RTA - англійською АЧХ). У безкоштовній демо-версії програма вимірює АЧХ із кроком у октаву (тобто сусідні точки виміру відрізняються за частотою в 2 рази). Це, звичайно, дуже брутально, але для наших цілей зійде.
За допомогою скотчу закріплюємо мікрофон біля краю столу, щоб його можна було накрити навушником:
Важливо зафіксувати мікрофон, щоб не зрушив у процесі вимірювання. Під'єднуємо навушники дротом до смартфону і кладемо одним навушником поверх мікрофона, так щоб щільно закрити його зверху - приблизно так навушник охоплює людське вухо:
Другий навушник вільно висить під столом, з нього ми чутимемо включений тестовий сигнал. Переконуємося, що навушники лежать стабільно, їх також не можна зрушувати у процесі вимірів. Можна розпочинати.
Вимірювання
Запускаємо програму TrueRTA і бачимо:
Основна частина вікна – поле для графіків. Зліва від нього знаходяться кнопки генератора сигналів, він нам не знадобиться, тому що у нас зовнішнє джерелосигнал, смартфон. Праворуч – налаштування графіків та вимірювань. Зверху - ще деякі налаштування та управління. Ставимо білий колір поля, щоб краще бачити графіки (меню View → Background Color → White).
Виставляємо межу вимірювань 20 Hz і кількість вимірювань, скажімо, 100. Програма автоматично робитиме вказану кількість вимірювань поспіль і усереднюватиме результат, для шумового сигналу це необхідно. Вимикаємо відображення стовпчастих діаграм, нехай замість них малюються графіки (кнопка зверху із зображенням стовпчиків, зазначена на наступному скріншоті).
Зробивши налаштування, виконуємо перший вимір - це буде вимір тиші. Закриваємо вікна та двері, просимо дітей помовчати та натискаємо Go:
Якщо все зроблено правильно, у полі почне вимальовуватись графік. Зачекаємо, поки він стабілізується (перестане "танцювати" туди-сюди) і натиснемо Stop:
Бачимо, що «гучність тиші» (фонових шумів) не перевищує -40dBu, і виставляємо (регулятор dB Bottom у правій частині вікна) нижню межу відображення в -40dBu, щоб прибрати фоновий шум з екрану і більш бачити графік цікавого для нас сигналу.
Тепер вимірюватимемо справжній тестовий сигнал. Включаємо плеєр на смартфоні, почавши з малої гучності.
Запускаємо вимірювання у TrueRTA кнопкою Go та поступово додаємо гучність на смартфоні. З вільного навушника починає долинати шум, що шипить, а на екрані виникає графік. Додаємо гучність, поки графік не досягне за висотою приблизно -10...0dBu:
Дочекавшись стабілізації графіка, зупиняємо вимірювання кнопкою Stop у програмі. Плеєр теж поки що зупиняємо. Отже, що ми бачимо на графіку? Непогані баси (крім найглибших), деякий спад до середніх частот та різкий спад до верхніх частот. Нагадую, що це не справжня АЧХ навушників, свій внесок робить мікрофон.
Цей графік ми візьмемо як еталонний. Навушники отримували сигнал по дроту, у цьому режимі вони працюють як пасивні динаміки без будь-яких еквалайзерів, їхні кнопки не діють. Занесемо графік у пам'ять номер 1 (через меню View → Save to Memory → Save to Memory 1 або натиснувши Alt+1). У осередках пам'яті можна зберігати графіки, а кнопками Mem1..Mem20 у верхній частині вікна включати або вимкнути показ цих графіків на екрані.
Тепер від'єднуємо провід (як від навушників, так і від смартфона) та підключаємо навушники до смартфону по bluetooth, намагаючись не зрушити їх на столі.
Знову вмикаємо плеєр, запускаємо вимірювання кнопкою Go і, регулюючи гучність на смартфоні, наводимо новий графікза рівнем до еталонного. Еталонний графік зображений зеленим, а новий синім:
Зупиняємо вимір (плеєр можна не вимикати, якщо не дратує шипіння з вільного навушника) і радіємо, що по bluetooth навушникивидають таку ж АЧХ, як із дроту. Заносимо графік на згадку номер 2 (Alt+2), ніж пішов з екрана.
Тепер перемикаємо еквалайзер кнопками навушників. Навушники рапортують бадьорим жіночим голосом"EQ changed". Включаємо вимір і, дочекавшись стабілізації графіка, бачимо:
Хм. Подекуди є відмінності в 1 децибел, але це якось несерйозно. Скоріше схоже на похибки вимірів. Заносимо і цей графік у пам'ять, перемикаємо еквалайзер ще раз і після виміру бачимо ще один графік (якщо дуже добре придивитися):
Ну ви вже зрозуміли. Скільки я не перемикав еквалайзер на навушниках, жодних змін це не давало!
На цьому, в принципі, можна закінчувати роботу і робити висновок: у цих навушників працюючого еквалайзера немає. (Тепер зрозуміло, чому його не виходило почути).
Однак той факт, що ми не побачили жодних змін у результатах, засмучує і навіть викликає сумніви щодо правильності методики. Може, ми вимірювали щось не те?
Бонусні виміри
Щоб переконатися, що ми вимірювали АЧХ, а не погоду на Місяці, покрутимо еквалайзер в іншому місці. У нас є плеєр у смартфоні! Скористаємося його еквалайзером:Пітер Мепп
Вибираючи акустичну систему для конкретного застосування, слід враховувати багато факторів – механічних, кліматичних, естетичних, акустичних та електричних. Два останні можна об'єднати разом під загальною назвою- Електроакустичні параметри. Саме під цим кутом зору розглядається проблема вибору гучномовця у цій статті. До основних електроакустичних параметрів, які необхідно брати до уваги при визначенні або оцінці придатності пристрою даного застосування, відносяться частотна характеристика, акустична потужність, діаграма спрямованості, кут покриття, спрямованість, чутливість, імпеданс, спотворення та потужність. Існує також багато інших параметрів (фазова характеристика, компресія потужності), і кожен заслуговує на окрему статтю, проте наше завдання – дати про них лише загальне уявлення.
Слід зазначити, що жоден із параметрів не є визначальним під час вибору гучномовця. Деякі їх взаємопов'язані, інші є взаємовиключними, в такий спосіб, вибір має робитися з урахуванням безлічі чинників. Дуже часто ідеального пристрою просто не існує, тому необхідно знайти компромісне рішення - так само, як і при розробці та виготовленні самого пристрою. Хорошою відправною точкою для пошуку можуть стати частотна характеристика та смуга пропускання.
Частотна характеристика
| Мал. 1. АЧХ акустичної системи в різних масштабах |
Методи вимірювання викладені в ряді промислових та міжнародних стандартів, таких як AES та IEC. При проведенні вимірювань можуть використовуватися такі сигнали, як гармонічні коливання, рожевий шум зі смугою 1/3 октави (або вже), білий шум (також зі смугою 1/3 октави або вже). MLS-сигнали, які широко застосовуються в даний час, також потрапляють до цієї категорії, оскільки їх спектр фактично збігається зі спектром білого шуму.
Форма представлення даних значною мірою стандартизована, проте будьте обережні - справжнє звучання може виявитися зовсім не таким, яким ми його представляли, дивлячись на графік частотної характеристики. Приклад цього показано на рис. 1. На перший погляд, гучномовець, характеристика якого зображена на верхньому графіку, може здатися кращим, оскільки має більш гладку характеристику. Однак, подивившись на вертикальну шкалу, ви зрозумієте, що криві побудовані в різних масштабах. Насправді обидва графіки відносяться до одного і того ж гучномовця. Дані із високим ступенем подробиці часто згладжуються на графіках. І хоча таке подання даних дозволяє показати вигляд кривої в цілому, воно також може ввести в оману, оскільки при цьому виявляються прихованими такі деталі, як резонансні піки та спади характеристики, які є характерними ознакаминебажаних резонансів, дифракції/інтерференції звуку у приміщенні або поганий налаштуваннярозділових фільтрів.Частотна характеристика зазвичай знімається в безлунних умовах, якщо не зазначено інше. Тому знову переконайтеся, що ви прочитали підписи у паспорті АС, зроблені петитом. Хороший приклад наведено на рис.2. Насправді даних виробника цієї акустичної системи відсутній графік частотної характеристики, але зазначено, що нерівномірність становить лише ±3 дБ. Однак, згідно з написаним петитом, вимірювання є усередненими для кімнатних умов, що зовсім не те саме, як видно з рис. 2.
Частотна характеристика зазвичай знімається на осі, що збігається з основним напрямом випромінювання. І хоча це дає гарне уявлення про потенційно можливу характеристику в даному напрямкуПроте у випадку різних комерційних систем та громадських систем оповіщення більшість слухачів буде знаходитися під кутом до цієї осі. Тому для детальної оцінки придатності гучномовця необхідна частотна характеристика, виміряна під різними кутами до основної осі в межах номінального кута покриття з кроком 10-15 °, яка зображується у вигляді кривих сімейства. При роботі у великих та складних, з акустичною точки зору, приміщеннях корисно також використовувати характеристики спрямованості. На рис. 3 представлені частотні характеристики високоякісного контрольного гучномовця, зняті на основний осі і під різними кутами до неї, які показують дуже хороший результат.
Акустична потужність
Характеристика випромінюваної гучномовцем акустичної потужності (не плутати з потужністю) - дуже корисний, але параметр, що рідко вказується. Вона показує сумарну акустичну потужність, що випромінюється на виході. Хоча частотні характеристики, зняті в безухових умовах, можуть дати правдиву картину про потенційно можливі характеристики в хороших акустичних умовах і в межах критичної відстані від гучномовця, однак у деяких випадках, наприклад, у приміщенні з високим часом реверберації або для розподілених систем у приміщеннях, багато слухачів Цілком можуть опинитися за межами критичної відстані. Отже, поле реверберації стає переважним, що переважно залежить від сумарної випромінюваної звукової потужності, ніж від осьової частотної характеристики.Мало хто з виробників вказує ці такі необхідні характеристики, і деякі з нинішніх стандартів вимагають їх виміру, не кажучи вже про їх згадування, проте ця інформація дуже важлива для точного розрахунку потенційної розбірливості мови та швидкого визначення можливих характеристик поля реверберації. Нижня крива на рис. 3 є рідкісним прикладом проведення таких вимірювань. Існує маса суперечок та розбіжностей з приводу того, якою має бути ідеальна характеристика потужності. Очевидно одне – вона повинна бути гладкою і суттєво плоскою, яка, можливо, має невеликий спад на високих частотах. Зверніть увагу - акустична потужність обов'язково стане параметром, значимість якого зростатиме.
Характеристики спрямованості
Після того як ви прийняли рішення про те, чи підходить даний гучномовець за своїми частотними характеристиками, наступним кроком повинна стати перевірка характеристик спрямованості і кутів покриття. Для деяких динаміків систем оповіщення часто вказується кут покриття на одній частоті. Проте в реальній ситуації акустичне випромінювання гучномовця значно змінюватиметься з частотою, а значить і кут покриття також матиме сильну частотну залежність. Характеристику спрямованості можна показати за допомогою діаграм спрямованості (рис. 4), виміряних на різних частотахта послідовно накладених один на одного. Однак якщо на одному малюнку буде дуже багато кривих, то зображення стане нерозбірливим, якщо криві намальовані в сірих тонах. В даний час існує безліч способів зображення, які можуть допомогти в цій ситуації, наприклад кольоровий друк. Але якщо не обмежити кількість частот, то діаграми важко читати, особливо при малому масштабі зображення. Дуже зручним способомє зображення накладених графіків у тривимірній системі координат (рис. 5). При розташуванні однієї діаграми над іншою видно деяку асиметрію у випромінюванні, але без покажчика з підписом важко визначити частоту конкретної кривої. На стеку діаграм також спостерігається зменшення кута покриття зі зростанням частоти. Зміна кута покриття для різних рівнів ослаблення (3, 6 та 9 дБ) показано на рис. 6, але рис. 7, ймовірно, є найбільш інформативним, де вздовж осі Х відкладається частота (нижня частина графіка), вздовж осі Y – кут покриття. Колір показує рівень загасання як функція від кута і частоти. На рис. 7 представлена характеристика спрямованості двосмугової акустичної системи у вертикальній площині. При цьому видно зменшення кута покриття зі збільшенням частоти (біла область різко скорочується при зростанні частоти приблизно до 1 кГц і залишається практично постійною, коли починає даватися взнаки переважання випромінювання CD-рупора). На частоті близько 500 Гц спостерігається значна бічна пелюстка (біла частина рис. 7, що вказує нагору). В основі цього графіка лежать базові тривимірні діаграми спрямованості, проте використовується форма уявлення, що забезпечує хорошу наочність. Ще одним способом подання даних є зображення у вигляді тривимірної фігури (рис. 8). У цьому випадку також видно вертикальну бічні пелюстки. Побудова тривимірної діаграми спрямованості – завдання складне, пов'язане з обробкою великих обсягівданих, але отримана повнота уявлення про характеристики гучномовця вартує витрачених зусиль. Більше того, дані з високим ступенем подробиці можуть ефективно використовуватися в таких програмах проектування звукових систем, як EASE, з якої і було взято наведені дані. У той же час двовимірні діаграми спрямованості все ще широко використовуються в тих випадках, коли треба швидко подивитися, чи покриття конкретного пристрою задовольняє вимогам до роботи поблизу. Діаграми спрямованості можуть будуватися з різними дозволами за частотою та кутом. Деякі стандарти передбачають крок за частотою 1 октаву, проте зараз стає нормою крок 1/3 октави за частотою і 5° по куту. Можливо, що оптимальними є діаграми з кроком 1/3 октави та октавними центрами на частотах 125, 250, 500 Гц, 1, 2, 4 та 8 кГц. Роздільна здатність з кроком в одну октаву занадто груба і може давати велику похибку. У будь-яких серйозних технічних характеристиках має бути графік залежності ширини діаграми спрямованості від частоти. Ширина діаграми спрямованості гучномовця зазвичай береться за рівнем -6 дБ. Її часто плутають із кутом випромінювання, який використовується у стандарті IEC на гучномовці (IEC 60268-5). Це кут, у якому рівень падає на 10 дБ, що, звісно, неприйнятно для комерційних чи професійних звукових систем. Щоб подолати цю проблему, IEC запровадила поняття кута покриття, яке фактично є шириною діаграми спрямованості за рівнем -6 дБ, названою іншим ім'ям. Кут покриття повинен визначатися на частоті 4 кгц, хоча можуть вказуватися інші частоти. Чим раніше ми прийдемо до того, що будемо вказувати кут покриття для всього діапазону частот, тим краще, оскільки деякі з виробників прийняли варіант із частотою 4 кГц, а в тих випадках, де все ж таки вказується кут покриття на одній частоті (зазвичай у більш дешевих моделях), частіше використовується 1кГц.Спрямованість та індекс спрямованості
 |
| Мал. 9. Фрагмент технічних характеристик акустичної системи, в якому наведено основні акустичні параметри, необхідні для її вибору |
Імпеданс
Імпеданс гучномовця – ще одна дуже важлива характеристика. Він також має сильну частотну залежність, отже, його графік повинен наводитися завжди. Дивно, як багато восьмиомних гучномовців насправді не є такими. А коли використовуються лінійні узгоджувальні трансформаторина 70 і 100 В, частотна характеристика ще потрібніша. Хоча в більшості випадків комбінація гучномовця + трансформатор забезпечуватиме нормальне навантаження на 1 кГц, на нижчих частотах цього не може бути. У табл. 1 наведено результати недавнього тестування невеликих гучномовців для системи оповіщенняпроведеного в лабораторії (лінія 100 В). На рис. 10 показаний графік імпедансу гучномовця з поганим узгодженням.
Навіть у випадках, коли трансформатор не використовується, необхідно знати, як цей гучномовець навантажує підсилювач. І хоча величина імпедансу по модулю зазвичай наводиться, і цього вимагають стандарти, фазова характеристика також повинна вказуватися, щоб гарантувати, що навантаження, яке ми збираємося підключати, не вплине на роботу підсилювача збудника.Чутливість
Чутливість гучномовця за напругою часто плутають із ефективністю. Чутливість зазвичай визначають як рівень звукового тиску, виміряний на основній осі на відстані 1 м при подачі на вхід 1 Вт (наприклад, 90 дБ, 1 Вт/1 м). Вимірювання проводяться в безлужних умовах або в умовах вільного поля. Насправді розсіюється не вся потужність 1 Вт, оскільки не тільки імпеданс змінюватиметься з частотою, а й фаза, яка не береться до уваги. Для восьмиомного гучномовця потужність 1 Вт номінально еквівалентна напрузі збудження 2,83 (P=E2/R), і ця величина часто наводиться.
Будьте уважні, оскільки вказана напруга збудження також іноді використовується з чотири-омними гучномовцями. У цьому випадку еквівалентна вхідна потужність дорівнює 2 Вт, що може дати хибне збільшення чутливості на 3 дБ. Напруга збудження повинна бути 2 В. Реальне значення чутливості залежатиме від ширини смуги пропускання системи або ширини смуги сигналу, що подається.
І знову будьте обережні при порівнянні гучномовців та при проведенні розрахунків, оскільки загальноприйнятої ширини смуги не існує. Можуть наводитися значення чутливості для односмугових або ще гірше для одночастотних сигналів. Ці значення будуть вищими, ніж для широкодіапазонних сигналів.
Чутливість також залежить від гладкості частотної характеристики і від ефективного діапазону частот пристрою, що розглядається. Ефективний діапазон частот визначається як "діапазон частот, обмежений зазначеними верхньою та нижньою межами, в якому частотна характеристика гучномовця, виміряна на основній осі з використанням гармонійних (або еквівалентних) сигналів, зменшується не більше ніж на 10 дБ від рівня звукового тиску, усередненого в смузі один октаву або більше (визначається виробником) в області максимальної чутливості." При визначенні частотних меж малими провалами на частотній характеристиці, які вже 1/9 октави за рівнем -10 дБ, нехтують. І хоча це визначення чудово підходить для високоякісних виробів з номінально плоскими характеристиками, воно може не підходити для багатьох систем PA та тривожної сигналізації, і пристрої, що мають характеристику з вираженими пиками, можуть отримати очевидну перевагу.
Візьмемо, наприклад, гучномовець, характеристика якого наведена на рис. 11. Визначення чутливості у разі виявилося справою досить складним, особливо тому, що імпеданс непостійний. Офіційно вказується чутливість до 88 дБ. Способи вимірювання та оцінки чутливості, частотної характеристики та робочого імпедансу даних типів пристроїв потребують подальшого опрацювання, досліджень та стандартизації.
Потужність
 |
| Мал. 11. Приклад АЧХ акустичної системи |
Поряд із вимірюванням потужності необхідно вимірювати коефіцієнт компресії потужності. При нагріванні котушки гучномовця Вихідна потужністьможе значно зменшуватись. При цьому компресія зростає зі збільшенням потужності, що підводиться. Зазвичай коефіцієнт компресії у межах 0,5–4,5 дБ. Отже, коли ми беремо чутливість даного гучномовця для потужності 1 Вт, що розсіюється, на відстані 1 м і використовуємо максимально допустиме значення потужності для розрахунку відповідного максимального рівня звукового тиску, то можемо отримати величезну помилку.
Альтернативні випробування з визначення потужності полягають у тому, що на вхід подається висока напруга на короткий та на довгий термінта визначається та максимальна вхідна напруга, яку гучномовець може витримати без пошкодження. У короткострокових випробуваннях застосовується спеціальний сигнал (так званий program-shaped noise), який подається на 1 з 60 разів з інтервалом між двома подачами за 1 хв. У довгострокових випробуваннях сигнал подається на 1 хв з інтервалом 2 хв. Випробування повторюються 10 разів (IEC 60268-5).
Спотворення
Спотворення є параметром, який часто не включається до технічні характеристики, але важливий для оцінки нелінійності характеристик пристрою та суб'єктивної якості звучання. Існують різні методи вимірювання різних видів спотворень, включаючи сумарні гармонічні спотворення (THD), вибіркові (наприклад, друга та третя гармоніки) та інтермодуляційні. Для визначення деяких тонких моментів, наприклад впливу матеріалів, з яких виготовлені дифузор і драйвер, починають широко використовуватися інші методики, такі як багаточастотне збудження (multi sine-wave excitation).Потрібно бути надзвичайно обережним у порівнянні результатів, оскільки різні виробники використовують у випробуваннях різні рівні (потужності) у драйверах. Можуть наводитися дані як за сумарними гармонійними спотвореннями, так і за другою та третьою гармоніками. Взагалі кажучи, друга гармоніка вказує на проблему асиметрії, тоді як третя гармоніка, яка зазвичай небажаніша з точки зору суб'єктивної якості звучання, говорить про наявність ефекту лімітування в пристрої.
Спотворення залежать від рівня сигналу. У табл. 2 як приклад наведені дані для високоякісної двосмугової акустичної системи з 12-дюймовим НЧ-динаміком та CD-рупором. Номінальна потужність – 300 Вт.
При виборі гучномовця для конкретного застосування багато характеристик заслуговують на те, щоб їх прийняли до уваги. Тому переконайтеся, що досліджували всі характеристики, які безпосередньо належать до вашої нагоди.
Пітер Мепп – незалежний консультант у галузі акустики та розробки звукових систем у Великій Британії. З ним можна зв'язатися електронною поштою: [email protected].
Дякуємо журналу “Sound&Video Contractor” за наданий матеріал. P.O. Box 12901, Overland Park, KS 66282-2901, www.svconline.com
Я купив bluetooth-навушники Motorola Pulse Escape. Звучання загалом сподобалося, але залишився незрозумілим один момент. Згідно з інструкцією, у них є перемикання еквалайзера. Імовірно, навушники мають кілька вшитих налаштувань, які перемикаються по колу. На жаль, я не зміг визначити на слух, які там налаштування та скільки їх, і вирішив з'ясувати це за допомогою вимірів.
Отже, хочемо виміряти амплітудно-частотну характеристику (АЧХ) навушників — це графік, який показує, які частоти відтворюються голосніше, а які — тихіше. Виявляється, такі виміри можна зробити «на коліні», без спеціальної апаратури.
Нам знадобиться комп'ютер з Windows (я використовував ноутбук), мікрофон, а також джерело звуку - якийсь плеєр з bluetooth (я взяв смартфон). Ну і самі навушники, звісно.
(Під катом - багато картинок).
Підготовка
Отакий мікрофон у мене знайшовся серед старих гаджетів. Мікрофон копійчаний, для розмов, не призначений ні для запису музики, ні, тим більше, не для вимірювань.Звичайно, такий мікрофон має свою АЧХ (і, забігаючи вперед, діаграму спрямованості), тому сильно спотворить результати вимірювань, але для поставленого завдання підійде, тому що нас цікавлять не так абсолютні характеристики навушників, скільки те, як вони змінюються при перемиканні еквалайзера.
У ноутбука був лише один комбінований аудіороз'єм. Підключаємо туди наш мікрофон:
Windows питає, що за прилад ми підключили. Відповідаємо, що це мікрофон:
Windows - німецька, вибачте. Адже я обіцяв використовувати підручні матеріали.
Тим самим єдиний аудіороз'єм виявляється зайнятим, тому потрібне додаткове джерело звуку. Завантажуємо на смартфон спеціальний тестовий аудіосигнал – так званий рожевий шум. Рожевий шум - це звук, що містить весь спектр частот, причому рівної потужності по всьому діапазону. (Не плутайте його з білим шумом! Білий шум має інший розподіл потужності, тому його не можна використовувати для вимірювань, це загрожує пошкодженням динаміків).
Налаштовуємо рівень чутливості мікрофона. Натискаємо праву кнопку миші на значку гучномовця у Windows і вибираємо регулювання пристроїв запису:
Знаходимо наш мікрофон (у мене він отримав назву Jack Mic):
Вибираємо його як пристрій запису (пташка в зеленому кружечку). Виставляємо йому рівень чутливості ближче до максимуму:
Microphone Boost (якщо є) прибираємо! Це автоматичне підстроювання чутливості. Для голосу добре, а при вимірах тільки заважатиме.
Встановлюємо на ноутбук вимірювальну програму. Я люблю TrueRTA за можливість бачити одразу багато графіків на одному екрані. (RTA - англійською АЧХ). У безкоштовній демо-версії програма вимірює АЧХ із кроком у октаву (тобто сусідні точки виміру відрізняються за частотою в 2 рази). Це, звичайно, дуже брутально, але для наших цілей зійде.
За допомогою скотчу закріплюємо мікрофон біля краю столу, щоб його можна було накрити навушником:
Важливо зафіксувати мікрофон, щоб не зрушив у процесі вимірювання. Під'єднуємо навушники дротом до смартфону і кладемо одним навушником поверх мікрофона, так щоб щільно закрити його зверху - приблизно так навушник охоплює людське вухо:
Другий навушник вільно висить під столом, з нього ми чутимемо включений тестовий сигнал. Переконуємося, що навушники лежать стабільно, їх також не можна зрушувати у процесі вимірів. Можна розпочинати.
Вимірювання
Запускаємо програму TrueRTA і бачимо:
Основна частина вікна – поле для графіків. Зліва від нього знаходяться кнопки генератора сигналів, він нам не знадобиться, тому що у нас зовнішнє джерело сигналу смартфон. Праворуч – налаштування графіків та вимірювань. Зверху - ще деякі налаштування та управління. Ставимо білий колір поля, щоб краще бачити графіки (меню View → Background Color → White).
Виставляємо межу вимірювань 20 Hz і кількість вимірювань, скажімо, 100. Програма автоматично робитиме вказану кількість вимірювань поспіль і усереднюватиме результат, для шумового сигналу це необхідно. Вимикаємо відображення стовпчастих діаграм, нехай замість них малюються графіки (кнопка зверху із зображенням стовпчиків, зазначена на наступному скріншоті).
Зробивши налаштування, виконуємо перший вимір - це буде вимір тиші. Закриваємо вікна та двері, просимо дітей помовчати та натискаємо Go:
Якщо все зроблено правильно, у полі почне вимальовуватись графік. Зачекаємо, поки він стабілізується (перестане "танцювати" туди-сюди) і натиснемо Stop:
Бачимо, що «гучність тиші» (фонових шумів) не перевищує -40dBu, і виставляємо (регулятор dB Bottom у правій частині вікна) нижню межу відображення в -40dBu, щоб прибрати фоновий шум з екрану і більш бачити графік цікавого для нас сигналу.
Тепер вимірюватимемо справжній тестовий сигнал. Включаємо плеєр на смартфоні, почавши з малої гучності.
Запускаємо вимірювання у TrueRTA кнопкою Go та поступово додаємо гучність на смартфоні. З вільного навушника починає долинати шум, що шипить, а на екрані виникає графік. Додаємо гучність, поки графік не досягне за висотою приблизно -10...0dBu:
Дочекавшись стабілізації графіка, зупиняємо вимірювання кнопкою Stop у програмі. Плеєр теж поки що зупиняємо. Отже, що ми бачимо на графіку? Непогані баси (крім найглибших), деякий спад до середніх частот та різкий спад до верхніх частот. Нагадую, що це не справжня АЧХ навушників, свій внесок робить мікрофон.
Цей графік ми візьмемо як еталонний. Навушники отримували сигнал по дроту, у цьому режимі вони працюють як пасивні динаміки без будь-яких еквалайзерів, їхні кнопки не діють. Занесемо графік у пам'ять номер 1 (через меню View → Save to Memory → Save to Memory 1 або натиснувши Alt+1). У осередках пам'яті можна зберігати графіки, а кнопками Mem1..Mem20 у верхній частині вікна включати або вимкнути показ цих графіків на екрані.
Тепер від'єднуємо провід (як від навушників, так і від смартфона) та підключаємо навушники до смартфону по bluetooth, намагаючись не зрушити їх на столі.
Знову вмикаємо плеєр, запускаємо вимірювання кнопкою Go і, регулюючи гучність на смартфоні, наводимо новий графік за рівнем до еталонного. Еталонний графік зображений зеленим, а новий синім:
Зупиняємо вимір (плеєр можна не вимикати, якщо не дратує шипіння з вільного навушника) і радіємо, що по bluetooth навушники видають таку ж АЧХ, як по дроту. Заносимо графік на згадку номер 2 (Alt+2), ніж пішов з екрана.
Тепер перемикаємо еквалайзер кнопками навушників. Навушники рапортують бадьорим жіночим голосом EQ changed. Включаємо вимір і, дочекавшись стабілізації графіка, бачимо:
Хм. Подекуди є відмінності в 1 децибел, але це якось несерйозно. Скоріше схоже на похибки вимірів. Заносимо і цей графік у пам'ять, перемикаємо еквалайзер ще раз і після виміру бачимо ще один графік (якщо дуже добре придивитися):
Ну ви вже зрозуміли. Скільки я не перемикав еквалайзер на навушниках, жодних змін це не давало!
На цьому, в принципі, можна закінчувати роботу і робити висновок: у цих навушників працюючого еквалайзера немає. (Тепер зрозуміло, чому його не виходило почути).
Однак той факт, що ми не побачили жодних змін у результатах, засмучує і навіть викликає сумніви щодо правильності методики. Може, ми вимірювали щось не те?
Бонусні виміри
Щоб переконатися, що ми вимірювали АЧХ, а не погоду на Місяці, покрутимо еквалайзер в іншому місці. У нас є плеєр у смартфоні! Скористаємося його еквалайзером:Навряд чи я зроблю відкриття, назвавши тему тестування комп'ютерної акустикиоднією з найпопулярніших у комп'ютерній пресі. Якщо проаналізувати більшість оглядів, то можна дійти висновку, що всі вони мають суто описовий характер і складаються, як правило, із перекомпіляції прес-релізів з переписуванням основних технічних параметрів, милуванням корпусного виконання, і вкрай суб'єктивних підсумкових оцінок, не підкріплених будь-якими доказами. Причина такої "нелюбові" - відсутність у розпорядженні тестерів таких спеціалізованих засобів вимірювання, як аудіоаналізатори, чутливі мікрофони, мілівольтметри, генератори звукових сигналівта ін. Подібний набір обладнання коштує пристойних грошей, І з цієї причини по кишені далеко не кожної тестової лабораторії (тим більше що комп'ютерна акустика стоїть незрівнянно мало в порівнянні з подібною вимірювальною технікою). Крім того, тестер, безумовно, повинен володіти "правильними вухами" і, бажано, мати уявлення про якісному звукуне за своїм побутовим музичному центру, а за звучанням симфонічного оркестру у залі консерваторії, наприклад. Як би там не було, комп'ютерна акустика хоч і не претендує зайняти місце hi-end і радувати слух користувача достовірною передачею тембрів, точно передаючи емоційний вміст звукової картини, але повинна хоча б не спотворювати звучання ряду інструментів, не вносити дискомфорт у свідомість слухача. Об'єктивно, людське вухо, звичайно ж, нівелює більшість спотворень, виділяючи та відновлюючи звукову картину навіть із тріску динаміка радіотрансляційного репродуктора, проте при прослуховуванні того ж твору на якіснішій акустиці, слухач починає розрізняти нові та додаткові деталі, якісь музичні відтінки (начебто того, що “…якщо глянути озброєним оком, можна помітити три зірочки!..”). Напевно, і з цієї причини також, до вибору комп'ютерної акустики варто підходити більш серйозно та свідомо.
У Останнім часомЧисло користувачів, які бажають оснастити свій комп'ютер дійсно якісними акустичними системами, невпинно зростає. Щоб полегшити Вам завдання вибору, ми вирішили розвинути цю тему на сторінках нашого сайту, а для того, щоб огляди не мали суто суб'єктивного характеру, не будувалися лише на особистих уподобаннях автора-тестера, F-Center оснастив тестову лабораторію спеціальним приладом – аудіоаналізатором PRO600S виробництва французької фірми Euraudio. Давайте розглянемо цей прилад трохи докладніше.
Аудіоаналізатор Euraudio PRO600S
Аудіоаналізатор Euraudio PRO600S є компактним. мобільний пристрій, призначене для виконання електроакустичних вимірювань у режимі реального часу Його корпус виконаний з міцної пластмаси, а ергономічні виступи з обох боків забезпечують певний комфорт при роботі "в польових умовах". Для стаціонарної установкина штатив передбачено спеціальне кріплення у днищі приладу. Взагалі, у світі існує досить багато аналогічних за призначенням приладів, проте основна та вигідна відмінність Euraudio PRO600S – його повна автономність. Всередині аудіоаналізатора є власний акумулятор, що дозволяє користуватися приладом на відстані від електричних мереж(заряду акумулятора вистачає приблизно на чотири години автономної роботи). Цікавий факт: саме цей мобільний аудіоаналізатор узятий на озброєння установниками автомобільної акустики, через що передбачено варіант запитки приладу від прикурювача. При стаціонарному використанні до PRO600S приєднується зовнішнє 12В джерело живлення.Для вимірювання акустичних параметрів в налаштуваннях аудіоаналізатора вибирається або вбудований, або зовнішній мікрофон, що підключається, а для проведення електричних вимірювань - лінійний вхід. Вбудований мікрофон використовується в тих випадках, коли висока точність вимірювань не потрібна (наприклад, при первинному налаштуванні системи). Якщо поставлено завдання зняття більш точних параметрів, або потреба особливому позиціонуванні мікрофона до динаміка АС, до приладу можна підключити зовнішні високочутливі мікрофони. У нашому розпорядженні є два такі мікрофони. Перший – мікрофон фірми Neutrik (вдала заміна вбудованого мікрофона), другий – спеціальний мікрофон Linearx M52, призначений для виміру високих рівнів звукового тиску (High-SPL Microphone). Рознімання цих зовнішніх мікрофоніввідповідають стандарту AES/EBU (якщо не помиляюся, це скорочення від American Electromechanical Society / European Broadcasting Union) і підключаються до XLR-роз'єму аудіоаналізатора через спеціальний перехідний кабель.
Мікрофон Neutrik
High-SPL-мікрофон Linearx M52
Роз'єм для підключення зовнішнього мікрофона
Лінійний вхід аудіоаналізатора дозволяє проводити вимірювання електричних (акустичних) контурів. Цей вхід може бути підключений до лінійних виходів підсилювачів, пультів мікшерів, CD-плеєрів, еквалайзерів і т.п. Винятком є лише виходи підсилювачів потужності, високий електричний потенціал яких може вивести електроніку приладу з ладу. Під час проведення вимірювань за допомогою лінійного входу рівні на РК-дисплеї відображаються в дБв.
Режим виміру електричних контурівпо лінійному входу
Управління приладом здійснюється за допомогою елементарної системи екранного менюта нечисленних кнопок на його лицьовій панелі. П'ятидюймовий монохромний РК-дисплей має роздільну здатність 240х128 пікселів, забезпечуючи легке прочитання показань. В інших випадках, коли аудіоаналізатор використовується не в польових умовах, до нього можна підключити принтер або комп'ютер. Для цього він має в своєму розпорядженні інтерфейсні порти IEEE1284 (LPT) і RS-232 (COM).
На задній панелі аудіоаналізатора знаходиться: лінійний вхід (1), вбудований мікрофон (2), вимикач живлення (3), роз'єм для підключення зовнішнього ІП (4), COM-порт (5), LPT-порт (6)
Вибір джерела вхідного сигналу в меню Input Selection здійснюється між вбудованим мікрофоном (Internal Microphone), зовнішнім третьоктавним мікрофоном (1/3 Oct External Microphone), зовнішнім High-SPL-мікрофоном або лінійним входом (Line Input).
Вибір джерела вхідного сигналу
Режимів виміру кілька: режим виявлення амплітудно-частотної характеристики акустичної системи, максимального рівня звукового тиску, змагальний режимз підрахунком окулярів та режим для вимірювання електричних трактів. Метод "зважування" або "навантаження" (weighting) вибирається з меню Weighting SPL, яке складається з пунктів A-weighting, C-weighting та Linear.
Вибір методу зважування
Режим для проведення змагань зі звуку
Загалом, щоб не обтяжувати читача теоретичним матеріалом, це відбувається так. Акустичний сигнал, отриманий аудіоаналізатором з мікрофона, спрямовується на його смугові фільтри, які займаються посиленням одних частот та згладжуванням (атенююванням) інших. Ці фільтри є своєрідними навантаженнями. Розрізняють два типи навантаження, які позначають літерами "А" та "С" (A- і C-weighting). Крива "A" визначається наближеним інверсивним значенням 40 тл ("phon" - одиниця еквівалентної гучності, що дорівнює 1 децибелу) еквівалентного контуру гучності (equal loudness contour), а крива "C" - 100 тл. Тут низькі частоти атенюються, а частоти мовного діапазону (1000 - 1400 Гц) навпаки посилюються. Режим "L" (Linear) означає відсутність навантаження.
Криві "А" та "С"
Далі я постараюся найбільш популярно викласти суть виміру АЧХ.
Вимірювання АЧХ за допомогою Euraudio PRO600S
Отже, прилад дозволяє проводити вимірювання амплітудно-частотних характеристик акустичних системзвукового тиску в режимі реального часу. Якщо взяти суто гіпотетично, сам процес вимірювання АЧХ можна було б організувати так: послідовно змінюючи частоту сигналу на вході, вимірювати поточне значення звукового тиску на виході. Для отримання "не розмитого" уявлення про форму АЧХ потрібно провести такі виміри як мінімум на тридцяти відрізках частотної шкали звукового спектру, що віддаляються один від одного не далі третини октави. Такий ось "ручний" режим вимірювання займе значний час, що можна дозволити лише при тестуванні окремо взятої АС, та й те, якщо не вдаватися до якихось додаткових підстроїв у процесі (щоб не прокочуватися потім знову по всіх частотах). Саме тому в акустичних лабораторіях використовується метод вимірювання АЧХ за звуковим тиском у режимі реального часу (RTA – Real Time Analyzing). Тут замість окремих сигналів на вхід системи подається єдиний сигнал, що рівномірно насичений по всьому спектру частот звукового діапазону (від 20 до 20 000 Гц), який називається "рожевим шумом" (pink noise). На слух такий сигнал нагадує звук ненастроєного радіо або шум водоспаду. Акустична система відтворює "рожевий шум", який, у свою чергу, уловлюється мікрофоном аудіоаналізатора, після чого спрямовується на його смугові фільтри, що вирізають із спектра вузьку смугу частот (кожну свою), ширина якої становить третину октави. Наприклад, перший фільтр налаштований смугу від 20 до 25 Гц, другий – від 25 до 31,5 Гц тощо. Посилений сигналпо кожній смузі діапазону відображається на РК-дисплеї аудіоаналізатора у вигляді стовпчика-рівня. Для перекриття діапазону частот від 20 до 20 000 Гц потрібно тридцять смугових фільтрів. Зрозуміло, що індикатор приладу повинен відображати усі тридцять рівнів. Більшість РК-дисплея Euraudio PRO600S зайнята цими третьоктавними стовпчиками, що перекривають звуковий діапазон від 25 до 20 000 Гц. На дисплеї приладу шкала частот відображається в логарифмічному вигляді, що відповідає виразу висоти тону в октавах пропорційно логарифму відношення частот (екранна роздільна здатність така, що один піксел на дисплеї приладу дорівнює одному децибелу).Праворуч на екрані знаходиться індикатор загального рівня звукового тиску, який оформлений у вигляді стовпчика-рівня із продубльованим зверху цифровим значенням. Метод навантаження, що використовується, індикується під цим стовпчиком.
Режим вимірювання АЧХ за звуковим тиском у режимі реального часу
При вимірі АЧХіснує можливість зміни часу інтегрування (Integration Time), іншими словами часу реагування аудіоаналізатора на зміну звукової обстановки. Для цього передбачено три режими: Fast (125 мс), Slow (1 с) та Long (3 с). У будь-який момент виміру можна призупинити, а поточні показання аудіоаналізатора виявляться "замороженими". Тепер, якщо натиснути одну з п'яти пронумерованих кнопок, показання дисплея запишуться у відповідну номеру кнопки комірку пам'яті. Така можливість залишена передачі даних від аудіоаналізатора принтеру.
У комплект поставки приладу входить компакт-диск із сервісною програмою Euraudio, яка є досить простою. Вона позбавлена будь-якої аналітичної частини і потрібна, переважно, для представлення результатів тестування на комп'ютері. Крім цього, програма перекладає показання третьоктавних фільтрів в цифровий вигляд, записуючи дані з роздільниками в текстовому файлі(Для перетворення на будь-яку відому електронну таблицю).
При вимірі АЧХ, щоб не внести спотворення від підсилювачів будь-якої аудіокарти, випробувана акустична система підключається безпосередньо до лінійному виходу CD-програвач, а тестовий сигнал "рожевий шум" зчитується зі спеціального компакт-диска IASCA.
Визначення відносної нерівномірності АЧХ проводиться так: на основі отриманих за допомогою аудіоаналізатора даних знаходиться максимальний перепад між сусідніми полосовими частотними фільтрами, після чого обчислюється різниця між ними. Враховуючи той факт, що в наших тестуваннях беруть участь мультимедійні акустичні системи, клас яких на порядок відрізняється від класу якісної побутової аудіоапаратури (багато систем просто не працюють в діапазоні 20 - 20 000 Гц), то підрахунок нерівномірності АЧХ ми вирішили обмежити відрізком 50 до 15000 Гц. На підставі показника нерівномірності АЧХ можна говорити про якість тієї чи іншої акустичної системи. Частота розділу визначалася візуально, зі знятої АЧХ. До речі, на малюнку можна дізнатися і про налаштування порту фазоінвертора сабвуфера і про частоти налаштування смугових фільтрів системи.
Вимірювання максимального рівня звукового тиску проводилося наступним чином: до приладу підключається SPL-мікрофон, з меню вибирається відповідний режим вимірювання, і активізується опція збереження пікових значень. Далі, з компакт-диска IASCA запускається тестовий трек SPL Competition, який "змушує" систему працювати на максимально можливих допустимих значеннях. У ході даного етапу на дисплей аудіоаналізатора виводиться (і залишається як пік) лише максимальний досягнутий рівень звукового тиску. Саме за цим параметром можна судити про здатність тієї чи іншої акустичної системи "перевернути Ваші начинки" при прослуховуванні на максимальних значенняхгучності.
Режим вимірювання максимального рівня звукового тиску
Після закінчення тестування, деякі результати вимірювань записувалися в таблицю, дивлячись на яку досить легко зрозуміти, яка ж система заслуговує на увагу. Отже, проведення вимірювань за допомогою аудіоаналізатора дозволяють нам судити про максимальному рівнізвукового тиску, відносної нерівномірності АЧХ, частотах розділу та реальному діапазоні відтворюваних частот акустичною системою. За останнім параметром можна перевірити розбіжності заявлених виробником характеристик із тими, що вийшли в нас.
Вимірювання імпедансу
Аудіоаналізатор, як я вже казав, оснащений лінійним входом, оформленим у вигляді RCA-роз'єму. Завдяки цьому прилад дозволяє не обмежуватися лише акустичними тестами, вимірюючи рівень звукового тиску при отриманні даних з мікрофона. За допомогою цього лінійного входу можна підключитися врозріз електричного ланцюгаакустичної системи та виміряти (наближено, звичайно), наприклад, імпеданс та коефіцієнт гармонійних спотворень.Імпеданс - це дуже корисна функція, за допомогою якої можна перевірити здатність динаміка коректно працювати при даному рівніпосилення та відзначити резонансні частоти низькочастотного динаміка. Для проведення вимірювання на вхід підсилювача акустичної системи подається тестовий сигнал "pink noise". Погляньте на наведений нижче малюнок: підсилювач не повинен включатися за мостовою схемою (тобто його негативний полюс має бути загальною землею). Резистори 4 та 8 Ом використовуються для калібрування. Спочатку вибирається резистор 4 Ом, проводиться збільшення гучності до прояву рівнів сигналу на дисплеї аудіоаналізатора (звичайно такий рівень являє собою пряму лінію). Після цього вибирається режим 8 Ом і рівні виставляються для нього. Потім перемикач встановлюється положення для тестування динаміка, і шляхом порівняння цих двох ліній оцінюється його імпеданс у всьому акустичному діапазоні, відшукується резонансна частота (або частоти).
Схема виміру імпедансу
Примітка: на жаль, на Наразіми не встигли підготувати стенд для визначення імпедансу, тому результати даному етапубудуть доступні дещо пізніше.
Тестовий аудіодиск IASCA Competition CD
Почну з того, що наприкінці 70-х років виробники акустики свідомо намагалися провести аналогії між аудіоапаратурою та… прасками, вкрай активно впроваджуючи в уми споживачів набори. технічних вимогвиконання яких гарантує (нібито) найвища якістьзвучання апаратури. Вже тоді виробників, які намагаються зробити ставку тільки на об'єктивні параметри, називали "об'єктивістами". Однак на початку 80-х років на них чекало розчарування у вигляді падіння попиту та загального зниження обсягів продажу на аудіоапаратуру, незважаючи на те, що "об'єктивні параметри" постійно покращувалися, а якість звучання, чомусь, навпаки, ставала гіршою. Така загальна тенденція дала поштовх народженню руху суб'єктивістів, чиє гасло шокувало багатьох ортодоксів: "Якщо між об'єктивними параметрами і суб'єктивними оцінками є протиріччя, то результат об'єктивних вимірювань враховувати не слід". Проте за сьогоднішніми мірками, тодішнє гасло суб'єктивістів виявилося досить виваженим. Хоча слухове сприйняття може нас підвести, воно є найчутливішим інструментом оцінки якості звучання. Саму ж оцінку неможливо дати без прослуховування різних тестових музичних композицій (симфонічної та інструментальної музики, хору хлопчиків та знаменитого тенора, джазових та фатальних композицій), тому багатьма звукозаписними компаніями були розроблені спеціальні збірки, на кшталт того, про яку подальшу розповідь.Наш тестовий музичний диск можна назвати універсальним. Він використовується як визначення об'єктивних параметрів (деякі доріжки використовуються як джерело тестового сигналу), так побудови суб'єктивних оцінок від прослуховування. Це компакт-диск IASCA Competition CD від відомої міжнародної асоціації. International Audio Sound Challenge Association.
На цьому диску розміщено 37 аудіотреків, а деякі доріжки мають анотаційний характер, доводячи до слухача те, на що слід звернути увагу під час прослуховування. До речі, інформація про цей диск є в базі даних CDDB, тому після встановлення в CD-програвач комп'ютера з Інтернету завантажуються заголовки всіх його треків. Порядок розміщення записів на диску підпорядковується певному закону, тобто. фонограми розбиті групи за оцінюваним характеристикам звучання (тональна чистота, спектральний баланс, звукова сцена тощо.). Багато записів взяті з відомих музичних архівів, таких як Telarc, Clarity, Reference, Sheffield та Mapleshade. Нижче наведено список записів IASCA Competition CD.
Плей-лист IASCA Competition CD
Сьогодні можна зустріти стовпчики практично будь-якої форми. Але як це впливає звук. Розглянемо основні форми акустичних систем, і то чому кругла колонказвучатиме краще ніж квадратна або циліндрична.
На кінцеву Апліткові Частотну Характеристику ( АЧХ) Акустичної Cістеми ( АС) впливає безліч факторів. У тому числі динаміка АЧХ, його добротність, обраний тип і матеріал корпусу, демпфування і т.д. і т.п. Але сьогодні розглянемо ще один цікавий нюанс, який вносить своє коригування в кінцеву АЧХ. форма акустичної системи.
На що впливає форма АС
Сама собою форма колонки зовні особливого значення немає, важливо те, що вона визначає форму внутрішнього обсягу АС. На низьких частотах, при яких лінійні розміри корпусу менше довжини хвилі звуку, форма внутрішнього об'єму значення не має, а на середніх частотах дифракційні ефекти вносять істотний внесок. Для спрощення далі мається на увазі закрита акустична конструкція.
Під дифракційними ефектамимається на увазі взаємне посилення та гасіння звукових хвиль усередині колонки. На АЧХ колонок негативно позначаються гострі кути, западини та виступи, тобто. ними спостерігається максимуми нерівномірності звукового поля. А ось заокруглення та розрівнювання надають позитивний впливна форму АЧХ. Якщо бути більш точним, то округліші форми мають мінімальний вплив на лінійність АЧХ.
Циліндричні колонки АЧХ
Найгірші результати дає корпус у вигляді горизонтального циліндра (рис. а).
(Положення центру випромінюючої головки умовно зображено крапкою).
Нерівномірність АЧХ колонки сягає 10 дБ першому максимумі (~500Гц). Пов'язано це з тим, що довжина хвилі відповідає лінійним розмірам корпусу. Наступні максимуми відповідають подвоєною, потрійною тощо. частот. Така картина виникає через вклад передньої панелі (на якій розташований випромінювач). Відображення відбувається між передньою та задньою панелямищо призводить до виникнення інтерференційної картини між ними.
З цієї причини АС має форму циліндра з динамічною головкою на бічній панелі (рис. б) має більш рівномірну АЧХ. Передня панель в даному випадкустворює розсіяне поле у внутрішньому обсязі, а верхня та нижня стінки впливають мало, т.к. знаходяться не на одній осі з випромінювачем.
Кругла колонка та квадратна колонка
Корпус кубічної форми (рис. в) Також створює нерівномірну АЧХ, т.к. також виникає інтерференційна картина.
Найменше впливає форму АЧХ надає сферична акустика (рис.г). У корпусі такої форми розсіювання звуку відбувається однаково в усіх напрямках.
Однак виготовлення круглої колонки є досить трудомістким процесом. Хоча використання сучасних матеріалів, таких як пластмаси і спрощує вирішення цього завдання, все ж таки пластик не самий кращий матеріалдля корпусу високоякісної акустичної системи
Позитивний результат дає використання мастик та подібних матеріалів, нанесення яких у кути та стики призводить до їх заокруглення та лінеарезації АЧХ колонок. Також для поліпшення АЧХ застосовується демпфування внутрішнього обсягу акустичної системи.
Навіть сферична акустика, що має найкращу АЧХ має спад у низькочастотній області. Найбільш ефективним вирішенням цієї проблеми може стати .
