Что такое ачх в звуке
Перейти к содержимому

Что такое ачх в звуке

  • автор:

Что такое амплитудно-частотная характеристика

Звуковая аппаратура характеризуется множеством различных параметров. Какой из них важнее? Чувствительность, искажение, коэффициент гармоник, импеданс? Нет, главный параметр – это амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Она отражает качество работы любого музыкального оборудования. Если у аппаратуры плохая АЧХ, то не стоит тратить время на изучение остальных параметров, какими привлекательными они не были бы. Данный показатель отражает отклонение частоты от громкости звука. Частота отображается в герцах, громкость в децибелах. Что касается человеческого организма. Слух здорового человека воспринимается звук с частотой от 20Гц до 20кГц. С возрастом, частотный диапазон смещается ближе к низким частотам. Помимо состояния здоровья и количества лет, частотный диапазон зависит и от половой принадлежности. Люди, работающие во вредных условиях труда с повышенным шумом, страдают ухудшением слуха. Такая же особенность наблюдается у меломанов, предпочитающих громко слушать любимые треки в наушниках.

Какой должна быть правильная АЧХ

При идеальных условиях зависимость АЧХ должна совпадать с прямой линией. То есть, отклонение частоты в зависимости от громкости звука должно быть линейным. Это означает, что высококачественная музыкальная аппаратура будет воспроизводить низкие, средние и высокие частоты одинокого хорошо и с линейной зависимостью от уровня громкости. Такое оборудование будет отличаться насыщенным, чистым и богатым звучанием. Данная характеристика позволяет увидеть отклонение громкости для каждого частотного диапазона. Музыкальная аппаратура отличается следующим диапазоном по качеству звучания:

± 1 дБ. Таким максимально допустимым отклонением АЧХ обладает качественная аппаратура.

± 3 дБ. Уже заметное отклонение, не выходящее за рамки допуска.

> 10 дБ. Значимое отклонение. Не получится добиться качественного звучания с таким высоким отклонением.

Шкала громкости аудиоаппаратуры обладает логарифмической зависимостью. Если уровень громкости увеличить на 10 дБ, то звук станет играть громче ровно в 2 раза. Большинство производителей музыкальной аппаратуры указывают в инструкции АЧХ. Если данный параметр не указан, то рекомендуется отказаться от покупки. В спецификации аппаратуры указывается частотный диапазон, внутри которого отклонение не превышает указанную величину. За пределами диапазона будет отклонение, которое также указывается в спецификации. Например, ± 3 дБ. Если на корпусе музыкальной системы указан диапазон от 40 Гц до 25 кГц с отклонением ± 3 дБ, то чистый звук будет доступен только внутри этого диапазона. За его пределами качество звучания будет хуже. Данная информация далеко не всегда передаст действительное качество звучания. С точностью определить АЧХ можно только по графику. Но как график правильно прочитать?

Как прочесть график АЧХ?

Линия амплитудно-частотной характеристики показывает разницу отклонения амплитуды во всем диапазоне частот не только выходного, но и входного сигнала. На аудио аппаратуру подаётся синусоидальный сигнал, при этом изменяется его частота, но не амплитуда. Горизонтальная шкала графика отображает частоту в Герцах, вертикальный – громкость в децибелах. При идеальных условиях зависимость АЧХ должна представлять собой прямую линию. На практике такого явления не бывает. Даже самая качественная аппаратура на графике АЧХ показывает колебания зависимости. При изучении графика, особое внимание нужно уделять отклонениям в линии зависимости. Чем неравномерное кривая, тем ниже качество звучания. В разных частотных диапазонах, обычно наблюдаются разные отклонения. Если происходят провалы в области низких частот, то будет снижаться качество баса. При возникновении резких пик получится гудящий звук. Провалы в области средних частот встречаются редко. Как правило, на всей качественной аппаратуре в этой области минимальные отклонения, а АЧХ представляет собой прямую линию. Провалы в области высоких частот приводят к невнятному воспроизведению музыки. Такой звук может обладать свистами и раздражать слушателя.

На некоторой аудиотехнике в характеристиках максимальное колебание составляет 13 дБ. Может показаться, что качество звучания будет на низком уровне. Это не всегда так. При достаточно большом отклонении линия АЧХ может быть достаточно ровной, без резких скачков. Обычно такими характеристиками обладают наушники среднего ценового диапазона. Для колонок такое отклонение недопустимо. Качественные усилители должны обладать АЧХ в пределах 1дБ. Качественные колонки, микрофоны и наушники обладают отклонением в 3 дБ. Что касается наушников вкладышей. Качество звучания, помимо АЧХ, зависит от правильности посадки наушника в ухе. На звучание также влияет материал и форма амбушюр. Как показывает практика, одни и те же наушники с разными амбушюрами звучат по-разному. Более высокое качество звучания у вспененного материала. У силикона качество звучания немного хуже.

Как правильно замерять АЧХ

Способы определения реальной АЧХ отличаются в зависимости от типа аудиоаппаратуры. Для наушников используется своя система замера. Для проверки качества звучания и определения АЧХ акустических необходимо выбрать подходящее помещение. Стены должны быть покрыты звукопоглощающими панелями для того, чтобы не было эха. Также замер АЧХ для колонок можно проводить на открытой площадке. Для изучения качества звучания наушников существуют специальные устройства. Качество замера АЧХ зависит от самого стенда, на котором установлено устройство. Качество звука зависит от самого стенда. В его спецификации производитель должен указать максимальное отклонение АЧХ. Самый объективный тест – это сравнение различных моделей наушников на одной и той же стойке. Редко кто занимается комплексной проверкой наушников, используя оборудование одной модели. Как правило, это независимые эксперты, публикующие результаты испытания на сайтах и видео блогах.

Как происходит замер АЧХ на усилителях

Основной параметр любого музыкального усилителя заключается в коэффициенте усиления. Большинство качественных моделей характеризуются ровной АЧХ в диапазоне средних частот. Допустимое отклонение на графике АЧХ можно увидеть только в областях высоких и низких частот. В этих областях мощность на выходе усилителя снижается в 2-2,5 раза. Эти области называются областями 50% мощности. У действительно качественного усилителя полоса АЧХ должна быть равномерной и широкой.

Заключение

Многие производители указывают хорошие АЧХ своей продукции только в качестве маркетингового хода. Как говорилось в начале статьи, АЧХ это самый главный параметр, влияющий на качество звучания. Но не стоит верить тому, что написано в спецификации производителя. Реальную АЧХ можно найти на различных интернет ресурсах, где проводятся независимые испытания аудиотехники. Для самостоятельного изучения качества звучания необходимо научиться правильно расшифровывать АЧХ. Тогда сможете найти для себя действительно подходящую аппаратуру.

Амплитудно-частотная характеристика наушников (АЧХ)

Амплитудно-частотная характеристика наушников (АЧХ/frequency response) — это зависимость уровня звукового давления от частоты воспроизводимого гармонического сигнала на выходе наушников.

Амплитудно-частотная характеристика показывает баланс громкости частот (тональный баланс) аналогично настройке эквалайзера, включенной для наушников или АС с «ровной АЧХ».

Частотные диапазоны

Ширина частотного диапазона

Необходимость определения частотного диапазона

Так как ширина частотного диапазона не является прямым показателем качества и не несет данных о характере звучания наушников, то мы не вычисляем частотный диапазон в отчетах измерений. При желании, по графикам любой пользователь может определить частотные диапазоны по своим критериям полосе частот от 10 Гц до 45 кГц для моделей, протестированных в широком диапазоне частот.

В тех случаях, когда есть необходимость вычислить частотный диапазон для сравнения с паспортными параметрами наушников разных компаний без указания типа стенда и величины отклонения, мы руководствуемся отклонениями до -12 дБ для нижней частоты и -18 дБ для верхней по графикам со стенда HDM-X.

Материал подготовлен Романом Кузнецовым.

Графики в отчетах протестированных продуктов на сайте RAA не всем понятны. Общие описания характеристик в интернете зачастую составлены SEO-копирайтерами, перепечатывающие информацию со справочников и учебников. При таком теоретическом подходе данные существенно искажаются или являются излишне поверхностными. В этом разделе F.A.Q. характеристики рассматриваются с практической точки зрения.

Кузнецов Роман
Основатель RAA

АЧХ — амплитудно-частотная характеристика

Если совсем просто, то акустическая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) это звучание аудио системы выраженное в графике, где каждой частоте в герцах присвоено или измерено значение громкости в децибелах.

Амплитудно-частотная характеристика аудиосистемы

Звук— механическое явление, распространяющееся в виде волн. Источник звука, нашем случае динамик, совершает колебания, от чего в воздухе возникают сгущения и разряжения, которые воспринимает наши ушная перепонка.

Частота звука (Гц/Hz)

Диапазон, в котором слышит человек примерно 20 — 20000 Герц. Например крылья пчелы совершают в секунду около 200 колебаний и мы слышим звук с частотой 200 Гц. Писк комара ещё более высокий, потому что он машет крыльями 500 раз в секунду (500 Гц).

Герцы — количество колебаний в секунду

Для восприятия звука свыше 20000 Гц наша перепонка не способна двигаться с такой скоростью и поэтому мы ничего не можем услышать выше этой частоты . Такой звук называется ультразвуком. Ниже 20 Гц наша слуховая система также обработать не может это инфразвук.

Люди излучают звуки посредством голосовых связок, если приложить пальцы к горлу во время разговора, то по чувствуется характерная вибрация. Так сопрано — самый высокий голос и находится примерно между 1050-260 Гц, тенор 520-130 Гц, баритон 400-110 Гц, бас 350 — 80 Гц.

Тут уже не сложно провести аналогии с динамиками и диапазонами их работы на графике АЧХ, так сабвуфер предназначен для частот 20 — 100 герц, миды или среднечастотники 80 — 1500 Герц, высокочастотные динамики они же твиттеры или попросту пищалки 1500 — 20000 Герц. Разумеется цифры только примерные и всё зависит от конкретной модели динамиков.

Распределение АЧХ

Громкость звука (дБ/dB)

Громкость звука это размах его колебаний, измеряется в децибелах. Мы слышим звук примерно от 10 децибел. Так, шёпот — 30 дБ, громкий разговор примерно 60 дБ, гром — 100 дБ, взлетающий реактивный самолет — 140 дБ. Шум свыше 125 децибел может вызывать болезненные ощущения. На соревнованиях по звуковому давлению в автомобиле уровень громкости выходит за пределы 150 децибел.

Надеюсь данная статья пролила свет на то, что такое амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).

Читайте также:

  • Как рассчитать корпус для сабвуфера
  • Фаза сабвуфера
  • Как рассчитать корпус для сабвуфера в BassBox 6 Pro

Нажмите кнопку, чтобы поделиться материалом:

АЧХ в акустике: что это такое и как влияет на звук

Аватар пользователя

Пожалуй, каждый интересовался графиком АЧХ своих новеньких колонок или наушников. Но что он дает на самом деле? Как его правильно читать и как им пользоваться? Что на него влияет, как его измерить самостоятельно и нужно ли добиваться идеально ровной АЧХ? Об этом ниже.

Что такое АЧХ, как его измеряют

Амплитудно-частотная характеристика в аудиотехнике говорит о том, какую громкость выдаст девайс на каждой из частот слышимого спектра — от 20 Гц до 20 кГц. В английском языке используют термин frequency response — частотный отклик. Визуально он представляется в виде графика, где на оси X расположен слышимый спектр частот в герцах, а на оси Y — громкость в децибелах. К примеру, на картинке выше изображен график АЧХ колонок Sony SS-CS5.

Чтобы измерить АЧХ, нужно «скормить» прибору набор синусоид одинаковой громкости по всему спектру. Есть специальные генераторы таких тестовых сигналов, впрочем, найти их в записи можно даже на ютубе. Если прогнать этот сигнал через колонку, расположенную в помещении с ровной АЧХ, и записать результат микрофоном (нужно ли говорить, что весь аудиотракт для записи должен обладать ровной АЧХ?), то получится тот самый график. Звучит страшно, но на деле все не так сложно — для бытовых целей достаточно самого простого измерительного микрофона, поставленного вплотную к динамику и подключенного к аудиокарте. Если динамиков в колонке несколько — каждый из них измеряется отдельно.

Производители акустики высокой верности измеряют АЧХ в безэховых камерах с помощью микрофонов, установленных на роботизированной руке. Она позволяет измерить частотный отклик на разных расстояниях и в разных плоскостях за секунды.

АЧХ наушников измеряется с помощью манекена, подобного тому, который используется для записи бинаурального аудио. Он представляет собой модель человеческой головы с ушными раковинами среднестатистической формы, в которых расположены микрофоны.

Частотный отклик усилителя или ресивера можно измерить либо с помощью динамика с идеально ровной АЧХ, либо в обход него — с помощью эквивалента нагрузки, который втыкается напрямую в аудиокарту (без нагрузки усилитель сгорит).

Какой разброс АЧХ считается ощутимым на слух

Полученный график расскажет о тембральном балансе аудиоприбора. Как правило, бытовые колонки не обладают ровной АЧХ. Горбы и пики на некоторых участках будут окрашивать звук.

Насколько это будет слышно? Если рассматривать на примере колонок, то относительно ровной АЧХ будут обладать лишь студийные мониторы. Относительно — потому, что отклонение от ровной линии у них может колебаться в пределах 2–5 Дб в ту или иную сторону. К примеру, на рисунке выше изображена АЧХ мониторов Adam T5V.

Исходя из этого можно заключить, что отчетливо слышными становятся горбы и провалы на АЧХ более 2–5 Дб. Но здесь нужно понимать одну важную вещь — это сглаживание. Обычно даже у студийных мониторов график АЧХ больше похож не на прямую ровную линию, а на кардиограмму с небольшими, но частыми холмами и впадинами. Однако человеческое ухо не слышит настолько детально, чтобы различить эти неровности. Поэтому программы, измеряющие АЧХ, обладают функцией сглаживания, чтобы привести график к тому виду, как его воспринимает человеческое ухо. Оно указывается в долях октавы — например, сглаживание в 1\12 октавы означает, что график будет с шагом в одну ноту.

Сглаживание двух графиков АЧХ в 1\12 октавы (слева) и в 1\3 октавы (справа)

Конечно, здесь производители аудиотехники видят для себя прекрасную лазейку для ухищрений — если сгладить слишком сильно, например, до целой октавы, то график будет обманчиво ровным. Даже если к колонкам прилагается график АЧХ, очень редко указывается, какое сглаживание было использовано. Поэтому энтузиасты часто измеряют АЧХ наиболее популярных аудиоприборов и делятся результатами на форумах и в соцсетях.

Как зависит характер звучания от равномерности АЧХ

Чтобы говорить подробнее о характере звучания, нужно разобраться, за что отвечают разные диапазоны частот на графике АЧХ. Весь слышимый спектр можно разделить на низкие, средние и высокие частоты. В свою очередь, каждый из этих диапазонов (довольно условно) тоже можно разделить на три части:

Бас:
  • Саб-бас: 20–50 Гц. Эти частоты улавливаются не только ухом, но и всем телом — настолько в них много энергии. Чтобы услышать саб-бас, понадобится сабвуфер — бытовые колонки так низко не играют.
  • Мид-бас: 50–100 Гц. Здесь находится основной тембр баса и бочки. Мид-бас дает основное давление и кач.
  • Верхний бас: 100–200 Гц. Здесь располагаются верхние гармоники баса и пинок бочки, данные частоты отвечают за читаемость этих инструментов.
Средние частоты:

  • Нижняя середина: 200–400 Гц. Тут находится панч перегруженных гитар в роке и синтезаторов в электронике, основные гармоники мужского вокала, пинок рабочего барабана.

Средние «коробочные» частоты: 400–800 Гц. Их называют коробочными, потому что они звучат очень картонно, как если засунуть голову в деревянный ящик и поговорить что-нибудь. Часто их вырезают эквалайзером из-за неприятного звучания. Однако здесь также могут располагаться фундаментальные гармоники женского вокала и некоторых высоких инструментов — скрипок, флейт и т.п.

Верхние частоты:
  • Презенс: 2–5 кГц. Эти частоты отвечают, насколько близко к слушателю будут расположены инструменты. Если их убавить, то трек станет ватным, словно на колонку накинули одеяло.
  • Яркость: 5–10 кГц. Яркость — исчерпывающее описание этого диапазона. Без него музыка будет звучать тускло, как через старое радио.
  • Воздух: все, что выше 10 кГц. Отвечает за открытость и прозрачность звучания. Особенно касается тарелок барабанной установки, высокого женского вокала, скрипок и других высоких инструментов.

Эта информация поможет определить характер звучания акустики по ее АЧХ. К примеру:

  • Обычным делом является горб в районе 100 Гц — это делает бас более напористым.
  • Не менее часто можно встретить холм в районе 5 кГц, чтобы вокал и инструменты звучали ближе к слушателю и лучше читались.
  • Подъем высоких в районе 10 кГц делает звучание более открытым и воздушным.
  • Если же у девайса наблюдается спад в диапазоне 3–6 кГц, то он не подойдет любителям тяжелого рока, потому что гитары и грубый мужской вокал будут звучать зажато и неразборчиво.
  • Если на графике есть завал в районе 400–800 Гц — для большинства жанров музыки в этом нет ничего страшного, но для какого-нибудь джаза с женским вокалом это может быть критично.

Идеально ровная АЧХ — это хорошо или плохо?

Короткий ответ — смотря для чего. К примеру, для сведения музыки звукорежиссеру нужна идеально ровная АЧХ колонок и наушников. Сводить музыку на колонках с кривой АЧХ не только сложно, но и бессмысленно — можно добиться неплохого звучания конкретно на этих колонках, но на любой другой акустике микс рассыпется и будет звучать совсем не так, как задумывалось.

Однако для большинства слушателей колонки с ровным частотным откликом будут звучать пресно, скучно и безлико. Обычно хочется, чтобы качало посильнее, чтобы инструменты словно выпрыгивали из динамиков, чтобы верха были мягкими и шелковистыми, середина — жирной и объемной, бас — глубоким и упругим. Это понимают и производители колонок, поэтому сознательно подкрашивают звучание своей аудиотехники (как на графике выше — заметны горбы на низких, средних и высоких частотах).

То же самое встречается и в профессиональной аудиотехнике. К примеру, если подключить гитарный усилитель к обычной колонке, то звук будет похож на пчелиный улей рядом с пилорамой. Однако динамик в гитарном кабинете обладает очень кривой АЧХ и работает как фильтр, убирая все неприятные пилящие частоты и оставляя только приятное уху рычание. То же и с микрофонами — многие культовые модели обладают кривой АЧХ. К примеру, Shure SM58 наделен горбами в районе 2–8 Гц, чтобы подчеркнуть частоты вокала.

Что влияет на АЧХ кроме параметров самой акустической системы

На АЧХ влияет куча вещей. Особенно ярко это иллюстрируют наушники. Частотный отклик наушников вообще никогда не бывает ровной линией. К примеру, АЧХ дефолтных студийных наушников для сведения музыки Sennheiser HD600 по идее должна быть ровной, но измерения демонстрируют существенные провалы и горбы.

Почему так? Во-первых, музыка прямо возле уха воспринимается по-иному, чем музыка вдалеке. Те же внутриканальные наушники нередко имеют спад в районе высоких частот, потому что на пути звука нет никаких преград, обеспечивающих натуральное снижение высоких частот. В итоге приходится снижать их искусственно.

Во-вторых, наши голова, ушная раковина и слуховой канал имеют свои АЧХ и резонансы, которые обостряются в закрытом объеме, формируемом ухом и наушниками.

Исследования в этой области привели к созданию кривой Хармана — графика АЧХ наушников, который слушатели находят наиболее приятным. Этот график обновлялся несколько раз, кроме того, он отличается для накладных (OE) и внутриканальных (IE) устройств.

Далеко не все производители учитывают кривую Хармана при создании наушников, однако АЧХ множества топовых моделей сильно ее напоминает. Пожалуй, самыми известными среди них будут AKG K361 и K371.

С колонками также нужно повозиться, чтобы услышать ровную отдачу по всем частотам. Да, студийные мониторы бывают довольно ровными по всему спектру, и влияние ушной раковины не настолько существенное, однако всю малину портит помещение.

График АЧХ одной и той же колонки: зеленый — на улице (без влияния комнаты) и красный — в помещении (заметна более выраженная изрезанность)

К примеру, маленькая комната будет гудеть на низких частотах из-за комнатных мод — стоячих басовых волн, которые особенно любят скапливаться в углах. Габариты помещения, материалы стен и отделки, мебель, точка прослушивания и точки расположения самих колонок — все это вносит свою лепту в формирование частотного отклика.

Как добиться большей равномерности АЧХ

Даже большинство звукозаписывающих студий, построенных с нуля, имеют неровности в частотном отклике, которые корректируются с помощью акустических панелей, басовых ловушек, диффузоров и поглотителей различных конструкций. Несколько самых простых способов улучшить звук в комнате можно найти в этой статье, а здесь собраны более профессиональные методы. Но не стоит ждать многого — даже кубометры минваты способны лишь немного сгладить горбы и провалы, но кардинально ситуацию не изменят.

Если же ничего не помогает, тогда приходится править дело программными методами — с помощью эквалайзеров. В профессиональных студиях это отдельные приборы с цифровым интерфейсом, которые помещаются в цепи перед мониторами. Для хоум-студий есть VST-плагины с той же функцией.

В бытовых целях можно использовать программные эквалайзеры смартфонов, плееров и ПК. Главное, о чем нужно помнить при эквализации — лучше убавлять, чем прибавлять.

К эквалайзеру нужно относиться как к набору плохих усилителей — добавление громкости на определенной частоте добавит искажений.

Это справедливо даже для очень точных и прозрачных студийных эквалайзеров, чего уж говорить про дефолтные в смартфоне.

К примеру, если в наушниках не хватает баса — это можно трактовать как избыток средних и высоких частот. Лучше их чуть убавить, а потом добавить общей громкости, чем прибавлять непосредственно бас — так получится более чистый и приятный уху звук. И только если убавлением не получается достичь желаемого — тогда стоит аккуратно прибавить недостающие частоты. Из этого правила есть исключения — например, когда нужно компенсировать конкретный и ярко выраженный провал в узком диапазоне частот. Но даже в этом случае стоит действовать аккуратно и прибавлять по 1–2 Дб.

Заключение

График АЧХ позволяет понять общий тембральный баланс выбранного девайса и может стать отправной точкой для его коррекции эквалайзером. Однако сравнивать график АЧХ от одного производителя с графиком другого производителя будет некорректно, потому что каждый измеряет частотный отклик по-своему и никогда не сообщает, как именно. Куда большую пользу могут принести измерения, выполненные энтузиастами и ресурсами об аудиотехнике — как правило, они не стесняются рассказывать о методе измерений. Также на ютубе популярны сравнения записей звучания колонок и наушников, с помощью которых можно составить общее представление о тембральном балансе и характере звука.

Однако наилучшим измерительным прибором для рядового покупателя будут его собственные уши. Как уже говорилось выше, они, как и художественные вкусы, у всех разные. Прежде, чем покупать дорогие колонки или наушники, стоит послушать их в выставочном зале, либо найти владельца такого же девайса в Интернете.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *