В одной из прошлых статей «Компьютерра» рассказала об основных принципах выбора наушников, но оставила за скобками главное — амплитудно-частотную характеристику. Она играет ключевую роль в том, как именно будет звучать та или иная модель, и часто одного взгляда на нее достаточно, чтобы понять, стоит ли продукт своих денег. Однако для этого требуется понимание: куда и на что смотреть. Именно об этом — в материале.
Что такое АЧХ
Амплитудно-частотная характеристика, или АЧХ, — это визуализация звукового давления в рамках слышимого человеком диапазона частот. Как правило, это от 20 Гц и до 20 кГц. Звуковое давление, или SPL (Sound Pressure Level), измеряется в дБ (децибелах).
Таким образом, АЧХ — это график, в котором соотносятся громкость и определенная частота, а далее все просто. Нота «ля» первой октавы — это 440 Гц, нота «соль» второй октавы — 784 Гц, и если наушники или акустика в первом случае выдают 80 дБ, а во втором — 90 дБ, то это значит, что инструменты, играющие во второй октаве, всегда будут звучать громче, чем те, что — в первой.
Результат — некорректное воспроизведение записи, отклоняющееся от того, что автор трека или дирижер оркестра закладывали в композицию. Однако здесь в силу вступает множество нюансов:
- у всех людей разные предпочтения в звуке, например, кому-то нравится плотный насыщенный бас;
- практически невозможно сделать наушники или акустику с абсолютно идеальным графиком измерений АЧХ;
- парадоксально и вопреки вышенаписанному — график АЧХ наушников не должен быть линейным.
АЧХ — не единичный показатель
Ошибка многих — не только новичков, но и опытных энтузиастов — пытаться судить о звуке наушников, исходя только из графиков АЧХ. Загвоздка в том, что есть целая череда характеристик, не поддающихся объективным измерениям: звуковая сцена, динамика, позиционирование, скорость, разрешение.
Из этого вытекает то, что АЧХ дает не полное, а лишь общее представление о звучании, однако в то же время позволяет отсечь заведомо неудачные или не подходящие по вкусовым предпочтениям модели наушников.
Линейность, нейтральность, методы измерений
Перед тем как двигаться дальше, остановимся на понятиях линейности, нейтральности и разберемся с тем, что это такое. Линейность — это точное воспроизведение наушниками или акустикой входного сигнала, то есть музыки.
Иными словами, сигнал на выходе (звук из колонок, наушников) должен получиться таким же, как и на входе (исходная запись, музыкальный файл).
Нейтральность, в свою очередь, — это звуковая картина, которую рисуют наушники, и она должна быть без явного окраса: например, излишне подчеркнутого баса или среднего и высокого диапазонов. Если что-то из вышеперечисленного слышно, скажем, превалирующий низкий спектр, то нейтральной ту или иную модель назвать нельзя.
Таким образом, кажется, что все просто: чтобы получить идеально точно звучащую акустику или наушники, достаточно поднести к ним измерительный микрофон и настраивать их до тех пор, пока он не зафиксирует максимально плоскую горизонтальную линию на графике.
Это более-менее справедливо для стерео-колонок, но только если речь идет об особых условиях: они должны располагаться в специальной безэховой камере и давать линейную АЧХ.
Так, в типовой жилой комнате получится относительно предсказуемый результат: в результате отражений (эха) бас поднимется примерно на 4 дБ, а верхний регистр спадет на порядка 2 дБ — получится достаточно нейтральный звук без явного окраса.
Однако с наушниками также сделать не выйдет, поскольку звук целиком и полностью зависит от прилегания к голове, соответственно, просто надеть их на микрофон — плохая идея. Так родилась идея использовать антропометрические манекены, в деталях имитирующие человеческую голову и уши. Теперь такой метод измерений стал индустриальным стандартом.
Феномен Ear Gain
Для верной интерпретации графиков АЧХ критически важно понимать, что такое феномен Ear Gain. Так называют естественный процесс усиления определенного диапазона частот: на 10–20 дБ в пределах 2–9 кГц. Амплификация происходит из-за особого устройства уха, которое работает как что-то вроде рупора.
Принцип Ear Gain легче понять, вспомнив детство и ракушку на берегу моря. Прислонив ее к уху, можно «услышать море», хотя на самом деле это всего лишь шум улицы, некоторые частоты которого ракушка усиливает благодаря своей уникальной форме. По схожему принципу работают многие духовые музыкальные инструменты, которые придают звучанию специфический тон за счет особой формы своего раструба.
Графики АЧХ: компенсированные и необработанные
Существует два типа графиков АЧХ: необработанные и компенсированные. Разберем каждый из них в деталях и по порядку.
Необработанные или RAW-графики
Необработанные или RAW-графики демонстрируют точные и никак не интерпретированные результаты, которые наушники показали на измерительном стенде. В этом случае итоговая кривая АЧХ никак не компенсируется, а главное — она ни в коем случае не выглядит как прямая линия, хоть это и противоречит понятию «линейность».
Связано это с тем, что при измерениях используется HATS (Head and Torso Simulator) — манекен, и сигнал, проходящий через его уши, приобретает Ear Gain (усиливается ухом), соответственно, и график АЧХ получает соответствующую форму с обязательным подъемом, начинающимся с 2 кГц. Это нужно, чтобы измерять не «сферического коня в вакууме», а сигнал, который слышит человек в реальности.
Повторим: правило не распространяется на графики измерений акустических систем, поскольку, в отличие от наушников, их диффузоры находятся в пространстве помещения, а не вплотную прилегают к голове — звуковые волны распространяются принципиально иначе.
Компенсированные или compensated-графики
Если продвинутым энтузиастам или профессионалам индустрии удобнее читать RAW-графики, так как они знают, что такое Ear Gain и другие аспекты, о которых — позже, то компенсированные больше подходят неподготовленной аудитории, так как стремятся к выражению АЧХ в виде плюс-минус прямой линии, где любое отклонение от горизонтали — это неточность.
Однако здесь начинающую аудиторию подстерегает другая сложность: нужно понимать, относительно чего была компенсирована АЧХ, и здесь мы подходим к понятию «целевая кривая».
Компенсированные графики полезны исключительно в случаях, когда указана целевая кривая, относительно которой была произведена компенсация. Без этой информации такая АЧХ не несет никакой пользы, и в таких случаях лучше обратиться к RAW-графику.
Целевая кривая или target curve
Когда инженеры разобрались с тем, как измерять наушники, следующим их вопросом был — как они должны звучать? Ответ кажется очевидным: так же, как акустика, однако именно этот тезис порождает расхождения во мнениях. Причина этому кроется в том, что стереопара может находиться в разных условиях, и они будут диктовать то, как в итоге она зазвучит.
Безэховая камера или Free Field
Первый вариант — безэховая камера, в которой установлена акустика с идеально линейной АЧХ, а манекен расположен прямо перед ней. Вариант удобный, но как часто потребитель аудиоаппаратуры слушает музыку в таких условиях? Действительно ли это тот звук, который понравится большинству?
Диффузное поле или Diffuse Field
По сути — прямая противоположность первому варианту: несколько источников звука устанавливаются в помещении с очень твердыми и отлично отражающими звуковые волны стенами.
Задача — достигнуть равномерное звуковое давление (громкость) в каждой точке комнаты. Манекен располагается так, чтобы его уши улавливали не прямой сигнал от динамиков, а только отраженный. При этом скорость затухания сигнала должна равняться 10 секундам при громкости 70 дБ.
Такой подход позволяет в какой-то степени имитировать типичное жилое помещение безо всякой акустической подготовки, то есть такое, где будет сконцентрировано много отраженных волн (эха).
При изучении АЧХ нужно помнить, что звучание — это совокупность воспроизводимых частот. Это значит, что высокий пик в области средних частот на графике не обязательно будет слышен, если точно такой же подъем есть и в басовом регистре. В таком случае два этих всплеска будут звучать с одинаковой громкостью, компенсируя друг друга.
Кривая Харман или Harman Target
Кривая Харман — самый распространенный способ настройки АЧХ наушников и на сегодня, по сути, негласный стандарт. Была разработана в результате тщательных исследований доктором Шоном Оливом из Harman Research (Harman — аудиогигант, владеющий брендами AKG, Harman/Kardon, JBL, Lexicon, DigiTech, Soundcraft).
В их основе лежало нечто среднее между диффузным и свободным полем — комната для прослушивания с небольшим количеством эха, в которой устанавливалась акустическая система, но не с линейной АЧХ, а настраиваемой.
В помещение приглашались люди из различных фокус-групп: мужчины и женщины разного возраста, с высокой наслушанностью и без, с разными музыкальными предпочтениями. Затем им давали контроль над эквалайзером, и каждый мог настроить звучание стерео-пары исходя из банального «нравится как звучит или нет».
По результатам тестирования выходные данные были усреднены и выведены в виде целевой кривой АЧХ. Ее характерные особенности — заметный подъем амплитуды в басовом регистре, а конкретнее, ниже 150 Гц, еще один всплеск в диапазоне Ear Gain и, наконец, ощутимый спад высоких частот.
Основное отличие Harman Target от остальных кривых в том, что она была получена не в результате сухих научных изысканий, а на основании предпочтений реальных людей. Другими словами, кривая Харман не представляет из себя эталон или идеальную математическую формулу «правильного» звука, она всего лишь делает его таким, чтобы нравится большинству слушателей вне зависимости от музыкального жанра.
Существует несколько версий кривой Харман. Например, ранний вариант от 2013 г. примечателен тем, что имеет чуть менее выраженный подъем в нижнем спектре и, наоборот, немного более ярко акцентированный диапазон Ear Gain.
Какая кривая АЧХ лучше
Итак, главный вопрос: какая кривая АЧХ лучше и что считать за референс? Ответа нет, поскольку все зависит от предпочтений. К этому моменту индустрия взяла за стандарт кривую Харман, поскольку она весьма репрезентативна в плане того, что нравится людям. Соответственно, настроив свои наушники согласно Harman Target, производитель страхует себя, ведь это гарантирует то, что большинству модель придется по вкусу.
Тем не менее есть и те, кто предпочитает звучание близкое к Free Field или Diffuse Field, и немало компаний продолжают считаться с этим, выпуская наушники с графиком АЧХ близким к одной из этих целевых кривых. Все это дает выбор, и остается только определиться с тем, какое именно звучание ищете конкретно вы — нужно слушать разные модели и делать выводы.