Частота
Вернёмся к знаменитому диапазону 20Гц - 20000Гц. О нём слышали все и даже никто не ошибётся к чему эти цифры относятся. Заметим, что обе границы на самом деле относятся к людям с очень хорошим слухом, который в идеальных условиях может доходить до 12Гц внизу (на имеющихся наушниках и усилителях сумел установить, что я сам точно слышу от и ниже и выше. Эта личная особенность даёт мне некоторое право говорить о качестве звучания тоже.
Более реалистичные оценки доступного людям диапазона частот разнятся из-за разностей методик экспериментов и отбора испытуемых, но можно считать, что уже упомянутый диапазон от 30Гц до 17500Гц должен воспроизводиться как можно более безукоризненно любым оборудованием, а не только профессиональным.
 |
| Определённые соотношения медиками воспринимаются уже как признаки болезней |
При этом нужно учитывать один крайне интересный факт относящийся к биомеханике восприятия звука в нашем ухе (раздел Pitch resolution). Если резюмировать и перевести на "человеческий" язык приведённые там факты, то получается, что в силу биомеханики мы можем различать разницу значительно меньше 1Гц. Сверху на это накладывается нейропроводимость, так что это относится не ко всем, но сам факт этого означает, что такие субъективные на первый взгляд (на самом деле совсем нет) или не очень характеристики как разделение частот и более общая детальность (=разрешение + длительность звука) совсем-совсем не миф и не понты богатеньких Буратин. Однако сама нейро- составляющая процесса неразрывно связано с амплитудой сигнала, то есть чтобы различать близкие частоты, необходим достаточно громкий звук, и чтобы звуковоспроизводящий элемент соответствовал кривой равной громкости. Не забываем и о том, что биомеханический потенциал и психофизическое восприятие представленная в виде кривой естественной чувствительности таки зависят от возраста, но ориентироваться всегда надо на людей с хорошим слухом, а не старых пней, то есть на разницу амплитуд не более 5dB в «неположенных» местах. Например в обзоре приводится таблица
говорящая о разнице чувствительности нашего уха на разных частотах и уровнях громкости, но даже в худшем случае речь идёт о разнице в 3dB! И вполне реально говорить о чувствительности 1dB и менее (особенно на средних частотах) для многих, а не лиц с идеальным слухом.
Пока отвлечёмся от частотных характеристик, ибо уже видно, что рассматривать их в отрыве от амплитудных на практике просто нет смысла.
В самом начале для обычного человека находится связка ЦАП-Усилитель, которая характеризуется целым рядом физических параметров. От банального воспроизводимого частотного диапазона (ни один современный производитель не предложит вам диапазон хуже 20-20000Гц) который доходит до 10-30000Гц у вполне доступных аппаратов, и до куда более важных характеристик типа уровня шумов и чувствительности (динамического диапазона). Дабы не писать каждый раз через тире слова «ЦАП-Усилитель», в тех случаях, когда нас интересует связка целиком, а не влияние каждого компонента или их связь, будем заменять её на другое общепринятое выражение — звуковой тракт.
Отсюда и происходит очевидное требование, что для качественного звуковоспроизводящего элемента обязателен не менее качественный ЦАП-усилитель.
В общем вопросов много, поэтому дополнительно ОЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЮ прочитать эту статью (перевод): Цифровой аудиоформат 24/192, и почему в нем нет смысла.
Причём говоря о качественности нельзя забывать и о уровне шумов. Увы, идеальных аналоговых элементов нет, так что даже если Вы покупаете что-то с усилителем на микросхеме, не забывайте, что внутри неё находятся те-же транзисторы и конденсаторы, только крошечные. Поэтому присутствие шумов неустранимо. Просто в идеале их уровень должен быть сильно ниже уровня человеческой чувствительности. В качестве примера приведём замеренные характеристики двух не новых уже смартфонов:
В начале раздела не были упомянуты ещё несколько характеристик аппаратуры, зачастую игнорируемые, но крайне критичных для качественного воспроизведения и восприятия реального сигнала без паразитных добавок. И именно на них сконцентрировано внимание настоящих профессионалов и любителей музыки. Начнём с простой для понимания.
В упрощённом виде это эффект, когда сигнал состоящий из двух частот, подаётся на вход усилителя с не очень линейной характеристикой, это приводит к генерированию гармоник (обертонов) не только от этих двух частот (гармонические искажения), но также и от частот, являющихся их математической суммой, разницей или даже произведением (интермодуляционные искажения). Когда создаётся или воспроизводится комплексный музыкальный сигнал, то результат интермодуляции не только не способствует обогащению гармонической структуры музыки (как это происходит за счёт проявления гармонических искажений, по крайней мере, гармоник-обертонов низших порядков), а просто-напросто вырождается в обычный шум. Но вот если нелинейные искажения коснутся третьей и не дай бог, второй гармоник, то мы слышим уже дефекты звучания. Причём голос страдает не менее звучания и инструментов. И если сугубо в радиочастотном диапазоне еще есть возможность вырезать эти лишние частоты с помощью фильтров, то в акустике на выходе усилителя может получаться сигнал помехи с частотой, близкой к частоте полезного сигнала и попадающей в полосу пропускания устройства. Или вообще кошмар — когда нарушается длительность сигнала и лечением является замена звукового тракта или осмысленная работа паяльником для понимающих что и как именно надо поправить.
Иными словами, наличие гармонических искажений ещё можно пережить (кто-то и не расслышит), но вот рост уровня интермодуляционных искажений на выходе усилителя заметят многие, особенно при прослушивании хорошо знакомого звукового материала, не говоря уже о специальных треках.
Возвращаясь к нашим подопытным, их соответствующие характеристики (измеряемые, кстати в процентах) равны:
В том же ключе стоит упомянуть характеристики ещё двух аппаратов, которые были очень популярны среди потребителей:
Пока отвлечёмся от частотных характеристик, ибо уже видно, что рассматривать их в отрыве от амплитудных на практике просто нет смысла.
Цифровой и аналоговый сигнал
Об этой теме можно писать сотни и тысячи страниц, но моя задача - ограничиться упоминанием необходимого минимума избегая радиоэлектроники где только возможно. Сразу скажу, что в силу возраста я застал расцвет аналоговой звуковой техники (ламповой тоже) и прекрасно осознаю важность всех электрических элементов и их качества, начиная с кабелей до ламп-транзисторов-конденсаторов. Но, как и многие сейчас являюсь потребителем цифрового содержимого (digital content по-английски). Сохранённого с разным качеством, но только в цифровом виде. Поэтому с первым чем мы сталкиваемся, желая услышать содержимое - это необходимость преобразовать цифровой сигнал в аналоговый (ЦАП, DAC). Количество публикаций по этой теме уже не поддаётся счислению и варьируется от монографий и журналов для инженеров электронщиков до анимаций для полных дебилов. Для нас же важно то, что каждый компонент в упрощённой цепочке
ЦАП → Усилитель → Кабель → Звуковоспроизведение
вносит свой вклад. Больший или меньший, но вносит. Именно поэтому говорить о качестве воспроизведения звука необходимо рассматривая вклад каждого компонента в цепочке воспроизведения.В самом начале для обычного человека находится связка ЦАП-Усилитель, которая характеризуется целым рядом физических параметров. От банального воспроизводимого частотного диапазона (ни один современный производитель не предложит вам диапазон хуже 20-20000Гц) который доходит до 10-30000Гц у вполне доступных аппаратов, и до куда более важных характеристик типа уровня шумов и чувствительности (динамического диапазона). Дабы не писать каждый раз через тире слова «ЦАП-Усилитель», в тех случаях, когда нас интересует связка целиком, а не влияние каждого компонента или их связь, будем заменять её на другое общепринятое выражение — звуковой тракт.
Чувствительность (динамический диапазон)
Последняя из упомянутых характеристик многим наиболее интересна, так как чем выше будет число описывающее чувствительность, тем более детальное воспроизведение мы получим с возможностью чёткого разделением близких частот и по амплитуде, и по времени. Эта характеристика крайне важна для потребителя в сравнении чувствительности звукового тракта с чувствительностью звуковоспроизводящего элемента. Ведь конечное качество воспроизведения определяется самым плохим элементом в цепочке. Вещь всем знакомая на житейском уровне, но тем не менее её продолжают игнорировать. Зачем мне, например, "крутые" наушники с чувствительностью 115 dB, если усилитель, скажем смартфона или интегрированной звуковой карты на компьютере, мне даёт от силы 90 dB а то и меньше? А потом врач добавил, что и 70 dB различить не могу? Качество звучания при этом определит смартфон или звуковая карта (типа того…, три раза Ха…). А потом это частенько выливается в поливание помоями наушников или колонок, хотя они просто-напросто смогли показать дефекты ЦАП и усилителя, а на самом деле Вы просто должны быть рады до усрачки что эти дефекты смогли расслышать!
Отсюда и происходит очевидное требование, что для качественного звуковоспроизводящего элемента обязателен не менее качественный ЦАП-усилитель.
В общем вопросов много, поэтому дополнительно ОЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЮ прочитать эту статью (перевод): Цифровой аудиоформат 24/192, и почему в нем нет смысла.
Причём говоря о качественности нельзя забывать и о уровне шумов. Увы, идеальных аналоговых элементов нет, так что даже если Вы покупаете что-то с усилителем на микросхеме, не забывайте, что внутри неё находятся те-же транзисторы и конденсаторы, только крошечные. Поэтому присутствие шумов неустранимо. Просто в идеале их уровень должен быть сильно ниже уровня человеческой чувствительности. В качестве примера приведём замеренные характеристики двух не новых уже смартфонов:
- Sony Xperia Z5 (топовый) с диапазоном 86.3 dB (хорошо) и шумами -88.7 dB (хорошо).
- Samsung Galaxy A3 (средний) с диапазоном 90.2 dB (очень хорошо) и шумами -88.5 dB (хорошо).
В начале раздела не были упомянуты ещё несколько характеристик аппаратуры, зачастую игнорируемые, но крайне критичных для качественного воспроизведения и восприятия реального сигнала без паразитных добавок. И именно на них сконцентрировано внимание настоящих профессионалов и любителей музыки. Начнём с простой для понимания.
Взаимопроникновение (разделение) каналов
За умным словом схемотехника скрывается то, как именно реализована аналоговая часть аппаратуры и какое количество электронных компонентов она использует. Для людей далёких от электроники может прозвучать крайне странно, но отдельные элементы звукового тракта можно использовать совместно для нескольких каналов, начиная с 2-х канального сигнала который мы уже давным-давно именуем стереосигналом. Если это произошло, то возникает явление, называемое взаимопроникновением каналов, когда сигнал одного канала "корректирует" сигнал другого, возвращая нас к вопросу чувствительности. Имея высокую чувствительность (детальность) воспроизведения по каждому каналу, но сильно их смешивая - мы портим исходный звуковой материал. Уровень взаимопроникновения можно сделать очень низким, но опять с вполне очевидным последствием: больше качественных элементов - больше цена. Возвращаясь к упомянутым выше телефонам для Sony имеем 89 dB и 80.9 у Samsung-а. То есть Sony звучать будет чище всегда.
Нелинейные искажения
Но главными врагами при восприятии звукового сигнала являются вовсе не уже приведённые характеристики. Основными врагами любителя музыки являются гармонические и интермодуляционные искажения.
В упрощённом виде это эффект, когда сигнал состоящий из двух частот, подаётся на вход усилителя с не очень линейной характеристикой, это приводит к генерированию гармоник (обертонов) не только от этих двух частот (гармонические искажения), но также и от частот, являющихся их математической суммой, разницей или даже произведением (интермодуляционные искажения). Когда создаётся или воспроизводится комплексный музыкальный сигнал, то результат интермодуляции не только не способствует обогащению гармонической структуры музыки (как это происходит за счёт проявления гармонических искажений, по крайней мере, гармоник-обертонов низших порядков), а просто-напросто вырождается в обычный шум. Но вот если нелинейные искажения коснутся третьей и не дай бог, второй гармоник, то мы слышим уже дефекты звучания. Причём голос страдает не менее звучания и инструментов. И если сугубо в радиочастотном диапазоне еще есть возможность вырезать эти лишние частоты с помощью фильтров, то в акустике на выходе усилителя может получаться сигнал помехи с частотой, близкой к частоте полезного сигнала и попадающей в полосу пропускания устройства. Или вообще кошмар — когда нарушается длительность сигнала и лечением является замена звукового тракта или осмысленная работа паяльником для понимающих что и как именно надо поправить.
Иными словами, наличие гармонических искажений ещё можно пережить (кто-то и не расслышит), но вот рост уровня интермодуляционных искажений на выходе усилителя заметят многие, особенно при прослушивании хорошо знакомого звукового материала, не говоря уже о специальных треках.
Возвращаясь к нашим подопытным, их соответствующие характеристики (измеряемые, кстати в процентах) равны:
- Sony Xperia Z5 (флагман) гармонические 0.0033% (очень хорошо) и интермодуляционные 0.015% (очень хорошо).
- Samsung Galaxy A3 (средний класс) гармонические 0.0078% (очень хорошо) и интермодуляционные 0.401% (плохо).
В том же ключе стоит упомянуть характеристики ещё двух аппаратов, которые были очень популярны среди потребителей:
Смартфон Apple iPhone 6s Plus (флагман)
- Чувствительность 71.1 dB (средне)
- Уровень шума -76.3 dB (средне)
- Разделение каналов 73.1 dB (хорошо)
- Гармонические искажения 0.008% (очень хорошо)
- Интермодуляционные искажения 0.039% (хорошо)
ЦАП/Усилитель дня наушников Fiio 10K (Olympus)
- Чувствительность 95.6 dB 16 бит (отлично) и 97.6 dB 24 бит (отлично)
- Уровень шума -105 dB (отлично)
- Разделение каналов ~70 dB (хорошо)
- Гармонические искажения 0.006% (очень хорошо)
- Интермодуляционные искажения 0.004% (отлично)
Для Fiio 10K приведу и более полный и честный результат измерений, ибо он всё равно дан в исходной англоязычной статье. Согласно нему, разделение каналов не является постоянной величиной, а подчиняется почти линейной зависимости от 96dB у низа басов (отлично) до 55dB на 20000Гц (удовлетворительно). Вроде уже и не так хорошо, но учитывая, что у тех наушников с которыми вы будете использовать этот недорогой, но очень достойный аппарат, всё равно будет завал амплитуды в верхах, да и музыки с множеством высокочастотных сигналов и инструментов не так уж много — Вы просто не обратите внимание на это ухудшение характеристик. А слушать наушники минимум за 350 долларов от усилителя за $75? По мне – не очень. Будет даже очень хорошо, но вот тех самых отличий, за которые начинают платить так много, Вы не услышите.
Приведённое обозрение характеристик 4-х аппаратов делает требования к характеристикам АЦП и усилителя куда более понятными (надеюсь): для сравнения качества звуковоспроизводящих элементов нужен хороший ЦАП и очень качественный усилитель. Не хочу выглядеть занудой, но за исключением особо удачных ЦАП и усилителей (в составе внутренних звуковых карт компьютеров тоже), в основном усилителей, конечно, разница в цене используемых наушников может быть в 2, ну в 3 раза дороже звукового тракта. При этом не забывайте ещё один момент, который просто не хочу объяснять, ибо это азы физики: для выявления динамики звучания и всех возможностей высокоомных наушников Вам просто необходим усилитель. На современном сленге это именуется вполне доходчиво: не прокачает, не потянет.
Приведённое обозрение характеристик 4-х аппаратов делает требования к характеристикам АЦП и усилителя куда более понятными (надеюсь): для сравнения качества звуковоспроизводящих элементов нужен хороший ЦАП и очень качественный усилитель. Не хочу выглядеть занудой, но за исключением особо удачных ЦАП и усилителей (в составе внутренних звуковых карт компьютеров тоже), в основном усилителей, конечно, разница в цене используемых наушников может быть в 2, ну в 3 раза дороже звукового тракта. При этом не забывайте ещё один момент, который просто не хочу объяснять, ибо это азы физики: для выявления динамики звучания и всех возможностей высокоомных наушников Вам просто необходим усилитель. На современном сленге это именуется вполне доходчиво: не прокачает, не потянет.
Комментарии
Отправить комментарий