Секреты технических характеристик наушников

Открывая свое присутствие на GeekTimes мы решили начать с чего-то технического. А что лучше, чем провести беседу с известным экспертом в области технических измерений, задав разнообразные каверзные вопросы?





Мы задали множество вопросов основателю проекта Reference Audio Analyzer в России, Кузнецову Роману, известного под псевдонимом romanrex, автору множества статей, давно занимающегося измерениями аудиоаппаратуры.

Часть вопросов нам ранее задавали клиенты при консультациях и мы соответственно включили их в интервью.

Алексей: Какие характеристики самые важные у наушников?
Роман: Из тех, что обычно указываются на коробках, только сопротивление наушников (импеданс). Это единственная характеристика, на которую можно ориентироваться.

Алексей: А как же частотный диапазон?
Роман: Для измерений наушников нет единого «правильного» стенда. На сегодняшний день существует множество разных стендов у производителей наушников под разные задачи. Это относится и к разным методикам измерения характеристик со стендов.

Разные стенды дают разные АЧХ (Амплитудно-частотные характеристики). По одной методике граница диапазона должна быть определена:

• По первой — по спаду в 1 дБ,
• По второй – 60 дБ,
• По третьей — что бы провал был не более 30 дБ на октаву.

Ни стенд, ни методика, ни стандарт на коробке обычно не указывается и цифры в виде 20 Гц-20 кГц могут означать что угодно. Довольно часто широкий диапазон можно увидеть либо на очень дорогих высококачественных моделях, либо на дешевых низкокачественных наушниках за 100 руб.



Разница АЧХ от положения микрофона на стенде

К сожалению, даже в рамках линейки одного производителя наушники измеряются на разных стендах по разным методикам и результаты между наушниками несопоставимы. Обычно цифры попадают на упаковку такие, какие нужны маркетологу. Все технические характеристики являются необязательными и их никто не контролирует. Некоторые производители не приводят никаких характеристик (Beats Audio, Bose), а другие их печатают только потому, что это делают конкуренты.

Алексей: Тогда характеристики совсем бесполезны?
Роман: Характеристики между собой можно сравнивать только в рамках одинаковых условий измерений с одного стенда. Сегодня в интернете существует несколько крупных баз измерений наушников, где можно сравнить характеристики одних наушников с другими. Зная, какой стенд использовался и как проводились измерения, можно оценить разницу между наушниками.

Алексей: А какие стенды самые правильные?
Роман: Нет ни одного 100% правильного стенда. Существуют как универсальные, так и специализированные под высокую точность измерения определенных характеристик. Например, была ситуация, когда надо было проверить разницу между правым и левым каналом у наушников с большими мягкими амбушюрами (Audez'e LCD-2). Амбушюры у наушников всегда влияют на посадку и ухудшают результат, хотя субъективно все эти различия ухо нивелирует.



Специальный стенд для измерения разницы в АЧХ между правым и левым каналов наушников Audeze

У Audeze нельзя снять амбушюры — они приклеены. Для того, что бы правый и левый канал наушников оказался в одинаковых условиях для измерений, пришлось сделать отдельную выносную камеру. Линия АЧХ у этого стенда далека от субъективно воспринимаемой человеком, но зато точно показывает, разницу между каналами. В конкретном случае разница в АЧХ была ничтожна мала.



Специальный стенд для измерения разницы в АЧХ между правым и левым каналов наушников Denon D7000

Но не только Audeze необходимо измерять без амбушюр, это правило относится практически ко всем наушникам, амбушюр снимается и производятся измерения через специальную камеру с микрофоном.

Для измерений АЧХ, близкой к воспринимаемой субъективно, необходим стенд максимально схожий с головой человека. Однако в ученом мире нет согласия, где должен располагаться микрофон, сломано много копий, а ответа нет. Теоретически, микрофон, расположенный у барабанной перепонки обязан давать более правильный результат, с резонансом в районе 2-5 кГц из-за слухового канала. Стенд с расположением микрофона у входа в слуховой канал не дает резонанса и теоретически менее правильный. Слушатели же указывают, что полученные АЧХ от стенда с микрофоном у слухового канала более близки к тому, что они слышат, но при этом 100% попадания нет. Это и не удивительно, ведь у каждого форма ушной раковины уникальна.



Сейчас в проекте Reference Audio Analyzer готовы стенды нового поколения, в которых достигнута высокая точность акустического демпфирования. Для настройки новых стендов наушники измерялись на живой голове человека, с закрепленными микрофонами. Результаты нового стенда полностью совпадают с “живыми” результатами.

Была возможность сравнить результаты тестовых наушников от стандартизированного искусственного уха от Brüel & Kjær. В стандартизированном стенде используются внутренние камеры для создания акустического демпфирования эквивалентное живому уху. Результат при этом оказался не таким близким к живому уху, нежели у нового стенда RAA.



Анатомическая точность ушных раковин из мягкого материала

У стенда с ушными раковинами неизбежно страдает параметр разницы АЧХ между правым и левым каналом.



Стенд нового поколения RAA HDM-X

Алексей: Хорошо, а каких характеристик достаточно, чтобы определить качество?
Роман: К сожалению измерить можем лишь часть параметров. Существуют разные методики определения качества, например есть хороший тест FSQ, который разработан Акустическим центром кафедры Радиовещания и электроакустики московского технического Университета связи и информатики (МТУСИ). Субъективно идет оценка порядка 14 основных параметров, где АЧХ АЧХ прямо или косвенно охватывает 3-4 параметра. Ряд других параметров можно измерить, но нет внятной психоакустической модели. Какие-то параметры измерить можно, но с большим риском повреждения наушников (например перегрузочную способность), а какие-то параметры требуют слишком трудоемких тестов, длительных по времени и сложных в обработке. По этой причине характеристики служат дополнением или дают сделать взвешенный выбор под конкретные условия эксплуатации наушников.

Еще важно распределение приоритетов между характеристиками. Когда-то считалось, что ровная АЧХ — это залог качества. Позже стало ясно, что это ошибочное представление, т.к. в погоне за ровной АЧХ в жертву приносились остальные параметры.

Все характеристики — это вспомогательные данные, к оценке которых надо подходить осторожно.

Алексей: Но чем больше параметров, тем больше можно сказать о том, как наушники звучат?
Роман: Безусловно, хотя часто возникает путаница и подмена понятий. Ведь измерить мы можем не только то, что связано напрямую с субъективным восприятием, но и то, что к звуку прямого отношения не имеет. Например, по виду импульсной характеристики определяется фазировка и наличие/отсутствие высокочастотного резонанса. Но ряд воинственных аудиофилов пытаются увидеть на импульсе “скорость” и “атаку”, что применимо только к усилителям с ровной АЧХ и неприменимо к наушникам с неравномерной АЧХ. Несмотря на название «скорость», это не заменяет определения атаки из психоакустики. Это как характеристика для автомобиля, где расположен двигатель, впереди или сзади. И по аудиофильскому подходу лучшими “быстрыми” автомобилями оказываются гоночный болид формулы 1 наравне с “запорожцем”, а в худших “Жигули”, “Mercedes” и “Bentley”.

Алексей: Если мало какие параметры можно измерить, то стоит ли вообще этим заниматься?
Роман: Та часть параметров, которую можно измерить может существенно помочь в конечном выборе продукта. По АЧХ мы можем делать выбор между «более» басовитыми или «светлыми» наушниками, где для сравнительного анализа достаточно послушать одну из моделей. По чувствительности наушников можно спрогнозировать, достаточно ли мощности у усилителя плеера для конкретных наушников.

Алексей: Т.е. не стоит ожидать простой системы рейтингов по качеству?
Роман: Единственно верной и подходящей для всех без исключения системы рейтинга существовать не может. Но есть свежая наработка рейтинга, где на основе технических данных измерений могут спрогнозировать ряд рекомендаций для условий экплуатации. Будет что-то вроде «рейтинга со звездочками» применения наушников для разных целей. Модель основана на статистических данных более 500 моделей наушников и 100 усилителей и соответственно обладает достаточно высокой точностью.

Алексей: А что нужно для того, что бы начать измерять наушники, какое оборудование?
Роман: Стандартизированное оборудование под измерения наушников довольно дорогое и если не стоит задача надувать щеки, то можно начать с недорогих измерительных микрофонов и конструкции плоского стенда. Большая часть проблем на раннем этапе будет связана не с оборудованием и ПО, а опытом, где важно отличать, прошел тест корректно, или нет. Из ПО можно порекомендовать RMAA и ARTA.

После того, как приобретен опыт можно определится, идти вперед в развитии стендов или нет. На производстве оборудование строго разделяется на «проборы» и «индикаторы». Приборы попадают под определенный стандарт (у нас в ГОСТ) и результаты имеют юридическую силу. Индикаторы могут быть на несколько классов выше по точности в сравнении с приборами, но не иметь юридической силы. Внесение оборудования в ГОСТ – дорогостоящее удовольствие и при малых тиражах можно наблюдать космические цены. Для того, что бы закреплять результат при моддинге наушников, гонка за стандартизированным оборудованием выглядит неоправданно дорогой.



Микрофон Bechringer ECM8000 и капсюль Panasonic WM62

Из микрофонов можно начать с популярного Behriger ECM8000 и практически любой звуковой карты с поддержкой фантомного питания и ASIO. Позже или сразу можно докупить микрофонных капсюлей, например Panasoinc WM62, каждый из которых стоит по $1-2 и делать измерения с них, калибруя или проверяя их работоспособность через ECM8000.

Конструкция плоского стенда очень проста, и в интернете зачастую можно будет найти результаты аналогичных наушников и соответственно прикинуть, насколько измерения получились корректными. Но определенные расхождения все равно будут, т.к. банально все используют разные усилители, а согласование полного выходного сопротивления усилителя и импеданса наушников меняют АЧХ. В RAA например это влияние компенсируется и результат соответствует измерению от «идеального» усилителя с нулевым сопротивлением. Ни один софт сегодня такую компенсацию делать не умеет.

Алексей: А есть ли учебники или другие материалы по измерениям?
Роман: К сожалению, нет, как и нет кратких инструкций. Иногда приходят вопросы в стиле «у меня есть E-MU1616m, скачал RMAA, как мне измерить качество …». На вопрос, в чем затруднения: в RMAA или настройкой E-MU1616m, приходят потрясающие ответы: «да я еще и не запускал RMAA – слышал только, что ей можно что-то измерить, расскажите мне, что и как…». Тут можно сказать только одно, если нет реального желания в саморазвитии, то забудьте об измерениях сразу. Достаточно хорошее оборудование, годное для измерений есть у многих, но измеряют единицы, т.к. все здесь упирается в опыт. Это как взять в руки скальпель и наивно полагать, что превратился в хирурга и полностью готов для проведения настоящей операции. Освоение требует постепенной практики. Надо делать шаг за шагом. Отдельные ответы на разные вопросы давно есть в сети.

Алексей: В последнее время были ли какие-то прорывы в области измерений наушников?
Роман: Кардинально новых тестов за последнее десятилетие не появилось, но и раньше наушники за пределами производства практически никто не измерял. Сегодня же это делают несколько СМИ, плюс существуют отдельные базы измерений наушников.



Яркий пример, как меняется АЧХ M-Audio IE-40(UltimateEars TripleFi 10) с усилителем как у Colorfly C4 Pro и с большинством усилителей от звуковых карт с постоянным сопротивлением около 20 Ом.

Отдельным прорывом считаю популяризацию взаимосвязи импедансов наушников и усилителя, где проявляется изменение АЧХ. В мире акустических систем это никак не исследуется, т.к. по умолчанию всегда у усилителей высокий демпинг-фактор. У усилителей же для наушников ситуация совсем иная. На текущий момент показать взаимосвязь не может ни один софт, а RAA — это первый программно-аппаратный комплекс, в котором это есть.

Алексей: Но RAA же недоступна для свободного использования?
Роман: Верно, ПО не имеет «коробочной» версии, и на текущий момент тесно связано с текущими стендами. Планируется открыть On-Line сервис с интерактивной моделью графиков. Развитие как коммерческого проекта на текущий момент целесообразным не выглядит.

Алексей: А можно ли что-то дать на измерения и сколько это стоит?
Роман: Да, со мной всегда можно связаться и если у меня рабочий график не перегружен, то могу провести измерения. Для обычных аудиолюбителей это совершенно бесплатно.

Алексей: Были ли случаи, когда измерения пригодились за пределами профессиональной деятельности?
Роман: Да, конечно. Совсем недавно при попытке купить задешево с рук Sennheiser ie 800, измерения на месте показали, что у продавца была подделка Sennheiser ie800. Измерения уберегли от напрасной траты денег.

Алексей: Что можете пожелать читателям?
Роман: Желаю не зацикливаться на каких-либо характеристиках, а больше слушать своими ушами. И искать не эталонные наушников, а те, которые отвечают поставленным задачам. Если задача — слушать музыку, то искать те наушники, которые дарят удовольствие от прослушивания, а не правильный, но неприятный звук. Благо, сейчас не проблема послушать наушники до покупки, по крайней мере в магазинах Москвы и Санкт-Петербурга в Soundpal. А как лучше всего слушать, наверно тема отдельно интервью.

Алексей: Спасибо за ответы, думаю, что со временем у нас появятся новые.
Роман: Буду рад ответить.

Считаете, что какие какие-то темы остались за кадром? Присылайте нам вопросы или пишите в комментариях. Обращаете ли внимание на технические характеристки

да

нет

обращаю, но не придаю значения

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста. Проголосовало 137 человек. Воздержалось 17 человек.

Источник: geektimes.ru/company/soundpal/blog/243021/