Что такое ачх в автозвуке

Обновлено: 18.05.2024

Акустическая система любого типа характеризуется такими показателями, как чувствительность, диапазон воспроизводимых частот и неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в этом диапазоне. На что обращать внимание в первую очередь?

Чувствительность измеряется при подведении к акустической системе синусоидального напряжения амплитудой 1 В некой частоты, при этом микрофон располагается на расстоянии 1 м. Тогда, измеряя развиваемое звуковое давление последовательно, шаг за шагом во всем слышимом диапазоне частот (по умолчанию 20–20000 Гц), получим АЧХ по чувствительности.

Диапазон воспроизводимых частот определяется на основе полученной АЧХ. Например, если в области низких частот глобальный спад начинается на 100 Гц, достигая на 60 Гц, скажем, –40 дБ, то нижняя граница рабочего диапазона находится исходя из некого спада, задаваемого правилами, принятыми в той или иной стране. Таким образом, в нашем примере нижняя граница злополучного диапазона может быть 80 Гц, а может 70 Гц, тут уж как правила потребуют.

Неравномерность АЧХ вычисляется подобно среднеквадратичному отклонению в математической статистике, то есть сначала оценивают среднее значение амплитуды в пределах частотного диапазона, а потом прикидывают болтанку кривой АЧХ вокруг полученного среднего. Чем больше неравномерность, тем хуже. В идеале АЧХ представляет собой прямую линию без наклона, однако в реальном мире ничего идеального не существует.

Самое сложное и коварное кроется вот в чем. Как известно, невозможно в принципе точно определить частоту и время одновременно (так называемая неопределенность Гейзенберга). То есть, чтобы определить значение частоты, необходимо наблюдать сигнал в течение достаточного промежутка времени. Чем больше этот промежуток, тем точнее можно определить частоту, и наоборот. А так как в тестовом sweep-сигнале частота постоянно меняется, то погрешность будет тем меньше, чем медленнее нарастает частота. График изменения значения частоты известен точно, поскольку заложен в программную процедуру генерирования тестового сигнала или звукового файла. Последнее дезориентирует. Частоты в регистрируемом микрофоном сигнале поплывут относительно смоделированного и озвученного сигнала из-за многочисленных промежуточных преобразований. Так что опять приходим к необходимости замедления изменения частоты в sweep-сигнале.

Наконец, АЧХ можно получить, генерируя дельта-импульс и вычисляя модуль комплексного FFT от регистрируемой передаточной функции. Тут придется подбирать интервал повторения импульса, чтобы усреднением спектров минимизировать погрешности. По ряду причин этот метод больше подходит для АЦП, нежели для акустических систем.

Сами производители акустических систем втихаря используют динамические характеристики (например, основанные на wavelet-преобразовании), чтобы разобраться и понять, что и как улучшать в своих колонках. Покупателям же показывают по старинке лишь характеристики стационарные, то бишь замороженные во времени. Причем зачастую очень грамотно облагороженные и причесанные, чтоб у людей, непосвященных в тайны конкретных колонок, лишних вопросов не возникало.

Что касается активных акустических систем, то в отличие от пассивных, задачка усложняется, так как к динамике (поведению во времени) колонок добавляется динамика встроенного усилителя. А у последнего, как и у любого неизмерительного усилителя, коэффициент нелинейных искажений разный на разных частотах и уровнях мощности.

Если вы достаточно долго читали обзоры на звуковую технику или форумы по звуку, вы вероятно, сталкивались с термином АЧХ. Он может возникнуть практически в любом отзыве или обзоре, начиная от наушников и колонок и заканчивая ЦАП и усилителями, и даже акустикой помещения. Если вы знакомы с предметом или вы новичок то, вам нужно знать, что такое АЧХ или частотная характеристика.

Левчук Александр Николаевич©

Как следует из названия, мы имеем дело с частотой и тем, насколько хорошо конкретный компонент способен воспроизводить все необходимые звуки, которые мы слышим. Слух человека колеблется от очень низких частот всего 20 Гц, вплоть до очень высоких частот около 20 кГц. Хотя индивидуальный слух будет варьироваться между этими двумя крайностями, особенно у аудиофилов, меломанов. В музыкальном смысле мы часто видим это разделение на низкие, средние и высокие частоты.

Это не фиксированные определения, но обычно бас учитывает частоты от 20 до 300 Гц, средний — от 300 Гц до 4 кГц, а высокие частоты считаются выше 4 кГц, — это очень грубо говоря.

Что такое АЧХ или частотная характеристика и как она влияет на музыку?

АЧХ или частотная характеристика имеет тот диапазон частот или музыкальных тембров, которые компонент может воспроизводить.

Частотная характеристика измеряет, насколько хорошо конкретный аудиокомпонент воспроизводит все эти слышимые частоты, и вносит ли он какие-либо изменения в сигнал при прохождении. Например, какую самую низкую частоту может воспроизводить сабвуфер? За исключением любых преднамеренных настроек эквалайзера, идеальная выходная частота компонента должна быть равна входу, чтобы не изменять сигнал. Её часто называют линейной или нулевой частотной характеристикой, где синусоида с фиксированным объемом (измеряемая в децибелах) может проходить через систему и будет иметь одинаковую амплитуду на всех частотах на выходе.

Однако АЧХ или частотная характеристика может изменить выходной сигнал.

Ведь, частотная характеристика часто может рассматриваться как фильтр, который может усиливать или ослаблять входной сигнал для изменения звука.

ламповый_фонокоректор обзор

Проблемы с получением идеального сигнала

К сожалению, в случае со звуком то, что идеально, редко дешево, и добиться абсолютно ровной частотной характеристики по всей цепочке аудиосигналов невероятно сложно. Это чаще всего проблема с динамиками наушников и динамиками акустики, где механические свойства, электроника и акустика объединяются, создавая нелинейность, которая влияет на звук. Например, согласование импеданса и емкостная связь между усилителями и акустикой, катушками индуктивности динамиков и драйверами, и даже акустика помещения, в которой вы находитесь, могут влиять на конечную частотную характеристику (АЧХ).

Каждый компонент в цепочке сигналов в идеале должен иметь плоскую частотную характеристику, чтобы звук проходил без изменений. Но реальность такова, что многие компоненты не обеспечивают идеального качества звука.

В реальном мире вы часто будете видеть частотные характеристики (АЧХ), указывающие диапазон частот, например, 20 Гц — 20 кГц, за которым следует величина изменения частотной характеристики, выраженная в децибелах, например +/- 6 дБ. Это просто говорит нам о максимальном увеличении или уменьшении в любой точке между заданными частотами, поэтому ничего не говорит о том, как будет звучать компонент.

Для большинства людей плюс или минус 3 дБ считается нижним пределом того, что вы можете услышать – поэтому могут небольшие отклонения в 1 или 2 дБ и вам тут не о чем беспокоиться. Но есть множественные отклонения 3 дБ или выше, которы подчеркивают некоторые ощутимые изменения в вашей музыке.

Резонансные частоты, которые на частотной диаграмме выглядят как заметные изолированные горбы, могут быть особенно проблематичными, так как некоторые музыкальные ноты и тембры затем преувеличиваются или маскируются.

дешевая акустика на широкополосных динамиках

Следовательно, недостаточно видеть частоту частотного отклика, например, 20 Гц-20 кГц +/- 3 дБ, лучше иметь возможность увидеть, где происходят эти перепады и как они распределяются. Более плавный частотный отклик лучше, чем сильно изменчивый, идеальная цель – нулевая плоскость или линейная.

Когда дело доходит до ЦАП, выходной сигнал всегда должен быть почти полностью плоским на всех слышимых частотах, даже в современных недорогих конструкциях. Преобразование из цифрового в аналоговое в современных аппаратных средствах — это прямое преобразование сэмплирования, прежде чем отфильтровать шум на частотах, выходящих за рамки человеческого восприятия. На данном этапе не нужно беспокоиться о механических или акустических проблемах.

ЦАП +усилитель для наушников

Схемы усилителей немного сложнее, но в целом: даже средняя комбинация ЦАП / усилитель должна иметь плоскую частотную характеристику при всех динамиков / наушников с самым низким сопротивлением, кроме наушников.

Хотя компоненты динамиков, наушников могут сильно различаться по частотной характеристике, компоненты ЦАП и усилителя должны быть линейными или нулевыми.

Фурье-анализ и ваша музыка

До сих пор мы имели дело с довольно простым для понимания аспектом частотного отклика: нелинейный отклик изменит звучание нашего источника. Тем не менее, это не только общие понятия, такие как низкие и высокие частоты, но также влияет на качество звучания каждого инструмента в композиции. Чтобы осмыслить этот более тонкий аспект того, как нелинейный частотный отклик может влиять на то, что мы слышим, нам нужно обратиться к анализу Фурье.

В двух словах, анализ Фурье и преобразование Фурье показывают, что сложная форма волны может быть выражена как сумма серии синусоидальных волн различной амплитуды. Таким образом, квадрат, треугольник или любая другая форма волны, которая появляется во временной области, может быть представлена множеством разных отдельных частот с разными амплитудами в частотной области. Она включает в себя формы волны, которые создаются музыкальными инструментами, начиная от мощных ударов барабана до толстых прямоугольных электрических гитар.

В музыкальных инструментах эти синусоидальные волны преимущественно гармонически связаны, встречаясь в нечетных и четных октавах (кратных основной частоте ноты) над основной нотой. Так, например, если вы играете естественный C на скрипке, это звучит в основной частоте 261 Гц, плюс какая-то вторая гармоника на 522 Гц, третья на 783 Гц, четвертая на 1044 Гц и так далее с уменьшающимся количеством громкости. Другие инструменты имеют различные гармонические отношения, которые частично производят их уникальный звук.

Гармоники могут быть тихими, но они не менее важны для вашей музыки.

Почему это важно?

Возвращаясь к частотной характеристике и фильтрации, теперь мы можем видеть, что нелинейная характеристика не только изменяет общее представление нашей музыки, но и может изменять звучание отдельных инструментов. Даже если график частотных характеристик не представляет каких-либо серьезных проблем с басами или высокими частотами, меньшая нелинейность на определенных частотах может изменить наше восприятие определенных инструментов.

Если вы хотите настроить эквалайзер

Если сделать еще один шаг вперед, то будет усиление и обрезание разных частот инструмента, которое может даже привести к маскировке или усилению звука других инструментов на треке. Таким образом, нелинейная частотная характеристика может отменить всю тяжелую работу, которую инженер вложит в тщательное микширование композиции.

Для музыкальных продюсеров их работа исключительна, поскольку изменение АЧХ означает изменение качества звука в целом.

Почему частотный отклик важен

По традиционным стандартам Hi-Fi, хорошая аудиосистема — это система, которая принимает входной сигнал и выводит его, не меняя его вообще. И включает в себя компоненты, начиная от исходного аудиофайла и заканчивая цифровой обработкой, и такие компоненты, как ЦАП, вплоть до усилителя и АС. Частотная характеристика — это только одна часть этого уравнения, но она очень сильно влияет на звучание выходного сигнала.

Акустические системы ЗМ №5 + недорогой ламповый усилитель ТОН

Частотная характеристика не только в том, где слишком много баса, середины или высоких частот. Это также может более тонко повлиять на тембр и баланс инструментов в треке, потенциально окрашивая и даже разрушая наше восприятие на слух. Совершенно линейный, идеальный отклик не возможен в каждом среднем по цене компоненте, но современные высокотехнологичные технологии, безусловно, могут подойти достаточно близко к этому.

Вам нужен хороший усилитель для наушников, новый ламповый усилитель или отличный ЦАП, плеер, наушники, АС или другую звуковую технику, (усилитель, ресивер и т.д.) то пишите в ВК, помогу выгодно и с гарантией приобрести хорошую звуковую технику…

MOAS — Самый лучший рупор

Продолжаем изучать что же скрывается за цифрами в таблице технических характеристик компонентов вашей аудиосистемы. В прошлый раз мы говорили об акустических системах, сегодня подошла очередь усилителей. Во многом, параметры их работы имеют схожие названия, но суть при этом зачастую отличается.

Рабочий частотный диапазон или диапазон воспроизводимых частот

Немецкий стандарт DIN 45500, принятый в далеком 1974 году и определивший группу критериев соответствия аудиотехники классу Hi-Fi (High Fidelity), декларирует, что рабочий частотный диапазон усилителя должен простираться как минимум от 20 Гц до 20 кГц. При этом, как и в случае акустических систем, нужно помнить о том, что сами по себе границы этого диапазона ни о чем не говорят – они становятся информативными только будучи дополнены условиями измерения.

Чаще всего частотный диапазон определяют по уровню -3 дБ, но порой применяют и более строгие условия. При этом, к примеру, усилитель может демонстрировать рабочий диапазон от 20 Гц до 20 кГц с неравномерностью +/- 0,1 дБ, а при расширении коридора до +/- 3 дБ частотный диапазон у него окажется от 10 Гц до 100 кГц. Для современного транзисторного усилителя это вполне достижимые показатели.

Отношение сигнал/шум

Если лишить усилитель полезного сигнала, выключив все источники, то поставив регулятор громкости на максимум и внимательно прислушавшись можно услышать в колонках слабый шум (слабый – если, конечно, ваш усилитель исправен). Это паразитный шум вашего усилителя, вызванный как внешними электромагнитными наводками на электронные компоненты схемы, так и собственными шумами этих компонентов, которые могут возникать по самым разным причинам, к примеру, по мере повышения их температуры.

Коэффициент гармонических искажений

Задача усилителя в точности повторить форму входного сигнала на выходе, но с большей амплитудой. Но это в теории. А на практике для усиления применяют активные элементы, характеристики которых далеки от линейных, и которые, вне зависимости от нашего желания, искажают исходный сигнал. К синусоиде на входе добавляются гармоники с кратной частоте полезного сигнала частотой. И пусть их амплитуда в сравнении с полезным сигналом мала, но, тем не менее, они вызывают изменения исходной формы, то есть, вносят искажения.

Коэффициент интермодуляционных искажений

Но не так страшны гармонические искажения, как иные их виды. Гармоники сопровождают прослушивание музыки всегда, даже когда мы наслаждаемся живой музыкой – звучание основного тона музыкального инструмента обычно сопровождают гармоники более высокого порядка – обертоны. Причем, их присутствие не только не портит впечатление, а обогащает звучание. На субъективное восприятие влияет уровень этих гармоник и их порядок – чётные или нечётные. В результате исследований в области психоакустики выяснилось, что чётные гармоники даже заметного уровня на слух воспринимаются лучше, чем нечётные существенно меньшей интенсивности.

Разделение между каналами

Для многоканальных усилителей, к которым относятся и стереофонические компоненты, одним из важных параметров является разделение каналов (Channel separation), характеризующий степень проникновения сигнала из одного канала в другой. При этом, наведенный в соседний канал сигнал по сути является паразитным, потому этот показатель часто называют перекрестными помехами.

Отношение наведенного из соседнего канала сигнала к полезному измеряется в дБ – чем этот параметр хуже (меньше), тем сложнее усилителю сформировать объемную стереокартину. Если говорить о зависимости этого параметра от частоты сигнала, то в большинстве случаев с ростом частоты разделение каналов ухудшается. Другими словами, проблема наиболее сильно проявляется в области ВЧ.

Коэффициент демпфирования

Тем временем, мы приближаемся к наиболее значимым характеристикам усилителей аудиосигнала. Коэффициент демпфирования (иногда его называют демпинг-фактор) характеризует способность усилителя бороться с паразитными напряжениями, возникающими в результате инерционных перемещений звуковой катушки в магнитном поле в динамических головках колонок. Несмотря на усилия разработчиков динамиков, создать невесомый (а значит лишенный инерции), но достаточно прочный диффузор невозможно, потому, как следствие, диффузор будет совершать колебания, не связанные с воспроизведением полезного сигнала – по инерции.

Коэффициент демпфирования характеризует отношение номинального сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя. Чем этот показатель больше, а выходное сопротивление усилителя ниже, тем эффективнее аппарат сможет компенсировать такие паразитные колебания. Выбирая усилитель, достаточным можно считать значение коэффициента демпфирования более 100 единиц. Если этот параметр превышает 300, то вероятность, что эта модель сможет укротить самые тугие колонки, возрастает. У усилителей топового уровня коэффициент демпфирования измеряется тысячами единиц.

Мощность

Номинальная мощность

Мощность усилителя, до достижения которой нелинейные искажения не превышают заданного порога, называется номинальной. При этом, в качестве такого порога обычно выбирают значение, при котором ухо не различает искажений – чаще всего это доли процента. Показатель измеряется при подаче на вход синусоидального сигнала частотой 1 кГц, когда усилитель работает с нагрузкой с определенным сопротивлением – чаще всего 4 или 8 Ом.

Среди особенностей этого показателя, которые необходимо учитывать при оценке, отметим тот факт, что реальный музыкальный сигнал весьма далек от тестового – к примеру, он несет целый частотный спектр, а, как известно, сопротивление акустической системы зависит от частоты сигнала, подаваемого на неё. На каких-то частотах сопротивление может оказаться существенно ниже номинального, и как поведет себя усилитель в этой ситуации этот параметр не подскажет. Второй момент – зависимость КНИ от выходной мощности чаще всего довольно сложна. К примеру, для усилителей, работающих в классе AB, нелинейные искажения на низкой мощности могут быть выше, чем при работе на номинальной. А с учётом того, что основное количество музыкальной информации статистически воспроизводится на низких уровнях мощности, реальные искажения при прослушивании музыки оказываются выше порога, установленного при измерении номинальной мощности.

Максимальная мощность

Выходная мощность усилителя без оглядки на уровень нелинейных искажений называется максимальной. Критерием здесь выступает не уровень КНИ, а способность усилителя работать на такой мощности продолжительное время – то есть, сохраняя работоспособность. Что может подсказать полезного любителю музыки этот параметр не очень понятно.

Для моделей иностранного производства, преобладающих в наших системах, используют иные технические показатели мощности, впрочем, разница там в основном лишь в названиях.

DIN Power

DIN Power очень близкий по сути параметр к номинальной мощности – это мощность, развиваемая усилителем при работе на нормированную нагрузку с нелинейными искажениями, не превышающими заданного уровня. Измерения этого показателя проводят в течение 10 минут синусоидальным сигналом частотой 1 кГц при пороге коэффициента нелинейных искажений 1%. Второй вариант этого параметра – IHF Power, для измерения которой искажения ограничивают на уровне 0,1%. И, наконец, третьей вариацией этого параметра стала DIN Music Power, для измерения которой используют не синусоидальный сигнал, а музыкальный, характеризуемый конкретной полосой частот. Например – 100 W (4 Ω, 20 – 20000 Hz, THD 0,1%).

RMS Power

Среднеквадратичное значение мощности при нелинейных искажениях, не превышающих определенного порога, называют Root Mean Squared (RMS) Power. Измеряется этот показатель на синусоидальном сигнале частотой 1 кГц с порогом КНИ составляющем 10%. Данный параметр имеет корни в электротехнике, и для аудио особой информационной ценности не имеет, поскольку наше ухо фиксирует амплитудные значения сигнала, а не среднеквадратичные, и какие-либо усреднения для слуха вряд ли можно применять.

Показатель Peak Music Power Output (PMPO) по смыслу повторяет максимальную мощность усилителя, за исключением того, что здесь речь идет о пиковом значении мощности – то есть, мощности, достигаемой на очень небольшом промежутке времени, как правило не превышающем 10 миллисекунд (для максимальной мощности речь шла о работе в течение длительного времени). Потому, когда на пластмассовом бочонке длиной метр мы видим наклейку PMPO 1000 Вт обольщаться не стоит – номинальная мощность усилителя такого бумбокса редко превышает 10 Ватт.

А что ещё?

АЧХ колонок - как разобраться в этом графике

Добрый вечер. Научите пожайлуста - как разобраться в графике АЧХ колонок. Как понять, какой же в итоге будет звук и как будут вести себя колонки. Хотя вот на этом примере.

Характеристики данной колонки:
Количество полос 2
Максимальная мощность 100 Вт
Чувствительность 86 дБ
Импеданс 6 Ом
Диапазон воспроизводимых частот 45-24000 Гц
Частота кроссовера 2000 Гц

Если график не фикция, то давлению 140 дБ, при чувствительности 86дБ, соответствует подводимая мощность внимание 256 кВт.

Да речь не о конкретных колонках. Я хотел понять, как пользоваться этими графиками, понять, как будут звучать колонки (хотя бы приблизительно).

НУ, если очень грубо: если левая сторона выше правой и имеется плавный спад вправо, то пишут, звучание мрачное, темное, и если наоборот, светлое, воздушное. Хотя, АЧХ в "мурзилках", как правило очень сглаженны и малоинформативны .

Если график имеет неравномерность более 10 дБ в диапазоне 50-15000 Гц -это плохо. А если график ровный - то, к сожалению, это мало о чём говорит. Рекламодатель не всегда оговаривает условия измерений, а сглаживание в 1/3 октавы - это стандарт, даже у добросовестных производителей. ИМХО, одним графиком АЧХ, можно описать наушники, более-менее достоверно. А для объективной оценки АС, нужен десяток графиков снятых на оси, на отклонении от оси влево-прво, верх-низ, АФЧХ каждого излучателя в вышеперечисленных условиях, плюс оценка звучания людьми, чьи вкусы, близки к Вашим.

С уважением Deemon1970.

Нашёл тут вот такое ещё описание:

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) в общем случае представляет собой график, показывающий разницу величин амплитуд выходного и входного сигналов во всем диапазоне воспроизводимых частот. АЧХ измеряют подачей синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. В точке на графике, где частота равна 1000 Гц, принято откладывать на вертикальной оси уровень 0 дБ. Идеален вариант, при котором АЧХ представлена прямой линией, но таких характеристик в реальности у акустических систем не бывает. При рассмотрении графика нужно обратить особое внимание на величину неравномерности. Чем больше величина неравномерности, тем больше частотных искажений тембра в звучании.

Чем это грозит? Уменьшение уровня низких частот подразумевает потерю сочности, насыщенности звучания басов. Подъем в области НЧ вызывает ощущения бубнения и гудева колонки. В завалах высоких частот звук будет тусклым, неясным. Подъемы ВЧ означают присутствие раздражающих, неприятных шипящих и свистящих призвуков. У мультимедийных колонок величина неравномерности АЧХ обычно выше, чем у так называемой Hi-Fi акустики. Ко всем рекламным заявлениям фирм-производителей об АЧХ колонки типа 20 - 20000 Гц (теоретический предел возможности) нужно относиться с изрядной долей скептицизма. При этом часто не указывается неравномерность АЧХ, которая может составлять при этом немыслимые величины.

Если взять этот конкретный график (выше), и согласно моей ссылке, у этой колонки завал низких частот на маленьком уровне громкости?

По низу в данном случае можно сказать, что либо это плохо сделанный четвертьволновик, либо плохо сделанный замер (окно коротковато). Скорее, второе. Иначе от низа до 200 гц регулярным горбам делать нечего. Сглаживание 1/3 октавы - очень грубая оценка, так как скрывает огрехи АЧХ, делая ее "сливочной". Подьем АЧХ ниже 400 - скорее всего, результат замера вплотную к незадемпфированной стенке или вообще в углу. Провал ниже 1К говорит либо о том, что головка не слишком качественная, либо фильтр не лучшим образом настроен. Может быть, стояки корпуса, но вряд-ли. С разделом на 2к вроде все нормально, без внеосевых АЧХ сказать точнее трудно. Дальше ровненько, но это опять-же сглаживание. Можно было-бы прижать небольшой подьем в сторону 20K, но авторы не захотели душить ВЧ, что вполне объяснимо. Как-то так.

Тут следует почитать про кривые одинаковой слышимости, поскольку эффект большей частью относится к ушам, чем к АС и тракту.

Читайте также: