Амплітудно-частотні характеристики пристроїв
Амплітудно-частотна характеристика навушників (скорочено АЧХ, англійською - frequency response) - залежність амплітуди коливання (гучності) на виході навушників від частоти відтвореного гармонійного сигналу. Амплітудно-частотна характеристика показує тональний баланс. З амплітудно-частотної характеристики отримують частотну характеристику. який ще називається як діапазон частот. вказується на коробках або в документації на навушники.
Частотний діапазон розбивається на низькі, середні і високі частоти, на зображенні вище показано, як співвідноситься сітка частот і назви частотних діапазонів. Нижче вказані значення кожного діапазону. Як можна помітити, частоти сприймаються в логарифмічному представленні - через подвоєння частоти. Діапазон частот, в якому частота верхньої межі вдвічі більше нижньої, називається октавою. Наприклад октавами є частотні діапазони: 20
Загальноприйняті найменування частотних діапазонів
Для оцінки звучання інструментів і різний звуків пропонуємо для ознайомлення наступну діаграму
Зелений колір - основний діапазон звучання (сіро зелений, чи не домінуючі нижні частоти), помаранчевий - послезвучія, обертони, доп. гармонійний ряд, (сіро-помаранчевий - верхній не є домінуючим діапазон).
По вертикалі на графіку вказується рівень гучності, він зазвичай виражається в децибелах (дБ). Зміна звукового тиску в два рази відповідає 6 дБ. Суб'єктивно сприйняття гучності залежить від багатьох факторів (кривих рівної гучності, спектрального складу і т.п.), але в загальних випадках можна приблизно орієнтуватися, що вимір звукового тиску в два рази буде відповідати зміни гучності в два рази.
Значення можуть зазначатися відносним, а можуть бути абсолютним в SPL (Sound pressure level - рівень звукового тиску). За рівнем SPL можна визначити чутливість навушників.
У цьому прикладі показані АЧХ двох навушників, А і Б. Навушник А відтворює тихіше низькі і високі частоти, ніж навушник Б, але при цьому відтворює середні частоти голосніше.
Тут показано відхилення між навушниками і більш чітко видно, що на низьких частотах навушника А на 6 дБ грає тихіше, а також до 6 дБ на найвищих частотах (верхньої октави). Зате на середніх голосніше майже на 6 дБ. Іншими словами, на Навушник А в два рази тихіше грає низькі і найвищі частоти, і навпаки голосніше майже в два рази середні частоти.
Для оцінки рівності звучання пропонуємо кілька загальних графіків.
Загальні типи АЧХ для відкритих, закритих і накладних наушніков.Особенності.
Тут можна спостерігати кілька характерних типів АЧХ. Зелений графік - це суб'єктивно рівна АЧХ, на найвищих частотах можна бачити спад, він сприймається рівно через те, що ми звикли сприймати ту рівну АЧХ, яку відтворює акустичні системи перебуваючи попереду слухача. По відношенню до вуха, це під 60 градусів. Якщо ж акустику з прямою АЧХ поставити збоку, під 0 градусів, то буде сприйматися надлишок найвищих частот. З цього завдяки плавному завалу досягається суб'єктивно рівне звучання. Жовтий графік - це як правило аудіофільскій навушники з акцентованими низькими і високими частотами. Такі навушники особливо користуються попитом серед тих, хто слухає записи живої музики, в якій найнижчих і сами високих частот мінімум. Блакитний графік - це навушники з акцентом на верхніх середніх частотах, зазвичай такий графік буває у моніторний навушників для музикантів, яким важливо максимально чітко і розбірливо чути голос. Так само це можна зустріти і в аудіофільскій навушниках, хто віддає перевагу прослуховуванню вокалу. Червоний графік - це спеціальний провал, який може бути вирішенням проти сибилянтов або іншого акценту звучання. яке не влаштовує слухачів при прослуховуванні певних жанрів. Визначившись, для яких завдань ви хочете придбати навушники, ви можете відібрати ряд моделей за характерними особливостями на АЧХ.
В районі високих частот можна спостерігати нерівномірність. Вираховувати точні частоти і висоти піків і провалів не варто, тому що вони залежать від того, як будуть надіті навушники. На нашому спеціальному стенді варіацій надіти навушники не так значно менше, ніж на більш простих стендах, а так же стенд найбільш наближений до реальності. Проте, якщо вушна раковина у вас інша, а навушники одягаєте трохи інакше, то дана нерівномірність буде лише орієнтовно. Так само в залежності від рівня гучності, суб'єктивно ця нерівномірність буде сприйматися трохи інакше, що випливає з досліджень про криві рівної гучності.
Лінія графіка може бути з деякою нерівномірністю. Нерівномірність на АЧХ може з'являтися або від долгозатухающіх резонансів, або від інтерференції звукових хвиль (що характерно для навушників зі складними профілями захисних решіток). У першому випадку - це говорить про гірший звучанні, у другому випадку не впливає на звучання. Для повної картини потрібно дивитися діаграми кумулятивного спектра (що є тривимірною сонограмі) або загасання резонансів в залежності від періодів на конкретних частотах.
Ряд провалів обумовлені інтерференцією хвиль. На графіках без згладжування вони представляють собою провали у вузькому діапазоні частот. Такі провали не є значущими і сильно залежать від посадки навушників.
Загальні типи АЧХ для вставних навушників (затичок) Особливістю.
Нерівномірність вище 10 кГц сильно залежить від посадки навушника у вушний канал і зміщення півміліметра повністю змінює графік. З цієї причини, варто оцінювати графік як середнє значення на цій ділянці.
На АЧХ можна спостерігати від одного до декількох резонансів, що залежать від глибини посадки. Частота такого резонансу суто індивідуальна для кожного слухача, з цього на графіку даний резонанс виключається, але показується типове значення резонансу тьмяним кольором. В ідеалі краще брати навушники, у яких такі резонанси незначні або відсутні зовсім.
Залежність АЧХ від підсилювача і імпедансу навушників
Вид АЧХ покладається на імпедансу навушників і повного опору підсилювача (output impedance). Як правило, АЧХ навушників залишається незмінною при вихідному опорі підсилювача близьким до нульового, а так само при імпедансі навушників з мінімальним відхиленням, за характером близьким до резистивної. Чим вище вихідний опір підсилювача і чим більше коливається крива Rz. тим більше змінюється АЧХ навушників.
При вимірах в RMAA виходу підсилювача на активному навантаженні, де навантаженням є навушники можна бачити АЧХ з горбом в районі низьких частот. В даному випадку показується як змінюється АЧХ навушників проти підсилювача з нульовим опором. Похибка подібного графіка залежить від вхідного опору звукової карти, і чим воно вище, тим похибка нижче.
У прикладі розглянемо залежність АЧХ від підсилювачів з різними вихідним опором. У нашому прикладі у навушників опір 20 Ом з максимальним значенням 60 Ом на 60 Гц.
На графіку Rz опір змінюється до 60 Ом на низьких частотах. По горизонтальній осі частоти, по вертикальній - опір в логарифмічною шкалою.
При підключенні до підсилювачів з різними вихідним опором можна бачити, як змінюється АЧХ. Можна бачити, що при підключенні навушників до підсилювача з вихідним опором в 300 Ом АЧХ на 60 Гц змінюється до 7 дБ.
Частотний діапазон, що вказується на коробках для навушників не вказує амплітудно-частотну характеристику, а показує лише крайні частоти, після яких передбачається спад. Для підсилювачів, що мають як правило рівну АЧ, Х вказують межі в дБ, наприклад -1 дБ, -3 дБ або інше число. Наприклад 20Гц - 20кГц - -3дБ, означатиме, що вже на 20 Гц і 20 кГц амплітуда сигналу нижче на 3 дБ, ніж на частотах в районі 1 кГц.