Кумулятивный спектр затухания сигнала в Reference Audio Analyzer

Original text in Russian. You can translate text of Google. The original text in Russian page.

Кумулятивный спектр затухания сигнала - оценка резонансов наушников и их влияние на звук


Кумулятивный спектр затухания сигнала показывает резонансы и реверберации после прекращения воспроизведения сигнала наушниками. Суть графика, показать, как затухают всевозможные резонансы после того, как наушники в течении короткого времени воспроизвели весь спектр частот и тут же замолчали.

Вторым распространенным названием этого графика является Ваттерфол от зарубежного слова "водопад". Сокращенно график обозначается как QSD.


Кумулятивный спектр затухания сигнала строится по импульсной характеристике.

Если снимать АЧХ с импульса с небольшим промежутком по времени, то последовательность полученных АЧХ будет представлять собой кумулятивный спектр затухания сигнала.

В давние "до компьютерные" времена резонансы старались увидеть на импульсной характеристике, однако разрешающая способность вида волны оставляла желать лучшего. С появлением алгоритмов дискретного и быстрого преобразования Фурье стало возможным строить спектр импульсной характеристики.




Спектр импульсной характеристики в начале импульса показывает общую АЧХ наушников, а спектры через небольшие промежутки времени показывают послезвучия.




К сожалению, не все крупные и известные СМИ к импульсной характеристике прикладывают ваттерфолы.

Это породило неверный подход к оценке импульса и переходной характеристике в виде оценки "скорости" по аналогии с параметром Slew Rate от усилителей. Slew Rate не применим к наушникам, т.к. применяется только к устройствам с широким частотным диапазоном (до сотен мегагерц) и ровной АЧХ с плавными завалами по краям. Наушники же ограничены по верхней частоте воспроизведения и не обладают ровной АЧХ.


Раньше в отчетах я не выкладывал график импульсной характеристики, т.к. считал, что от этого графика больше вреда, чем пользы. Этот график показывает лишь некоторые резонансы и не связан с параметром Slew Rate. Пользователи по импульсной харакеристике и меандрам в большей степени подгоняли желаемое звучание под действительное.

Отсутсвие графика импульсной характеристки в отчетах порождало негативную реакцию в виде "сокрытия правды" или "графика, на котором видно сразу всё". Для этого было принято решение доделать механизм построения ваттерфолов и выкладывать их вместе. При этом ваттерфол дает изначально полезную информацию, а рядом с импульсной характеристикой в справочной информации было пояснение, что вид импульсной харакетристкии бесполезен и надо оценивать качество звука по АЧХ и ваттерфолам.

Таким образом, негатив сошел на нет. К сожалению, не все читают справочные материалы и до сих пор именно на импульсной характеристике выискивают резонансы и параметры "скорости".




Kuznetsov Roman
Founder of RAA


Known by the nickname romanrex
Аuthor of articles iXBT.com


Взаимосвязь качества звука и резоансов


На кумулятивном спектре можно наглядно увидеть взаимосвязь между резонансами и неравномерностью импульсной характеристики.

Резонансы на графике можно разделить на три категории.

Резонансы внутреннего пространства между ухом или ушными каналом и наушником

Эти резонансы неизбежны, зависят от посадки и индивидуальны для каждого человека. В большинстве случаев эти резонансы разные для правого и левого канала и их можно исключить из разряда «паразитных призвуков». Некоторые производители внутриканальных наушников делают ставку на глубокую посадку для уменьшения резонансов. К таким наушникам относятся внутриканальные наушники StereoPravda.

Резонансы/провалы от интерференции звуковых волн точечного микрофона

Эти резонансы являются погрешностью измерений капсюлем малых габаритов. Реальное человеческое ухо их не слышит.

Резонансы конструкции наушника, имеющие прямое отношение к качеству

Эти резонансы как правило одинаковые по характеру и частоте между правым и левым каналом. Чем меньше таких резонансов у наушников, тем лучше.

Резонансы и класс качества наушников

Наличие резонансов не имеет прямой связи с классом наушников, но позволяет сделать предположение о заметности влияния качества усилителя для наушников. Каждый резонанс добавляет акцент своей частоте и если в эти частоты будут попадать искажения от усилителя, то эти искажения будут усилены.

Резонансы частично можно рассматривать как качественный показатель «меньше = лучше». Но более корректно рассматривать как показатель универсальности «меньше резонансов = меньше заметности проблем усилителя». Если у наушников высокого класса много резонансов, то их потенциал будет раскрыт только с усилителем с минимальным уровнем искажений.

Резонансы, как и неравномерность АЧХ не являются параметром, по которому можно сделать вывод о конечном качестве наушников, т.к. эти параметры могут быть принесены в «жертву» в компромиссной борьбе ради других значимых параметров, как объективных, так и субъективных.



Особенности графиков в RAA

Кумулятивный (динамический) спектр затухания сигнала


Для удобства восприятия график не имеет смещения по вертикали, ограничиваясь лишь горизонтальным смещением. С позиции 3D - это вид с небольшим разворотом в горизонтальной плоскости. Можно точно оценивать уровень по вертикальной шкале. Часто такой график рисуют с видом "сбоку и сверху", а для визуализации уровня отсекают график каждой АЧХ ниже определенного уровня, что при высокой неравномерности АЧХ наушников ведет к потери значимой информации.

Масштаб осей приводится таким же, как и у основных графиков АЧХ для более адекватного восприятия.

Временные зоны раскрашены в определенный цвет для легкого сравнения между собой.

Для получения хорошего разрешения во временной области используется небольшое окно в 2048 семпла, что напрямую сказывается на низком разрешении области низких частот и график в области ниже 200-300 Гц не несет полезной информации. График не использует трехоктавного сглаживания.

Графики кумулятивного спектра добавлены только для моделей, измеренных на последнем поколении стендов с частотой дискретизации 192 кГц.





Я долго выбирал оптимальный вариант отображения графиков водопадов. Во многих программах он строится как 3D график. Вид графика в 3D с одной стороны наглядно показывает наличие или отсутсвие резонансов, но с другой стороны, на нем крайне сложно увидеть конкретные значения частоты, времени и амплитуды. Дополнительно такой график строится только для высокочастотной области и при общении с не профессионалами было очевидно, что они не видели никакой связи с графиком АЧХ.

По этой причине были выбраны варианты, в которых можно видеть и взяимосвязь с АЧХ и увидеть конкретные значения.




Kuznetsov Roman
Founder of RAA


Known by the nickname romanrex
Аuthor of articles iXBT.com


Изменение кумулятивного (динамического) спектра затухания сигнала наушников


Изменение кумулятивного (динамического) спектра затухания сигнала представляет собой кумулятивный спектр затухания сигнала, где исходная АЧХ представлена прямой линией.

Для удобства оценки амплитуд график не имеет смещения по вертикали и горизонтали.

В зависимости от чувствительности наушников, уровень шумовой полки разный.

При измерении низкочувствительных наушников уровень сигнала уровень сигнала в микрофон поступает ниже, чем при измерении высокочувствительных наушников. Уровень шумовой полки никак не связан с качеством наушников.




Примеры

Малозависимые наушники от качества усилителя


Можно видеть, что все частоты быстро спадают в течении первой миллисекунды. Таким образом, нелинейные искажения от наушников и/или усилителя не будут излишне подчеркиваться.


Голубая зона опускается более 12~18 дБ вниз. А остальные зоны близки к шумовой полке.


Koss ESP 950 Leather cushions


Bowers & Wilkins P7


Beyerdynamic DT 880 Pro


Creative In-Ear 3


Fischer Audio Paradigm v.2


Enigma Acoustics & Lotoo Dharma D200


Amphiton TDS 15


MyST Izophones-30s


Зависимые наушники от качества усилителя


Можно видеть, что все частоты быстро спадают не слишком быстро в течение первой миллисекунды. Есть отдельные "долгоспадающие" частоты. При наличии нелинейных искажений у наушников и/или усилителя, часть частот получат дополнительный акцент. При наличии резонансов в высокочастотной области в зависимости от выбора усилителя будет разная степень заметности "сибилянтов".


Голубая зона опускается не более 12~18 дБ вниз. Над шумовой полкой видны остальные зоны.


Audeze LCD-3 Fazor


Audio-Technica ATH-A1000X


Abyss AB1266


Kennerton Odin


Fischer Audio FA-002


Sennheiser HD 215


Низкое качество и без вклада вклада искажений от усилителя


Можно видеть, что все частоты медленно спадают в течении первой миллисекунды.


Голубая зона опускается менее 6 дБ вниз. А остальные зоны аналогично едва спадают.


LongLife E-107


Zealot Sparkle B570 Cable Aux


TG 1


Monoprice 8320




Материал подготовлен Романом Кузнецовым.

Графики в отчетах протестированных продуктов на сайте RAA не всем понятны. Общие описания характеристик в интернете зачастую составлены SEO-копирайтерами, перепечатывающие информацию со справочников и учебников. При таком теоретическом подходе данные существенно искажаются или являются излишне поверхностными. В этом разделе F.A.Q. характеристики рассматриваются с практической точки зрения.

Конкретные примеры наушников должны помочь разобраться и с остальными наушниками.




Kuznetsov Roman
Founder of RAA



Known by the nickname romanrex
Аuthor of articles iXBT.com





Last news




Original text in Russian. You can translate text of Google. The original text in Russian page.

Share

If you notice a typo or other inaccuracy, then select it and press Ctrl+Enter. This will accelerate the process of improving the reports.



Follow