Искусственное ухо тип 4.3 - экспериментальное

Наушники в RAA уже традиционно измеряются на нескольких стендах. Для полноразмерных моделей, это HDM-X и Human , а для внутриканальных SIEC и IEC711 Coupler.

Сегодня на различных ресурсах все чаще можно встретить измерения со стендов, сделанных по международным стандартам и соответственно иметь возможность сравнить результаты напрямую. Это приводит к логичному шагу, добавить такие стенды и в проект RAA. Но именно добавить, а не заменить существующие стенды, т.к. результаты измерений с разных стендов дают больше дополнительной информации о звучании конкретной модели наушников.

Выделить можно два вида стендов/стандартов.

Варианты популярных стендов по международным стандартам

Популярный, или точнее, известный стенд G.R.A.S. 43 использует искусственное ухо из куплера 711 (эмулирующего ушной канал), и ушной раковины, которая обозначена как Type 3.3 в современной редакции стандарта ITU-T P.57.

Так как множество стандартов, это описание не какой-то отдельной характеристики, а целого набора характеристик и включения в себя уже существующих стандартов, то и стенды часто называются не слишком корректно, но привычно и понятно обычному потребителю.

Другое распространенное название для стенда по стандарту ITU-T P.57 Type 3.3 - это IEC 60268-7. При этом, довольно часто авторы указывают этот стандарт и как IEC 60318-4/60318-7, хотя этот стандарт описывает лишь куплер 711 (конструкцию и акустическое сопротивление), а IEC 60268-7 ушную раковину Type 3.3 в сборе с 60318-4.

Тут важно отметить, что под этот стандарт выводилась целевая кривая от Харман. Другие известные стенды этого стандарта: Audio Precision AECM206, HEAD acoustics HMS II.3.

По этому стандарту сегодня доступны условные "реплики" стоимостью от $500 до $1000, где основное различие от существенно более дорогих "фирменных" - это правовой статус результатов измерения и не такой надежный контроль ключевых параметров. Для СМИ и энтузиастов это опция не является существенной, и тем самым мы можем наблюдать результаты с этих стендов, не уступающих фирменным стендам.

Другой более новый и продвинутый вариант стенда предложен в форме уха Type 4.3, где форма раковины такая же, как и в Type 3.3, но вместо куплера 711 уже используется ушной канал анатомической формы. По такому стандарту сделан популярный и дорогой стенд B&K Type 5128. Дешевых реплик на этот вариант на сегодняшний день нет.

Создание стендов по ITU-T P.57 Type 3.3 и Type 4.3

Исторически, форма уха для стандарта IEC 60268-7 была представлена в виде общих размеров, а разбивка по сечениям сделана довольно грубо “от руки”.

При попытке сделать модель уха по сечениям становится очевидно, что у каждого сечения есть погрешность как со смещением относительно начала координат, так и проблема с разным масштабом. Возможно, это стало причиной того, что у разных производителей стендов форма уха была немного разной, т.к. каждый “лепил” ухо как посчитал нужным исходя из общих принципиальных размеров.

При появлении формы Type 4.3 геометрию описали намного точнее. Но, простор для того, чтоб форма была несколько разной - остался. Тем не менее, за счет более подробного описания геометрии появилась возможность сперва смоделировать ухо Type 4.3, а после его “упростить” до Type 3.3.

Таким образом, создание стенда в RAA, как аналогов GRAS 43 и B&K Type 5128 началось именно с варианта “Type 5128”. При этом не как копию конкретного стенда отдельного производителя, а как стенд стандарта Type 4.3.

Стандарт, как правило, описывает ключевые моменты и при попытке сделать стенд по стандарту приходится сталкиваться со множеством мелочей, которые влияют на конечный результат и при этом могут быть исполнены совершенно разным способом. Соответственно, задача сводится к не просто созданию стенда, но и отлову всевозможных подводных камней.

На данный момент получилась третья версия уха, на которых можно отлавливать уже различные мелочи. В первой версии решалась проблема герметичной стыковки мягкой части уха и твердого канала. Во второй версии появилась неожиданная проблема внутреннего резонанса мягкой части уха в области 500 Гц. В третьей версии явных проблем нет, но надо собирать статистику и сравнивать с тем, что получается у других авторов на B&K Type 5128 и других стендах на Type 4.3.

Текущая версия стенда не является окончательной и помимо отлова возможных багов имеет два принципиальных отличия от финального варианта. Мягкая часть в этой версии выполнена из материала с мягкостью 1 Шор по шкале А вместо 35 Шор по шкале ОО. Это связано с тем, что такой материал более доступен и его не так жалко пускать на опыты. Второе отличие - в этой версии еще не сделана настройка на акустическое сопротивление. Это не оказывает существенно принципиального влияния на результат (на фоне погрешности посадки наушников на стенд), но в финальном варианте это должно быть сделано.

Так как сбор статистики предполагает измерения большого количества наушников, то решено этот стенд добавить как публичный в отчеты измерений наушников под названием type 4.3 artificial ear - exprimental. Финальная версия будет называть как просто type 4.3 artificial ear .

Посмотреть готовые отчеты с этого стенда можно со страницы стенда или через фильтр при добавлении модели наушников для сравнения.

Первые результаты на примере Snorry Joule Closed для Type 4.3

Интересные результаты тестирования на стенда на примере новинки Snorry Joule Closed. Кто следит за развитием новых планарных моделей, знает, что модель Snorry Joule была сделана как рекордсмен среди планаров по чувствительности. Версия Closed, исходя из названия, уже является моделью закрытого типа.

В отчете можно видеть четыре стенда:

• Инструментальные: HDM-X и type 4.3 artificial ear - exprimental.
• Живые головы: Human: romanrex и Human: Snorry.

HDM-X с первоначальной формой уха использует расположение микрофона на плоскости входа в ушной канал и тем самым является бинауральным микрофоном. В результатах измерений с такого стенда отсутствует резонанс ушного канала. Альтернативные варианты в виде живых измерений (стенды Human) показывают более реальную картину за счет реальной посадки и реального акустического демпфирования. Но, результаты получаются индивидуальными, т.к. форма головы у каждого своя. В результатах со стендов Human аналогично нет резонанса ушного канала.

Если АЧХ на графике свести к одному уровню в области средних частот и после активировать режим вычисления и взять за таргет одно из живых измерений, то можно увидеть относительную разницу между всеми стендами.

В области высоких частот между живыми стендами получается неизбежная разница из-за разной формы ушных раковин и индивидуального расположения микрофонов. Низкие и средние частоты при этом получились очень близкими.

В области 2.7 кГц у экспериментального стенда виден резонанс ушного канала. Его уровень чуть более 18 дБ.

В области низких частот у экспериментального стенда меньше всего баса. Несмотря на то, что ухо выполнено из мягкого материала, а наушники в живую отлично располагаются на голове, все же посадка на Type 4.3 не получилась такой же плотной. Эта же проблема должна проявляться и на стенде с формой уха Type 3.3. С наушниками с более крупными амбушюрами (и глубокими) такой проблемы соответственно нет.

Т.е. если у наушников внутреннее пространство амбушюра не является большим, то на стенде можно получить меньше баса, чем в реальности.

Что еще интересного?

На меандрах для частоты 300 Гц резоананс ушного канала настолько сильно доминирует, что по сути делает график мало информативным. Или наглядно показывает, что форма меандра очень сильно зависит от АЧХ и резонансов. Интересно будет узнать мнение тех, кто оценивает качество звучания по меандрам - стенд по последнему стандарту дает шаг вперед или назад?

Эта одна из причин, почему при создании стенда HDM-X был выбран вариант с расположением микрофона у входа в ушной канал, т.к. такой резонанс усложняет восприятие данных на графиках АЧХ без внятной целевой кривой и излишне доминирует на меандрах.

Если для меандра задать частоту в 270 Гц, то за один период меандра можно видеть ровно 10 периодов колебаний. Так раньше через меандр вычисляли частоты резонансов. Сегодня это проще разглядеть через ватерфол.

К слову, измерения наушников от Snorry практически совпало с окончанием создания третьей версии экспериментального стенда и в это же время прошла съемка на канале Hi - Fi & Hi - End своими руками (дзен) Сергей Поликов - Творческая студия 601+ (Youtube), в которой Сергей Глазырин подробно рассказал о своих подходах и принципах в создании наушников и какими стендами он пользуется сам (и много другого интересного).

В конце видео была сделана запись на стенд HDM-X с оригинальной формой уха, экспериментальный стенд с ушным каналом и в живую на Human: romanrex наушников Snorry Joule Closed.

Попробуйте послушать и сопоставить свое субъективное мнение от звучания и полученных графиков выше. И обязательно поделитесь своими впечатлениями в комментариях каналов Дзен/Youtube или здесь ниже/чате RAA.

Следующий этап разработки стендов Type 3.3/4.3

Что планируется сделать дальше? Помимо сбора статистики через измерения наушников на экспериментальный стенд будет измерение HRFT для получения Target RAA V1 и дополнительная проработка конструкции стенда SM-X.

Как показала практика, при измерении первых внутриканальных наушников, на таком стенде сложнее обеспечить стабильную посадку и необходима конструкция с дополнительным надежным прижимом.

Своими наблюдениями о сходстве и различиях в результатах измерений с разных стендов со сторонних ресурсов вы можете поделиться в комментариях или чате телеграмм RAA.