Субъективное восприятие АЧХ - зависимость АЧХ от стендов

АЧХ наушников сильно зависит от используемого стенда для измерений. В отличии от акустических систем (колонок), измерения наушников более сложны.

По сей день применяются разные варианты стендов, позволяющие получить АЧХ наиболее приближенную к субъективному восприятию. К сожалению, даже самые современные стенды не дают АЧХ на 100% совпадающую с субъективным восприятием конкретного человека. Из-за излучения звука в замкнутом пространстве с ушной раковиной невозможно получить такую АЧХ, которая совпала бы с восприятием каждого человека с другой формой ушей и по этой причине все результаты обладают разной погрешностью по отношению к конкретному человеку.

Для измерений используются разные стенды, начиная от простых самодельных «плоских стендов», стандартизированных стендов для заводов типа "железное искусственное ухо" и манекенов с ушными раковинами приближенных к реальной голове человека. На каждом типе стенда получаются АЧХ с разной неравномерностью и поэтому нельзя напрямую сравнивать АЧХ наушников измеренных на одном стенде, с наушниками, измеренными на другом стенде.

Разнообразие разных типов стендов продиктовано разными задачами. Там, где надо проверить повторяемость технических параметров наушников при производстве, используется стенд "искусственное ухо" (по стандарту ГОСТ 28728-89). Этот стенд обеспечивает точное повторение посадки наушников и повторяемость результатов. Там, где надо исследовать субъективную АЧХ - используют стенд с макетом ушной раковины человека.

Стандартизированное оборудование обычно излишне дорого для обычного энтузиаста и в "домашних условиях" обычно распространен "плоский стенд", который уступает стандартизированному стенду "искусственное ухо" в первую очередь акустическим демпфированием.

Тем не менее, каждый стенд обладает своей АЧХ, вносящей примерно одинаковое отклонение и допускает достаточно достоверное сравнение различий параметров наушников между собой в рамках одного стенда.

Ниже показаны основные особенности разных типов стендов.

Зависимость АЧХ от расположения микрофона: внутри канала, у входа в канал и на плоскости головы (конха).

В RAA в отчетах для полноразмерных и накладных наушников встречаются три типа стендов: HDM1, SF и HDM-X.

Основным современным стендом является HDM-X, который обеспечивает точное измерение низких и средних частот за счет точного демпфирования с использованием ушных раковин из специального материала. За счет измерений наушников на манекене головы с габаритами как у обычного человека, обеспечивается естественный прижим. На стендах, где прижим осуществляется рукой, уровень низких частот может отличаться в пределах 6~9 дБ. И справедливо отметить, что естественный прижим наушников у людей с «крупной головой» будет выше и соответственно будет немного больше низких частот.

Высокочастотная область у всех стендов обладает погрешностью, т.к. форма среднестатистической ушной раковины человека всегда отличается от индивидуальной формы конкретного слушателя. Высокочастотный диапазон оценивается «приблизительно» независимо от типа стенда.

Стенды, рекомендуемые для акустических измерений в сторону субъективного восприятия, используют ушную раковину и отличаются расположением микрофона. Для большей универсальности использования стенда часто используют расположение микрофона у места барабанной перепонки, что при измерении полноразмерных наушников генерирует лишний резонанс в области 3 кГц, который большинство субъективно не слышит. Этот резонанс убирают эквализацией (накладывают кривую HRTF функции, которая у каждого стенда своя). Стендам с расположением микрофонов у входа в слуховой канал такая компенсация обычно не нужна (но такие стенды годятся только для измерений полноразмерных наушников, либо должны иметь сменные модули блоков с ушными раковинами и разным расположением микрофона, что обходится дороже).

Ушная раковина вносит свой индивидуальный вклад в АЧХ и она всегда «приблизительная».



Так как АЧХ зависит от посадки наушников и порой сильно меняется (преимущественно в высокочастотной области) при смещении наушников на несколько миллиметров, то наиболее точное представление дает усредненная АЧХ от разных посадок наушников на манекен. В RAA для такого усреднения используется построение "среднего" канала, который получается из суммы АЧХ левого и правого канала. Разница между левым и правым каналом обычно показывает как разницу между левым и правым каналом, так и разницу АЧХ в зависимости от посадки. В подавляющем большинстве, разница от посадки обычно на порядок больше, чем выявленная разница между каналами, измеренная на стендах серии Cx и SF.

От демпфирования стенда зависит уровень и неравномерность в области низких и нижних средних частот. В примере выше наушники в стенде с жесткой поверхностью демонстрируют умеренный уровень низких частот, а с использованием мягкого стенда излишне высокую неравномерность. В большинстве случаев, область до 1 кГц достаточно точна и совпадает с субъективным восприятием при условии измерения на стенде с естественным демпфированием.



Форма ушной раковины образует дополнительную неравномерность и при индивидуальном строении уха частоты пиков и провалов будут индивидуальны. Для измерений используется усредненная модель человеческого уха и конечная индивидуальная АЧХ будет в пределах примерно ±6 дБ от усредненного уровня (в примере усредненный уровень получен через усреднение в 1 октаву).