[NovikovK]

Слуховые ощущения (продолжение)

Частотная область


Другой аспект, в котором следует рассмотреть искажения – это частотная область. Есть стандартизованная характеристика – THD, измеряемая на синусоидальном сигнале. Для оценки важно знать спектральный состав, а не абсолютную величину в «циферьках». Т.к. -70дБ второй гармоники и -100дБ третьей звучат совсем не так, как -100дБ второй и -70дБ третьей.

Перед тем, как рассматривать искажения, стоит вспомнить одну важную особенность слуха – неравномерную чувствительность для разных частот. Одно из первых исследований по этому вопросу провели Флетчер и Мансон. Результаты были опубликованы в 1933г. Вот полученная ими характеристика – так называемые кривые равной громкости.



Я раньше не занимался этим вопросом. Т.е. определенные сомнения относительно достоверности результатов были, накапливались с течением времени, но должного внимания вопросу я не уделял, т.к. вопрос не являлся «жизненно важным» для текущей работы. Достоверность результатов полученных Флетчером и Мансоном ограничивается качеством тракта воспроизведения звука.
Вот более свежий вариант этих характеристик, полученный Робинсоном и Дадсоном.



На графиках видно, что все кривые в области НЧ стали круче забираться вверх. Аппаратура у них была естественно лучше, но еще далека от идеала.
Вот последний вариант этих же кривых в сравнении с первым, вторым, а также оригинальной версией стандарта ISO226.








Картинки находятся на сайте http://www.lindos.co.uk/cgi-bin/Flex...IEW=full&id=17

Кривые еще круче пошли вверх. Это данные из ISO226:2003, т.е. основаны на результатах совсем свежих исследований. Мне неизвестны первоисточники, на которых основан стандарт, но, может так статься, что реальные кривые равной громкости в области НЧ имеют еще бОльший подъем. Чтобы сказать об этом определенно, а не на уровне предположений, необходимо знать все условия постановки экспериментов, лежащих в основе ISO226:2003.
PS: Есть еще одна особенность слуха, которая, почему то не находит отражение в кривых равной громкости - защитный механизм слуховой системы, уменьшающий восприимчивость к НЧ и СЧ диапазону при превышении уровня около 90дБ. Т.е. на графиках должен быть перелом на уровне 90дБ, а его нет. Так шта.... До "идеала" этим характеристикам еще далеко.

Выводы из кривых равной громкости Вы должны сделать следующие:
1. Человек плохо слышит низкие частоты ушами
2. Человек ОЧЕНЬ плохо слышит низкие частоты ушами.
Из этих двух выводов не значит, что с НЧ совсем плохо. Звуковые волны с большой длиной человек хорошо воспринимает всем телом. Внутренние органы тоже имеют определенные резонансные частоты, и т.д. Реальное восприятие НЧ происходит не только за счет слуховой системы, но суммированием нервных импульсов из множества других источников. В итоге мозг обрабатывает всю совокупность полученной информации.
Каждый желающий может удостовериться в верности этих выводов самостоятельно. Проведите следующий опыт.
Необходимо: МПЗ плеер (или телефон), наушники, автобусная остановка.
Порядок проведения опыта: Встать на остановке, включить в наушники ритмичную музыку, внимательно воспринимать всю информацию, как будто Вы слушаете полноразмерную акустику.
Что услышите: когда на остановке останавливается транспорт, то вибрации от него, ощущаемые телом, не совпадают по частоте и ритму с музыкой в наушниках. Появляется ощущение, что исполнители начали «лажать» по НЧ. Когда мозг разберется, что к чему, какие сигналы от каких нужно отделить, все снова встанет на свои места. Музыканты отдельно, транспорт отдельно.
Эта особенность слуховой системы играет очень плохую шутку с линейными системами. Без обогащения гармониками «НЧ пропадает».



Итак. Трактовка искажений в частотной области. Каждому моменту времени музыкального сигнала соответствует определенный мгновенный спектр. Помимо того, нам известно, какими гармониками и в каком количестве обогащается спектр за счет аппаратуры (из показаний THD). Если сигнал считать стационарным, то мы имеем право нарисовать такую вот картинку:



Изображен исходный спектр (черным), вторая гармоника (синим), третья гармоника (синим), с учетом их величин и итоговый спектр (красным) на выходе аппаратуры.

Если гармоник много, то мы будем рисовать много дополнительных спектров, а потом их суммировать.

Какие выводы нужно сделать при рассмотрении проблемы в таком разрезе?

• Каждый звук получает «поддержку» в более высокой области. Слух хорошо относится к гармоникам – т.е. прекрасно их регистрирует, соотносит с основной гармоникой, т.к. все дополнительные гармоники – это строгое количество октав относительно основного звука – обертоны другими словами.
• НЧ диапазон становится более слышимым за счет добавки гармоник в зону лучшей чувствительности слуха.
• Даже «приятные» четные гармоники имеют неблагоприятное влияние на сигнал. Обогащение. Такое влияние принято назвать «замыливанием» в СЧ и ВЧ области.
• За счет лишних гармоник сильнее всего обогащается ВЧ спектр, появляется «грязь», мешающая восприятию тех инструментов, для кого ВЧ – родной диапазон (Хэт и пр.)
• Как бы странно не звучало для читателя – меньше всех страдает именно ВЧ диапазон. Тот же хэт искажается намного меньше, чем инструменты с более низким голосом. Происходит это потому, что продукты искажений выползают за границу слухового восприятия (20кГц). Но хэт прекрасно будет звучать только сольно. Во всех остальных случаях его звук будет замаскирован искажениями от других инструментов.

В сумме искажения дают нам: слышимый «низ», насыщенную «середину», яркий, слышимый «верх».
Про наши лучшие, наиболее линейные аппараты отзывы прямо противоположные: «Низа нет, середина зажата, верх завален». (на правах рекламы). Но такие же характеристики эти эксперты дадут и «более продвинутым», именитым аппаратам. Необходимо выполнить всего одно условие – полностью слепой тест для эксперта.

Если возражений добавлений нет, то пора разбираться уже и с циферьками.

Вторая гармоника.

Вторая гармоника – это хорошо. Вернее, намного лучше, чем третья. Она с трудом прослушивается при уровне -60дБ и ниже. При уровне -80дБ и ниже ее сложно выловить без прямого сравнения.
Как ее слышно:

• низ становится чуть плотнее, «правильнее».
• «Середина» - тут сложно дать определение
• ВЧ – тоже сложно определить
• Слышно только по звучанию конкретных инструментов, их формант. Либо это будет очень отчетливый, разборчивый звук, либо чуть нечеткий, «размазанный», «замыленный». «Мылятся» звуки одних инструментов за счет лишних обертонов других инструментов.

Большинство слушателей не воспринимают наличие второй гармоники вплоть до очень высоких значений – единицы процентов (-40дБ и выше).

Общая оценка "в цифЕрьках" по второй гармонике:

• Если «просто послушать» - приемлемый уровень до -45дБ
• Если «качественно послушать» - приемлемый уровень до – 65дБ
• Если «очень качественно послушать» - приемлемый уровень до -80дБ
• Если «аудиофильски послушать» - приемлемый уровень до -100дБ
• Если «референс звучания» - приемлемый уровень до -120дБ

Третья гармоника.

Это очень плохо. Это плохо по сравнению со второй гармоникой. Даже уровень -80дБ хорошо прослушивается при соответствующей тренировке. Прослушивается сам по себе, без сравнения с референсом. Т.е. звуковых образов вполне достаточно для оценки ее наличия и такого количества.
Как прослушивается третья гармоника:

• НЧ слышнее, чем при второй гармонике.
• Чуть лучше локализация источников.
• Все остальное – плохо.
• Намного ярче середина и ВЧ.
• Появляется характерная «жесть» во всех звуках.
• Голос начитает орать, а не петь. Хорошо слышно при форсировании голосом.
• Жесть в струнах – как нейлон заменили на металл.
• Инструменты сваливаются в кучу.
• Хуже всего с большими составами – БСО, например. Разборчивость музыки становится намного хуже, чем при добавлении второй гармоники.

Третью гармонику все слышат хорошо. Разница проявляется только в итоговой оценке слушателя. Кому-то нравится яркий, насыщенный звук. Кто-то не переносит таких искажений. Опять же все упирается в «силу привычки» слушателя. Большинство слушателей оценивают небольшие добавки третьей гармоники как «благоприятные», но отношение резко меняется на противоположное, как только уровень искажений переходит «порог привычности» для конкретного слушателя.

Общая оценка по третьей гармонике:

• Если «просто послушать» - приемлемый уровень до -70дБ
• Если «качественно послушать» - приемлемый уровень до – 80дБ
• Если «очень качественно послушать» - приемлемый уровень до -90дБ
• Если «аудиофильски послушать» - приемлемый уровень до -105дБ
• Если «референс звучания» - приемлемый уровень до -120дБ

Про более высокие гармоники по отдельности рассказать не могу, только вкупе с вышеописанными.
2,3,4,5 – при увеличении нагрузки на выход аппарата появляется все больше гармоник относительно 2+3. Располагаются они по росту. Вторая самая большая, остальные меньше. Бывают случаи, когда в результате ошибок разработки появляются только четные или только нечетные гармоники. Реализовать такой вариант умышленно можно, но для управляемого (спрогнозированного) увеличения какой либо конкретной гармоники требуются серьезные временные затраты и отработка на большом количестве моделей и макетов.
Это получается сильно обогащенный гармониками звук. Слушать такой не очень приятно. Так звучит весь ширпотреб. И неширпотреб тоже может так звучать. Но об этом позже.

Есть один очень интересный пример обогащения гармониками, рассмотренный мною в сравнении различных вариантов фильтрации. Приведу его здесь почти полностью.



Что мы видим. Кроме 2, 3, 5 в сигнале присутствую еще и 4, 6, 7, 8, а также целый букет начиная с 10 гармоники. Наличие в сигнале гармоник 2,3,5 привносит сам ЦАП. Гребенку гармоник (со 2 по 48) привносит фильтр после ЦАП. Уровень их относительно небольшой, но они, присутствуют в выходном сигнале ВСЕГДА, увеличиваясь либо уменьшаясь в строгом соответствии с уровнем сигнала. Их наличие в сигнале приводит к очень интересным эффектам – на некоторой части связок «оконечный усилитель»+«акустические системы» будет происходить «обострение локализации источников». Это обман слуховой системы, позволяющий слышать «не колонки», а «сцену по ширине и глубине». Эффект "присутствия".

Если рассматривать этот эффект более подробно, то можно сделать некоторые предположения и выводы.

• Наиболее полно, значимо этот эффект будет проявляться для сигналов с основной частотой ниже 1-2кГц, т.к. полный спектр дополнительных гармоник попадает в диапазон воспроизводимый акустической системой.
• «Добавка» соответствует исходно недостающим (либо невоспроизводимым акустикой частотам), «подгоняя» воспроизводимую форманту под живой источник, находящийся в определенной точке пространства.
• Для разных вариантов связок усилитель-акустика эффект будет проявляться в большей или меньшей степени.
• Начиная с определенного (высокого) уровня линейности остального тракта эффект будет меняться на противоположный – искажения сильно мешают прослушиванию. Само прослушивание напрягает.

Это все касалось акустических систем. В случае с наушниками, где всего один излучатель, могут быть другие эффекты.
Про характеристики: в голых цифрах итоговые результаты 015 и 015А могут быть почти одинаковыми, но звук абсолютно разный.


Что еще сказать про гармоники? Для каждого слушателя некоторая их доля будет «приятна». Каждый при прослушивании ориентируется на собственный слуховой опыт и «свои привычки» касаемо уровня и состава гармоник. Кому то нравятся триодные лампы, а кто-то считает, что только пентод – образец идеального звучания. На цвет и вкус все фломастеры разные. Это любой ребенок знает.

Если при прослушивании Вам кажется, что «низа нет, середина зажата, верх завален» - это может быть признаком как раз очень хорошего, линейного аппарата. Для Вашего текущего уровня восприятия – это будет референсное звучание. Можно попробовать проверить линейность разными способами, но если слуховая система работает нормально, то послушав более линейный аппарат, чем Вы привыкли, постепенно можно сформировать и другое мнение. Например, вот такое:

Описать различия в звучании Lavry DA10 относительно, к примеру, DR.DAC2, (а именно с ним, как своим последним источником я буду сравнивать), задача не из простых, и вот почему. Часто натыкаясь на обзоры «источников» из лиги «DA10 и выше», описательная часть звука начинает пестрить такими параметрами, как «объем», «3D», «голографический звук», которые ставили меня в тупик. Но, действительно, оперируя именно этими параметрами легче всего описать разницу в подаче музыки.
НЧ. В данном аспекте из частотных характеристик максимальные изменения: бас стал более плотный и полновесный, его стало заметно больше, появились новые нюансы звучания «панча» - хорошо чувствуется разная скорость удара, сложность и глубина затухания. Удар стал более весомый, стало легче представить объем барабанов. На хороших студийных записях определить lossy формат от loseless стало значительно проще именно по плотности баса.
СЧ. Вокал подается хорошо, открыто. Превосходно звучат электрические и акустические гитары, эффект вовлечения очень велик. Стоит отметить очень бодрый и сочный «чёс» на электрогитарах, за который любят такие стили, как trash, death metal - он действительно вдохновляет своей скоростью и атакой. Уверен, любители данных стилей меня поймут.
ВЧ. Здесь меня ждал еще один сюрприз. В ВЧ-диапазоне оказалось значительно больше деталей, чем раньше отображалось другими источниками. Во-первых, ВЧ стало больше, причем это не назойливая верхняя середина, а именно ВЧ. Звучание разных видов тарелок стало более читаемым. Затухания по ВЧ стали значительно более длинными. При ударе по тарелке появилось ощущения веса и «меди» тарелки.
Сцена. Размер сцены остался практически неизменным, но улучшилась точность локализации источников звука, лучше читается движение, если оно есть в записи. На некоторых записях форма движения источников звука изменилась, добавились детали пути движения. Одно из самых важных изменений в сцене: источники звука перестали быть точечными - гитары, скрипки, ударные, всё имеет свой объем в пространстве, этот эффект сложно описать словами. Мне кажется, именно об этом пишут, как о «3D» или «голографическом» звуке.
Также уже во время прослушивания на аудиосходках был отмечен и выражен словами интересный момент - Lavry после построения как бы «держит» сцену, т.е. если, например, один из инструментов на некоторое время перестает звучать, все равное ощущается его присутствие на сцене, так как он не перестает существовать при записи, и от него, в зависимости от его акустических свойств, отражается звук.
Улучшилось эшелонирование инструментов, самые близкие инструменты расположились ближе к слушателю, из-за чего возросла вовлеченность в процесс прослушивания.
Еще важно сказать о том, что изменилась подача музыки в целом, в большей части хорошо известного музыкального материала сместились акценты инструментов и теперь ясно осознаешь, что раньше они были расставлены несколько неверно, что меняло восприятие музыки и не давало полного понимания идеи музыкантов и звукорежиссера. Значение каждого инструмента в сложном музыкальном полотне в исполнении Лаври получается более выверенным, утонченным и сбалансированным. Хочется коротко написать, что «Музыки» с этим ЦАПом стало больше. Она подается ближе и естественнее.
Мне очень нравится моя обновленная система с Lavry DA10. Причем я стал слушать музыку преимущественно на более низких уровнях громкости - басовой составляющей достаточно, причем это не низкочастотное гудение, а плотный и артикулированный бас. Нравятся и новые ощущения гармонии в звуке, и новая подача макродинамики композиций.

Источник http://stereo-head.livejournal.com/86266.html#cutid1

На это мнение стоит смотреть сразу в нескольких планах. Первое: обладатель аппарата - это дед Щукарь, владеющий новой кобылкой. Т.е. он вряд ли может написать о неразумности своих финансовых затрат. Но, это мнение человека, который, на мой взгляд, дает объективную оценку услышанного.

Вот эту фразу: «Улучшилось эшелонирование инструментов, самые близкие инструменты расположились ближе к слушателю, из-за чего возросла вовлеченность в процесс прослушивания.» стоит сравнить с чуть выше описанным «вовлекатором» - наличие леса гармоник высшего порядка с очень низким уровнем.
А вот эта фраза является свидетельством действительно намного более линейного аппарата, чем его пары в сравнении: Причем я стал слушать музыку преимущественно на более низких уровнях громкости - басовой составляющей достаточно, причем это не низкочастотное гудение, а плотный и артикулированный бас.

Добавка по слуховым ощущениям.

Предлагается послушать файл с разными уровнями THD. Если тяжко вникать в формулы: Сначала чистый тон, потом второй гармоники 10%, всех остальных по 6%. Каждые 3 секунды звучания добавляется еще одна гармоника к предыдущему сигналу: 1 гармоника, 1+2, 1+2+3, 1+2+3+5, 1+2+3+5+7.

http://3vuk.ru/attachment.php?attach...6&d=1281437311
Хронометраж:
0с-3с: A*sin(2*pi*800*t) первая (чистый тон)
3с-6с: B*sin(2*pi*800*t) + 0.1*B*sin(2*pi*2*800*t) первая и вторая
6с-9с: C*sin(2*pi*800*t) + 0.1*C*sin(2*pi*2*800*t)+0.06*C*sin(2*pi*3*800*t) первая вторая третья
9с-12с: D*sin(2*pi*800*t) + 0.1*D*sin(2*pi*2*800*t)+0.06*D*sin(2*pi*3*800*t)+0 .06*D*sin(2*pi*5*800*t) первая вторая третья пятая
12с-15с: E*sin(2*pi*800*t) + 0.1*E*sin(2*pi*2*800*t)+0.06*E*sin(2*pi*3*800*t)+0 .06*E*sin(2*pi*5*800*t)+0.06*E*sin(2*pi*7*800*t) первая вторая третья пятая седьмая

Сонограмма файла:




Уровень гармоник взят большой, как видите, но, чтобы лучше было слышно разницу. Пятая и седьмая уже никак на слух не ассоциируются с первой гармоникой и звучат как самостоятельные сигналы.
Ниже есть пост №11 - добавка к слуховым ощущениям (Открыть в новом окне)
Там же пост №12 про интермодуляцию.


Обращаю особое внимание Читателя на следующий момент. Все приведенные характеристики THD должны сохраняться не только в стационарных режимах работы, но и в динамических – то есть на реальном музыкальном сигнале. Об этом будет позже. В части про «измерения».