НАШИ Акустические Системы ИЗНУТРИ. ЧАСТЬ 3. ИЗМЕРЕНИЯ И НАСТРОЙКА

 Статья третья. Измерения и настройка акустических систем.

Читать сначала.

 

В чём же состоит задача формирования тонально сбалансированного звучания акустической системы?

 

 В первую очередь нужно отметить тот факт, что динамические головки не идеальны и имеют отклонения от желаемых характеристик даже при установке в корпус оптимальной для их работы конструкции. В большей или меньшей степени это относится ко всем излучателям. На примере выбранных динамиков, так выглядят их амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) в корпусе АС: АЧХ 1

Небольшие пояснения к приведённым графикам АЧХ.

 Измерения проведены в обычном помещении (не в специализированной безэховой камере). Так как акустические условия помещения оказывают существенное влияние на результаты измерений, есть некоторые «тонкости» с методами измерений и интерпретацией получаемых результатов.

 

 Чтобы правильно оценить частотные характеристики отдельных излучателей и акустической системы в целом, измерения проводятся в несколько этапов.

Н1 – измерения НЧ-динамика в ближнем поле, это нужно для минимизации влияния помещения на низких частотах.

Н2 – в дальнем поле для оценки характеристик в средне- и высоко-частотной области.

Н3 – также в дальнем поле, он отображает эффективность работы фазоинвертора.

По этим замерам строится частотная характеристика работы колонки с НЧ-СЧ динамиком – итоговый график Н4 (пунктиром).

 

С измерениями высокочастотного (ВЧ) динамика проще – график частотной характеристики В2 (пунктиром).

В1 – измерения ВЧ-динамика совместно с «защитным» фильтром, который ослабляет низкочастотную составляющую спектра испытательного сигнала на которую не рассчитан данный тип динамика. По известной частотной характеристике фильтра восстанавливается полная АЧХ динамика.

 Снижение отдачи ВЧ динамика на графике выше 10 кГц – это результат усреднения измерений. Так как измерения проводятся не только в одной точке по оси излучателя, а и в зоне с некоторым отклонением, где уровень звукового давления постепенно падает с ростом частоты.

 Настройка звучания АС осуществляется подбором параметров акустического оформления (корпуса) и с помощью корректирующих электрических цепей (фильтров) в комплексе.

 

 

 Необходимость использования фильтров связана с неидеальностью частотных характеристик, различием чувствительности, рабочей частотной областью применяемых динамиков.

 Задача фильтров – обеспечить нужные характеристики электрического сигнала поступающего на динамики. Определённым образом изменяя сигнал, можно в широких пределах управлять поведением динамиков, формируя желаемый характер звучания.

 Несмотря на то что электрические фильтры имеют несложную схемотехнику и легко поддаются расчёту и моделированию, задача обеспечения приемлемого звучания не такая простая как может показаться на первый взгляд. Расчёт элементов и выбор нужного типа фильтров носят лишь грубый, «прикидочный» характер.

 Дело в том, что суммирование сигналов разных динамиков АС происходит в воздушной среде, перед самой колонкой. На этот процесс оказывают влияние кроме частотных, фазовых характеристик фильтров и самих динамиков их взаимное расположение, форма и отделка корпуса, в который они установлены. Это относится не только к многополосным системам с отдельными излучателями НЧ-СЧ-ВЧ, но и к широкополосным динамикам, т.к. их характеристики также зачастую далеки от идеала.

 

 Не вдаваясь в технические подробности конструирования корректирующих фильтров, вернёмся к нашей «подопытной» АС. Примерно так выглядит её АЧХ в собранном и настроенном виде:

АЧХ 2

 2 графика, измерения в дальней зоне соответственно левой и правой АС и пунктиром АЧХ на низких частотах в ближней зоне. Необходимость измерять пару колонок состоит в контроле совпадения характеристик двух АС.

 Идентичность характеристик АС влияет на пространственные свойства звучания, стереопанораму. Общая АЧХ колонки визуально «складывается» из замеров в ближней и дальней зонах.

  Глядя на полученный результат, может возникнуть вопрос: почему же наша «картинка» далека от идеала – условно прямой горизонтальной линии, ведь именно к такому результату мы должны стремиться? Теоретически – да.

 

Попробуем вкратце прояснить ситуацию.

На приведённом выше графике измерений в дальнем поле хорошо видно неравномерность АЧХ, особенно в области низких частот и вплоть до средних.

 Сильно ослабленные НЧ на графике – это следствие установки испытуемой АС и измерительного микрофона недалеко от центра комнаты. Такая установка при измерениях нужна для минимизации отражений от стен в средне- и высокочастотной области.

 Из-за формируемых в помещении «стоячих волн», при установке АС в центре комнаты бас может почти отсутствовать, а у стен, особенно в углах комнаты наоборот –  усиливаться.

 Подобные неравномерности могут приобретать самые разные формы даже в пределах одного помещения при разной расстановке АС, не говоря уже о разных помещениях.

 

 Но реальное звучание не так сильно искажается как это показывают измерения.

Дело в том, что измерительный микрофон улавливает как полезный прямой сигнал, так и отражённый от стен, пола, потолка, мебели.

 Звуковые волны, отражаясь от поверхностей в помещении изменяют свою АЧХ. Высокие частоты поглощаются сильнее, средние меньше, низкие практически без затухания «гуляют» в помещении.

 Измерительное оборудование не в состоянии «фильтровать» прямой и отражённый сигналы и показывает лишь общий уровень, который формируется сложением или вычитанием волн прямого и отражённого звука.

 Человек же хорошо различает прямой и отражённый звук благодаря тому, что отражения приходят с некоторой временной задержкой.

 Естественно, чем ниже уровень отражений, тем легче проводить измерения, да и звучание лучше в таких условиях, чем в гулком помещении с высоким уровнем эха.

 

 Также не стоит и переоценивать влияние помещения на качество звучания.

  Теоретические рассуждения о том, что «подстраивать» звучание АС под конкретную комнату можно и нужно, опираясь лишь на результаты акустических измерений – ошибочно.

 Наш тембр голоса, например, в разных помещениях легко узнаваем, несмотря на различные акустические условия. Если провести сравнение, то хорошо сбалансированные АС в относительно гулком помещении будут звучать однозначно лучше, чем не очень хорошо звучащие в помещении с хорошими акустическими условиями.

 Эхо в помещении может скрадывать детальность, объём, упрощать звучание. Но кардинально изменить, «исправить» или «убить» звучание – нет (в разумных пределах конечно, в пустом гулком погребе, к примеру, звучание будет неадекватным с любыми АС).

 Сильное влияние помещение оказывает в низкочастотной области. Поэтому расположение АС, а также слушателей в помещении влияет на уровень, характер звучания низких частот и на общий баланс их с остальным звуковым диапазоном.

 

 Интересно, что звучание пары АС отличается от звучания одиночной колонки.

 Более массивной, плотной воспринимается звуковая картина. Разумеется, при их оптимальном взаимном расположении. Это связано с взаимодействием АЧХ, суммированием звукового давления колонок. Особенно заметно это проявляется в изменении тонального баланса на средних частотах.

 Примерно так выглядит картина АЧХ левой /правой АС в отдельности, и общая их частотная характеристика при совместной работе в типичных «комнатных» условиях:

АЧХ 3

 Колонки установлены в обычной жилой обстановке на расстоянии 2,5 м друг от друга вдоль стены, а место измерений (или диван со слушателями) недалеко от противоположной стены.

 Хорошо заметно как «картинка» измерений одних и тех же колонок сильно изменилась, и выглядит ещё более неравномерной. На самом деле ничего удивительного. Это частотная характеристика не самих колонок, а взаимодействия колонок и помещения, в котором они установлены. На низких частотах вплоть до средних (примерно до 300 Гц), как обычно, «волнистая» АЧХ, при чём, разного характера в разных условиях. Но она информативна тем, что показывает общий уровень НЧ по отношению к среднечастотному диапазону в реальных условиях. Высокие частоты ещё больше «завалены» вследствие удаления от самих колонок и ещё большим их поглощением в помещении.

 Различия АЧХ левой и правой АС на графике – результат не идеальной симметрии акустических условий вокруг колонок (при этом их АЧХ одинаковы). Но усреднённое поведение частотной характеристики хорошо прослеживается. Пунктирной линией условно показано это поведение АЧХ на средних частотах. Нижняя линия – усреднённая АЧХ левой и правой колонок, измеренная раздельно, верхняя – одновременная работа АС. Даже по такому грубому усреднению видно, что сложение частотных характеристик АС в помещении происходит неодинаково во всём звуковом диапазоне.

 

 Так как в основном музыкальные инструменты и голоса исполнителей «живут» в средне частотном диапазоне и локализуются в центре звуковой сцены, воспроизводятся обоими АС одновременно.

 Точность тонального баланса в этой области очень важна.

 Интересно также, что на первый взгляд мелкие, незначительные изменения общего баланса очень остро улавливаются слухом, в то время как изменения сравнимого масштаба внутри ВЧ и НЧ диапазона гораздо менее заметны.

 

 Самое пристальное внимание мы уделяем не условной «ровности» измеряемых характеристик «на бумаге».

 Главный критерий – это реальное звучание Акустической Системы на самых разных музыкальных записях. Измерения лишь помогают понять, какие меры нужны для балансировки звучания, увидеть влияние вносимых корректировок в процессе настройки, выявить проблемные места на АЧХ.

Читать продолжение.

facebook comments:

Комментариев еще нет.

Оставить комментарий