частотная характеристика и качество воспроизведения звука

[vasik]

В связи с тем, что характеристик, описывающих поведение акустических воспроизводящих систем довольно много, часто возникает некая путаница, особенно у любителей. Предлагаю Вам материал, который в некоторой степени поможет разобраться во взаимосвязи этих характеристик.
Человеческое ухо слабо реагирует на изменения в частотной характеристике, однако оно очень чувствительно к временным задержкам. Поэтому провалы в ЧХ, ВСЕГДА вызывающие временную задержку звука в соответствующей полосе частот, в свою очередь приводят к неестественному воспроизведению звука.
При воспроизведении звука большое практическое значение имеет то, что из-за сильной неравномерности ЧХ системы или ограниченной полосы пропускания ВСЕГДА возникают существенные частотно-зависимые изменения фазы передаваемых спектральных компонент ВБЛИЗИ границ пропускания. Низкочастотные переходные процессы, на которых основано ощущение нами расстояния и которые так важны в получении эффекта объемного звучания, обусловлены исключительно наличием низкочастотной границы полосы пропускания (если интересно, последнее утверждение можно расшифровать).
Пример. В 50-годы некоторые ведущие европейские компании организовали производство усилителей с сильной отрицательной обратной связью на низких частотах. АЧХ усилителя, казалось, была идеальной, однако, вскоре выпуск таких усилителей был прекращен, поскольку звучание их было неестественным. ООС вызывает резкий спад ЧХ на очень низких частотах. Вследствие этого образуются временные задержки спектральных составляющих сигнала, которые, хотя и находятся в диапазоне неслышимых частот, однако, приводят к неестественному воспроизведению звука. По этой причине обычно предпочитают конструировать усилители, ЧХ которых ЗНАЧИТЕЛЬНО перекрывали бы слышимый диапазон - временные задержки тогда минимальны.
Есть ли у Вас желание, Господа продолжить эту тему? Только серьезно, без "пионерства".

[anli]

Определенные сигналы из инфра и ультра областей могут привести к совершенно определенным последствиям. Это изучалось и доказано.

А ссылки есть на слепые тесты?

[ZugDuk]

Радиацию мы тоже не слышим, не видим, не чувствуем. Однако очевидно, что на нее нельзя не обращать внимания.

[MaxFucktor]

Господа, а вы знаете, что человеческое ухо способно фиксировать смещение барабанной перепонки в 10 раз меньшее, чем диаметр атома водорода? Просто мозг фильтрует такую информацию как ненужную. Полагаю, что и с ультра и инфра частотами та-же фигня. Но какие-то отголоски этой инфы всё-же просачиваются до нашего сознания. Это как фильтр низкого порядка. Не убирает информацию, но ослабляет её.
Но она есть и это нельзя игнорировать!!!

[gross]

Скажу вам больше - мы слышим биения сердца, шум тока крови по сосудам, перестальтику кишечника и прочее. При чем, это каждый может услышать у себя сам, находясь в достаточно тихом помещении. И точно так же можно сказать, что это нельзя игнорировать. Прикажете все это остановить?

[ADDED=gross]1143194934[/ADDED]
Да, на счет радиации - тоже все в меру, есть естественный фон, например, как сверху, из космоса, так и снизу (излучение камней, например). И все живое существует в этом фоне, как в нормальной среде. И не факт, что будет лучше, если этот фон полностью убрать.

[Vic_MSK]

мозг фильтрует такую информацию как ненужную

Это да, если есть что фильтровать. Для примера если человек заходит в звукомерную камеру, то через некоторое время он начинает слышать как движется кровь в голове. Звуков-то никаких нет.. вот поневоле порог и начинает изменяться. Типа АРУ.
Не самое приятное скажу вам ощущение. По этой причине время нахождения персонала в такой камере ограничено и не должно превышать 5-6 минут. В МТУСИ после этого приятно зайти в гулкую камеру и снова стать человеком

[Droog_Andrey]

Переходные процессы в АС можно значительно снизить, если сгладить ее частотную характеристику. Сильный спад частотной зависимости коэффициента передачи приводит к весьма плохой переходной характеристике. ЧХ, сглаженная у верхней границы полосы пропускания, приводит к переходному процессу без выброса амплитуды, а ЧХ с резонансным пиком и следующим за ним провалом приводит к переходному процессу с продолжительными осцилляциями.

Это и ёжику понятно. Фильтруем импульс - чем круче спад, тем дольше синус по краям.

"Будь здоров", сказал мне один музыкант, когда я упомянул при нем об АЧХ.

5 баллов!..

Вывод - гладкая ачх "рулит", но только изначально гладкая, всякие эквалайзеры и режекторы ничего (на фчх) не изменят, а значит в целом не исправят положение, только сделают искажения чуть менее заметными.

Согласен. Вот тут подробнее.

serg no-coment, Malinovsky D - Молодцы ребята! Я с вами согласен - в музыке важна в основном музыка, а не кабели и источники с усилками.

Это уж у кого какое восприятие...

На счет ультразвука - действительно мнения о том, что мы слышим этот диапазон, или его присутствие как-то воздействует на слышимый диапазон - это все из области мифов.

Запись перкуссии в 24/96 с отфильтрованным и неотфильтрованным ультразвуком отличается на слух в хороших наушниках.

Господа, а вы знаете, что человеческое ухо способно фиксировать смещение барабанной перепонки в 10 раз меньшее, чем диаметр атома водорода?

Не способно.

Для примера если человек заходит в звукомерную камеру, то через некоторое время он начинает слышать как движется кровь в голове. Звуков-то никаких нет.. вот поневоле порог и начинает изменяться. Типа АРУ.
Не самое приятное скажу вам ощущение.

Ну не то чтобы неприятное. На любителя, так скажем. Это называется "слушать тишину". Помню, стоял не шелохнувшись с широко раскрытыми глазами и тихо офигевал от необычности этого ощущения

[Fenyx]

если человек заходит в звукомерную камеру, то через некоторое время он начинает слышать как движется кровь в голове. Звуков-то никаких нет.. вот поневоле порог и начинает изменяться. Типа АРУ.
Не самое приятное скажу вам ощущение.

Хотел бы попробовать, жаль поблизости нет такого помещения.
АРУ в слуховом анализаторе есть, причем не одна. Первая, механическая - это мышца, напрягающая барабанную перепонку - от ее тонуса зависит амплитуда колебаний перепонки, но также и ее собственная частота, так что там все на столько хитро и криво (с точки зрения технаря), что черт ногу сломит.

[MaxFucktor]

Не способно.

Проверял чтоль? А вот у учёных умов на этот счёт другое мнение!!!

[vasik]

Про безэховую камеру написано вполне правильно.Кратковременное пребывание в камере действительно вызывает неприятные ощущения, как будто что-то давит на уши, но уже спустя 10-15 минут все более-менее нормализуется. Я говорю про НАСТОЯЩУЮ камеру.
Но мы отвлеклись.
Для некоторых электроакустических систем таких, как громкоговоритель, простое соотношение между частотной и фазовой характеристиками для звукового давления не выполняется - поэтому могут наблюдаться значительные фазовые искажения, даже если частотная характеристика равномерна.
Например, если в ящик поместить около 20 маленьких громкоговорителей, то такая система будет иметь достаточно хорошую АЧХ, начиная с частоты около 20 Гц, хотя каждый из громкоговорителей имеет относительно невысокое качество и относительно высокую резонансную частоту (около 150 Гц). Между тем, эта система не может воспроизвести последовательность прямоугольных импульсов с частотой повторения 50-100 имп./сек. Несмотря на то, что ЧХ для звукового давления горизонтальна, импульсы дифференцируются и воспроизводятся в виде заостренных пиков.
Дайте Ваше объяснение!

[Malinovsky D]

Несмотря на то, что ЧХ для звукового давления горизонтальна, импульсы дифференцируются и воспроизводятся в виде заостренных пиков.

Это не диференцирование - для контроля АЧХ лучше посмотреть на спектроанализатор - преобладающей будет первая гармоника. Форма импульса изменяется, видимо, из-за того, что фазу на НЧ там крутит нехило.

[Fenyx]

А что вы хотите, Fs-то 150Гц! Если мы будем рассматривать такую систему в ее рабочем диапазоне (выше Fs), то там все будет в порядке. Однако, все равно прямоугольного импульса от любого реального динамика не добиться - у них слишком ограниченная полоса. Собственно в обоих случаях мы имеем непосредственно импульсную характеристику из которой с помощью БПФ рассчитывается АЧХ и ФЧХ. Т.е. на ней все равно отразятся все гадости, в данном конкретном случае будем иметь спад (относительно уровня выше Fs) в сторону нижних частот, а если бы ачх была действительно ровной на всем рассматриваемом диапазоне, то и с "изображением импульсов" на осциллографе было бы все замечательно.

[Droog_Andrey]

Проверял чтоль? А вот у учёных умов на этот счёт другое мнение!!!

Учёные умы подобную глупость утверждать не станут.

Думаю, имелся в виду минимум рассчитанного эффективного смещения, соответствующее порогу чувствительности слуха на разных частотах. Реальное смещение больше, т.к., например, тепловые колебания белковых волокон в перепонке превосходят эту величину.

[gross]

если в ящик поместить около 20 маленьких громкоговорителей, то такая система будет иметь достаточно хорошую АЧХ, начиная с частоты около 20 Гц, хотя каждый из громкоговорителей имеет относительно невысокое качество и относительно высокую резонансную частоту (около 150 Гц).

С точки зрения АЧХ система будет работать так, как будто работает одна такая головка в ящике, объемом в 20 раз меньше. То есть, F рез. в ящике будет всегда больше исходной 150Гц.

[vasik]

А теперь то, что происходит там на самом деле.
Импульсы дифференцируются. Кто не знает, что это такое, милости прошу почитать, вспомнить.
Объясняется это довольно просто.
Звуковое давление, генерируемое точечным источником (или любым другим объемным источником, диаметр которого меньше 1/3 длины звуковой волны), пропорционально временной производной объемной скорости (т.е., не самой амплитуде скорости смещения, а ее производной по времени). Поскольку частота повторения импульсов НИЖЕ резонансной частоты каждого отдельного громкоговорителя, импульс будет дифференцироваться КАЖДЫМ излучателем. Вследствие того, что скорость звука конечна, звуковые импульсы, возбуждаемые различными громкоговорителями, подходят к диафрагме какого-либо из выбранных нами громкоговорителей с различными временными задержками и поэтому не оказывают существенного влияния на его движение и излучение звука этим громкоговорителем.
В результате, звуковое поле, возбуждаемое системой громкоговорителей, будет соответствовать дифференцированному электрическому входному напряжению.
Для синусоидального возбуждения результат получится совершенно иным. При низких частотах расстояние между различными излучателями мало по сравнению с длиной волны, поэтому каждый из таких излучателей должен преодолеть звуковое давление, создаваемое всеми остальными излучателями. Вследствие этого работа, затраченная каждым таким излучателем на преодоление сил реакции окружающей среды и звукового давления от соседних излучателей, много больше той работы, которую совершал бы одиночный громкоговоритель, преодолевая лишь собственное давление, в частности, на низких частотах. Отсюда частотная кривая звукового давления системы излучателей, начиная с низких частот, является строго горизонтальной.
В случае одиночного излучателя низкочастотные фазовые искажения всегда вызывают переходные процессы. На более высоких частотах колебательная поверхность громкоговорителя разделяется узловыми линиями. При гармонических колебаниях излучение стационарно, тогда как при излучении импульсов их длительность недостаточно велика, чтобы могли установиться стационарные колебания. Отсюда следует, что для получения хорошей переходной характеристики громкоговорителя конечных размеров одной лишь равномерности частотной характеристики недостаточно.
P.S. Эксперимент с громкоговорителями был впервые поставлен в 1956 году в Пенсильванском университете профессором Е.Скучиком , и стал базовым для демонстрации студентам разницы между частотной и переходной характеристиками громкоговорителя.
Засим пока.

[gross]

Вследствие этого работа, затраченная каждым таким излучателем на преодоление сил реакции окружающей среды и звукового давления от соседних излучателей, много больше той работы, которую совершал бы одиночный громкоговоритель, преодолевая лишь собственное давление, в частности, на низких частотах. Отсюда частотная кривая звукового давления системы излучателей, начиная с низких частот, является строго горизонтальной.

Ошибка ваша, уважаемый Васик, начинается со слов "...Отсюда частотная кривая..." До этого все было правильно, но из этого ничего не следует. И Скучика не нужно, достаточно любого симулятора, чтобы убедиться в сей вещи.

[vasik]

Ничего не понял, кроме того, что в разделе "цитата".

[vasik]

С точки зрения АЧХ система будет работать так, как будто работает одна такая головка в ящике, объемом в 20 раз меньше. То есть, F рез. в ящике будет всегда больше исходной 150Гц.

А кто Вам сказал, что ящик был закрытый?

[vasik]

Но все равно, я очень признателен Вам, что спустя почти 50 лет Вы согласились с проф. Скучиком.

[gross]

А кто Вам сказал, что ящик был закрытый?

Ящик закрыт всегда. На то он и ящик. Еще бывает экран. Но дело даже не в этом. Дело в том, что АЧХ при увеличении числа головок не опускается вниз по частоте. То, явление, о чем вы повествуете, действительно описывалось в литературе, но при проверке не подтвердилось.

З.Ы. Давайте следующую "задачку", мне понравилось.

[vasik]

Так все-таки, Вы поняли понятие "дифференцирование" импульса и при чем здесь объемная скорость? Кстати, Вы уловили разницу в излучении 1-ого динамика и группы? Или Вам дать задачку об определении суммарного звукового поля двух излучателей (хотя бы поршневого типа). Или не надо, сами расскажите?