En rund högtalare låter bättre än en fyrkantig högtalare. Akustiska mätningar. Vi mäter frekvensgången med improviserade metoder Hur mäts frekvensgången?

Idag kan du hitta högtalare i nästan vilken form som helst. Men hur påverkar detta ljudet? Låt oss titta på de grundläggande formerna för akustiska system, och varför en rund högtalare låter bättre än en fyrkantig eller cylindrisk.

Till final A amplitud - H frekvens X egenskaper ( frekvenssvar) A buskig C system ( AC) påverkas av många faktorer. Detta inkluderar högtalarens frekvenssvar, dess kvalitetsfaktor, vald typ och material på höljet, dämpning etc. etc. Men idag kommer vi att överväga en annan intressant nyans som gör justeringar av det slutliga frekvenssvaret - ljudsystemets form.

Vad påverkas av formen på AS?

I sig är högtalarens form utifrån inte särskilt viktig, det viktiga är att den bestämmer formen på högtalarens inre volym. Vid låga frekvenser är höljets linjära dimensioner mindre än ljudets våglängd, så formen på den inre volymen spelar ingen roll.

Men vid medelhöga frekvenser ger diffraktionseffekter ett betydande bidrag. För enkelhetens skull hänvisar följande till en sluten akustisk struktur.

Diffraktionseffekter innebär ömsesidig förstärkning och dämpning av reflekterade och direkta ljudvågor inuti högtalaren.

Skarpa hörn, fördjupningar och utsprång påverkar högtalarnas frekvensrespons negativt. På dem är ojämnheten i ljudfältet maximal.

Men avrundning och utjämning har en positiv effekt på formen på frekvensgången. För att vara mer exakt har mer rundade former minimal inverkan på linjäriteten hos frekvenssvaret.

Cylindriska högtalare

Det värsta resultaten ges av ett fall i form av en horisontell cylinder ( ris. A )

Positionen för mitten av det strålande huvudet avbildas konventionellt med en punkt.

Det ojämna frekvenssvaret för kolumnen som visas i figur a når 10 dB vid det första maximum (~500Hz). Detta beror på det faktum att våglängden är jämförbar med höljets linjära dimensioner. Nästa höjdpunkter motsvarar dubbel, trippel och så vidare. frekvenser.

Detta mönster uppstår på grund av reflektionen mellan fronten ( med högtalare) och höljets bakväggar. Detta leder till uppkomsten av ett interferensmönster mellan dem. De specifika frekvenserna för max och minimi beror på högtalarens faktiska mått.

Högtalare formad som en cylinder, men med ett dynamiskt huvud på sidopanelen ( ris. b) har ett mer enhetligt frekvenssvar. Frontpanelen skapar i detta fall ett spritt fält i den interna volymen. De övre och nedre väggarna har liten effekt, eftersom är inte på samma axel med sändaren.

Rund kolumn och fyrkantig kolumn

Kubisk kropp ( ris. V) skapar också ett mycket ojämnt frekvenssvar. I detta fall uppstår ett nära interferensmönster.

Sfärisk akustik har den minsta effekten på frekvenssvarsformen ( ris. G). I ett hölje av denna form sker ljudavledning lika i alla riktningar.

Tillverkningen av en rund kolonn är dock en ganska mödosam process. Även om användningen av moderna material som plast förenklar lösningen av detta problem.

Men ändå är plast inte det bästa materialet för kroppen i ett högkvalitativt högtalarsystem.

Hur man förbättrar ljudet i en icke-cirkulär högtalare

Ett positivt resultat är användningen av mastik. Om sådana material appliceras på hörn och fogar kommer detta att leda till avrundning. Tack vare detta blir högtalarnas frekvensgång linjär.

För att förbättra frekvensresponsen används även dämpning av den inre volymen med absorberande material. De dämpar överflödiga ljudvågor, så det blir färre reflektioner.

Även sfärisk akustik, som har bäst frekvensrespons, har en nedgång i lågfrekvensområdet. Den mest effektiva lösningen på detta problem skulle vara .

Material framställt exklusivt för webbplatsen

Innan du går till recensionen kombinationer för att leka utomhus Jag skulle vilja gå till botten med det. Hur bildas ljudet vi hör?
Ljud i bildningsprocessen går ungefär så här:

Pickup eller mikrofon --->
förförstärkare --->
equalizer/effekter --->
effektförstärkare --->
akustiskt system.

Vi har ett akustiskt system (högtalare) vid utgången. Och även om högtalaren tar väldigt lite plats i bilden så bildar den ljudet, och bestämmer därför mycket.

Med andra ord: om högtalarsystemet är dåligt, så kommer vi, oavsett vilken högkvalitativ signal som kommer från PA:n, att höra vad högtalaren värdar sig att sända. Det är värt att notera att ibland tillverkare av bärbara förstärkare glömmer detta och installerar helt mediokra högtalare på sin design, som helt enkelt inte kan producera högkvalitativt ljud och förmedla det du spelar bra. Många kombinationer lider av denna nackdel.
Dock:

AKUSTIK BESTÄMMER FÖRST SYSTEMETS LJUD!
Och det är dess viktigaste komponent.
I allmänhet är det konstigt att det i den musikaliska miljön pratas mycket om trä och gitarrer, uppsättningar av effekter, etc. förstärkare och effektförstärkare, ledningar, men väldigt lite nämns om högtalare och högtalarsystem.
För mig uppstod denna fråga först och främst när jag började reda ut problemen med dåligt ljud från bärbar utrustning. Huvudproblemet är små, ohörbara, billiga högtalare med dålig känslighet.

I början av 90-talet, när Hi-End först började dyka upp i Ryssland, fanns det en underbar empirisk formel om fördelningen av resurser. Det såg ut ungefär så här: 50% - akustik, 10% - alla kablar, 40% - källa och förstärkare.
Och detta är i allmänhet sant, eftersom... det är den korrekt valda akustiken som är den grundläggande basen kring vilken du kan bygga ditt system och få ljud av hög kvalitet.

Och så, låt oss Låt oss gå vidare till högtalarna:

Högtalarens huvuddelar är en magnet, en spole, ett membran (diffusor), en ram (korg, diffusorhållare). Huvudkomponenterna som påverkar ljud, parametrar, konfiguration - syfte är de tre första.
Jag skulle också omedelbart vilja nämna de parametrar som anges på högtalarna och med vilka de kan väljas. (Och vi kommer att fördjupa oss i essensen av var och en av dem och hur varje del av talaren påverkar den - lite senare.)

HÖGTALARPARAMETRAR:

"Känslighet"- detta är standardljudtrycket (SPL) som högtalaren utvecklar. Den mäts på ett avstånd av 1 meter med en ineffekt på 1 Watt vid en fast frekvens (vanligtvis 1 kHz, om inte annat anges i högtalardokumentationen).
Ju högre känslighet högtalarsystemet har, desto högre ljud kan det producera för en given effekt. Med högtalare med hög känslighet kan du ha en inte särskilt kraftfull förstärkare, och tvärtom, för att "driva" högtalare med låg känslighet, behöver du en högre effektförstärkare.
Ett numeriskt känslighetsvärde, till exempel 90 dB/W/m, betyder att denna högtalare kan skapa ett ljudtryck på 90 dB på ett avstånd av 1 m från högtalaren med en ineffekt på 1 W. Känsligheten hos konventionella högtalare sträcker sig från 84 till 102 dB. Konventionellt kan känslighet 84-88 dB kallas låg, 89-92 dB - medium, 94-102 dB - hög. Om mätningar utförs i ett normalt rum, blandas ljudet som reflekteras från väggarna med högtalarnas direkta strålning, vilket ökar ljudtrycksnivån. Därför anger vissa företag en "ekoisk" känslighet för sina högtalare, mätt i en ekofri kammare. Det är tydligt att ekokänslig känslighet är en mer "ärlig" egenskap.

"Reproducerbart frekvensområde" anger frekvensgränser inom vilka ljudtrycksavvikelsen inte överstiger vissa gränser. Vanligtvis anges dessa gränser i en sådan egenskap som "ojämnhet i frekvenssvaret".

Frekvenssvar - amplitud-frekvenskarakteristik för högtalaren.
Visar högtalarens ljudtrycksnivå beroende på frekvensen som återges. Presenteras vanligtvis i grafform. Här är ett exempel på frekvensgången för Celestion Vintage 30-högtalaren:

"Ojämn frekvensrespons"- visar ojämn amplitud i området för återgivna frekvenser. Vanligtvis 10 till 18 dB.

(Justering - ja, ± 3 dB - detta är den högtalarkaraktäristik som krävs för mer "ärlig" signalåtergivning inom det specificerade området.)

"Impedans" (RESISTANS)- Högtalarens totala elektriska impedans, vanligtvis 4 eller 8 ohm. Vissa högtalare har en impedans på 16 ohm, vissa är inte standardvärden. 2, 6, 10, 12 Ohm.

"Nominell elektrisk effekt" RMS (Rated Maxmum Sinusoidal) - konstant långtidseffekt. Syftar på mängden effekt som en högtalare kan motstå under en längre tid utan att skada konomslutningen, överhetta talspolen eller andra problem.

"Topp elektrisk effekt"- maximal ineffekt. Indikerar den effekt som högtalaren tål en kort tid (1-2 sekunder) utan risk för skador.

Nu kan du överväga hur varje del av högtalaren påverkar högtalarens parametrar och ljudet som helhet. :) Men mer om detta i följande artiklar.

Andra parametrar för högtalaren är till exempel storleken och materialet på membranet. Och deras inflytande på egenskaper och ljud. Låt oss titta på det i en annan artikel.

Kirill Trufanov
Gitarrverkstad.

Jämförande testning av Edifier och Microlab stereohögtalare (april 2014)

Kraft

Med ordet makt i vardagligt tal menar många "makt", "styrka". Därför är det ganska naturligt att köpare förknippar kraft med volym: "Ju mer kraft, desto bättre och högre låter högtalarna." Denna populära uppfattning är dock helt fel! Det är inte alltid så att en högtalare med en effekt på 100 W spelar högre eller bättre än en som har en märkeffekt på "bara" 50 W. Effektvärdet talar snarare inte om volym, utan om akustikens mekaniska tillförlitlighet. Det samma 50 eller 100 watt är inte högt alls, publicerad av kolumnen. Dynamiska huvuden i sig har låg effektivitet och omvandlar endast 2-3% av kraften hos den elektriska signalen som tillförs dem till ljudvibrationer (lyckligtvis är volymen på ljudet som produceras tillräckligt för att skapa ljud). Värdet som anges av tillverkaren i passet för högtalaren eller systemet som helhet indikerar endast att när en signal med angiven effekt tillförs, kommer det dynamiska huvudet eller högtalarsystemet inte att misslyckas (på grund av kritisk uppvärmning och interturn kortslutning av tråden, "bitning" av spolramen, sprängning av diffusorn, skador på flexibla hängare i systemet, etc.).

Således är kraften hos ett akustiskt system en teknisk parameter, vars värde inte är direkt relaterat till ljudstyrkan i akustiken, även om det är något relaterat till det. Märkeffektvärdena för de dynamiska huvudena, förstärkarbanan och högtalarsystemet kan vara olika. De är snarare indikerade för orientering och optimal parning mellan komponenterna. Till exempel kan en förstärkare med betydligt lägre eller betydligt högre effekt skada högtalaren i de maximala lägena för volymkontrollen på båda förstärkarna: på den första - på grund av den höga nivån av distorsion, på den andra - på grund av den onormala driften av högtalaren.

Effekt kan mätas på olika sätt och under olika testförhållanden. Det finns allmänt accepterade standarder för dessa mätningar. Låt oss ta en närmare titt på några av dem, som oftast används i egenskaperna hos produkter från västerländska företag:

RMS (Nominell maximal sinusformad effekt— ställ in maximal sinusformad effekt). Effekten mäts genom att applicera en 1000 Hz sinusvåg tills en viss nivå av harmonisk distorsion uppnås. Vanligtvis i produktpasset står det så här: 15 W (RMS). Detta värde indikerar att högtalarsystemet, när det förses med en 15 W-signal, kan fungera under lång tid utan mekanisk skada på de dynamiska huvudena. För multimediaakustik erhålls högre effektvärden i W (RMS) jämfört med Hi-Fi-högtalare på grund av mätningar vid mycket hög övertonsdistorsion, ofta upp till 10 %. Med sådan distorsion är det nästan omöjligt att lyssna på ljudet på grund av starka väsande andningar och övertoner i det dynamiska huvudet och högtalarkroppen.

PMPO(Peak Music Power Output maximal musikeffekt). I detta fall mäts effekten genom att applicera en kortvarig sinusvåg på mindre än 1 sekund och en frekvens under 250 Hz (vanligtvis 100 Hz). I det här fallet tas inte hänsyn till nivån av olinjära distorsioner. Till exempel är högtalareffekten 500 W (PMPO). Detta faktum tyder på att högtalarsystemet, efter att ha spelat en kortvarig lågfrekvent signal, inte hade några mekaniska skador på de dynamiska huvudena. Watt-effektenheter (PMPO) kallas i folkmun för "kinesiska watt" på grund av att effektvärden med denna mätteknik når tusentals watt! Föreställ dig - aktiva högtalare för en dator förbrukar 10 VA elektrisk effekt från AC-nätet och utvecklar samtidigt en musikalisk toppeffekt på 1500 W (PMPO).

Tillsammans med västerländska finns det också sovjetiska normer för olika typer av makt. De regleras av GOST 16122-87 och GOST 23262-88, som fortfarande är i kraft idag. Dessa standarder definierar begrepp som nominell, maximalt brus, maximal sinusformad, maximal långtidseffekt, maximal korttidseffekt. Några av dem anges i passet för sovjetisk (och postsovjetisk) utrustning. Naturligtvis används dessa standarder inte i världspraxis, så vi kommer inte att uppehålla oss vid dem.

Vi drar slutsatser: det viktigaste i praktiken är värdet på effekt som anges i W (RMS) vid harmonisk distorsion (THD) värden på 1% eller mindre. Jämförelse av produkter även med denna indikator är dock mycket ungefärlig och kan inte ha något att göra med verkligheten, eftersom ljudvolymen kännetecknas av ljudtrycksnivån. Det är därför informativitet av indikatorn "kraften i det akustiska systemet" noll.

Känslighet

Känslighet är en av parametrarna som anges av tillverkaren i egenskaperna hos högtalarsystem. Värdet kännetecknar intensiteten av ljudtrycket som utvecklas av högtalaren på ett avstånd av 1 meter när en signal tillförs med en frekvens på 1000 Hz och en effekt på 1 W. Känsligheten mäts i decibel (dB) i förhållande till hörtröskeln (noll ljudtrycksnivå är 2*10^-5 Pa). Ibland är beteckningen som används den karakteristiska känslighetsnivån (SPL, Sound Pressure Level). I detta fall, för korthets skull, i kolumnen med måttenheter, anges dB/W*m eller dB/W^1/2*m. Det är viktigt att förstå att känslighet inte är en linjär proportionalitetskoefficient mellan ljudtrycksnivå, signaleffekt och avstånd till källan. Många företag anger känslighetsegenskaperna hos dynamiska förare mätt under icke-standardiserade förhållanden.

Känslighet är en egenskap som är viktigare när du designar dina egna högtalarsystem. Om du inte helt förstår vad den här parametern betyder, kan du inte ägna särskild uppmärksamhet åt känsligheten när du väljer multimediaakustik för en PC (lyckligtvis indikeras det inte ofta).

frekvenssvar

Frekvenssvar (frekvenssvar) i det allmänna fallet är en graf som visar skillnaden i amplituderna för ut- och ingångssignalerna över hela området av reproducerade frekvenser. Frekvenssvaret mäts genom att applicera en sinusformad signal med konstant amplitud när dess frekvens ändras. Vid den punkt på grafen där frekvensen är 1000 Hz är det vanligt att plotta 0 dB-nivån på den vertikala axeln. Det ideala alternativet är där frekvenssvaret representeras av en rak linje, men i verkligheten finns inte sådana egenskaper i akustiska system. När du överväger grafen måste du vara särskilt uppmärksam på mängden ojämnheter. Ju högre ojämnhetsvärde, desto större frekvensförvrängning av klangfärgen i ljudet.

Västerländska tillverkare föredrar att ange intervallet för reproducerade frekvenser, vilket är en "klämning" av information från frekvenssvaret: endast de begränsande frekvenserna och ojämnheten anges. Antag att det är skrivet: 50 Hz - 16 kHz (± 3 dB). Detta betyder att detta akustiska system har tillförlitligt ljud i intervallet 50 Hz - 16 kHz, men under 50 Hz och över 15 kHz ökar ojämnheten kraftigt, frekvensgången har en så kallad "blockering" (en kraftig minskning av egenskaperna ).

Vad betyder det här? En minskning av nivån av låga frekvenser innebär en förlust av rikedom och fyllighet i basljudet. Ökningen i lågfrekvensområdet orsakar en känsla av bultande och surrande av högtalaren. I blockeringar av höga frekvenser kommer ljudet att vara matt och otydligt. Högfrekventa höjningar innebär förekomsten av irriterande, obehagliga väsande och visslande övertoner. I multimediahögtalare är ojämnheten i frekvensgången vanligtvis högre än i den så kallade Hi-Fi-akustiken. Alla reklamutlåtanden från tillverkande företag om frekvensgången för en högtalare av typen 20 - 20 000 Hz (teoretisk möjlighetsgräns) bör behandlas med en hel del skepsis. I det här fallet är det ojämna frekvenssvaret ofta inte indikerat, vilket kan vara ofattbara värden.

Eftersom tillverkare av multimediaakustik ofta "glömmer" att indikera ojämnheten i högtalarsystemets frekvenssvar, måste du hålla ögonen öppna när de möter en högtalare som är karakteristisk för 20 Hz - 20 000 Hz. Det är stor sannolikhet att köpa en sak som inte ens ger ett mer eller mindre enhetligt svar i frekvensbandet 100 Hz - 10 000 Hz. Det är omöjligt att jämföra utbudet av reproducerade frekvenser med olika oregelbundenheter.

Icke-linjär distorsion, harmonisk distorsion

Kg harmonisk distorsionsfaktor. Ett akustiskt system är en komplex elektroakustisk anordning som har en icke-linjär förstärkningskaraktäristik. Därför kommer signalen nödvändigtvis att ha olinjär distorsion vid utgången efter att ha passerat genom hela ljudvägen. En av de mest uppenbara och lättaste att mäta är harmonisk distorsion.

Koefficienten är en dimensionslös storhet. Det anges antingen i procent eller i decibel. Konverteringsformel: [dB] = 20 log ([%]/100). Ju högre harmonisk distorsionsvärde, desto sämre brukar ljudet vara.

Antalet kg högtalare beror till stor del på effekten av signalen som tillförs dem. Därför är det dumt att dra slutsatser från frånvarande eller jämföra högtalare endast med harmonisk distorsionskoefficient, utan att behöva lyssna på utrustningen. Dessutom, för volymkontrollens arbetslägen (vanligtvis 30..50%), anges inte värdet av tillverkarna.

Totalt elektriskt motstånd, impedans

Det elektrodynamiska huvudet har ett visst motstånd mot likström, beroende på tjocklek, längd och material på tråden i spolen (detta resistans kallas även resistivt eller reaktivt). När en musiksignal, som är växelström, appliceras kommer huvudets resistans att ändras beroende på signalens frekvens.

Impedans(impedans) är det totala elektriska motståndet mot växelström mätt vid en frekvens på 1000 Hz. Typiskt är impedansen för högtalarsystem 4, 6 eller 8 ohm.

I allmänhet kommer värdet av den totala elektriska resistansen (impedansen) för ett akustiskt system inte att berätta för köparen något som har med ljudkvaliteten för en viss produkt att göra. Tillverkaren anger denna parameter endast så att motståndet tas med i beräkningen när högtalarsystemet ansluts till förstärkaren. Om högtalarimpedansvärdet är lägre än det rekommenderade förstärkarbelastningsvärdet kan ljudet förvrängas eller kortslutningsskyddet kommer att fungera; om högre blir ljudet mycket tystare än med det rekommenderade motståndet.

Högtalarhus, akustisk design

En av de viktiga faktorerna som påverkar ljudet i ett akustiskt system är den akustiska utformningen av det utstrålande dynamiska huvudet (högtalaren). När man designar akustiska system står tillverkaren vanligtvis inför problemet med att välja en akustisk design. Det finns mer än ett dussin arter.

Akustisk design är uppdelad i akustiskt urladdat och akustiskt laddat. Den första innebär en design där diffusorns vibration endast begränsas av upphängningens styvhet. I det andra fallet begränsas diffusorns oscillation, förutom upphängningens styvhet, av luftens elasticitet och det akustiska motståndet mot strålning. Akustisk design är också uppdelad i enkel- och dubbelverkande system. Ett enkelverkande system kännetecknas av exciteringen av ljud som färdas till lyssnaren genom endast en sida av diffusorn (strålningen från den andra sidan neutraliseras av den akustiska designen). Det dubbelverkande systemet innebär att diffusorns båda ytor används för att producera ljud.

Eftersom den akustiska designen av högtalaren praktiskt taget inte har någon effekt på högfrekventa och mellanfrekventa dynamiska drivrutiner, kommer vi att prata om de vanligaste alternativen för lågfrekvent akustisk design av skåpet.

Ett akustiskt schema som kallas "stängd låda" är mycket tillämpligt. Avser en laddad akustisk design. Det är ett stängt fodral med en högtalardiffusor som visas på frontpanelen. Fördelar: bra frekvensrespons och impulsrespons. Nackdelar: låg effektivitet, behov av en kraftfull förstärkare, hög nivå av harmonisk distorsion.

Men istället för att behöva hantera ljudvågorna som orsakas av vibrationer på baksidan av diffusorn kan de användas. Det vanligaste alternativet bland dubbelverkande system är basreflexen. Det är ett rör av en viss längd och tvärsnitt monterat i ett hus. Längden och tvärsnittet av fasväxelriktaren beräknas på ett sådant sätt att vid en viss frekvens skapas en oscillation av ljudvågor i den, i fas med de svängningar som orsakas av diffusorns framsida.

För subwoofers används ofta en akustisk krets med det vanliga namnet "resonatorbox". Till skillnad från det föregående exemplet visas inte högtalarkonen på höljets panel, utan är placerad inuti, på partitionen. Högtalaren själv deltar inte direkt i bildandet av lågfrekvensspektrumet. Istället exciterar diffusorn bara lågfrekventa ljudvibrationer, som sedan multipliceras i volym i fasväxelröret, som fungerar som en resonantkammare. Fördelen med dessa konstruktiva lösningar är hög effektivitet med små dimensioner på subwoofern. Nackdelar manifesteras i försämringen av fas- och impulsegenskaper, ljudet blir tröttsamt.

Det bästa valet skulle vara medelstora högtalare med ett träfodral, gjorda enligt en sluten krets eller med en basreflex. När du väljer en subwoofer bör du inte vara uppmärksam på dess volym (med den här parametern har även billiga modeller vanligtvis en tillräcklig marginal), utan på tillförlitlig återgivning av hela lågfrekvensområdet. Ur ljudkvalitetssynpunkt är högtalare med tunn kropp eller mycket små storlekar mest oönskade.

Det är känt att dynamiska processer kan representeras av frekvenskarakteristika (FC) genom att utöka funktionen till en Fourier-serie.

Anta att det finns något objekt och du måste bestämma dess frekvenssvar. Vid experimentell mätning av frekvensgången tillförs en sinusformad signal med amplitud Ain = 1 och en viss frekvens w till objektets ingång, d.v.s.

x(t) = A ingång sin(wt) = sin(wt).

Sedan, efter att ha passerat transienta processer vid utgången, kommer vi också att ha en sinusformad signal med samma frekvens w, men med en annan amplitud A ut och fas j:

y(t) = A output sin(wt + j)

För olika värden på w kommer värdena för Aout och j, som regel, också att vara olika. Detta beroende av amplitud och fas på frekvensen kallas frekvenssvar.

Typer av frekvenssvar:

·

y” “ s 2 Y, etc.

Låt oss definiera derivatorna av frekvenssvaret:

y’(t) = jw A ut e j (w t + j) = jw y,

y”(t) = (jw) 2 A ut e j (w t + j) = (jw) 2 y, etc.

Detta visar korrespondensen s = jw.

Slutsats: frekvenskarakteristika kan konstrueras från överföringsfunktioner genom att ersätta s = jw.

För att konstruera frekvenssvaret och fassvaret används följande formler:

, ,

där Re(w) och Im(w) är de verkliga och imaginära delarna av uttrycket för AFC, respektive.

Formler för att erhålla AFC från AFC och PFC:

Re(w) = A(w). cos j(w), Im(w) = A(w) . sinj(w).

Frekvenssvarsgrafen är alltid placerad i en fjärdedel, eftersom frekvens w > 0 och amplitud A > 0. Fassvarsgrafen kan placeras i två fjärdedelar, d.v.s. fas j kan vara antingen positiv eller negativ. AFC-schemat kan löpa genom alla kvarter.

När frekvenssvaret plottas grafiskt med ett känt frekvenssvar, identifieras flera nyckelpunkter som motsvarar vissa frekvenser på frekvenssvarskurvan. Därefter mäts avstånden från koordinaternas ursprung till varje punkt och plottas på frekvenssvarsgrafen: vertikalt - uppmätta avstånd, horisontellt - frekvenser. Konstruktionen av AFC utförs på liknande sätt, men inte avstånd mäts, utan vinklar i grader eller radianer.

För att plotta AFC grafiskt måste du känna till typen av AFC och PFC. I detta fall identifieras flera punkter som motsvarar vissa frekvenser på frekvenssvaret och fassvaret. För varje frekvens bestäms amplitud A från frekvenssvaret och fas j bestäms från fassvaret. Varje frekvens motsvarar en punkt på AFC, avståndet till vilket från origo är lika med A, och vinkeln relativt den positiva halvaxeln Re är lika med j. De markerade punkterna är förbundna med en kurva.

Exempel: .

För s = jw har vi

= = = =

Inledning Det är osannolikt att jag kommer att göra en upptäckt genom att kalla ämnet att testa datorakustik för ett av de mest impopulära i datorpressen. Om vi ​​analyserar de flesta recensionerna kan vi komma till slutsatsen att de alla är rent beskrivande till sin natur och består som regel av att sammanställa pressmeddelanden med omskrivning av de viktigaste tekniska parametrarna, beundra karossdesignen och extremt subjektiv slutgiltig bedömningar som inte stöds av några bevis. Anledningen till denna "ogilla" är bristen på testare av sådana specialiserade mätinstrument som ljudanalysatorer, känsliga mikrofoner, millivoltmetrar, ljudsignalgeneratorer etc. En sådan uppsättning utrustning kostar mycket pengar, och av denna anledning inte alla testlaboratorium har råd med det (speciellt att datorakustik kostar oproportionerligt lite jämfört med liknande mätutrustning). Dessutom måste testaren naturligtvis ha de "rätta öronen" och helst ha en uppfattning om kvalitetsljud inte från sitt hemmamusikcenter, utan från ljudet av en symfoniorkester i konservatoriesalen, till exempel. Hur som helst, även om datorakustik inte låtsas ta platsen för hi-end och glädja användarens öron med en tillförlitlig överföring av klangfärger, som korrekt förmedlar det känslomässiga innehållet i ljudbilden, bör den åtminstone inte förvränga ljudet av ett antal instrument och inte införa obehag i lyssnarens medvetande. Objektivt sett neutraliserar det mänskliga örat naturligtvis de flesta förvrängningar, isolerar och återställer ljudbilden även från spraket från en radiosänd högtalare, men när lyssnaren lyssnar på samma verk om akustik av högre kvalitet börjar lyssnaren urskilja nytt och ytterligare detaljer, några musikaliska nyanser (som att "...om du tittar med blotta ögat kan du se tre stjärnor!.."). Förmodligen också av denna anledning bör valet av datorakustik tas på ett mer seriöst och medvetet sätt.
På senare tid har antalet användare som vill utrusta sin dator med verkligt högkvalitativa högtalarsystem växt stadigt. För att göra uppgiften att välja lättare för dig, bestämde vi oss för att utveckla detta ämne på sidorna på vår webbplats, och för att recensionerna inte ska vara rent subjektiva till sin natur och inte bara baseras på författarens testares personliga preferenser, F-Center utrustade testlaboratoriet med en speciell anordning - PRO600S ljudanalysatorn producerade franska företaget Euraudio. Låt oss titta på den här enheten lite mer detaljerat.

Ljudanalysator Euraudio PRO600S

Euraudio PRO600S ljudanalysator är en kompakt mobil enhet designad för att utföra elektroakustiska mätningar i realtid. Dess kropp är gjord av slitstark plast, och ergonomiska utsprång på sidorna ger en viss komfort när du arbetar "på fältet". För stationär installation på ett stativ finns ett speciellt fäste i botten av enheten. I allmänhet finns det ganska många enheter med liknande syften i världen, men den huvudsakliga och fördelaktiga skillnaden mellan Euraudio PRO600S är dess fullständiga autonomi. Ljudanalysatorn har ett eget batteri inuti, vilket gör att du kan använda enheten borta från elektriska nätverk (batteriladdningen varar cirka fyra timmars batteritid). Ett intressant faktum: denna mobila ljudanalysator används av bilstereoinstallatörer, varför det finns ett alternativ att driva enheten från cigarettändaren. För stationär användning är en extern 12V strömkälla ansluten till PRO600S.
För att mäta akustiska parametrar väljs antingen en inbyggd eller en ansluten extern mikrofon i ljudanalysatorns inställningar, och för elektriska mätningar väljs en linjär ingång. Den inbyggda mikrofonen används i fall där hög mätnoggrannhet inte krävs (till exempel vid initial systeminstallation). Om uppgiften är att ta mer exakta parametrar, eller det finns behov av speciell placering av mikrofonen till högtalaren, kan du koppla externa högkänsliga mikrofoner till enheten. Vi har två sådana mikrofoner till vårt förfogande. Den första är en mikrofon från Neutrik (en framgångsrik ersättning för den inbyggda mikrofonen), den andra är en speciell Linearx M52 mikrofon designad för att mäta höga ljudtrycksnivåer (High-SPL Microphone). Kontakterna på dessa externa mikrofoner är AES/EBU (American Electromechanical Society/European Broadcasting Union, om jag inte har fel) och ansluts till audioanalysatorns XLR-kontakt via en speciell skärmad adapterkabel.

Neutrik mikrofon



High-SPL mikrofon Linearx M52



Uttag för anslutning av extern mikrofon

Ljudanalysatorns linjära ingång låter dig mäta elektriska (och akustiska) kretsar. Denna ingång kan anslutas till linjeutgångarna på förförstärkare, mixerbord, CD-spelare, equalizers etc. De enda undantagen är utgångarna från effektförstärkare, vars höga elektriska potential kan skada enhetens elektronik. Vid mätning med linjeingången visas nivåerna på LCD-displayen i dBV.

Läge för att mäta elektriska kretsar med linjär ingång

Enheten styrs med hjälp av ett grundläggande menysystem på skärmen och några knappar på frontpanelen. Den fem-tums monokroma LCD-skärmen har en upplösning på 240x128 pixlar, vilket ger enkel läsning. I andra fall, när ljudanalysatorn inte används i fält, kan du ansluta en skrivare eller dator till den. För detta ändamål har den IEEE1284 (LPT) och RS-232 (COM) gränssnittsportar.

På ljudanalysatorns bakpanel finns: linjeingång (1), inbyggd mikrofon (2), strömbrytare (3), kontakt för anslutning av extern strömkälla (4), COM-port (5), LPT-port (6)

Valet av ingångskälla i menyn Input Selection görs mellan den inbyggda mikrofonen (intern mikrofon), extern en tredjedels oktavmikrofon (1/3 okt extern mikrofon), extern High-SPL mikrofon eller linjeingång.

Välja ingångskälla

Det finns flera mätlägen: ett läge för att identifiera amplitud-frekvensegenskaperna för ett akustiskt system, den maximala ljudtrycksnivån, ett tävlingsläge med poängsättning och ett läge för att mäta elektriska banor. Metoden "vägning" eller "viktning" väljs från menyn Weighting SPL, som består av A-viktning, C-viktning och Linjär.

Att välja en vägningsmetod



Ljud tävlingsläge

Generellt sett, för att inte tråka ut läsaren med teoretiskt material, händer det så här. Den akustiska signalen som tas emot av ljudanalysatorn från mikrofonen skickas till dess bandpassfilter, som förstärker vissa frekvenser och jämnar ut (dämpar) andra. Dessa filter är en slags belastning. Det finns två typer av lastning, som betecknas med bokstäverna "A" och "C" (A- och C-viktning). Kurvan "A" bestäms av det ungefärliga inversa värdet på 40 phon ("phon" är en enhet med ekvivalent ljudstyrka lika med 1 decibel) av den ekvivalenta loudness-konturen, och kurvan "C" bestäms av 100 phon. Här dämpas låga frekvenser, och frekvenserna i talområdet (1 000 - 1 400 Hz) förstärks tvärtom. Läget "L" (linjär) indikerar ingen belastning.

Kurvorna "A" och "C"

Därefter kommer jag att försöka förklara på det mest populära sättet essensen av att mäta frekvenssvaret.

Frekvenssvarsmätning med Euraudio PRO600S

Så enheten låter dig mäta amplitud-frekvensegenskaperna för akustiska system genom ljudtryck i realtid. Om vi ​​tar det rent hypotetiskt, kan processen att mäta frekvenssvaret organiseras enligt följande: genom att sekventiellt ändra frekvensen för signalen vid ingången, mät det aktuella värdet av ljudtrycket vid utgången. För att få en "icke-suddig" uppfattning om formen på frekvenssvaret är det nödvändigt att utföra sådana mätningar på minst trettio segment av frekvensskalan i ljudspektrumet, placerade inte längre än en tredjedel av en oktav från varandra. Detta "manuella" mätläge kommer att ta avsevärd tid, vilket bara kan göras när du testar en enskild högtalare, och även då om du inte tar till några ytterligare justeringar i processen (för att sedan inte köra igenom alla frekvenser igen). Det är därför akustiska laboratorier använder metoden att mäta frekvensgången genom ljudtryck i realtid (RTA - Real Time Analyzing). Här, istället för separata signaler, tillförs en enda signal till systemingången, jämnt mättad över hela frekvensspektrumet för ljudområdet (från 20 till 20 000 Hz), vilket kallas "rosa brus". För örat liknar en sådan signal ljudet från en oinställd radio eller bruset från ett vattenfall. Det akustiska systemet återger "rosa brus", som i sin tur fångas upp av ljudanalysatorns mikrofon, varefter det skickas till dess bandpassfilter, som skär ut ett smalt frekvensband (var och en av sina egna) från spektrum, vars bredd är en tredjedel av en oktav. Till exempel är det första filtret inställt på ett band från 20 till 25 Hz, det andra - från 25 till 31,5 Hz, etc. Den förstärkta signalen för varje band i intervallet visas på LCD-skärmen på audioanalysatorn i form av en nivåkolumn. För att täcka frekvensområdet från 20 till 20 000 Hz kommer trettio bandpassfilter att behövas. Det är tydligt att enhetsindikatorn ska visa alla trettio nivåer. Det mesta av Euraudio PRO600S:s LCD-skärm tas upp av dessa tredjeoktavstaplar, som täcker ljudområdet från 25 till 20 000 Hz. På enhetens display visas frekvensskalan i logaritmisk form, vilket motsvarar uttrycket av tonhöjden i oktaver proportionell mot logaritmen för frekvensförhållandet (skärmupplösningen är sådan att en pixel på enhetens display är lika med en decibel) .
På höger sida av skärmen finns en indikator för den totala ljudtrycksnivån, som är utformad som en nivåkolumn med ett digitalt värde duplicerat ovanpå. Den använda laddningsmetoden anges under denna stapel.

Frekvenssvarsmätning i realtid för ljudtryck

Vid mätning av frekvenssvar är det möjligt att ändra integrationstiden, med andra ord ljudanalysatorns svarstid på förändringar i ljudmiljön. Det finns tre lägen för detta: Snabb (125 ms), Långsam (1 s) och Lång (3 s). Mätningarna kan när som helst pausas och ljudanalysatorns aktuella avläsningar kommer att "frysas". Nu, om du trycker på en av de fem sifferknapparna, kommer displayavläsningarna att skrivas till minnescellen som motsvarar knappnumret. Det här alternativet finns kvar för att överföra data från ljudanalysatorn till skrivaren.
Enheten levereras med en CD-skiva som innehåller verktygsprogrammet Euraudio, vilket är ganska enkelt. Den saknar analytisk del och krävs främst för att presentera testresultat på en dator. Dessutom konverterar programmet avläsningarna av en tredjedels oktavfilter till digital form, och registrerar de avgränsade data i en textfil (för konvertering till alla kända kalkylblad).

Vid mätning av frekvenssvaret, för att inte införa distorsion från förförstärkarna på något ljudkort, ansluts högtalarsystemet som testas direkt till den linjära utgången på CD-spelaren, och testsignalen "rosa brus" läses från en speciell IASCA CD.
Den relativa ojämnheten hos frekvenssvaret bestäms enligt följande: baserat på data som erhålls med hjälp av en audioanalysator, hittas den maximala skillnaden mellan intilliggande bandpassfrekvensfilter, varefter skillnaden mellan dem beräknas. Med hänsyn till det faktum att våra tester involverar akustiska multimediasystem, vars klass är en storleksordning som skiljer sig från klassen av högkvalitativ hushållsljudutrustning (många system fungerar helt enkelt inte i intervallet 20 - 20 000 Hz), vi beslutade att begränsa beräkningen av ojämnhet i frekvensgången till ett segment från 50 till 15 000 Hz. Baserat på frekvenssvarsojämnhetsindikatorn kan vi prata om kvaliteten på ett visst akustiskt system. Övergångsfrekvensen bestämdes visuellt från det uppmätta frekvenssvaret. Förresten, från bilden kan du lära dig om inställningarna för subwooferns basreflexport och inställningsfrekvenserna för systemets bandpassfilter.
Den maximala ljudtrycksnivån mättes enligt följande: en SPL-mikrofon är ansluten till enheten, lämpligt mätläge väljs från menyn och alternativet att spara toppvärden är aktiverat. Därefter lanseras SPL Competition-testspåret från IASCA-CD:n, som "tvingar" systemet att arbeta vid högsta möjliga acceptabla värden. Under detta steg visas endast den maximalt uppnådda ljudtrycksnivån på ljudanalysatorns display (och kvarstår som en topp). Det är med denna parameter som man kan bedöma förmågan hos ett visst akustiskt system att "vända på insidan" när man lyssnar på maximala volymnivåer.

Mätläge för maximal ljudtrycksnivå

I slutet av testningen registrerades vissa mätresultat i en tabell, varvid man tittar på vilka det är ganska lätt att förstå vilket system som förtjänar uppmärksamhet. Så genom att göra mätningar med en ljudanalysator kan vi bedöma den maximala ljudtrycksnivån, den relativa ojämnheten i frekvenssvaret, delningsfrekvenser och det faktiska omfånget av reproducerade frekvenser av det akustiska systemet. Med den sista parametern kan du kontrollera avvikelserna mellan de egenskaper som deklarerats av tillverkaren och de som erhållits av oss.

Impedansmätning

Ljudanalysatorn, som jag redan sa, är utrustad med en linjär ingång, designad i form av en RCA-kontakt. Tack vare detta låter enheten dig gå längre än bara akustiska tester genom att mäta ljudtrycksnivån när du tar emot data från en mikrofon. Med hjälp av denna linjära ingång kan du ansluta över högtalarsystemets elektriska krets och mäta (ungefär, förstås), till exempel impedans och harmonisk distorsion.
Impedans är en mycket användbar funktion som kan användas för att testa en högtalares förmåga att fungera korrekt vid en given förstärkningsnivå och för att notera resonansfrekvenserna hos en subwoofer. För att utföra mätningen appliceras en "rosa brus"-testsignal på ingången på högtalarförstärkaren. Ta en titt på figuren nedan: Förstärkaren ska inte vara överbryggad (dvs dess negativa pol ska vara gemensam jord). 4 och 8 ohm motstånd används för kalibrering. Först väljs ett 4 Ohm motstånd och volymen ökas tills läsbara signalnivåer visas på ljudanalysatorns display (vanligtvis är denna nivå en rak linje). Efter detta väljs 8 Ohm-läget och nivåerna ställs in för det. Omkopplaren ställs sedan in för att testa högtalaren, och genom att jämföra de två linjerna uppskattas dess impedans över hela det akustiska området och hitta dess resonansfrekvens (eller frekvenser).

Impedansmätningskrets

Obs: tyvärr hade vi för tillfället inte tid att förbereda ett stativ för impedansbestämning, så resultaten för detta steg kommer att vara tillgängliga lite senare.

IASCA Competition Audio Test CD

Låt mig börja med det faktum att i slutet av 70-talet försökte akustiktillverkare medvetet dra analogier mellan ljudutrustning och... strykjärn, och mycket aktivt införde i konsumenternas medvetande uppsättningar tekniska krav, vars uppfyllelse skulle garantera (förmodligen) utrustningens högsta ljudkvalitet. Till och med då kallades tillverkare som försökte lita på objektiva parametrar "objektivister". Men i början av 80-talet blev de alla besvikna i form av en minskad efterfrågan och en allmän nedgång i försäljningsvolymer för ljudutrustning, trots att "objektiva parametrar" ständigt förbättrades, och av någon anledning ljudkvaliteten, tvärtom blev det värre. Denna allmänna trend gav impulser till födelsen av den subjektivistiska rörelsen, vars slogan chockade många ortodoxa människor: "Om det finns motsättningar mellan objektiva parametrar och subjektiva bedömningar, bör resultatet av objektiva mätningar inte beaktas." Men med dagens mått mätt visade sig subjektivisternas dåvarande paroll vara ganska balanserad. Även om auditiv perception kan svika oss, är det ändå det känsligaste verktyget för att bedöma ljudkvalitet. Själva bedömningen kan inte ges utan att lyssna på olika testmusikaliska kompositioner (symfonisk och instrumental musik, gosskör och berömda tenor-, jazz- och rockkompositioner), så många skivbolag har utvecklat speciella samlingar, som den om vilken vidare berättande.
Vår testmusikskiva kan kallas universell. Den används både för att fastställa objektiva parametrar (vissa spår används som en testsignalkälla) och för att konstruera subjektiva lyssningsbedömningar. Detta är en IASCA Competition CD från en ganska välkänd internationell förening International Audio Sound Challenge Association.

Det finns 37 ljudspår på den här skivan, och vissa spår är kommenterade, vilket gör lyssnaren uppmärksam på vad man ska vara uppmärksam på när man lyssnar. Förresten, information om denna skiva finns i CDDB-databasen, så efter installation i datorns CD-spelare laddas titlarna på alla dess spår ner från Internet. Ordningen i vilken poster placeras på en skiva följer en viss lag, d.v.s. fonogram delas in i grupper efter de ljudegenskaper som bedöms (tonal renhet, spektral balans, ljudbild, etc.). Många inspelningar är hämtade från kända musikarkiv som Telarc, Clarity, Reference, Sheffield och Mapleshade. Nedan är låtlistan för IASCA Competition CD.

IASCA Competition CD-spellista