АЧХ. График - нафиг?

Очень часто сталкиваюсь с мнениями, что график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может смело идти нафиг. Что он не важен, что наше ухо совсем не линейное, что записывают реальные музыкальные инструменты или голос микрофонами с кривыми АЧХ, на монтаже происходят еще более страшные вещи, и никакой ценности в способности ваших колонок воспроизвести ровную АЧХ как будто бы и нет.

Во-первых, это не так, и не имеет значения, на сколько у нас кривые уши или кривые звукорежиссеры – в любом случае, ровная акустика даст более реалистичный и приближенный к оригиналу звук. Если, конечно, не будет каких-либо значимых проблем в других параметрах.

Во-вторых, я вам расскажу о другом взгляде на амплитудно-частотную характеристику, который вам может показаться гораздо более обоснованным и более практически применимым.

Применять коррекции нет смысла?

Большинство противников измерений говорят о том, что измерять амплитудно-частотную характеристику с целью применить коррекции и искусственно выравнивать АЧХ смысла нет - звук становится не живым, не ярким, пережеванным, и т.д. Делается глобальный вывод: график не важен и не нужен, слушаем ушками то что есть, радуемся.

А сколько баек о том, что две одинаковые АЧХ разных акустических систем могут звучать совершенно по-разному? И здесь я даже не буду сомневаться в том, а одинаковые ли? А измерялись ли? Да пофиг, это не имеет значения, потому что я предлагаю смотреть на все это с совершенно другой стороны.
Сразу к основной идее:
Неравномерности АЧХ - это индикатор, указывающий на проблемы в акустической системе.

Если разбираться с причинами конкретных искривлений графика АЧХ и устранять их - можно и график выровнять, и звук не убить.

Не понятно? Не страшно, сейчас все объясню.

Идеальный динамик имеет линейную АЧХ. Наверное:) Точно не знаю, так как идеальных динамиков не встречал, их вроде как не бывает.

Добавляем к идеальному динамику реальные физические свойства и особенности и следим за тем, как меняется его график. Напомню, изначально это прямая линия, идеальный динамик все частоты играет с одинаковым уровнем.

Во-первых, у динамика есть резонанс и поведение в этом частотном диапазоне определяется параметрами Тиля-Смолла. Оказывается, ниже частоты резонанса появляется завал, сама частота резонанса торчит над остальным графиком (если полная добротность динамика сильно больше единицы), или не торчит и примерно является точкой излома графика (если добротность около единицы) или вся зона резонанса заметно провалена относительно среднечастотного излучения, если добротность существенно ниже 1.

В реальной жизни при измерении реальных динамиков от одного и того же источника было бы немного иначе: у динамика с низкой добротностью уровень СЧ/ВЧ был бы выше.

Далее - на высоких частотах динамик тоже заваливает АЧХ, например из-за индуктивности катушки - сопротивление с ростом частоты повышается, энергии в него поступает меньше, отдача падает.

Проблема в том, что реальная АЧХ динамика может выглядеть как-то так:

Есть разница?) Наверное, мы не всё учли… В целом, все глобальные моменты на месте: спад ниже резонанса есть, завал на ВЧ есть, условно горизонтальный участок в середине есть... как есть и куча дополнительных изгибов, заломов, пиков и провалов на кривой АЧХ. Да, мы просто не все учли!

Как со всем этим разобраться?

Реальный динамик на частотах, выше определенной динамик выходит из поршневого режима, перестает двигаться как твердое тело. Для каждого динамика это своя частота, зависит от размеров диффузора и его механических свойств. Естественно, что такой переход отобразится на АЧХ.
Есть акустические системы, построенные принципиально таким образом, чтобы каждый из динамиков играл только в поршневом режиме - эти проблемы исключаются.
Участок до выхода из поршневого режима тоже может быть не ровным. Это может зависеть от мотора, точнее от индукции в зазоре.

До 200Гц график абсолютно плавный - это участок до выхода диффузора из поршневого режима. Это именно недостаток индукции в зазоре - как результат ровной полочки нет совсем.
Дополнительные проблемы могут быть и выше по частоте - иногда бывает ярко выражен собственный резонанс диффузора. Этим славятся, например, пластиковые или алюминиевые диффузоры - у них есть явный всплеск, явная проблемная частота.

Или другой пример другого резонанса диффузора 10ти дюймового басовика:

Явно присутствует проблема на 2,5кГц, которая также отображена и на импедансной кривой. На этих частотах динамик играть не должен.
Думаю, уже должно быть понятно, к чему я клоню.

Подход к графику АЧХ, о котором я рассказываю, заключается в поиске причин, вызвавших неравномерности на графике. Если мы эти причины устраним или минимизируем – мы рискуем выровнять итоговую АЧХ, при этом значительно улучшив качество и точность звука, так как мы убираем или минимизируем паразитные резонансные процессы в акустической системе.

Примеры из реальной жизни:

Теперь ближе к практике. Имеем какую-то систему, которая имеет какой-то график.

Например, такой.

Что о нем можно сказать?
Да почти ничего)
Кроме общего понимания частотного диапазона (он тут представлен в полном объеме) и фиксирования самых явных выпуклостей и "впуклостей". Гадать только можно – на графике множество изломов, пиков и провалов. Иногда, так сказать, «на опыте», можно предположить причины самых явных проблем, если знать условия измерений, особенности акустики и помещения.

Кстати, у меня есть целый плей-лист с моими попытками что-то конструктивное сказать, рассматривая базовые измерения. Вполне информативно, рекомендую к просмотру: https://www.youtube.com/playlist?list=PLcTdPx1YkIctZx8vQo2ECX-ZxnemFV8F1

Но в целом – легче даже и не пытаться умничать, рассматривая базовый график, а делать дополнительные, уточняющие измерения, способные в явном виде показать разные особенности акустики.

График в комнате выглядит так: вроде вполне нормально?

С нюансами, конечно, но вполне ничего, бывает и хуже.
Но если снять измерение этой акустики с применением временного окна, то появится вот такая картина: явный провал на стыке полос, явная несогласованность динамиков.

Отражения от стен и предметов в комнате прослушивания при стандартном измерении скрывают проблему, но на слух мы ее будем чётко фиксировать. Нужно менять фильтр, заново согласовывать динамики, без этого акустическая система звучать нормально не будет.

Или вот такой график трёхполоски – кривоват? Кривоват!

Кто виноват в кривости АЧХ – понятно? Не понятно. Но, если просто сделать измерения динамиков по отдельности, уже становится многое понятно.

Становится очевидно, что низкочастотник хорошо было бы подрезать к 2-3кГц, чтобы убрать эту странную М-образную фигуру. Существенное искривление АЧХ вызваны какими-то резонансными процессами, допускать к работе динамик на этом диапазоне не желательно. Там будет куча других проблем, не только связанных с АЧХ, наверняка там будут и долгие затухания, и дополнительные гармоники.

Становится очевидно, что и среднечастотник играет выше, чем нужно: его горб на 13кГц явно подчеркнут в суммарной АЧХ, его тоже нужно ограничить по высоким частотам.

Или график более серьезной многополосной системы – вот ее график АЧХ с метра на оси пищалки. Нормально же?

Вроде совсем не плохо, явных проблем как будто и не видно!
А если спускаться вниз или вверх от оси ВЧ динамика, то график меняется принципиально.

Это уже не нормально! Если слушатель расположен выше оси ВЧ динамика (а так будет во многих случаях), то он ловит явные проблемы на стыках полос динамиков. Определенно есть смысл пересмотреть фильтры, особенно, если при прослушивании вы находитесь выше колонки.

Также, на АЧХ четко видны искривления от стоячих волн внутри корпуса, органных резонансов длинной трубы фазоинвертора, в особо тяжелых случаях звук штампованной корзины тоже виден, и это мы еще говорим о внутренних проблемах колонки, а есть же еще баффл-степ, отражения от ближайших предметов и стен, да и в целом влияние комнаты.

Ну как, уловили, в чем суть?

Возвращаемся к основной идее, которую я озвучил в начале ролика:

Неравномерности АЧХ - это индикатор, указывающий на проблемы в акустической системе.

Теперь понятнее? Разглядывание графиков уже не кажется такой бестолковой идеей?

Точнее так: разглядывание чужих графиков, непонятно как и в каких условиях сделанных - это явно совершенно бесполезная затея. Но если знать, что именно снимать, куда смотреть, и какую информацию выискивать - то можно получить много точной и ценной и объективной информации о работе акустической системы. А самое главное - можно понять, что именно нужно сделать, для устранения этих недостатков.

Если вам эта тема понравилась и вы хотите большего, то я могу вам предложить более углубленного погружения в тему домашних измерений АС и осмысленного подхода к измерению акустических систем.

У меня есть мини-курс по домашним измерениям, в котором подробно освещен процесс измерений – от того, чем и как измерять, до анализа и интерпретации измерений. Там три основных блока: общая информация о измерениях, измерения самой колонки без влияния комнаты и определение влияния акустики помещения. За подробностями сюда: https://t.me/+7w9FaAoUOaQzOGMy

В итоге – мы в этом материале рассматривали только АЧХ, а есть ведь еще куча разных интересных графиков, которые тоже можно принимать во внимание и получить дополнительные данные. Можно оценить фазу, длительность затуханий, искажения, график ГВЗ и т.д. Это существенно расширит ваше понимание о том, что на самом деле происходит в вашей акустической системе, и даст понимание, что именно нужно сделать для того, чтобы реально улучшить качество звука.
Или наоборот - искривление АЧХ в следствии какой-либо проблемы влечёт за собой искажения многих других параметров. Избавляемся от проблем на АЧХ - избавляемся от проблем звука.