Стендам нужны уши: о недостоверности измерений АЧХ наушников

    Сегодня многие покупают наушники вслепую (вглухую), без прослушивания, полагаясь на технические характеристики и на графики АЧХ, заботливо выложенные пользователями многочисленных аудиофорумов. Особенно такие покупки характерны для интернет-магазинов. Общеизвестно, что частотные особенности звучания определяет АЧХ. При этом, если постараться, на одну и туже модель можно найти несколько совершенно разных графиков с существенными различиями, что настораживает.


    Не редко результатом покупки становится разочарование и несоответствие купленной пары ожиданиям, возникшим при просмотре графика – хотели, мол, басовитые, а они больше выделяют середину и т.п. Кроме того, при субъективном сравнении разных моделей наушников с одинаковыми или очень близкими графиками АЧХ, наблюдается существенная разница в субъективной оценке звучании.

    Под катом описание одной из распространённых причин, способы её решения и несколько рекомендаций по самостоятельной доработке стенда.

    Полагаю, многие уже поняли, что ключевая проблема заключается в методике измерения. Именно о ней и пойдёт речь. При измерениях чаще всего используется «голый» микрофон, чего нет в реальных условиях, так как наушники с той или иной силой прижаты к голове. Кроме того, звуковые волны до момента воздействия на барабанную перепонку улавливается ушной раковиной и проходит через наружный слуховой проход. Закономерно, что результаты тестов без учета этих параметров демонстрируют не то, что есть на самом деле.

    Поводом для создания это поста стала магистерская диссертация Марко Хиипакка «Измерительная аппаратура и техническое моделирование акустики уха», написанная на кафедре обработки сигналов акустики факультета связи и автоматизации Хельсинского технологического университета, а также экспериментов видеоблогеров stalker29218 и Александр TheHitty, обративших внимание на эту проблему.

    Проблемы и их решения


    По мнению Марко Хиипакка, при измерении АЧХ не учитываются акустические особенности самого уха. Общеизвестно, что свойства слуха крайне индивидуальны и находятся в прямой зависимости от наших анатомических особенностей. Как правило, измерения акустических параметров наушников (как, впрочем, и другой аудиотехники) проводятся без учета анатомии.

    Сравнение АЧХ наушников (особенно закрытого типа) при использовании «голого» микрофона обнаруживает существенную разницу с результатами при использовании стенда, где амбушюры прижаты к плоскости. Еще большие различия демонстрирует стенд с имитацией наружного слухового прохода и ушной раковины.



    Красный – открытый стенд;
    Желтый – прижатие амбушюр к поролону;
    Зелёный – силиконовая имитация кожи;
    Синий – силикон + ушная раковина + наружный слуховой проход.


    Открытый Стенд Александр TheHitty


    Закрытый Стенд Александр TheHitty


    Стенд Александр TheHitty с имитацией кожного покрова


    Стенд Александр TheHitty с имитацией кожного покрова, наружного слухового прохода и ушной раковины

    Как можно видеть из графиков, опубликованных Александром при использовании более достоверной методики, возникают существенные изменения. Наиболее значительно влияет на звук закрытое пространство, а также длина и ширина наружного слухового прохода. При увеличении длины прохода резонансный пик, возникающий в диапазоне между 2 и 4 кГц, смещается в сторону низких частот. При уменьшении ширины, напротив, в сторону ВЧ, что хорошо видно на графиках.


    График результатов Александр TheHitty

    Помимо прочего возможны изменения АЧХ, вызванные отложением ушной серы в наружном слуховом проходе. Как показывает приведенный ниже график, наличие серы (использован имитатор – воск) в определённой степени влияет на кривую.



    Данные исследований Марко Хиипакка и Александра TheHitty совпадают по результатам тестовых измерений АЧХ в основных моментах.


    Frequency response at the ear canal entrance of Adecs with three different


    Один из стендов Марко Хиипакка в разрезе

    Всё, что было описано, в основном касается полноразмерных моделей, и в особенности полезно для проведения измерений с наушниками закрытого и полузакрытого типа. В своей работе Марко Хиипакка предложил также оригинальные идеи для внутриканальных наушников. Вот несколько примеров, которые позволяют производить измерения без применения масштабного стенда.



    Из чего это делать


    Перед моделированием ушной раковины и наружного слухового прохода, имеет смысл обеспечить должную звукоизоляцию и имитировать кожу. В качестве изолятора можно использовать любой звукопоглощающий материал, например, поролон, как сделал Александр TheHitty.



    В качестве имитатора кожи обычно используют силикон с плотностью 29 — 30 ед. по Шору.
    Такой же силикон можно использовать при создании имитатора ушной раковины и наружного слухового прохода.


    Следует учитывать, что снять слепок со слухового прохода достаточно сложно, проще изготовить полую силиконовую трубку с 2 изгибами, сужением, длинной 28 мм и шириной 5-7 мм (средние параметры для человеческого уха).



    Марко Хиипакка применял пластиковые трубки, а в ряде исследований ограничился стандартным шприцем (в случаях, требовалось измерить АЧХ внутриканальных наушников).



    В качестве крепежа для всего этого дела можно использовать фанеру, гипсокартон, ДСП или ещё что-нибудь. Главное условие — изолированность имитатора наружного слухового прохода и герметичное закрепление микрофона.

    Итог


    Учитывая низкую точность измерений, наивно верить в то, что можно понять, как звучат наушники, используя результаты тестов АЧХ, найденных в сети. Также глупо полагать, что любые измерения не отражают реальной картины, а звук следует оценивать только субъективно. При получении результатов теста важно знать, как этот тест проводился и насколько учитывал анатомию человека, насколько «чистым» является исследование (это касается не только АЧХ, но КНИ, IMD и прочих характеристик). Перед покупкой наушников их всё-таки следует слушать, для чего, собственно, и открыты многочисленные шоурумы, где это можно делать с комфортом.
    Метки:
    Pult.ru 91,17
    Крупнейшая сеть Hi-Fi, High End в России
    Поделиться публикацией
    Комментарии 50
    • +3
      Перед покупкой наушников их всё-таки следует слушать, для чего, собственно, и открыты многочисленные шоурумы
      Слушаем «оффлайн», заказываем онлайн с доставкой на дом и возможностью бесплатного возврата в течение двух недель. Интересно, как «шоурумы» и иже с ними выживают в эпоху онлайн торговли.
      • 0
        «заказываем онлайн с доставкой на дом и возможностью бесплатного возврата в течение двух недель» — вполне резонная альтернатива.
        Ну в силу того, что многие люди до сих пор в них ходят — даже не выживают, а живут. Я не настаиваю на том, чтобы кто-то ходил… Возможно, нам было бы проще не платить за аренду).
        • +1
          И что потом делают с теми наушниками, которые «вернули в течение двух недель»?
          Я лично после кого-то уже (б/у) наушники не хочу покупать, тем более, если за цену новых.
          Вывод статьи:
          Чаще чистите уши. Это бесплатно улучшит звук.
        • +1
          Да очень просто выживают. Во-первых, разница в цене далеко не всегда оправдывает геморрой с доставкой, ее ожиданием итд. Если наушники реально понравились, многие люди готовы немного переплатить, чтобы получить их здесь и сейчас.

          Второй момент — работа продавца. Если он реально разбирается и помогает, предлагает варианты, рассказывает чем отличаются, дает хорошие рекомендации по использованию (а не просто читает с упаковки название и ценник), далеко не каждый человек после этого готов на него плюнуть и уйти, заказав в интернете.

          Это касается не только акустики разумеется, а и любого не совсем уж ширпотреба.
        • +1

          Чаще чистите уши. Это бесплатно улучшит звук.


          Или наоборот. И тогда уже будет неважно.

          • +1
            Для коррекции АЧХ придумали эквалайзер. Плохо только, что устройств для воспроизведения звука много, в каждом своя реализация эквалайзера, причём не всегда адекватная, и нет возможности быстро синхронизировать или изменить настройки.
            • 0
              Если бы все недостатки лечились подкруткой АЧХ, то между наушниками за 100р. и 100тыс.р. не было бы разницы. Но к сожалению есть и другие параметры которые довольно сильно влияют на звук и которые довольно сложно скорректировать.
              • +3
                Но наушникам и за 100000 рублей понадобится эквалайзер, ибо АЧХ зависит и от ушей, а уши у всех разные.
                • 0
                  Во-первых, мозгу на самом деле плевать на нюансы ачх, ко всему привыкает. Главное чтоб не было перегруженных областей, заглушающих другие частоты как в ушах/мозгах, так и в источнике звука.
                  Во-вторых, хоть мозгу и плевать, но на подсознательном уровне все равно звук может как нравиться, так и не нравиться. И ни ровная форма ачх, ни тем более цена тут не решают. Эквалайзер конечно может сделать получше, но это дополнительный девайс, который еще и денег стоит.
                  • 0
                    Есть прикольные треки для тестирования аудио, к примеру есть трек где мелодию не слышно если порвал в басе. Если в ачх нет анатомической ямки на 6кГц, то от долгого прослушивания будут болеть уши. Павер метал к примеру без ровного ачх слышится как банда из соседнего подъезда, равномерный звуковой фронт очень важен. Ачх тут решает очень и очень. Просто большинство производителей выезжают за счет рекламы а не ачх, и так называемые аудиофилы, прыгая от одного элитного производителя к другому, за всю жизнь могут так и не услышать нормальный звук. Отсюда все эти разговоры про то что ачх не важен.
                    • 0
                      Все верно. Только наушники начиная даже с не очень дорогих (на вскидку баксов 100, на деле наверно даже меньше) уже не выделяются откровенно плохой ачх. Разве что умышленно (для любителей бум-тыц). Потому и написал что плевать на нюансы. Кстати павер мне на очень уж плоских наушниках наоборот кажется кашей. А про «анатомической ямки на 6кГц», мне кажется что это уже работа звукача, но спорить не буду.
                      • +2
                        У меня были наушники за пятьсот баксов, выравнивал эквалайзером 20 дб, просто мрак. Среди аудиофилов ценились за как раз таки ровный нейтральный звук. Что показывает на сколько аудитория предвзята. Большинство дорогих наушников — это кривая ачх в попытках создать уникальный эффект присутствия в зале или чтобы звон тарелочек подчеркнуть. Аудиофилы от этого пищат и несут деньги. А если кто говорит что звук отстой, сразу говорят что это у вас усилитель дешевый или не достаточно ламповый. Купившему же дорогой усилитель говорят что у вас дескать уши не в порядке. На самом деле это все вкусовщина, а нормальный более менее ровный звук можно получить и из наушников за 50 баксов, но конечно не из первых попавшихся. И усилитель далеко не всегда нужен.
                        • 0
                          А вы измеряли ачх после коррекции? Или просто вас такой звук устроил?
                          • +1
                            Есть технологии выравнивания без замера. К примеру, можно взять синус, который звучит одинаково громко на всем диапазоне, и при помощи параметрического эквалайзера добиться чтобы он звучал одинаково громко в наушниках. Такой способ принимает во внимание большое количество индивидуальных особенностей и исключает огрехи которые иначе возникают при замерах. Вот подробное описание: forum.ixbt.com/topic.cgi?id=12:50632
                            • –1
                              Это субъективная оценка.
                              • +1
                                Зато, это дает поправки на всю систему, а не только сам наушник. Не факт, что итог будет строго линейным (по спектру мощности), но будет близок к линейному по слышимости. Не пробовал так делать, но выглядит логично.
                                • +1
                                  Все верно, но если сделать таким методом ровную на слух ачх, а потом сделать пару горбиков на пару дб, то через некоторое время исенно эта ачх будет восприниматься как ровная.
                                  • 0
                                    А, вот вы о чем, не совсем правильно понял сначала. Ну да, полностью согласен. Именно потому я обычно довольствуюсь наушниками за 10-15 баксов. Не «пердят» и ладно — за неделю привыкнешь (я немного утрирую, разумеется). Есть только один косяк — это работает лишь при условии что всегда пользуешься одними и теми же.
                                    • 0
                                      Хотя нет, насчет цен я наврал — бакс еще не настолько вырос))
                                • 0
                                  Да, субъективная. Для чистоты нужно брать шум, который вы лично будете воспринимать как ровный на студийной системе, выравненной по всем правилам. И тогда тоже можно будет сказать что это субъективно. Объективно же не сделать, потому что у нас еще нет таких технологий, в каждой какие-то минусы.
                            • –1
                              Я кстати за ценой не гонюсь. У меня комплект сенхов на все случаи жизни. На момент покупки стоили как раз баксов по 50-70
                          • +1
                            Сложные композиции (например тот же метал) очень чувствительны к резонансу в закрытых наушниках. Больше резонанса на различных звуковых участках — больше все сливается в одну единую кашу. И резонанс практически не исправить электронной корректировкой, в отличии от АЧХ. Единственный резонанс который можно уменьшить — это так называемый «демпинг фактор», путем уменьшения выходного сопротивления усилителя.
                            • 0
                              А где можно найти такие треки? Мне прямо стало интересно свои наушники потестировать.
                          • 0
                            Не в одной АЧХ дело. СМ некоторой долей вероятности у более дорогих моделей будет меньше других искажений.
                        • 0

                          Звук должен быть оригинальным. Таким, как его записали, например, Pink Floyd или Led Zeppelin. А не таким, как его выкрутил слушатель.


                          Эквалайзеры — это зло.

                          • 0
                            Так эквалайзер для того и нужен, чтобы на вашем оборудовании оно звучало так же как было задумано.
                            • 0
                              У вас на самом деле противоречивые утверждения. Эквалайзер как раз и нужен для того, чтобы накрутить звук ближе к оригинальному, когда нет возможности слушать в идеальном помещении на идеальной аппаратуре. Если нет возможности такое себе организовать, то вообще музыку не слушать?
                              • 0
                                А откуда слушатель может знать, как должна звучать конкретная музыка в идеальном помещении на идеальном оборудовании? Очевидно что никак.

                                И наиболее распространенный случай, когда эквалайзер выкручивается под собственное понимание звучания и услышав иной раз знакомую композицию можно ее узнать с новой стороны — причем не с самой лучшей.
                                • 0
                                  причем не с самой лучшей.
                                  А как вы определяете лучшесть сторон?
                                  А откуда слушатель может знать, как должна звучать конкретная музыка в идеальном помещении на идеальном оборудовании?
                                  К счастью ему это не требуется. Ведь именно для таких вещей придуманы АЧХ. Все, что нужно пользователю — знать частотные характеристики собственного оборудования и сделать их коррекцию для приближения к «ровным» при помощи эквалайзера.
                                  • 0
                                    А как вы определяете лучшесть сторон?

                                    Это когда я слушал, например, Pink Floyd на заведомо качественной аппаратуре и потом услышал эту же композицию но уже с выкрученными басами.

                                    Все, что нужно пользователю — знать частотные характеристики собственного оборудования и сделать их коррекцию для приближения к «ровным» при помощи эквалайзера.

                                    Я Вас понял. Это идеальный случай использования эквалайзера. Причем как правило у таких аудиофилов аппаратура не требует особой коррекции.

                                    В массе своей люди просто выкручивают частоты как им в голову взбредет. Либо просто применяют стандартный пресет.
                                    • 0
                                      Но вы так и не обьяснили, почему с выкрученными басами хуже.
                                      Я Вас понял. Это идеальный случай использования эквалайзера.
                                      Но его достаточно чтобы говорить, что эквалайзер не зло. И нет, от уровня оборудования это никак не зависит.
                                      • 0

                                        Ок.
                                        Я уточную.
                                        Эквалайзер в неумелых руках — зло.

                                        • 0
                                          Согласен. Но в неумелых руках все зло.
                                          • 0

                                            Ну обычным усилителем (с единственными элементами управления в виде кнопки питания и ручки громкости) или АС или наушниками испортить музыку нельзя, а вот эквалайзером с пресетом "авто" — запросто.

                                            • 0
                                              Думаю, каждый имеет право слушать с теми настройками, с которыми ему нравится.
                                              • 0
                                                вроде как да, но длительное прослушивание кривой АЧХ пагубно сказывается на восприятии в будущем.
                                  • 0
                                    Что значит никак? Если баса хоть чуть-чуть больше, чем нужно, то музыка превращается в бубнёж. Если высоких хоть чуть-чуть больше, чем нужно, то музыка становится плоской, тарелки ударной и шипящие в вокале начинают резать по ушам. И вообще при наличии горбов и впадин в АЧХ всё начинает звучать неестественно, и особенно это заметно на вокале.
                            • 0
                              Есть нюанс — профприменение и любительское.
                              Проф — это если ты делаешь звук/музыку для других — тогда нужно чтобы наушники вносили минимум своего. А пользователь разберется уже.
                              Любительское — для себя любимого. И тут уже что угодно и когда угодно. Вот сегодня мне хочется усилить высокие, а завтра захочется баса, причем на одной и той же композиции.
                              • +2

                                Я не силен в этой области, просто логика:


                                1. Автор говорит, что значение графиков АЧХ переоценено потому что уши у всех разные. Но если, например, есть две пары наушников и одна пара более басовитая "по документации", то она должна быть и более басовитая при прослушивании обеих пар одним и тем же человеком. Логика же подсказывает, что будет некорректно сравнивать разные пары наушников для РАЗНЫХ людей. Т.е. ИМХО на АЧХ можно и нужно полагаться, конечно с некоторыми оговорками.
                                2. Вне зависимости от того, верен ли посыл статьи, перед покупкой наушники ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно слушать самому, потому что фактор субъективности в этом деле очень значим.
                                • 0
                                  Отличный коммент, спасибо.
                                  • 0
                                    Субъективное восприятие в той или иной степени определяется вполне объективно измеримыми факторами. Посыл статьи в том, что опираться на измерения (в данном случае АЧХ) проведенные без учета достаточно важных факторов смысла не имеет. Тут ещё проблема в том, что на основании подобных измерений многие делают выводы и публикуют их на аудиофорумах, а многие делают выводы о продукте начитавшись топиков с подобными измерениями. Субъективизм восприятия — важно, но тут главное понять, что нужно либо самому замерять и делать это правильно — чтобы получить корректный результат, либо искать нормальные измерения, где описана методика, которая выдаёт результаты близкие к истине. На худой конец опираться на субъективное восприятие и слушать, что в любом случае лучше, чем неизвестно как проведенное измерение.
                                    • 0
                                      Логика подсказывает, что наушники с одинаковой АЧХ, полученной на одинаковых стендах, будут одинаково восприниматься одним и тем же человеком. Таким образом, хоть АЧХ и не даст мне априорных знаний для выбора, потом я могу использовать ее для сравнения с другими, измеряемыми на таких же стендах. Или я не прав?
                                      • 0
                                        Для сравнения пар — да. Для понимания того каким будет звук у конкретной пары — нет. И ещё такая ситуация со сравнением может иметь место при строго одинаковых условиях измерения. Один и тот же стенд, микрофон и прочее.
                                  • +1
                                    Статья поднимает интересную тему. Форма ушных раковин и ушного прохода не случайна. Она предназначена для внесения существенных искажений в исходный звук. Эти искажения зависят от того с какого направления пришел звук. За счет знания о том как «на самом деле» должен звучать сигнал мозг определяет направление на источник звука.
                                    За счет этого «наушники-затычки» дают «плохой» звук, который воспринимается как звучащий внутри головы. Накладный наушники обычно звучат значительно интереснее за счет того, что вовлекают в работу ушную раковину и за счет этого делают звук более «живым», он уходит из головы, возникает «звуковая сцена».
                                    Замеры параметров звука, описанные в статье дело очень интересное, но при интерпретации результатов стоит учитывать вышесказанное.
                                    • +1
                                      Недавнее видео на эту тему (о направлении, в особенности по высоте) www.youtube.com/watch?v=Oai7HUqncAA
                                      • 0
                                        Очень ярко и доказательно. Не видел раньше, спасибо за это видео.
                                      • 0
                                        Накладный наушники обычно звучат значительно интереснее за счет того, что вовлекают в работу ушную раковину и за счет этого делают звук более «живым», он уходит из головы, возникает «звуковая сцена».

                                        длительная неподвижность звука относительно головы все равно проецирует его внутрь головы. при чем «длительная» это несколько поворотов головы.
                                        да и на самом деле ушная раковина в данном случае мало работает.
                                        • 0
                                          Речь идет о том, как возникает субъективная оценка локализации источника звука. Послушайте одну и ту же стереозапись на колонках и на наушниках «затычках» и вы почувствуйте огромную разницу в том куда мозг поместит источники звука. Эта разница, во многом, и обусловлена влиянием «искажений», вносимых ушной раковиной.
                                          • 0
                                            вы же писали про накладные наушники. с колонками совершенно другая история, никто и не спорит
                                            • 0
                                              В накладных наушниках сохраняется влияние ушной раковины. Если динамики расположены не ровно напротив ушей, а смещены немного вперед, то это позволяет переместить звук «из головы» в пространство перед собой.
                                              В видео, приведенном чуть выше, очень хорошо показано, как мозг начинает врать о направлениях звука, когда в ушную раковину помещают материал, нарушающий ее форму.

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое