Компьютеры -> Аудио -> Мифы и реальность компьютерного звука

Мифы и реальность компьютерного звука

Тема компьютерных акустических систем на страницах журнала затрагивалась неоднократно. Жаловаться на недостаток предложений в магазинах тоже не приходится — сейчас на рынке присутствует немало решений практически на любой вкус, цвет и кошелек. Широкий ассортимент продукции различных производителей, многочисленная цифирь технических характеристик, изыски дизайна — не запутаться в этом и сделать выбор, о котором потом не придется жалеть, не так-то просто. Кроме того, в ряде случае может случиться так, что даже самые дорогие и качественные колонки не будет радовать своим звучанием и виной тому может быть сам пользователь. Чтобы разобраться во всем многообразии вопросов, связанных с акустическими системами, следует знать хотя бы основы теории. На позапрошлой неделе в Хабаровске прошел семинар, организованный представителями компании Microlab (см. «ХКР» №31/2005), где и поднимались вопросы теории и практики компьютерной акустики.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Воспроизведение звука — достаточно сложный и многоэтапный процесс. Прежде чем достичь ушей пользователя, он проходит несколько достаточно важных стадий. Схематично можно выделить четыре основных звена: исходный файл, звуковая карта, кабели и собственно акустическая система. Помимо этого на качество звука достаточно сильно влияет и расположение колонок в пространстве.

Важность каждого этапа определяется качеством конечного звена — установленной акустической системой. Если для воспроизведения звука используются маленькие пластиковые колонки, единственное достоинство которых — очень низкая цена, то на остальные этапы можно не обращать внимания — звук все равно лучше не станет даже с самой дорогой звуковой картой и кабелями с золотыми контактами. Однако если используется достаточно приличная акустическая система, то уже следует обратить внимание на остальные факторы, влияющие на качество звучания.

СНАЧАЛА НЕМНОГО ТЕОРИИ

Как известно из школьного курса физики, звук — это волнообразное распространение механических колебаний упругой среды (в общем случае — воздуха). Источником его является колеблющееся тело, приводящее к механическим колебаниям прилегающих к нему частиц упругой среды, которые заставляют колебаться соседние частицы и т.д. Процесс распространения колебаний частиц упругой среды называют звуковой волной.

Человек может ощущать звуковые волны не только слуховыми органами, но и телом. Последнее справедливо преимущественно для волн низкочастотного диапазона.

Для описания звука чаще всего используют такие характеристики, как частота, высота и тембр.

Частота звука — это количество полных колебаний (периодов) волны в секунду. Измеряется она в герцах (Гц). Например, частота 20 Гц говорит о том, что происходит 20 колебаний в секунду. На рисунке рядом показана типичная волна. Временной диапазон между двумя полными колебаниями называется периодом (Т). Наибольшее среднее значение сигнала называется амплитудой (А).

Особенность человеческого слуха такова, что лучше всего воспринимаются частоты от 1 до 4-5 кГц — в этом диапазоне расположена самая важная информация — человеческая речь. Нижние частоты, как уже было сказано, дополнительно воспринимаются телом, громкость их определяется по оказываемому давлению.

Граница слышимости уха среднестатистического человека лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц. С возрастом верхний слышимый диапазон постепенно снижается. Согласно статистическим данным, после 30 лет он составляет около 18 кГц, а после 40 лет — не выше 16 17 кГц. Кстати, механические колебания с частотой ниже 17 Гц называют инфразвуком, а с частотой свыше 20 кГц — ультразвуком. Понятно, что они находятся вне пределов слышимого человеком диапазона.

Положение источника звука в пространстве для низких частот определяется через задержку между поступлением сигнала в разные уши. Для высоких частот (выше 1 кГц) здесь помогает ощущение уровня громкости — голова в таком случае является преградой, и при прохождении через нее звук становится тише. Считается, что человек способен определить источник звука с точностью до 1°.

Громкость звука определяется амплитудой колебания, численно это одна десятая десятичного логарифма отношения величины звука к ее эталонному значению — 0,1•lg(I/I?). Измеряется громкость в децибелах (дБ). Человек осмысленно может воспринимать звуки до 120 дБ (что эквивалентно взлету реактивного самолета), при громкости в 140 дБ он уже ощущает сильную боль, при 150 дБ рвется барабанная перепонка. Для примера: громкость нормального разговора — 50 дБ, шум улицы — порядка 80 дБ.

Тембр звука определяется амплитудой колебаний обертонов (высокочастотных составляющих).

ИСХОДНЫЙ ФАЙЛ И ЕГО КОМПРЕССИЯ

От качества исходного материала практически полностью зависит то впечатление, которое будет сформировано от прослушивания любой акустической системы. Конечно, это утверждение верно для систем как минимум среднего класса и выше. На дешевых пластиковых колонках, например, очень сложно расслышать разницу между mp3, записанном с битрейтом 192 или 256 Кб/с.

Цифровой звук — это аналоговый звуковой сигнал, представленный в виде дискретных значений его амплитуды. Оцифровка есть преобразование аналогового сигнала в цифровой. Этот процесс включает в себя дискретизацию по времени и квантование по амплитуде. Дискретизация — это получение значений амплитуды через определенный шаг. Например, для аудио-CD он равен 1/44100 секунды, то есть в течение одной секунды сигнал «снимается» 44100 раз. Для DVD этот показатель составляет 1/48000 секунды. Квантование — это замена реальных значений амплитуды сигнала на приближенные с определенной точностью, например, для аудио-CD составляющей 16 бит, то есть весь диапазон громкости разбивается на 65536 уровней.

На рисунке показан принцип работы квантования и дискретизации. Каждую 1/44100 секунды (или чаще) сигнал считывается и измеряется (квантуется). Полученные значения записываются в файл PCM (Pulse Code Modulation). Такого рода информация для одного часа звучания требует порядка 520 Мб емкости носителя. Однако данное представление реального звука является вполне достаточным для того, чтобы передать полностью всю полноту звуковой картины, тем более что охватывается весь слышимый диапазон частот — от 0 до 22050 кГц.

Однако такой способ хранения данных не очень удобен — слишком велики требования к емкости носителей. Для экономии места звуковой сигнал сжимают. Сжатие может быть двух видов — без потерь и с потерями. Первое обычно осуществляется кодеками Monkeys Audio и Flac, оно сохраняет всю исходную информацию и позволяет полностью восстановить сигнал при воспроизведении. Однако в этом случае степень сжатия ограничивается в среднем 20-50%. Сжатие с потерями идет иначе. Сначала удаляются все вторичные звуки (более тихие, эхо), затем — менее громкие звуки, потом «режется» частотный диапазон (верхняя граница). Использование кодеков с потерями (MP3, OGG, MusePack, WMA и пр.) позволяет сжать информацию в 7 14 раз. Понятно, что чем выше степень сжатия, тем больше будет урезано и выкинуто. Среди всех форматов сжатия с потерями наиболее распространен MP3.

Использование сжатия с потерями вполне оправдано для прослушивания звука на колонках не очень высокого класса. На акустических системах уже нижней планки среднего уровня, например, Microlab Solo 1 mk2, можно почувствовать различие между MP3 с битрейтом 256 Кб/с и аудио-CD, особенно на «сложных» композициях и с использованием хорошей звуковой карты.

Понятно, что чем выше качество исходного звукового материала, тем большую и полноценную картину можно услышать. Тут важно усвоить, что выбор акустики во многом зависит от того, что преимущественно предполагается на ней слушать. Одинаково мало смысла в прослушивании оригинальных аудио-дисков на недорогих пластиковых колонках и MP3 128 Кб/с — на акустике класса Microlab Pro3.

ДЕКОДИРОВАНИЕ ЗВУКА, АУДИОКАРТЫ

Второй этап воспроизведения звука — это его декодирование, то есть восстановление исходной информации в формат, понятный звуковой карте, которая затем будет преобразовывать его из цифрового вида в аналоговый.

В декодировании нуждаются только сжатые форматы, несжатый поток и так понятен для аудиокарт, поэтому абсолютно не важно, какой плеер используется для прослушивания аудио-CD, РСМ-файла или несжатого WAV.

Самый распространенный формат, как уже было сказано выше, это MP3. Каждый плеер имеет свой (зачастую не слишком качественный) алгоритм декодирования. Лучший на данный момент вариант — это использование Apollo (версии 37 zm и более свежих) или Winamp с mad-плагином или foobar 2000.

Далее сигнал поступает в звуковую карту, включающую в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и midi-синтезатор. Каждая часть важна для своих целей, но для прослушивания музыки значение имеет ЦАП — чем он качественнее, тем лучше звук. Если используется хорошая акустика, то от использования встроенных звуковых карт лучше отказаться, так как практические все они обладают слишком нелинейной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ).

Среди распространенных на рынке решений можно рекомендовать Creative Live 24 bit 7.1, Creative Audigy 2ZS, Terratec Aureon Space/Sky и Audiotrack ProDigy 7.1. Разумеется, есть и более дорогие варианты, однако даже на очень хорошей компьютерной акустике и натренированному уху очень сложно будет уловить разницу между ними и той же ProDigy 7.1.

Подводя итог этому пункту, можно сказать, что уже при использовании акустической системы класса Microlab Solo1 mk2 и выше имеет смысл использовать только качественные звуковые карты.

СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ КАБЕЛИ

Декодированный и переведенный из цифрового вида в аналоговый (в электрические колебания) сигнал необходимо передать до усилителя, причем обойтись на этом этапе без потерь. Эту функцию на себя берет кабель.

Кабель может быть акустическим и межблочным. Первый служит для подключения акустики к усилителю, продается метражом или в бухтах. Межблочный мало чем отличается от акустического, но он уже обжат с обоих концов (разными или одинаковыми разъемами) и служит для соединения различных устройств (изначально — для подключения различных блоков между собой — CD дека, предусилителя, усилителя, эквалайзера и пр.). Акустическим кабелем подключают колонки к усилителю (или пассивную колонку к активной), а межблочным — акустику к персональному компьютеру.

На качество кабеля (равно как и на качество исходного материала и звуковой карты) имеет смысл обращать внимание при цене акустики от 30 долл. и выше — на менее качественных решениях никакой разницы в звучании при смене кабелей не будет.

Основное назначение межблочного кабеля заключается в передаче сигнала до усилителя. Так как по нему протекают слабые токи, наибольшую важность имеет экранирование кабеля. Если оно плохое, то кабель будет «ловить» различные помехи (ведь любой проводник является по сути антенной, и возможна наводка помех — потрескивание в динамике — от работающего сотового телефона или даже радио). Ввиду этой причины предпочтительней использовать межблочный кабель в толстой резиновой оболочке.

Задача акустического кабеля — передача усиленного сигнала до динамиков. В этом случае токи протекают уже достаточно высокие, поэтому важное значение имеет не только надежное экранирование (толстого слоя ПВХ будет достаточно), но и сечение кабеля.

При протекании больших токов в тонком проводнике возникают потери слабых сигналов (теряется детализация) и высоких частот. Так же часто возникает скин-эффект, когда токи вытесняются из площади сечения на поверхность проводника. Особенно ему подвержены высокочастотные токи, в то время как низкочастотные протекают по всей площади жилы. Скин-эффект можно снизить использованием большего числа тонких жил, а потери слабых токов — большим сечением кабеля.

Для среднего класса акустических систем достаточно, если межблочный кабель хорошо экранирован, а акустический выполнен из бескислородной меди (OFC) сечением около 1,0 мм? для колонок мощностью порядка 20 Вт (на колонку) и сечением 1,5 мм? при мощности до 50 Вт. Такой акустический кабель должен использоваться на всем пути от усилителя до динамика, а не только между колонками.

В то же время такие излишества, как модные нынче неокисляемые на воздухе золотые (позолоченные) контакты компьютерным акустическим системам совершенно не нужны. Применение их оправданно лишь в мощной профессиональной акустике.

АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

Четвертое звено воспроизведения звука — это собственно акустическая система. От того, как она устроена, из какого материала и как выполнен корпус, какие динамики используются, и зависит то, насколько достоверно будет передаваться полученный сигнал. Итак, акустическая система — это устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов в звуковые колебания, воспринимаемые слухом человека.

В подавляющем большинстве такого рода устройств преобразование электрических сигналов в звуковые осуществляется через электродинамические головки. Принцип их действия основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с проводом звуковой катушки.

Основная составляющая динамической головки — это диффузор, который и создает волны. У диффузора есть две поверхности — передняя и задняя. В момент колебания вперед диффузор создает звуковую волну спереди (в таком случае говорят, что он излучает акустическую волну передней поверхностью). При возвращении диффузора в исходное состояние (колебание назад) создается вторая волна, излучаемая обратной (задней) стороной. Эти две волны работают в противофазе и в открытом пространстве могут гасить друг друга. Для нормального восприятия звука вполне достаточно одной волны, поэтому вторую (обратную) волну гасят путем помещения динамической головки в закрытое пространство, то есть в корпус колонки.

Очень важен материал диффузора. Он должен быть упругим и при этом не создавать паразитных колебаний. Например, первому условию хорошо удовлетворяет обычный металл, но он совершенно не проходит по второму. Долгое время в динамиках использовалась плотная бумага. Сейчас же в диффузорах колонок для воспроизведения средних и низких частот ее вытесняет более подходящий, хотя и более дорогой материал — кевлар, из которого, как многие знают, делают и современные бронежилеты. Для высокочастотных динамиков лучше всего подходит шелк. Например, модернизация уже не раз упомянутой выше в качестве примера недорогой качественной системы среднего уровня Microlab Solo 1 до версии Solo 1 mk2 заключалась в том числе в замене бумажных диффузоров кевларовыми и установке усовершенствованного резинового подвеса.

Этот подвес нужен, чтобы возвратить диффузор в исходное состояние. И здесь к материалу предъявляются непростые условия: с одной стороны, он должен быть достаточно жестким, чтобы быстро возвращать диффузор, с другой, — достаточно мягким, чтобы не мешать ему двигаться. Если диффузор будет слишком жесткий, то он станет сильно препятствовать движению, что скажется в худшей детализации.

Что касается размера колонок, то чем он больше, тем лучше. В маленьком корпусе создается избыточная упругость воздуха внутреннего объема, оказывающая выталкивающее воздействие на диффузор. Она приводит к снижению гибкости подвеса и существенно повышает его резонансную частоту. Все это отрицательно сказывается на качестве воспроизведения, в первую очередь страдают низкие частоты (басы). Поэтому чем меньше размер сабвуфера систем 2.1 и 5.1 (низкочастотной колонки), тем хуже будут звучать басы.

ВИДЫ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Современные производители стараются привлечь потребителей не только техническими характеристиками, но и дизайном. Порой на витринах встречаются устройства таких футуристических форм (и выполненные даже из стекла!), что невольно закрадывается мысль, а не в ущерб ли качеству такие изыски и что было первично для разработчиков — внешний вид или чистота звука?

Как правило, в ущерб. Лучше классического массивного деревянного куба ничего нет. Однако рынок и модели использования трактуют свои законы.

Самые простые с точки зрения внешнего вида и оформления колонки имеют форму плоского экрана (например, Microlab B55). Как говорится, дешево и сердито. С точки зрения воспроизведения средних и высоких частот такая форма и небольшие размеры — не помеха, а вот низкие частоты уже сильно «хромают».

Существуют колонки с открытым корпусом или с акустически разгруженным оформлением, когда частично или полностью отсутствует задняя стенка. Выпускаются корпуса со специальным лабиринтом для гашения волн, образуемых задней стенкой диффузора (зачастую лабиринт проектируется в нижней части колонок).

Распространены среди дешевой акустики колонки в закрытом корпусе (акустически нагруженные). В несколько более дорогих колонках уже ставят фазоинвертор. Это специальная труба определенной длины и сечения, врезаемая чаще всего в заднюю стенку корпуса. Она выполняет двоякую роль. Во-первых, фазоинвертор позволяет достичь более качественное воспроизведение низких частот вследствие их многократного усиления в трубе. Во-вторых, фазоинвертор снижает избыточное давление в колонке. Такие конструктивные решения являются сейчас, пожалуй, наиболее распространенными (например, таков сравнительно недорогой стереокомплект Microlab B73).

Сравнительно редко встречаются колонки, где в корпусе вместо отверстия или трубки используется пассивный излучатель. Это головка динамика с подвижной системой без магнитной цепи и звуковой катушки. Данное решение позволяет увеличить уровень звукового давления за счет использования тылового излучения, особенно в области частоты резонанса системы (резонанс возможен за счет массы подвижной системы излучателя, гибкости его подвеса и содержащегося в корпусе воздуха).

Есть еще и рупорные корпуса, они обладают большим КПД по сравнению с другими видами оформлениями акустических систем. Такие решения находят широкое применение для озвучивания открытых пространств, а также применяются в качестве средне- и высокочастотных головок громкоговорителя в некоторых конструкциях акустики. Для компьютерного звука это неактуально.

Существуют системы одинарного («работают» колебания только передней стороны диффузора) и двойного действия (в формировании звука используются обе поверхности).

По конструктивному исполнению колонки делятся на встроенные (например, в монитор или в стену), выносные, настенные и напольные. Понятно, что первые обычно являются решением в плоском корпусе. Идти на использование мультимедийного монитора следует только в том случае, когда требуется просто наличие звука, а качество его вторично. Выносные колонки наиболее распространены, это более 90% всех компьютерных акустических систем. В качестве примера настенной акустики можно привести серии Microlab X3, X4, X5 и X10, где сателлиты предполагается укреплять на стенах при помощи специальных кронштейнов. Напольные системы — это уже из области бытового домашнего кинотеатра, среди компьютерной акустики они практически не встречаются.

По числу каналов разделения по частотам выделяют однополосные (применяется один широкополосной динамик) и многополосные (используется два, три или более динамиков для воспроизведения различных частот) системы.

По группам сложности и внутреннему объему акустические системы подразделяются на нулевую группу сложности (высшую) — от 50 до 60 дм?, первую — 40 дм?, а также вторую и третью — 10 20 дм?. Компьютерная акустика, которая в силу специфики применения должна быть компактной, тяготеет к последним группам.

Также выделяют активные системы, содержащие встроенный усилитель, пассивные, лишенные его, а также с усилителем, вынесенным в отдельный блок. Наиболее высокое качество звучания обычно удается достичь именно на последних, так как внешний усилитель оказывает минимум паразитного влияния на работу прочих компонентов акустической системы. В компьютерной акустике, даже в недешевой и весьма качественной (например, Hi-End от Microlab — AH200 или AH500) усилитель нередко все-таки совмещают с сабвуфером.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В начале статьи уже упоминалось разнообразие технических характеристик акустики. Чтобы в них действительно разобраться, нужно знать хотя бы минимум теории. Маркетологи же некоторых разработчиков, играя на этом, нередко лукавят, указывая очень красивые цифры, мало что значащие в реальности. Прямого обмана тут, конечно, нет, но нет и действительной информационной нагрузки. Впрочем, лучше обо всем по порядку.

Очень важный параметр — громкость акустической системы — измеряется в точной аналогии с громкостью для любого другого звука с единственным отличием, что в основу вычисления закладывают напряжение. Громкость для акустической системы вычисляется по формуле N = 20•lg(U?/U?), где U? — это опорное напряжение, U? — измеряемое, а N — их соотношение в децибелах.

Существуют различные опорные напряжения. Для того чтобы не путаться, приняты две основные величины — dbU (русское дБ) и dbV (русское дБв). Обозначению дБ (dbU) соответствует опорное напряжение 0,775 В, а дБв — 1 В. Существует также и обозначение dbm (дБм), при расчете которого также используется опорный уровень 0,775 В.

Громкость акустической системы имеет то же значение, что и громкость звука. Она является наиболее правильным термином при оценке акустической системы и имеет прямое практическое применение. Например, если в паспорте колонок указано значение громкости в 60 дБ, то можно с уверенностью предположить, что при включении их на максимум разговаривать рядом с такой системой придется на повышенных тонах.

Мощность же акустической системы можно измерить различными способами. Универсальным «прозрачным» для рядового пользователя параметром она обычно не является.

Мощность, измеряемая в RMS (Root Mean Squared) замеряется подачей сигнала на частоте 1 кГц на расстоянии 1 метра от динамика при достижении заданных нелинейных искажений (обычно 10%). Таким образом, мощность в 50 Вт RMS говорит о том, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 50 Вт может работать длительное время без механического повреждения головок (разрыва диффузора, повреждения гибких подвесов и пр.). Но при 10-процентных искажениях звук слушать практически невозможно из-за сильных хрипов и посторонних призвуков.

Есть еще один популярный у маркетологов вариант измерения мощности — PMPO (Peak Music Power Output) — пиковая кратковременная мощность. Измеряется она подачей кратковременного сигнала (обычно 100 Гц) без учета и замеров искажений. Физический смысл этого показателя заключается в том, что при подаче такого сигнала в течение очень короткого времени (как правило, 0,1 с) головка не порвется. Мощность PMPO не несет никакого практического смысла. Ее еще часто называют «китайскими ваттами» из-за стойкой любви к ней полукустарных производителей с того берега Амура. Для человека, который помнит мощнейшие в свое время советские 90-ваттные колонки S90, странно видеть кричащую наклейку на хиленьком китайском магнитофоне, обещающую 1500 Вт, правда, как мелко указывается рядом, ватт PMPO.

Чувствительность — еще один достаточно важный параметр при выборе акустической системы. Он характеризует интенсивность звукового давления, развиваемого колонкой на расстоянии 1 метра при подаче сигнала с частотой 1 кГц и мощностью 1 Вт. Измеряется чувствительность в дБ относительно порога слышимости (нулевой уровень звукового давления принято считать равным 2•10-? Па). К примеру, чувствительность 85 дБ/Вт/м означает, что система способна создать звуковое давление в 85 дБ на расстоянии 1 метра от динамика мощностью 1 Вт. Условно чувствительность 84-88 дБ можно назвать низкой, 89-92 — средней, а 94-102 — высокой.

Для того чтобы увеличить громкость в два раза, достаточно увеличить чувствительность всего на 1 дБ, тогда как мощность для этого придется увеличить в несколько раз. Поэтому при сравнении двух систем одинаковой мощности наиболее предпочтительной будет та, у которой чувствительность выше.

Амплитудно-частотная характеристика (АХЧ) представляет собой график, показывающий разницу величин амплитуд выходного сигнала во всем диапазоне воспроизводимых частот. АЧХ измеряют подачей синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. В точке на графике, где частота равна 1 кГц, принято откладывать на вертикальной оси уровень 0 дБ. Чаще всего в качестве точки отсчета принимают усредненное значение на отрезке 100–8000 Гц.

Идеален вариант, при котором АЧХ представлена прямой линией от 20 Гц до 20 кГц, но таких характеристик в реальности у акустических систем не бывает. Чаще всего на графике будут многочисленные пики и провалы, особенно в местах «стыка» динамиков.

При рассмотрении графика следует обратить особое внимание на величину неравномерности. Чем она выше, тем больше частотных искажений тембра в звучании. Тут следует заметить, что наиболее прямой график АЧХ бывает у профессиональных систем, однако он не столь уже значительно отличается от графиков компьютерной акустики среднего и высокого уровней. Между тем разница в цене часто бывает огромна — незначительное улучшение характеристик для Hi-End и даже Hi-Fi акустики обычно ведет к удорожанию в несколько раз. Таким образом, далеко не всегда стоит гоняться за самым-самым, разумнее выбирать в той или иной степени компромиссное решение.

За рубежом вместо термина «АХЧ» предпочитают FR (Frequency Response) — диапазон воспроизводимых частот, который представляет собой «выжимку» информации из АЧХ. Здесь указываются лишь граничные частоты и неравномерность. Например, может быть написано «120 Гц — 18 кГц FR (±3 дБ)». Это значит, что у данной акустической системы в диапазоне от 120 Гц до 18 кГц звучание достоверное, а ниже 120 Гц и выше 18 кГц неравномерность резко увеличивается, и АЧХ имеет так называемый «завал». Что это означает с точки зрения звучания? Уменьшение уровня низких частот подразумевает потерю сочности, насыщенности звучания басов. Подъем в области низких частот вызывает ощущения бубнения и гула колонки. В «завалах» высоких частот звук будет тусклым, неясным, а подъемы частоты означают присутствие раздражающих, неприятных шипящих и свистящих призвуков.

Гармонические искажения происходят от добавления лишних гармоник к первоначальному сигналу вследствие нелинейности характеристики вход/выход. Эти паразитные гармоники придают звучанию новый тембр и ведут к невосполнимым потерям в звуке.

Нелинейные искажения измеряются подачей синусоидального сигнала частотой 1 кГц. С помощью специального фильтра в звуковом сигнале находят лишние гармоники и определяют их мощность. Итоговый результат представляют в виде коэффициента гармонических искажений (THD — Total Harmonic Distortion) — доля дополнительных гармоник в исходно синусоидальном сигнале после прохождения его через искажающий тракт. Этот коэффициент вычисляется как квадратный корень отношения суммы мощностей всех гармоник, кроме основной, к мощности полезного сигнала. Иногда для упрощения измерений используется уровень отношения только третьей гармоники, что вовсе не обязательно отражает уровень всех гармонических искажений. Рассчитанный таким образом показатель не объективен, так как заметность высших гармоник возрастает с их порядком (кроме того, нечетные гармоники более неприятны на слух, чем четные). Иными словами, частота тона, отстоящего дальше по полосе частот от основного, более заметна. Часто бывает, что уровень искажений усилителя 0,08% гораздо заметнее 3% искажения акустики. Акустика класса Hi-Fi должна иметь THD не более 1,5% на частоте 1 кГц.

Соотношение сигнал/шум (SNR — Signal to Noise Ratio или часто просто S/N) — это характеристика, определяемая соотношением между максимальной амплитудой полезного сигнала и шумами, присутствующими в аудиотракте — электронной части, содержащей усилители (иногда шумы возникают вследствие неидеальной обработки сигнала). Иными словами, SNR определяет степень присутствия шума в сигнале. У очень качественной акустики этот показатель имеет величину более 90 dB, у хорошей — примерно 75-85 dB, у некачественной — менее 60 dB.

Параметр разделения частот (или перекрестные помехи) показывает, насколько средние и низкие частоты передается на высокочастотный динамик. Вычисляется он отношением переданного далее сигнала к заглушенному, измеряется в дБ. Например, значение свыше 60 дБ говорит о том, что установленный фильтр из исходного сигнала при передаче на ВЧ-динамик средне- и низкочастотную составляющую смог понизить на 60 дБ. Иными словами, звук высокой частоты подается на ВЧ-динамик такой, какой он есть, а менее высокочастотный подается на него на 60 дБ более тихий, чем исходный.

МНОГОКАНАЛЬНОСТЬ

Сейчас даже обычный домашний пользователь редко удовлетворяется простыми стереоколонками. Мода на многоканальность уже «докатилась» до восьмиканальных систем 7.1, включающих в себя сабвуфер и семь сателлитов. Однако следует учитывать, что без правильного размещения колонок смысл в увеличении числа каналов пропадает. Зачастую лучше взять хорошую 2.1 акустику, чем более дорогую 5.1 и разместить сателлиты как попало (или как позволяет помещение) и мириться с пучками проводов. Однако при соблюдении всех требований, конечно, 5.1 звук создает прекрасное ощущение объема.

При выборе многоканальных систем важно учитывать коммутацию (подключение по цифровым или аналоговым входам) со звуковой картой, DVD-проигрывателем и пр. Необходимо учитывать стандарты, поддерживаемые декодером системы. Минимально необходимый на сегодняшний день набор стандартов для 5.1 акустики — это Dolby Digital, DTS и Dolby Pro Logic II.

РАССТАНОВКА АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В немалой степени звучание зависит от того, как расположены колонки в пространстве. Если поставить их на пол в угол, то будут слышны преимущественно средние частоты и бас, если же установить посреди комнаты, то будут преобладать средние и в меньшей степени высокие частоты.

Лучшим расположением для акустики 2.0 будет равносторонний треугольник, вершины которого образуют две колонки и голова пользователя. Оптимальное расстояние между колонками зависит от их объема — чем он больше, тем дальше должны отстоять колонки. Например, для акустики размеров Microlab Solo1 mk2 хватит 1,5-2 метров, а для Microlab Pro3 потребуется уже 2-2,5 метров.

Колонки должны быть развернуты, то есть «смотреть» динамиками на слушателя, а ВЧ-динамик должен быть расположен на уровне уха пользователя (±10-15°), так как высокие частоты имеют большую направленность.

Если система оснащена фазоинвертором, то расстояние от него до стены должно быть не менее 15-20 см, иначе басы усилятся вплоть до гула.

При расширении стереобазы до 3-4 метров пользователь непроизвольно будет обращать внимание на то, откуда исходит звук, а если колонки сместить на расстояние менее 1 метра, то пропадет стереоэффект.

Для многоканального звука схема расположения такая же простая. Фронтальные колонки тоже должны быть поставлены в виде равностороннего треугольника, центральная и тыловые колонки на продолжении окружности чуть позади слушателя. Расстояние до колонок прямо зависит от их мощности.

МАЛЕНЬКИЕ ХИТРОСТИ

Существуют некоторые ухищрения, позволяющие улучшить или, наоборот, ухудшить звучание акустики.

Если снять с динамиков защитные сетки, это ухудшит внешний вид системы, зато положительно отразится на звуке, так как сетка является преградой на пути волн высокой частоты и гасит их.

В плеере (Apollo) в опциях передачи звука (Options -> Output) имеет смысл выбрать не «Программу переназначения звуков» (Wave Mapper), а Direct Sound («Прямой звук») и указать название используемой звуковой карты. В этом случае звук будет напрямую передаваться на аудиокарту, минуя лишние этапы и «нужные телодвижения» Windows. В дополнительных свойствах звуковой карты лучше поставить аппаратное ускорение и частоту дискретизации на максимум.

Если расположить колонки с фазоинвертором, выведенным на заднюю сторону колонок, вблизи стены (особенно толстой несущей), то из-за акустики помещения можно добиться усиления низких частот до +12 дБ (получив и соответствующие искажения в АХЧ).

Регулятор общей громкости (Master Volume) лучше установить на 50%, а Wave-громкость на 100% (Wave Volume).

Автор: Дмитрий КОРОСТЕЛЕВ
Источник: www.hkr.ru