Дві акустичні системи можуть мати схожі характеристики в каталозі, але помітно відрізнятися за звучанням. Навіть заявлений частотний діапазон 35 Гц – 25 кГц мало говорить про рівномірність відтворення, спрямованість або поведінку колонок у звичайній кімнаті.
Саме тому незалежні вимірювання можуть бути кориснішими за короткий перелік технічних характеристик. Вони допомагають побачити особливості акустики, які складно оцінити за рекламним описом.
Проте графіки потрібно правильно читати. Рівна амплітудно-частотна характеристика не гарантує ідеального звучання, а помітний провал на одному вимірюванні не завжди свідчить про серйозний недолік.
Розберемо основні типи вимірювань і на прикладі Q Acoustics 5040 навчимося використовувати їх для вибору акустичної системи.
1. Що можна дізнатися з незалежних вимірювань
Лабораторні тести допомагають оцінити:
• Рівномірність відтворення різних частот.
• Зміну частотного балансу при відхиленні від центральної осі.
• Характер розподілу звукової енергії в різних напрямках.
• Наявність резонансів та інших нерівномірностей.
• Рівень нелінійних спотворень за визначених умов.
• У деяких тестах, поведінку акустики зі зростанням гучності.
Це об’єктивні дані про поведінку колонки в конкретних умовах вимірювання. Водночас вони не можуть повністю передбачити результат у вашій кімнаті. На звучання впливають розміщення колонок, відстань до слухача, властивості приміщення та індивідуальні вподобання.
Головне правило: вимірювання допомагають зрозуміти технічні особливості акустики й звузити вибір, але не замінюють прослуховування.
2. АЧХ: як оцінити тональний баланс
Амплітудно-частотна характеристика, або АЧХ, показує, як рівень звукового тиску залежить від частоти. На горизонтальній осі зазвичай зазначено частоту в герцах (Гц), на вертикальній рівень у децибелах (дБ). Частотна шкала найчастіше логарифмічна: однакові відстані на ній відповідають однаковим співвідношенням частот.
На що дивитися насамперед
Загальний нахил. Відносне підвищення рівня високих частот може створювати передумови для яскравішого тонального балансу. Зниження, навпаки, може відповідати м’якшій подачі. Але для висновку потрібно враховувати й позаосьові характеристики.
Широкі підйоми та провали. Нерівномірність, що охоплює значну частину діапазону, зазвичай важливіша для тонального балансу, ніж вузька локальна особливість.
Локальні піки. Вони можуть бути пов’язані з резонансами або іншими властивостями конструкції. За одним графіком не завжди можна визначити причину.
Низькочастотний спад. Він допомагає оцінити басові можливості акустики, але тільки з урахуванням методики тестування.
Чому заявлений частотний діапазон не дає повної відповіді
Припустімо, одна модель має заявлений діапазон 35 Гц – 25 кГц, а інша 45 Гц – 30 кГц. Без інформації про допустиме відхилення рівня ці цифри не дозволяють визначити, яка колонка має рівнішу АЧХ або краще відтворює бас.
Наприклад, нижня межа за рівнем мінус 6 дБ не тотожна нижній межі за рівнем мінус 3 дБ. Також важливо, чи отримано характеристику в безлунних умовах, у звичайній кімнаті або за комбінованою методикою.
Практичний висновок: оцінюйте форму графіка та умови вимірювання, а не лише дві цифри частотного діапазону.
3. On-axis і Off-axis: чому одного графіка недостатньо
On-axis означає вимірювання на визначеній основній осі акустичної системи. Off-axis означає вимірювання під кутом відносно цієї осі.
У реальному приміщенні слухач отримує не лише прямий звук від колонок. Частина звукової енергії надходить після відбиття від стін, підлоги та стелі. Тому дві акустичні системи з подібною осьовою АЧХ можуть по-різному взаємодіяти з кімнатою.
Як читати позаосьові характеристики
У незалежних тестах часто публікують графіки під кутами 10°, 20°, 30°, 45° та іншими. Не потрібно очікувати, що всі криві збігатимуться. На високих частотах рівень звуку поза центральною віссю часто природно зменшується.
Важливіше, наскільки плавно змінюється форма характеристики зі збільшенням кута. Якщо на певній частоті виникає виражений провал лише під окремими кутами, це може свідчити про нерівномірність спрямованості.
Горизонтальні вимірювання допомагають оцінити поведінку акустики для слухачів, які сидять ліворуч або праворуч від основного місця. Вертикальні показують, наскільки результат залежить від висоти посадки.
Конструктивні причини таких особливостей докладніше розглянуто в статті «Кросовер акустичної системи: частоти розділу, фаза та узгодження динаміків».
4. Listening Window: характеристика поблизу основної осі
Listening Window, або вікно прослуховування, це усереднена частотна характеристика, отримана з визначеного набору кутових вимірювань поблизу основної осі.
У методиці CTA-2034 використовують дев’ять характеристик у межах приблизно ±30° по горизонталі та ±10° по вертикалі. Такий показник допомагає оцінити, наскільки стабільним залишається частотний баланс при невеликих змінах напрямку прослуховування.
Якщо осьова АЧХ виглядає рівною, але Listening Window має помітні нерівномірності, варто уважніше переглянути позаосьові графіки. Однак Listening Window не є вимірюванням у довільній зоні дивана та не враховує акустику конкретної кімнати.
Практичний висновок: це корисний показник стабільності поведінки колонки поблизу основного напрямку прослуховування.
5. Полярні діаграми та Spinorama
Полярні діаграми показують, як акустична система випромінює звук у різних напрямках. Іноді результати представляють у вигляді кольорової карти. Одна вісь показує частоту, друга кут, а колір відповідає рівню звуку.
Такі графіки дозволяють швидко помітити:
• Звуження або розширення випромінювання зі зміною частоти.
• Різкі переходи спрямованості.
• Окремі позаосьові провали.
• Відмінності горизонтальної та вертикальної поведінки.
Що таке Spinorama
Spinorama називають стандартизоване представлення набору характеристик, розрахованих із вимірювань акустики під багатьма кутами. Це не окремий прилад і не один універсальний графік.
Додатково може наводитися Predicted In-Room Response, тобто прогнозована частотна характеристика в типовому приміщенні. Перевага Spinorama полягає в можливості оцінювати взаємозв’язок кількох характеристик, а не робити висновок за однією кривою.
6. Sound Power і Directivity Index: як оцінити спрямованість
Sound Power, або звукова потужність, характеризує сумарне звукове випромінювання акустичної системи в різних напрямках. Це не те саме, що рівень звукового тиску безпосередньо перед колонкою.
Directivity Index (DI), або індекс спрямованості, показує співвідношення між випромінюванням у визначеному напрямку чи кутовому вікні та ширшим просторовим усередненням. У наборі CTA-2034 розрізняють два показники.
Sound Power Directivity Index (SPDI) розраховують як різницю між характеристиками Listening Window і Sound Power. Early Reflections Directivity Index (ERDI) розраховують як різницю між Listening Window та Early Reflections. Ці показники пов’язані, але не тотожні.
Що означають їхні значення
Вищий SPDI зазвичай відповідає більш спрямованому випромінюванню в області основної осі відносно сумарної звукової потужності. Нижчий показник відповідає ширшому розповсюдженню енергії.
Однак високий або низький індекс сам по собі не визначає якість акустики. Важливо, чи змінюється характеристика плавно та чи немає різких переходів у частотному діапазоні.
Практичний висновок: оцінюйте насамперед рівномірність поведінки спрямованості, а не прагніть знайти максимальний або мінімальний DI.
7. Early Reflections і прогнозована характеристика в кімнаті
Early Reflections, або ранні відбиття, у контексті CTA-2034 є розрахунковою характеристикою на основі кутових вимірювань, що відповідають типовим напрямкам перших відбиттів від поверхонь кімнати.
Вона допомагає оцінити, наскільки спектральний склад відбитого звуку може відрізнятися від прямого. Predicted In-Room Response (PIR), або прогнозована характеристика в приміщенні, розраховується з лабораторних даних за стандартизованою моделлю.
PIR не є результатом вимірювання у вашій кімнаті. Вона не може точно передбачити:
• Розташування кімнатних мод.
• Провали басу в конкретному місці прослуховування.
• Вплив меблів і оздоблення.
• Наслідки фактичного розміщення колонок.
Тому PIR корисна для порівняння загальних тенденцій, але не замінює домашніх вимірювань. Практичне використання Room EQ Wizard (REW) розглянемо в окремій статті.
8. Спотворення та запас гучності
Нелінійні спотворення виникають, коли акустична система створює додаткові складові сигналу, яких не було у вихідному записі. Один із поширених показників, THD (Total Harmonic Distortion), означає сумарний коефіцієнт гармонічних спотворень.
Для коректного порівняння потрібно враховувати:
• Частоту.
• Рівень звукового тиску.
• Відстань до мікрофона.
• Метод вимірювання.
• Спосіб представлення результатів.
Наприклад, результати за 86 і 96 дБ не можна порівнювати так, ніби умови однакові. Крім того, однаковий відсоток спотворень на різних частотах не обов’язково має однакове слухове значення.
Деякі лабораторії також вимірюють поведінку акустики зі зростанням гучності. Якщо збільшення вхідного сигналу вже не забезпечує відповідного збільшення звукового тиску, це може свідчити про динамічну компресію.
Практичний висновок: спотворення та максимальну гучність потрібно оцінювати разом з умовами тестування, а не як окремі універсальні оцінки якості. Детальну методику вимірювання динамічної компресії розглянемо в окремому матеріалі.
9. Практичний приклад: Q Acoustics 5040
Розглянемо незалежні вимірювання підлогової акустичної системи Q Acoustics 5040 , представленої в асортименті HiFiSalon. Лабораторний звіт Stereophile містить осьову характеристику, горизонтальні та вертикальні позаосьові вимірювання, а також результати вимірювання в кімнаті.
Оригінальні графіки доступні в матеріалі Stereophile: Q Acoustics 5040, Measurements.
Крок 1. Читаємо АЧХ
На рисунку 3 наведено квазібезлунну характеристику, усереднену в горизонтальному вікні 30° навколо осі твітера. Окремо показано ближньопольові вимірювання низькочастотних динаміків і фазоінвертора.
Основна характеристика загалом рівномірна, але у верхній частині середньочастотного та нижній частині високочастотного діапазонів помітне невелике підвищення рівня. Це дозволяє припустити певну додаткову виразність відповідних частот. Але за одним графіком не можна однозначно стверджувати, що акустика звучатиме надто яскраво в конкретній кімнаті.
Висновок: ми виявили особливість тонального балансу, яку варто перевірити під час прослуховування.
Крок 2. Перевіряємо горизонтальну спрямованість
Рисунок 4 показує характеристики під різними горизонтальними кутами, нормалізовані відносно осьового вимірювання. Їхня форма змінюється переважно плавно. Водночас у верхній частині робочого діапазону низькочастотних динаміків випромінювання дещо звужується, а в діапазоні твітера стає ширшим.
Це означає, що співвідношення прямого та відбитого звуку може змінюватися залежно від частоти. Висновок: під час встановлення варто перевірити вплив кута розвороту колонок на високочастотний баланс. Графік не визначає єдиний правильний кут для всіх кімнат.
Крок 3. Оцінюємо вертикальну поведінку
Рисунок 5 показує характеристики вище та нижче осі твітера. Поблизу осі, зокрема приблизно на 5° вище неї, характеристика зберігається досить добре. При більшому відхиленні вгору, близько 10°, у діапазоні кросовера починає формуватися провал.
Висновок: висота розташування вух відносно акустики може впливати на тональний баланс. Це варто перевірити у звичайному сидячому положенні.
Крок 4. Порівнюємо з результатом у кімнаті
На рисунку 6 наведено просторово усереднену АЧХ Q Acoustics 5040 у кімнаті оглядача. Вона загалом рівномірна вище приблизно 230 Гц, але демонструє недостатній рівень частини середнього та верхнього басу.
Автор пов’язує це, ймовірно, з тим, що не зміг розмістити колонки достатньо близько до стіни позаду них. Цей приклад особливо показовий: лабораторна характеристика та реальний результат у кімнаті відповідають на різні питання.
Висновок: не можна автоматично переносити кімнатний графік із чужого огляду на власне приміщення.
Що ми дізналися про Q Acoustics 5040
Незалежні вимірювання дозволяють сформулювати чотири практичні висновки. По-перше, акустика має загалом рівномірну характеристику з окремими особливостями верхнього середньочастотного та високочастотного діапазонів.
По-друге, її горизонтальна спрямованість змінюється переважно плавно, але не залишається однаковою на всіх частотах. По-третє, вертикальне положення слухача має значення, особливо при помітному відхиленні від основної осі. По-четверте, низькочастотний результат у кімнаті суттєво залежить від розміщення.
Це набагато корисніше за спробу визначити якість акустики за одним числом або одним графіком.
Додатково можна переглянути вимірювання Q Acoustics 5040 від Erin’s Audio Corner на Spinorama.org. Вони дають змогу оцінити ширший набір кутових характеристик. При цьому результати різних лабораторій потрібно зіставляти з урахуванням їхніх методик.
10. П’ять типових помилок під час порівняння графіків
1. Порівнювати різні масштаби
На графіку з вузькою вертикальною шкалою навіть невелика нерівномірність може виглядати значною. На широкій шкалі та сама характеристика здаватиметься майже рівною. Перед порівнянням перевіряйте поділки в децибелах.
2. Ігнорувати згладжування
Згладжування зменшує видимість дрібних коливань характеристики. Сильно згладжений графік може приховувати вузькі піки та провали. Бажано порівнювати результати з однаковою обробкою.
3. Порівнювати лабораторні та кімнатні вимірювання як однакові
Кімнатна АЧХ включає вплив приміщення та розміщення колонок. Квазібезлунне або безлунне вимірювання прагне відокремити власні характеристики акустики від впливу кімнати. Такі графіки не є взаємозамінними.
4. Робити висновок за одним показником
Рівна осьова АЧХ не гарантує рівномірної спрямованості. Низькі спотворення не гарантують достатнього запасу гучності. Широкий частотний діапазон не гарантує рівного тонального балансу. Потрібно оцінювати сукупність характеристик.
5. Не перевіряти методику тестування
Відстань, напруга, рівень сигналу, кут вимірювання та обробка даних можуть впливати на результат. Тому порівняння двох колонок за тестами однієї лабораторії часто надійніше, ніж зіставлення графіків із різних джерел.
11. Як оцінити акустику за п’ять кроків
Коли ви вибираєте між двома моделями й знайшли незалежні вимірювання, використовуйте такий порядок.
Крок 1. Перевірте методику. З’ясуйте, чи отримано результати за зіставних умов.
Крок 2. Оцініть АЧХ та Listening Window. Зверніть увагу на загальний тональний баланс і широкі нерівномірності.
Крок 3. Перевірте спрямованість. Подивіться на горизонтальні та вертикальні позаосьові характеристики, полярні діаграми й індекси спрямованості.
Крок 4. Оцініть басові можливості та спотворення. Враховуйте умови вимірювання і бажану гучність прослуховування.
Крок 5. Співвіднесіть результати зі своєю кімнатою. Для невеликого приміщення, широкої зони прослуховування або великої відстані до колонок можуть бути важливими різні характеристики.
Якщо одна модель демонструє плавнішу спрямованість, це корисна перевага для подальшого порівняння. Але вона не означає автоматичної перемоги за всіма параметрами. Після технічного відбору бажано прослухати обидві системи в максимально зіставних умовах.
12. Чи можна вибрати акустику лише за вимірюваннями
Незалежні тести допомагають відокремити перевірені властивості акустики від рекламних тверджень. Вони особливо корисні, коли потрібно зрозуміти причини відмінностей між моделями або оцінити, наскільки переконливо виглядають заявлені характеристики.
Проте вимірювання не враховують усіх особливостей конкретного приміщення та не визначають особистих музичних уподобань. Найкращий підхід поєднує незалежні вимірювання, перевірку сумісності компонентів і власне прослуховування.
Про організацію коректного порівняння колонок ми докладніше розповідали в статті «Як правильно порівнювати акустику перед покупкою».
Висновок
Незалежні вимірювання акустики не потрібно сприймати як змагання за найрівніший графік або найнижчий відсоток спотворень. Найбільшу користь вони приносять тоді, коли покупець розуміє взаємозв’язок між АЧХ, спрямованістю, відбитим звуком, спотвореннями та можливостями акустичної системи.
Для початку достатньо навчитися читати осьову АЧХ, Listening Window і позаосьові характеристики. Інші показники допоможуть уточнити висновки.
Фахівці HiFiSalon допоможуть зіставити технічні характеристики акустики з вашим приміщенням, підсилювачем і музичними уподобаннями. А в шоурумі HiFiSalon можна послухати різні акустичні системи, порівняти їхнє звучання та обрати відповідний варіант.
