ДомойТехноЯк виміряти АЧХ колонок і виправити їхнє звучання?

Як виміряти АЧХ колонок і виправити їхнє звучання?

Author

Date

Category

Якщо нові колонки змушують тремтіти стіни на звуках вибухів і пострілів — отже, в аудіосистемі є перекіс за низькими частотами. У документації до колонок рідко можна знайти графіки АЧХ. Але навіть якщо такий графік є, його точність зазвичай викликає сумнів. До того ж акустика в поєднанні з кімнатою поводиться абсолютно непередбачувано. Але всі вимірювання можна виконати самостійно за наявності потрібної апаратури.

Буває, що в якійсь області частот є сильний завал, і тоді вокал у музиці або діалоги у фільмах можуть бути тихішими за інші звуки. Майже завжди в житлових приміщеннях гуде бас на одних нотах, а на інших він може взагалі бути відсутнім. Вимірювання допоможуть зрозуміти, у чому може бути проблема.

Власникам системи 2.1 вимірювання допоможуть точніше подружити колонки з сабвуфером. Тим, хто вирішив побудувати багатоканальний домашній кінотеатр або вже володіє таким, калібрування численних колонок допоможе зробити так, щоб звук поширювався кімнатою більш рівномірно, без виражених швів.

Музикантам і звукорежисерам вимірювання АЧХ студійних моніторів з подальшим калібруванням допоможуть зробити звук у домашній студії яснішим і позбутися гучного низу, який заважає працювати з басом.

Що потрібно для тестування

  • Безкоштовна програма Room EQ Wizard (REW). З її допомогою зазвичай вимірюють кривизну АЧХ контрольної кімнати студії звукозапису — там потрібна ідеально рівна частотна характеристика. Але за допомогою цієї програми також можна виміряти й АЧХ самих колонок, максимально виключивши вплив приміщення.
  • Вимірювальний мікрофон, наприклад, Behringer ECM8000. Звичайний мікрофон не підійде, навіть якщо це професійний вокальний або інструментальний девайс — він сам має криву АЧХ, тому вимірювання не будуть точними. Потрібен саме вимірювальний мікрофон з рівною АЧХ.
  • Мікрофонна стійка, щоб позиція мікрофона була незмінною під час вимірювань, а також XLR-кабель.
  • Звукова карта. Буде потрібен зовнішній напівпрофесійний аудіоінтерфейс з мікрофонним входом і фантомним живленням.
  • Смартфон із додатком SPL-метр або справжній шумомір.

Методика вимірювань

Під час вимірювання АЧХ колонок потрібно пам’ятати, що кімната, в якій ті стоять, вносить свої спотворення в графік. Що голосніше звучать колонки, то більше приміщення впливає на звук. Для найбільшої точності та розуміння результатів бажано виміряти АЧХ колонок з мінімальним і максимальним впливом кімнати. Як це зробити?

На виробництві колонки вимірюються в безеховій камері. Якщо такої в розпорядженні раптом не виявилося, можна винести колонки на вулицю: немає приміщення — немає проблеми! Багато ентузіастів саме так і роблять. Але варіант цей явно не для всіх. До того ж узимку за низької температури гумові підвіси динаміків швидко дубіють, тому в холодну пору виміряти дані на вулиці не вийде.

Залишається останній варіант: якщо запустити тестовий сигнал досить тихо і поставити вимірювальний мікрофон за 15-20 см від колонки, тоді вплив приміщення мінімальний. Водночас бажано, щоб колонки розташовувалися подалі від будь-яких плоских поверхонь — якщо вони стоять на столі або впритул біля стіни, ті вноситимуть спотворення навіть за невеликої гучності тестового сигналу.

Як знайти оптимальне місце для вимірювань? Майже будь-яке житлове приміщення вноситиме сильні спотворення в низькочастотному діапазоні через кімнатні моди — стоячі басові хвилі. Бетонні стіни та невелика площа кімнати в багатоквартирному будинку змушують її працювати як коробка сабвуфера. Моди заважатимуть точним вимірюванням басового діапазону колонки навіть на невеликій гучності, тому доведеться повозитися і поставити її десь між основними модами.

У REW у вкладці Room Sim можна задати габарити кімнати, положення колонок і слухача, щоб дізнатися, де розміщені кімнатні моди і яким буде розрахунковий графік АЧХ у низькочастотному діапазоні. Зрозуміло, програма не враховує кількість меблів і наявність вікон з дверима, тому графік буде приблизним. І все ж, забігаючи наперед, він у загальних рисах схожий із графіком реальних вимірювань, особливо в області від 20 до 100 Гц

Ідеальних вимірювань у житловому приміщенні домогтися не вдасться в будь-якому разі, навіть в акустично підготовленому приміщенні. Щоб загасити низькочастотну стоячу хвилю, потрібна басова пастка товщиною мінімум у чверть довжини цієї хвилі. Наприклад, для 60 Гц це 5,7 м \ 4 = 1,4 м. Тобто навіть навколо невеликих поличних колонок, що грають до 60 Гц, доведеться спорудити вігвам із мінеральної вати завтовшки півтора метри з кожного боку, а для колонок із сабвуфером — завтовшки 4 метри. Так від самої кімнати нічого не залишиться, тому затія досить сумнівна.

Підготовка

  1. Завантажити та встановити REW. Для початку потрібно відкрити вкладку Preferences і переконатися, що в налаштуваннях аудіо обрано відповідні звуковій карті входи і виходи.
  2. Встановити колонку на стійку або підставку, розташувати вимірювальний мікрофон за 15-20 см від неї так, щоб за висотою він розташовувався між твітером і вуфером.
  3. Для вимірювань з дальньої позиції потрібно відсунути мікрофон туди, де зазвичай сидить слухач.

Калібрування

1. Створити калібрувальний файл звукової карти

Для початку потрібно відкалібрувати звукову карту, щоб її характеристики (нерівність АЧХ, спотворення і шуми) не вносили бруд у вимірювання. Зробити це дуже просто:

  1. Підключити двома шнурами лінійні виходи карти до лінійних входів.
  2. Відкрити вкладку Soundcard у розділі Preferences, вирівняти вхідний рівень сигналу відповідно до вихідного ручкою Gain на звуковій карті й натиснути Next.
  3. Програма виконає вимірювання сама і намалює графік АЧХ аудіокарти. Зазвичай він досить прямий.

Далі кліком на кнопку Make Cal File потрібно зберегти вимірювання в калібрувальний файл. Він автоматично завантажиться в програму, і та буде його враховувати під час подальших вимірювань. Весь процес схожий на вимірювання параметрів звукової карти.

2. Завантажити калібрувальний файл мікрофона

Мікрофон теж вносить спотворення, тому для нього також потрібен калібрувальний файл. Дорогі вимірювальні мікрофони йдуть у комплекті з індивідуальним файлом. Для бюджетних моделей можна знайти відповідний файл, створений ентузіастами, на просторах інтернету.

Завантажити його можна у вкладці Cal Files . Бувають файли для вимірювань під 0 і 90 градусами. У першому випадку мікрофон треба направляти прямо на колонку, у другому він ставиться вертикально і дивиться в стелю. Вважається, що другий спосіб трохи точніший, але основна різниця буде у високих частотах. З метою вимірювання АЧХ самої колонки краще файл для 0 градусів, щоб мікрофон захоплював якомога менше відображень кімнати.

3. відкалібрувати вхідний рівень

Щоб відкалібрувати вхідний рівень, потрібно:

  • Відкрити вкладку SPL Meter у REW
  • Натиснути Calibrate
  • Вибрати Use REW speaker cal signal для тесту колонок і натиснути Ok

Для вимірювань акустики кімнати мікрофон розташовують у позиції, де перебуває слухач. Щоб кімната реагувала на тестовий сигнал, той має бути гучним — приблизно 75-80 Дб. Потрібно збільшувати гучність на звуковій карті доти, доки SPL-метр не покаже відповідне значення, потім вбити його у спливаюче вікно REW.

Для вимірювань АЧХ колонки з мінімальним впливом кімнати потрібно встановити мікрофон за 15-20 см від колонки і розташувати його між твітером і вуфером. Досить невеликої гучності — в районі 50-60 Дб. Якщо в REW вискочить попередження, що гучність сигналу надто низька, потрібно посилити сигнал за допомогою ручки Gain на звуковій карті.

Щоразу, пересуваючи колонку або мікрофон, потрібно калібрувати рівні наново, щоб усі вимірювання були однаковими за гучністю і їх зручно було порівнювати.

Вимірювання

Коли все встановлено і відкалібровано, виконати самі вимірювання простіше простого:

1. Натиснути на кнопку Measure. У спливаючому вікні потрібно:

  • Вписати назву спроби
  • Вибрати довжину тестового сигналу і кількість його повторень. 512k і 2 повтори дають чудову точність вимірювань. Довший свіп-тон і більша кількість повторень зроблять результати ще акуратнішими.
  • У Output можна вибрати колонку, яку потрібно виміряти — ліву або праву.

2. Натиснути Start. Якщо вимірювання проводяться з дальньої позиції, то бажано заткнути вуха — тестовий сигнал буде гучним!

Після виконання замірів програма побудує графік АЧХ, але він матиме надто порізаний вигляд. Людське вухо не сприймає дрібні піки і провали на графіку, тому його потрібно згладити. Для цього у вікні Graph потрібно вибрати згладжування — достатньо 1\6 або 1\12 октави. Щоб графік відобразився цілком, потрібно натиснути кнопку Limits у правому верхньому кутку програми і там вибрати Fit to Data .

Читання значень

Професійні студії звукозапису мають нерівність АЧХ моніторів і приміщення в межах 3 Дб. Хороші домашні студії — в межах 5-6 Дб. Тому не потрібно очікувати багато чого від житлової кімнати — там графік може мати горби і провали по 10-15 Дб, і це нормально.

Вимірявши колонки поблизу і здалеку, можна розглянути АЧХ самої аудіосистеми і вплив кімнати. Як ілюстрацію було виміряно дві пари студійних моніторів: Focal Alpha 65 і Behringer Truth b2031a . У кімнаті висять 10 акустичних панелей з мінвати. Згладжування — скрізь 1\6 октави. Загальний принцип вимірювань однаковий для всіх колонок і моніторів.

Behringer b2031a під час замірів з близької відстані мають доволі рівну АЧХ, за винятком невеликого провалу в ділянці 1-2 кГц (найімовірніше, тут розташовується кросовер вуфера і твітера) та горба завбільшки 6 Дб у районі 125 Гц. Отриманий графік дуже схожий на вимірювання з оглядів, які можна знайти в інтернеті (на скріншоті нижче). Так що загалом такий спосіб можна успішно застосовувати на практиці.

Проте вплив кімнати помітний навіть тут. Доказом тому слугує графік Spectrogram . Він відображає час загасання кожної частоти — відлуння, грубо кажучи. Видно, що відлуння від частот 35, 57, 70 і 125 Гц довше за всі інші. Це і є кімнатні моди — стоячі басові хвилі, які багаторазово відбиваються від стін кімнати, і тому довго загасають (при цьому мода на 30 Гц не впливає на графік, оскільки колонка толком не відтворює цю частоту).

Інший доказ — помаранчевий графік вимірювання Focal Alpha 65 з близької відстані. У Focal трохи менш глибокий бас (дається взнаки восьмидюймовий вуфер Behringer проти 6,5 дюймів у Focal), невеликий провал у районі 2-4 кГц (можливо, тут вуфер переходить у твітер) і рівніша нижня середина. Водночас видно, що область низьких частот у двох абсолютно різних моніторів майже збігається, навіть незважаючи на малу гучність під час вимірювань і близьку відстань мікрофона. Це, безумовно, вплив приміщення.

Під час вимірювань з дальньої позиції піки в області низьких частот стають більш вираженими. Видно, як на фіолетовому графіку вилізли частоти 57 і 70 Гц, а в області 125-180 Гц з’явився величезний горб. Також утворився провал на 5 Дб у районі 100 Гц (тут моди зустрілися в протифазі), а досить рівна на помаранчевому графіку нижня середина стала значно менш рівною на фіолетовому.

На спектрограмі проблемні області теж стали більш вираженими.

Якщо відкрити калькулятор мод і вбити габарити кімнати, то розраховані частоти будуть дуже близькі до проблемних частот на графіку АЧХ.

  • Перша мода дає найбільші горби на 37, 60 і 70 Гц.
  • Скупчення різних мод на 112, 123, 138, 150 і 181 Гц відповідає за провал на 100 Гц і великий горб на 125-180 Гц.
  • Моди в районі 200 Гц відповідають за нерівності в цій ділянці, яких немає під час замірів поблизу.

Аналогічні проблеми вилізли на зеленому графіку вимірювань Behringer b2031a з дальньої позиції. Видно, що область низьких частот майже ідентична з фіолетовим графіком Focal 65 приблизно до 200 Гц. Нічого дивного — найтовстіша басова пастка в кімнаті має товщину 40 см, тобто працює якраз до 200 Гц. Щоб випрямити графік низьких частот, потрібно більше мінеральної вати. Чи не потрібно?

Як виправити звучання колонок

Поправити АЧХ колонок можна не тільки мінватою, а й програмно — за допомогою еквалайзера. Зрозуміло, на слух випрямити АЧХ аудіосистеми буде вкрай складно. Але REW може розрахувати параметри еквалайзера виходячи з графіка вимірювань!

Досить зайти у вкладку EQ , вказати в розділі Target Settings тип колонки (зазвичай Full Range Speaker або Subwoofer) і в розділі Filter Tasks натиснути Match Response to Target . Програма автоматично підбере оптимальні значення для еквалайзера — їх можна подивитися, натиснувши EQ Filters .

Що з ними робити? Наприклад, вбити в безкоштовний еквалайзер для всієї системи — Equalizer APO. Він обробляє всі сигнали з ОС — музику, ігри, фільми — все пройде через нього.

Є й схожі платні програми, однією з найвідоміших є Sonarworks. Для неї не потрібно копатися в REW — програма обчислює АЧХ колонок і кімнати за своєю схемою, виконуючи цілих 37 вимірювань з різних позицій — поблизу, здалеку, під різними кутами.

Після вимірювань створюється пресет, у якому можна налаштувати рівень згладжування графіка, підкоригувати низькі та високі частоти тощо. Цю програму часто використовують звукорежисери в домашніх студіях.

Висновок

Таким чином, усього за один вечір можна серйозно поліпшити звучання домашньої аудіосистеми і позбутися гучного баса, середини, що просідає, і каламутних високих частот. Для пересічних користувачів це набагато простіше й економічніше, ніж вішати акустичні панелі. Для власників домашніх кінотеатрів це необхідний інструмент, щоб подружити численні колонки одна з одною. Для тих, хто працює зі звуком — можливість виправити проблеми, що залишилися після акустичної обробки приміщення.

Linda Barbara

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Vestibulum imperdiet massa at dignissim gravida. Vivamus vestibulum odio eget eros accumsan, ut dignissim sapien gravida. Vivamus eu sem vitae dui.

Recent posts

Recent comments