Почему в акустике не работает “принцип ксерокса”. Часть 1.

Искажения все меньше, АЧХ все ровней. А звучание почему-то все хуже и хуже.

Свет от солнца для нас белый, не по тому, что так удачно совпало. Люди подстроились под среду обитания и ее физические свойства.

Гармонические искажения и “ломаную” АЧХ мы слушаем всю жизнь в непрерывном режиме. Выйдите из комнаты в коридор, потом cпуститесь по лестнице на улицу. Получите искажения АЧХ плюс-минус 40 Дб по всему спектру. А мы этого даже не замечаем, если не будем вслушиваться специально. Не замечаем, что многократно громче начинаем говорить на улице, – почти переходя на крик. 

Гармонические искажениями нам “родные”. В честь них называют музыкальные инструменты (гармонь, гармоника и.т.д.) и пишут стихи. Физически невозможно извлечь ни один звук, не получив шлейф гармонических искажений. Мы слушаем их самого рождения в непрерывном режиме. Все предметы взаимодействуя друг с другом физически, генерируют громадный шлейф гармоник. Основная часть этих искажений математически кратна основной частоте.

Нас долго обманывали, нот на самом деле не 7, а 11. Кто не верит, может посчитать клавиши в одной октаве рояля, или число ладов на гитаре. Звуковой диапазон делится на октавы. Октава, – интервал, в котором соотношение частот между звуками составляет один к двум. Та же нота октавой ниже или выше, звучит в два раза выше или ниже.  А ноты, – это одинаковые математические интервалы внутри октавы (делитель 12). И нот соответственно 11, так как двенадцатой нотой становиться та же нота, но на октаву ниже или выше.

То есть, существующий нотный строй, всего лишь следствие физического закона, при котором основные гармоники кратны двум. Случись так, что по физическим законам кратность гармоник бы была не 2, а скажем 3…. Мы бы слушали музыку с абсолютно другим нотным строем. И очевидно, что и музыка была бы при этом совершено иной.

Ниже расположен график искажений одной струны гитары ценовой группы $1000. Нота ЛЯ 110Гц.

Можно видеть огромные искажения (сетка 1дб). На вскидку процентов 400%.

Искусственным образом можно значительно снизить искажения нот. Результат получается забавный. Пример музыки с минимальными искажениями тона нот. Почти полный нотный чистоган лишенный гармонических искажений.

Для желающих более плотно погрузиться в тему, –  А. Пушной изучает гармоники и АЧХ старых и новых струн. Как выяснилось, Пушной большой поклонник гармонических искажений:

При разработке музыкальных инструментов задач в уменьшении или увеличению искажений, и каких либо других измеряемых параметров нет.

И технарей-инженеров до разработки музыкальных инструментов категорически не допускают. Задействуют, но только на узко-прикладных задачах. Так, что бы они руками ни чего не трогали. А то, только отвернешься, – они соорудят трехполосный рояль из алюминия, пластмассы и кевлара. И поставят его на шипы.

Хотя шипы это придумка Hi-Fi маркетинга. Смотрятся они действительно красиво. Но для гашения вибрации в технике шипы не применяются, так как не обладают свойством гасить колебания. А в музыкальных инструментах как раз используют конструктив очень похожий на шипы. В частности так соединяют струны которые передают свои колебания корпусу-резонатору. Струны колеблются, но звук излучают не они, а корпус-резонатор.

Можно площадь железки передающий резонанс больше сделать. Можно меньше, разницы особой не будет … Основное значение имеет не площадь….   А вот если вместо железа использовать резину, а еще лучше силикон, – гашение будет почти в ноль. И на акустической гитаре можно будет по ночам играть со всей дури, не боясь потревожить соседей.

Но мы отвлеклись. Неизвестно кто это придумал, но уже более полвека издаются книги и пособия по разработке Hi-FI аудиосистем, в которых исходят из тезиса о том, что задачей АС является максимально более точно передавать исходное звучание. Аксиома выдвигается приблизительно такая, – существует некий оригинал, которой максимально точно должен быть воспроизведен.

Принцип ксерокса. Кладем в него фото, и тот ксерокс лучше, который делает копию с большим разрешением и лучшим цветовым охватом. Логично, – логично. Начинающие разработчики акустики первое время озадачиваются тем фактом, что применительно к акустическим система “принцип ксерокса” совершенно не работает. Мы делаем искажения все меньше и меньше, АЧХ все ровней и ровней. А звучит это почему то все хуже и хуже.

Происходит это по нескольких причинам. Первое, – измерения производятся только по части параметров. А методики этих измерений показывают только, как акустика воспроизводит единичные синусы сигналов. А музыка это не синус на разных частотах. Посмотрите еще раз как звучит всего одна гитарная струна.

Реальная музыка это бесконечный набор колебаний, а не не синус на одной или двух частотах. Слово бесконечность используется здесь в самом прямом смысле. Словосочетание миллиарды синусоид не может отразить ситуацию. 

Что происходит при воспроизведении реального музыкального сигнала ни кто не знает. Измеряют не то что требуется, а только то, что умеют.

Конечно, по тому какие искажения генерируют единичные синусы, косвенно можно предполагать, что будет происходить и на музыкальном сигнале. Вполне возможно. Но на настоящий момент не существует каких либо подтверждений взаимосвязи между количеством искажений и воспринимаемым людьми качеством. Корреляция искажений с качеством возникает только тогда, когда величина искажений выходит на уровень несколько единиц процентов. 

При этом, само по себе снижение искажений не дается просто так. Для этого приходиться разделять акустику на полосы фильтрами и играть музыку разными динамиками. И соответственно снижая искажения мы тем самым автоматически производим обмен. В комплект пакета “низкие искажения” всегда входит обязательные опции “задержки сигнала” и “фазовые искажения”.

Но если рассматривать искажения не сами по себе, а хотя бы только в взаимосвязи с фазовыми искажениями. Как  соотношение, – на сколько мы снизили гармонические искажение, и на сколько при этом мы накрутили фазу….  Мы “неожиданно” обнаруживаем очень хорошую корреляцию между измеряемыми параметрами и воспринимаемым людьми качеством.

В низких искажениях и ровной АЧХ ни чего плохого нет. Более важным является вопрос, а чем мы ради этого пожертвовали? Совершенно не случайно около 95% людей в мире предпочитают слушать музыку на широкополосной акустике. Наушники это разумеется тоже широкополосная акустика. Подавляющее количество автомобильной акустики, это широкополосная акустика. Так как типовая автоакустика, это НЧ/СЧ динамики без каких либо фильтров, с добавление твиттера. Причина здесь совершенно не в том, что автомобилистам не хватило денег на СЧ динамик. На автомобили которыми забиты все улицы у них деньги находятся. Фазовые искажения для большинства людей, еще более противные, чем гармонические искажения. Подробнее о искажении фазы можно почитать здесь

Теоретически можно вывести формулу, которая будет учитывать большую группу характеристик аудиосистем в их взаимосвязи. В какой то мере, формула будет отражать корреляцию качества акустики. И в отличии от характеристик АЧХ и гармонических искажений, некоторый смыл в ней будет. Но не особо большой.  

Проблема гораздо более серьезна. Произошла ошибка. Постулат о том, что существует некий оригинал, которой максимально точно должен быть воспроизведен оказался неверен.

Даже если взять стерильный случай в вакууме, – запись оркестра. То вопреки представлениям аудиофилов, оркестр пишется не одним, а десятками микрофонов. Можно его и двумя микрофонами записать, но результат будет непотребный.

 

Ни какого оригинала звучания не существует. Так как, даже сложно придумать, что именно, и в каком месте считать оригиналом. А есть только представление звукорежиссера и дирижера, что такое “хорошо”. Которое они отслушивают на 3-4 разновидностей мониторов. Так как все мониторные системы звучат по-разному. И если говорить о реальности, то она если и возникает и существует, то только в виде набора цифр в мастер файле.     

Если взять более популярные жанры музыки, то выясняется, что не существует не только оригинального звучания, но не существует даже самого инструмента. Так в предоставлении большинства слушателей музыки, электрогитара, это такой инструмент с грифом, струнами и датчиками. Но на самом деле электрогитара, как инструмент, всегда состоит из:

 

  • Самой гитары

 

  • “Усилителя с динамиком(и)
  • Помещения насыщающего звук резонансами
  • Микрофона которым “снимают” полученное звучание

 

И убрать из этой цепочки ничего нельзя. Все эти четыре составляющие должны обязательно присутствовать в звуке гитары. Это и есть собственно звук электрогитары. Убирая что-то и него, мы убираем само звучание электрогитары. И останется только звук деревянной доски со струнами. Эта доска может звучать лучше или хуже, но само по себе, это звучание доски со странами. Для понимания, – даже лопата может прилично звучать:

И в каком же месте возникает “настоящий” звук лопаты?

Есть методики, когда гитара пишется в карту компьютера. А далее ее звук подвергают обработке. Либо звучание гитары пропускается через процессор обработки. Но обработка всегда будет такой: 

  • Эмуляция звучания усилителя (характер его искажений).
  • Эмуляция звучания динамиков комбика.
  • Эмуляция помещения где все это находится.
  • Эмуляция типа микрофона, которым снимается звучание и место его расположения.

С остальными инструментами все ровно так-же.  Даже голоса. Запись вокала произведенная в безэховой камере никому не нужна.

По другому не бывает. Придумать в каком месте этой цепочки возникает оригинальное звучание, и начинает существовать сам инструмент, вряд ли сможет даже человек с очень большой фантазией. А если двигать в сторону синтезированных инструментов, на которых в основном и делается вся мейнстрим музыка… То этих инструментов не только не существует, но их и ни когда в природе даже и не было.

Получается, что сложности с передачей оригинального звучания возникают еще на начальном этапе. И вызваны они отсутствием самого оригинального звучания.

В начале этот факт может несколько озадачить. Но произведя анализ проблемы вы обнаружите, что это совершенно типовая ситуация. Так люди знакомые с содержанием популярного кинофильма “Матрица” знают, что реальность это всего навсего набор импульсов в коре головного мозга. И это только ощущение. И качество этого ощущения на прямую не связано с точностью. 

Известный пример. Найдите в чем отличия этих двух картинок:

Нажмите, чтобы увидеть разницу...
Они абсолютно одинаковы

 

В следующей части мы будем говорить именно об этом. Какая акустика и почему создает ощущение качества. И в чем причина, что АС с великолепными параметрами малопригодна для прослушивания музыки. 

Продолжение: Почему в акустике не работает “принцип ксерокса”. Часть 2. (Скоро выйдет, – подписывайтесь на нас в соцсетях.)

Начало цикла статей: Hi-Fi мёртв, а мы еще нет. Часть 1

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рейтинг
( 3 оценки, среднее 5 из 5 )
AudioArt.ru
Комментариев: 4
  1. Alex

    Всё мозги разбил на части, все извилины заплел, и канатчиковы власти колют нам второй укол.

  2. Миша

    Синии линии действительно параллельны. Я тоже проверил линейкой.

  3. Павел

    Очень интересный взгляд на проблему. Много где натыкался на похожее мнение, но у вас все изложено четко и полно. Спасибо за качественный материал.

  4. Павел

    Если взять аналогию между аудио и псевдонепараллельными линиями. Получается, что перед инженерами поставили задачу, выполнить несколько параллельных линий с неким красивым узором.
    У инженеров есть абсолютно точный эталон параллельности – линейка. И они максимально точно выполнили поставленную задачу.
    Дополнительно они выдали большое количество информации рекламного характера, что их линии самые параллельные и значительно более параллельные, чем линии других брендов.
    И это действительно правда, любой желающий может ознакомиться с методикой выполнения измерений линейкой, приобрести необходимое измерительное оборудование и самолично убедиться, что линии параллельны.
    Но вот только когда некой группе эстетов, ощущающих высокую степень экзальтации от созерцания максимально приближенных к некому оригиналу паралельности линий, предпочтительно синих жанровых направлений, данное изделие класса хай-параллелити предлагается к потреблению, то почему-то этим людям оно приходиться крайне не по вкусу.

Добавить комментарий

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.

© При использовании материалов AudioArt.ru обязательным условием является наличие открытой гиперссылки на исходную страницу