Голову не обманешь: есть ли смысл в измерении 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.

Полагаем, 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 этой статьи 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 н).

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.