Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Дауыс берушілердің қасиеттерін сандық бағалау
Quantifying the behaviour of loudspeakers
Дауыс берушілерді өлшеу – түрлі көрсеткіштерді өлшеу арқылы дауыс берушілердің қалай жұмыс істейтінін анықтау практикасы. Бұл өлшем әсіресе маңызды, себебі дауыс берушілер, түрлендіргіштер болғандықтан, дыбыс көшіру немесе дыбысты күшейту үшін қолданылатын басқа аудио жүйе компоненттеріне қарағанда жоғары деңгейде бұрмалауға бейім.
Loudspeaker measurement is the practice of determining the behaviour of loudspeakers by measuring various aspects of performance. This measurement is especially important because loudspeakers, being transducers, have a higher level of distortion than other audio system components used in playback or sound reinforcement.
Анехоикалық өлшеу
Дауыс берушіні тексерудің бір жолы – дыбыс өткізгіш едендік тормен жабдықталған эхосыз камераны пайдалануды қажет етеді. Өлшеу микрофоны әдетте көзге түспейтін тіреуге (көрінулерді болдырмау үшін) орнатылады және жоғары жиілікті драйвер осі бойындағы динамик бөліктерінен 1 метр алшақта орналастырылады. Бұл қайталанатын нәтижелерді беруі мүмкін, бірақ мұндай "ашық кеңістіктегі" өлшеу бөлмеде, әсіресе кішкентай бөлмедегі өнімділіктің нақты көрінісі емес. Төмен жиіліктерде дұрыс нәтижелер алу үшін барлық жағында үлкен дыбыс сіңіретін клиндері бар өте үлкен эхосыз камера қажет. Көптеген эхосыз камералар 20 Гц-ке дейін дәл өлшеуге арналмаған және көпшілігі 80 Гц-тен төмен жиілікті өлшеуге қабілетсіз.
One way to test a loudspeaker requires an anechoic chamber, with an acoustically transparent floor grid. The measuring microphone is normally mounted on an unobtrusive boom (to avoid reflections) and positioned 1 metre in front of the drive units on the axis with the high frequency driver. While this can produce repeatable results, such a 'free space' measurement is not representative of performance in a room, especially a small room. For valid results at low frequencies, a very large anechoic chamber is needed, with large absorbent wedges on all sides. Most anechoic chambers are not designed for accurate measurement down to 20 Hz and most are not capable of measuring below 80 Hz.
Тетраэдрлі камера
Тетраэдрлі камера эхоагрегаттық камера сияқты үлкен аумақты қажет етпей, динамиктің төмен жиілікті шегін өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл динамиктерге арналған ықшам өлшеу жүйесі IEC 60268-21:2018, IEC 60268-22:2020 және AES73id 2019 стандарттарында сипатталған.
A tetrahedral chamber is capable of measuring the low frequency limit of the driver without the large footprint required by an anechoic chamber. This compact measurement system for loudspeaker drivers is defined in IEC 60268 21:2018, IEC 60268 22:2020 and AES73id 2019.
Жартылай аралық өлшеу
Баламасы – динамикті ашық жерде, аспанға қарай бағытталған күйде, тік жатқызу. Жерден шағылысу бұрынғысынша кедергі келтіретін болса да, орта жиіліктерде оның әсері едәуір төмендейді, себебі көптеген динамиктер бағытталған және тек өте төмен жиіліктерді ғана артқа сәулелендіреді. Динамик айналына сіңіретін материал орналастыру арқылы артқы сәулеленуді сіңіріп, орта жиіліктердегі тербелісті азайтуға болады. Төмен жиіліктерде жердің шағылысуы әрқашан бір фазада болады, сондықтан өлшеу нәтижесінде басс тоны күшейеді, бірақ бұл әдетте бөлме жағдайында да болады, онда артқы қабырға мен еден бірдей эффект береді. Сондықтан, мұндай жарты кеңістіктегі өлшеулерді қолдану және жарты кеңістікте тегіс жауап алуға ұмтылудың маңызы зор. Бос кеңістікте тегіс жауап беру үшін теңестірілген динамиктер үй ішінде әрқашан күшті басс дыбысын шығарады, сондықтан мониторлық динамиктерде жарты кеңістік және төрттен бір кеңістік (бұрыштарда пайдалану үшін) режимдері болады, бұл шамамен 400 Гц төменгі жиіліктерді әлсіретеді. Шұңқыр қазып, динамиктің корпусын жермен тегіс етіп көму жарты кеңістіктегі өлшеулерді әлдеқайда дәлдеуге мүмкіндік береді, бұл шекаралық эффектісі бар микрофонның динамикке эквивалентін құрайды (барлық шағылыстар дәл фазада), бірақ артқы порттың бітелмеуіне және артқы жағында орналасқан күшейткішке салқындату үшін ауа ағынының қамтамасыз етілуіне көңіл бөлу керек. Динамик корпусының жиектерінен туындайтын дифракция азаяды, нәтижесінде қайталанатын және дәл, бірақ өте нақты емес жиіліктер қисығы пайда болады.
An alternative is to simply lay the speaker on its back pointing at the sky on open grass. Ground reflection will still interfere but will be greatly reduced in the mid range because most speakers are directional, and only radiate very low frequencies backward. Putting absorbent material around the speaker will reduce mid range ripple by absorbing rear radiation. At low frequencies, the ground reflection is always in phase, so that the measured response will have increased bass, but this is what generally happens in a room anyway, where the rear wall and the floor both provide a similar effect. There is a good case, therefore, using such half space measurements, and aiming for a flat half space response. Speakers that are equalised to give a flat free space response, will always sound very bass heavy indoors, which is why monitor speakers tend to incorporate half space, and quarter space (for corner use) settings which bring in attenuation below about 400 Hz. Digging a hole and burying the speaker flush with the ground allows far more accurate half space measurement, creating the loudspeaker equivalent of the boundary effect microphone (all reflections precisely in phase) but any rear port must remain unblocked, and any rear mounted amplifier must be allowed cooling air. Diffraction from the edges of the enclosure is reduced, creating a repeatable and accurate, but not very representative, response curve.
Бөлме өлшемі
Төмен жиіліктерде көптеген бөлмелерде резонанс болады, олар бөлме өлшемдерінің жарты толқын ұзындығының еселігіне сәйкес келетін жиіліктер қатарында пайда болады. Дыбыс шамамен 343 м/с жылдамдықпен тарайды, сондықтан 6 метрлік (20 футтық) бөлмеде 27.5 Гц-тен жоғары жиілікте резонанстар болады. Бұл резонанстық режимдер тұрақты сигналдың жиілігі төменнен жоғарыға өзгере қозғалғанда, дыбыс деңгейінде үлкен өрбулер мен құлауларға себеп болады. Сонымен қатар, шағылыстар, дисперсия, сіңіру сияқты факторлар дыбысты қабылдауды күрт өзгертеді, бірақ бұл өзгерістер музыка немесе сөйлеу үшін әдетте естілмейді, әсіресе бөлмелік режимдердің басымдығынан жоғары жиіліктерде. Бұл өзгерістер динамиктердің орналасуына, шағылыстыратын, таратушы немесе сіңіретін беттерге (динамиктердің бағытын өзгертуді қоса алғанда) және тыңдау орнына байланысты. Егер жағдай жағымсыз болса, олардың кез келгенінің немесе тыңдаушының шағын қозғалысы да айқын айырмашылықтарға әкелуі мүмкін. Стерео (немесе көп арналы) дыбыстық интеграция сияқты күрделі эффектілер, бірыңғай "дыбыстық кеңістікке" оңай жоғалуы мүмкін. Құлақ пен мидың дыбысты қалай өңдеп, мұндай қабылдауларды қалыптастыратыны туралы білім шектеулі, сондықтан ешқандай өлшем немесе өлшемдердің комбинациясы, мысалы, "дыбыстық кеңістік" эффектісінің сәтті қабылдануын қамтамасыз ете алмайды. Осылайша, кез келген тыңдау ортасында (әуендік жағынан ұнамсыз эхоагенді камерадан басқа) динамиктердің өнімділігін барынша арттыруға кепілді процедура жоқ. Кейбір параметрлер, мысалы, резонанс уақыты (әдетте үлкен көлемде ғана қолданылады) және жалпы бөлмедегі "жиілік жауабы" шағылыстыратын, диффузиялық немесе сіңіретін элементтерді қосу немесе алу арқылы белгілі бір деңгейде реттелуі мүмкін, бірақ бұл өте тиімді болуы мүмкін (дұрыс қосымшалар немесе алып тастаулар мен орналастырулар жасалғанда), бірақ бұл өнер мен тәжірибе мәселесі болып қалады. Кейбір жағдайларда, мұндай модификациялардың ешқайсысы да айқын нәтиже бермейді.
At low frequencies, most rooms have resonances at a series of frequencies where a room dimension corresponds to a multiple of half wavelengths. Sound travels at about , so a room 20 feet (6 m) long will have resonances from 27.5 Hz upwards. These resonant modes cause large peaks and dips in the sound level of a constant signal as the frequency of that signal varies from low to high. Additionally, reflections, dispersion, absorption, etc. all strongly alter the perceived sound, though this is not necessarily consciously noticeable for either music or speech, at frequencies above those dominated by room modes. These alterations depend on speaker locations with respect to reflecting, dispersing, or absorbing surfaces (including changes in speaker orientation) and on the listening position. In unfortunate situations, a slight movement of any of these, or of the listener, can cause considerable differences. Complex effects, such as stereo (or multiple channel) aural integration into a unified perceived "sound stage" can be lost easily. There is limited understanding of how the ear and brain process sound to produce such perceptions, and so no measurement, or combination of measurements, can assure successful perceptions of, for instance, the "sound stage" effect. Thus, there is no assured procedure that will maximize speaker performance in any listening space (with the exception of the sonically unpleasant anechoic chamber). Some parameters, such as reverberation time (in any case, really applicable only to larger volumes), and overall room "frequency response" can be somewhat adjusted by addition or subtraction of reflecting, diffusing, or absorbing elements, but, though this can be remarkably effective (with the right additions or subtractions and placements), it remains something of an art and a matter of experience. In some cases, no such combination of modifications has been found to be very successful.
Микрофонның орналасуы
Барлық көп драйверлі динамиктерді (коаксиалды драйверлерді қоспағанда) өлшеу микрофоны динамикке жақын және оңтайлы осьтен сәл жоғары немесе төмен орналастырылғанда дұрыс өлшеу қиын, себебі бірдей жиілікті шығаратын екі драйвердің арақашықтығының айырмашылығы фазалық өшіруге алып келеді. 1 кГц жиіліктің толқын ұзындығы 1 фут (0 метр) шамасында, ал 10 кГц жиіліктің толқын ұзындығы одан әлдеқайда қысқа екенін есте ұстаған жөн. Жарияланған нәтижелер көбінесе микрофонды сантиметр немесе екі сантиметрге дейін өте дәл орналастыру кезінде ғана жарамды болады. Екі динамик арасында 2 немесе 3 метр қашықтықтағы өлшемдер, тыңдау бөлмесінде не болып жатқанын түсінуге көмектеседі. Нәтижедегі қисық басқа жабдықтармен салыстырғанда көбінесе жағымсыз көрінсе де, дыбыс жұтатын панельдермен тәжірибе жасау үшін негіз болады. Екі динамикті де қосу ұсынылады, себебі бұл төмен жиілікті бөлмелік «резонанстарды» шынайы түрде ынталандырады. «Тарқылған сүзгі» әсерінен (осы нүктеде өлшенген бөлмелік жауаптың кезектесіп жоғарылауы мен төмендеуі) болдырмау үшін микрофонды екі динамикке бірдей қашықтықта орналастыру қажет. Орынды анықтау үшін микрофонды 1 кГц, содан кейін 3 кГц және содан кейін 10 кГц жиіліктерінде максималды жауап алу үшін бір жақтан екінші жаққа жылжыту керек. Қазіргі заманғы ең жақсы динамиктер эхосыз жағдайда 40 Гц-тен 20 кГц-ге дейін ±1 дБ жиілік диапазонында жауап бере алады, ал нақты тыңдау бөлмесінде 2 метр қашықтықтағы өлшемдер ±12 дБ шегінде болса, жақсы деп есептеледі.
All multi driver speakers (unless they are coaxial) are difficult to measure correctly if the measuring microphone is placed close to the loudspeaker and slightly above or below the optimum axis because the different path length from two drivers producing the same frequency leads to phase cancellation. It is useful to remember that, as a rule of thumb, 1 kHz has a wavelength of 1 feet (0 m) in air, and 10 kHz a wavelength of only Published results are often only valid for very precise positioning of the microphone to within a centimetre or two. Measurements made at 2 or 3 m, in the actual listening position between two speakers can reveal something of what is actually going on in a listening room. Horrendous though the resulting curve generally appears to be (in comparison to other equipment), it provides a basis for experimentation with absorbent panels. Driving both speakers is recommended, as this stimulates low frequency room 'modes' in a representative fashion. This means the microphone must be positioned precisely equidistant from the two speakers if 'comb filter' effects (alternate peaks and dips in the measured room response at that point) are to be avoided. Positioning is best done by moving the mic from side to side for maximum response on a 1 kHz tone, then a 3 kHz tone, then a 10 kHz tone. While the very best modern speakers can produce a frequency response flat to ±1 dB from 40 Hz to 20 kHz in anechoic conditions, measurements at 2 m in a real listening room are generally considered good if they are within ±12 dB.
Жақын өрісті өлшеу
Бөлме акустикасы жақын дала өлшемдеріне одан бетер аз әсер етеді, сондықтан эхосыз камерада талдау мүмкін болмаған жағдайда олар қолданылуы мүмкін. Өлшемдер динамик немесе дыбыс көзінің (мысалы, рупор, тежегіш) жалпы диаметрінен әлдеқайда қысқа қашықтықта жүргізілуі керек, онда дыбыстың жарты толқын ұзындығы динамиктің жалпы диаметрінен кіші болуы тиіс. Бұл өлшемдер бағыттық ақпаратсыз тікелей динамик тиімділігін немесе орташа сезімталдығын көрсетеді. Егер динамик жүйесі бірнеше дыбыс көздерін қамтитын болса, өлшемдер барлық дыбыс көздері үшін (вуфер, бас рефлексі, орта жиілікті динамик, твитер) жүргізілуі керек. Бұл өлшемдерді жүргізу оңай, оларды кез келген бөлмеде жасауға болады, қораптағы өлшемдерге қарағанда дәлірек, және жарты кеңістіктегі өлшемдерді болжауға мүмкіндік береді, бірақ бағыттылық туралы ақпаратсыз.
Room acoustics have a much smaller effect on nearfield measurements, so these can be appropriate when anechoic chamber analysis cannot be done. Measurements should be done at much shorter distances from the speaker than the speaker (or the sound source, like horn, vent) overall diameter, where the half wavelength of the sound is smaller than the speaker overall diameter. These measurements yield direct speaker efficiency, or the average sensitivity, without directional information. For a multiple sound source speaker system, the measurement should be carried out for all sound sources (woofer, bass reflex vent, midrange speaker, tweeter ). These measurements are easy to carry out, can be done at almost any room, more punctual than in box measurements, and predicts half space measurements, but without directivity information.
Жиілік респонсті өлшеу
Жиілік жауабының өлшемдері тек график түрінде көрсетілгенде немесе ±3 дБ (немесе басқа) шектерімен берілгенде ғана мағыналы болады. Көптеген жарияланған деректердің кемшілігі – максималды дыбыс қысымы деңгейінің (SPL) көрсетілмеуі, әсіресе төмен жиіліктерде. Сондықтан, жиілік жауабымен қатар, қуат енінің өлшенуі ең пайдалы, ол естілетін жиілік диапазонындағы белгілі бір бұрмалау деңгейінде максималды SPL графигін көрсетеді.
Frequency response measurements are only meaningful if shown as a graph, or specified in terms of ±3 dB limits (or other limits). A weakness of most quoted figures is a failure to state the maximum SPL available, especially at low frequencies. A power bandwidth measurement is, therefore, most useful, in addition to frequency response, this being a plot of maximum SPL out for a given distortion figure across the audible frequency range.
Бұрмалауды өлшеу
Динамиктердің бұрмалауын өлшеу, әрине, сынақ деңгейінде, өлшеу микрофонының өзінің бұрмалау деңгейінен төмен болмайды. Егер жоғары деңгейдегі бұрмалау өлшенсе, микрофонның шекті деңгейі 120-140 дБ SPL болуы тиіс. Типтік 100 ватттық күшейткішпен жұмыс істейтін жоғары сапалы динамик 1 метр қашықтықта 105 дБ SPL-ден жоғары ең жоғары деңгейге жете алмайды (бұл әдеттегі тыңдау бөлмесінде динамиктер жұбынан тыңдау орнында шамамен 105 дБ-қа сәйкес келеді). Шынайы дыбысты өндіру үшін одан әлдеқайда жоғары деңгейге қол жеткізе алатын динамиктер қажет, идеалды жағдайда 130 дБ SPL шамасында. Тіпті (баяу жауап беретін және RMS көрсеткішін оқитын) дыбыс деңгейін өлшейтін тірі музыка деңгейі 100 дБ SPL шамасында болса да, соққы аспаптарындағы бағдарлама деңгейінің шыңы одан әлдеқайда жоғары болады. Көптеген динамиктер шамамен 3% бұрмалау береді, 468 салмақталған «бұрмалау қалдығы» төмен деңгейде сәл төмендейді. Электростатикалық динамиктерде гармоникалық бұрмалау төмен болуы мүмкін, бірақ интермодуляциялық бұрмалау жоғары. 3% бұрмалау қалдығы 1 немесе 2% жалпы гармоникалық бұрмалауға сәйкес келеді. Кәсіби мониторлар 1 метр қашықтықта 110 дБ SPL шамасында белгілі бір бұрмалау деңгейін сақтай алады, бірақ көптеген тұрмыстық динамик жүйелері 100 дБ SPL-ден жоғары деңгейде қатты бұрмаланады.
Distortion measurements on loudspeakers can only go as low as the distortion of the measurement microphone itself of course, at the level tested. The microphone should ideally have a clipping level of 120 to 140 dB SPL if high level distortion is to be measured. A typical top end speaker, driven by a typical 100watt power amplifier, cannot produce peak levels much above 105 dB SPL at 1 m (which translates roughly to 105 dB at the listening position from a pair of speakers in a typical listening room). Achieving truly realistic reproduction requires speakers capable of much higher levels than this, ideally around 130 dB SPL. Even though the level of live music measured on a (slow responding and RMS reading) sound level meter might be in the region of 100 dB SPL, programme level peaks on percussion will far exceed this. Most speakers give around 3% distortion measured 468 weighted 'distortion residue' reducing slightly at low levels. Electrostatic speakers can have lower harmonic distortion but suffer higher intermodulation distortion. 3% distortion residue corresponds to 1 or 2% total harmonic distortion. Professional monitors may maintain modest distortion up to around 110 dB SPL at 1 m, but almost all domestic speaker systems distort badly above 100 dB SPL.
Түсті талдау
Дауыс берушілер көптеген басқа да аудио жабдықтардан боянумен ерекшеленеді, яғни динамиктің түрлі бөліктері – конус, оның шеті, корпусы, жабық кеңістік – сигнал тоқтағаннан кейін де қозғалуын жалғастыруға бейім. Бұл барлық түрдегі резонанстар энергияны сақтап қалу арқылы туындайды, ал жоғары Q коэффициентіне ие резонанстар естіледі. Соңғы жылдары динамиктерді жақсартуға бағытталған көптеген жұмыстар боянуды азайтуға арналды. Динамиктердің кешіккен шығысын өлшеу және оны уақыт-жиілік су тасқыны немесе спектрограмма түрінде көрсету үшін Жылдам Фурье түрлендіруі (FFT) өлшеу құралдары енгізілді. Алғашқыда импульстік жауапты сынау арқылы талдау жасалды, бірақ стимул динамиктің максималды мүмкіндігі шегінде болуын қажет етсе, бұл "импульс" өте төмен энергияға ие болады. Кейінгі құралдар максималды ұзындығы бар тізбек тізбегі талдағышы (MLSSA) сияқты басқа да стимулдардағы корреляцияны қолданады. Көптеген синустық толқындарды стимул сигналы ретінде пайдаланып, нәтижедегі шығысты талдау арқылы, спектрлік ластану сынағы динамиктердің "өз шуының" бұрмалау компонентін өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл "қоршау" түріндегі сигнал кез келген жиілік диапазонына оңтайландырылуы мүмкін, ал нәтижелер дыбыс сапасын бағалау сынақтарымен өте жақсы сәйкес келеді.
Loudspeakers differ from most other items of audio equipment in suffering from colouration, the tendency of various parts of the speaker — the cone, its surround, the cabinet, the enclosed space — to carry on moving when the signal ceases. All forms of resonance cause this, by storing energy, and resonances with high Q factor are especially audible. Much of the work that has gone into improving speakers in recent years has been about reducing colouration, and Fast Fourier Transform, or FFT, measuring equipment was introduced in order to measure the delayed output from speakers and display it as a time vs. frequency waterfall plot or spectrogram plot. Initially, an analysis was performed using impulse response testing, but this 'spike' suffers from having very low energy content if the stimulus is to remain within the peak ability of the speaker. Later equipment uses correlation on other stimulus such as a maximum length sequence system analyser (MLSSA). Using multiple sine wave tones as a stimulus signal and analyzing the resultant output, Spectral Contamination testing provides a measure of a loudspeakers 'self noise' distortion component. This 'picket fence' type of signal can be optimized for any frequency range, and the results correlate exceptionally well with sound quality listening tests.