- Главная
- Видеосистемы (8)
- Аудиосистемы (10)
- Аккустика (15)
- Телефония (10)
- Цифровой звук (4)
- Для дома (6)
-
- Все о Hi-End
- Слух и Звук
- Аккустика/Электроника
- Цифровый звук
- Глоссарий
- Словарь
Коррекция акустики помещения при помощи цифровых сигнальных процессоров
Надеюсь, из предыдущих разделов главы вы поняли, что комната прослушивания — это ключевое звено во всей цепи воспроизведения музыки. Любая комната весьма заметно влияет на звучание пары громкоговорителей. Помещение играет роль эквалайзера, усиливая одни частоты и подавляя другие. Неравномерность частотной характеристики на басах может достигать 30 дБ, что вносит дополнительные искажения в звучание музыки. К тому же комната запасает и высвобождает энергию на определенных частотах, вызывая "зависание" отдельных басовых нот на более продолжительное время. Результат: вязкие и недостаточно чистые басы в сочетании с пониженным динамическим драйвом.
Говорят, что конструктор громкоговорителя на 100% отвечает за звук своего детища на частотах выше 700 Гц, на 50% — в диапазоне частот от 300 до 700 Гц и
только на 20% — на частотах ниже 300 Гц. Этот афоризм отражает огромное влияние условий прослушивания на качество звука в области низких и очень низких частот.
Несмотря на то, что комната прослушивания привносит гораздо большую окрашенность, чем любой электронный компонент, мы должны воспринимать такое "ухудшение" музыки как неизбежность. Даже помещения, построенные по индивидуальному заказу, безукоризненно спроектированные акустически, с прекрасно расположенными громкоговорителями, значительно окрашивают звук; в лучших помещениях это просто менее заметно.
Попытки снизить окрашивание с помощью аналогового эквалайзера имели ограниченный успех. У аналоговых эквалайзеров собственные недостатки — они имеют недостаточную избирательность по частоте. У цифровых эквалайзеров большая избирательность, чем у аналоговых, но и они остаются грубым инструментом для решения проблем, связанных с помещением.
Появление цифровых сигнальных процессоров (DSP) дает новую возможность нейтрализовать воздействие помещения на воспроизводимую музыку. DSP выполняют преобразование звукового сигнала посредством выполнения математических операций с числами, представляющими звуковые сигналы. Микросхемы DSP можно запрограммировать для работы в качестве фильтров или эквалайзеров с сотнями частотных полос и такими характеристиками, которые в аналоговых эквалайзерах не удается реализовать. Проблема в том, как заставить эту передовую технологию с хирургической точностью устранять окрашивание звука, создаваемое комнатой прослушивания.
Гораздо более тонкое, чем цифровой эквалайзер, устройство коррекции акустики помещения на основе DSP с высокой точностью анализирует отклик системы комната-громкоговоритель, а затем создает цифровые фильтры, необходимые для нейтрализации влияния комнаты прослушивания. Эта система устраняет не только влияние помещения, но и окрашивание, вносимое громкоговорителями. Скажем, если в частотной характеристике ваших акустических систем на частоте 2 кГц наблюдается пик, то система коррекции акустики помещения устранит связанное с этим окрашивание. Кроме того, система коррекции обеспечивает абсолютную идентичность откликов обоих громкоговорителей. Система устраняет нежелательные эффекты помещения электронным способом — еще до того как звук будет воспроизведен. Другими словами, она вносит в сигнал искажения, характер которых противоположен искажениям помещения. Как итог — на слушательском месте получается равномерная амплитудно-частотная характеристика. Система коррекции акустики помещения показана на рис. 4-25.
Принцип ее действия таков: вы (или ваш дилер) устанавливаете измерительный микрофон на слушательское место, подключаете аппаратную часть системы к персональному компьютеру и запускаете на нем специальную программу (микрофон и программа входят в комплект поставки системы). Система генерирует серию импульсов, которая воспроизводится громкоговорителями, а затем анализируется компьютерной программой. Затем программа конфигурирует цифровые фильтры с частотной характеристикой, инверсной по отношению к характеристике помещения. Пикам измеренной частотной характеристики помещения соответствуют провалы в характеристике фильтра, и наоборот. Таким образом, частотная характеристика фильтра — это зеркальное отображение характеристики вашей комнаты.
На рис. 4-26 показана измеренная частотная характеристика реального громкоговорителя, работающего в реальной комнате. Избыток энергии на частоте 20 Гц и пики на частотах 120 Гц и 180 Гц — это результаты взаимодействия между прямым звуком из громкоговорителя и отражениями от стен помещения. На рис. 4-27 вы видите частотную характеристику фильтра, которая представляет собой инверсию характеристики комнаты. Пику на частоте 180 Гц соответствует провал на той же частоте, а уменьшение энергии в широкой полосе диапазона средних частот в характеристике помещения уравновешивается подъемом в характеристике фильтра. При прохождении звукового сигнала через эти фильтры пики и провалы взаимно компенсируются. На рис. 4-28 показана амплитудно-частотная характеристика, снятая на месте прослушивания после коррекции. Как видим (рис. 4-28), на частотах выше 100 Гц частотная характеристика равномерная; спад на частотах ниже 100 Гц связан с тем, что данная система выполняет функции кроссовера сабвуфера. Скорректированная частотная характеристика сабвуфера также равномерная.
Параметры фильтра, рассчитанные программой, загружаются в память системы коррекции акустики помещения во время настройки. Ее достаточно выполнить только один раз, после чего вам больше не понадобятся ни компьютер, ни микрофон. Аппаратура системы стоит у вас на стойке и фильтрует все проходящие через него сигналы. Если же вы замените громкоговорители, поменяете их местоположение или переместите слушательское место, то вам надо будет еще раз провести эти измерения и рассчитать новые параметры фильтров (эта работа занимает около четверти часа, особенно после того, как вы приобретете необходимые навыки, проделав ее несколько раз).
На первый взгляд, может показаться, что система коррекции акустики помещения должна создавать на месте прослушивания абсолютно равномерную амплитудно-частотную характеристику. Но на практике — в этом случае музыка звучит слишком ярко, басы не насыщены. Идеальная частотная характеристика должна иметь подъем на басах и спад к высоким частотам. Система коррекции акустики помещения позволяет вам выбрать или даже создать "желаемую " характеристику, которая и будет обеспечена на слушательском месте. Например, если звук слишком яркий, вы можете построить желаемую характеристику так, чтобы воспроизводилось меньше высоких частот. У вас есть возможность создать любую характеристику по своему вкусу.
Важным техническим параметром системы коррекции акустики помещения является ее частотное разрешение. Эта величина характеризует способность системы корректировать очень узкие пики и провалы частотной характеристики. Например, система с разрешением 10 Гц не сможет исправить "дефект" шириной 8 Гц. Некоторые системы коррекции обладают разрешением менее 1 Гц, — этого достаточно для того, чтобы обнаружить все пики и провалы частотной характеристики.
Система коррекции акустики помещения способна также снизить эффекты отражения от боковых стен, ранее описанные в этой главе. В сигнал, поступающий на громкоговорители, добавляются сигналы с той же самой задержкой, что и отражения от стен, только противоположной полярности. Они складываются с отраженными сигналами и взаимно уничтожаются, влияние собственных резо-нансов помещения устраняется.
Вследствие того, что система коррекции акустики помещения является цифровой, аналоговые сигналы, например проигрывателя грампластинок, оцифровываются, а затем, после фильтрации, снова преобразуются в аналоговую форму. Для этой цели система коррекции имеет встроенный аналого-цифровой преобразователь. Цифровой сигнал, допустим, с проигрывателя компакт-дисков, поступает непосредственно на цифровой вход системы. Затем этот цифровой сигнал либо преобразуется в аналоговый, подаваемый на вход усилителя мощности, либо подается на внешний цифровой процессор. Несмотря на то, что эта система основательно улучшает качество басов и сфокусированность звуковых образов, некоторые меломаны будут неохотно оцифровывать сигнал, воспроизводимый с грампластинки: при преобразовании его в цифровую форму неизбежно страдает качество аналогового сигнала. Вы должны сами решить, меньшим или большим злом будет потеря качества при оцифровке по сравнению с вредным влиянием помещения.
Системы коррекции акустики помещения применяются довольно редко из-за того, что оборудование и программное обеспечение стоят очень дорого, а их разработка требует больших затрат времени и сил. Не совершите ошибку: коррекция частотной характеристики помещения — чрезвычайно трудная задача. Более того, система коррекции акустики помещения в равной степени и компьютер, и звукотехническое устройство, требующее специальных знаний, которыми аудиоинженеры обычно не обладают. Рассмотренная нами система коррекции
видеонаблюдение
акустики помещения имеет розничную цену $8000. Несмотря на относительную дороговизну, это эффективное вложение денег в вашу High-end-систему. Впрочем, не исключено, что цена на нее может снизиться, поскольку микросхемы цифровых процессоров со временем становятся все дешевле.
крем для загара в солярии
Мой личный опыт использования системы коррекции акустики помещения показывает, что эта техника чрезвычайно эффективна в устранении окрашивания и восстановлении чистоты звучания. Система придает музыке легкость, живость и чистоту, которых невозможно добиться другим способом. Кажется, что общий характер звучания отличается меньшей "ящичностью" средних басов и большей динамичностью предельно низких частот. К тому же улучшается передача звуковой сцены — благодаря идентичности частотных характеристик обоих громкоговорителей, обеспечивающей прецизионную сфокусированность звуковых образов. Без использования системы коррекции размеры звукового образа и его положение могут изменяться по мере того, как музыкальный инструмент переходит из одного регистра в другой — из-за различной характеристики системы громкоговоритель/комната для каждого из них. Однажды привыкнув к звуку с системой коррекции акустики помещения, трудно обходиться без нее (см. мою статью об этой системе "Tact Audio RSC 2-2" в номере журнала "Fi: The magazine of Music and Sound" за июнь 1998 года).