Об оптимальной коррекции АЧХ наушников по графикам Хармана.

[Владимир R-V-A]

В последние годы появились исследования в области регистрации способов звуковосприятия наушников и поиска оптимальной их АЧХ с учетом строения уха человека.
Почитать об этих исследованиях можно, например, тут https://zen.yandex.ru/media/id/5b31c...b1a60578876d65 и тут https://zen.yandex.ru/media/id/5b31ca8ad984c100a8d54047/pro-izmereniia-naushnikov-i-achh-v-chastnosti-
6087ee0ccc1da02aff1e1880
Результаты этих исследований показывают, что звуковое восприятие через наушники отличается от звукового восприятия АС, в основном, из-за того, что звук приходит к ушам слушателя под разными углами и за счет этого происходит как бы искажение АЧХ сигнала за счет особенностей строения и формы уха человека.

Результаты этих исследований построены, в основном, на статистических данных при прослушивании различной музыки разными людьми на наушниках разного типа. Целью исследований был поиск оптимальной АЧХ наушников, которые бы воспроизводили звуки также реалистично как АС, в хорошо обработанной комнате прослушивания.

Более подробно об этих исследованиях вы можете почитать по указанным выше ссылкам.

Для компенсации разности в звуковом восприятии звуков наушниками по сравнению с АС, оптимальная АЧХ наушников, по мнению исследователей – Хармана и его сотрудников должна выглядеть так




То есть, по мнению Хармана , для того, чтобы наушники воспроизводили звуки как АС нужно, чтобы их АЧХ была как можно ближе к этим кривым и необходимо сделать достаточно существенные поправки на НЧ, ВЧ и практически обрезать ультравысокие частоты.

Давайте разбираться так ли это и почему выбор лучших наушников , с разной АЧХ, зависит от прослушиваемой фонограммы.

На мой взгляд, эти поправки в АЧХ наушников имеют смысл только в том случае, когда известно, в какой форме звукорежиссер производил сведение фонограммы.

Если он осуществлял сведение фонограммы на наушниках с ровной АЧХ, то он как бы на стадии сведения уже установил оптимальную эквализацию для звуков в своих наушниках, например, с ровной АЧХ и с учетом эффектов, о которых говорится в исследованиях Хармана. Сделал подъем АЧХ на ВЧ и обрезал избыточные ультравысокие частоты, чтобы звук ему казался естественным, как при прослушивании музыки спереди на АС.

А если звукорежиссер делал сведение фонограммы на студийных мониторах (колонках) ближнего или среднего поля, то он должен был оставить ровной АЧХ с учетом все тех же эффектов, когда звук к нему идет спереди.

А поскольку, прослушивая разные пластинки пользователь (меломан) не знает, как была осуществлена запись, то, на мой взгляд, бессмысленно заранее вводить в наушники эту коррекцию. Она может и не потребоваться, если сведение было сделано на ровных или таких же наушниках как у пользователя – слушателя.

Если у пользователя тоже ровные наушники, то он услышит те же звуки, что создал звукорежиссер при сведении музыки с помощью режиссерского пульта и эквалайзера.

Именно об этом и говорится в результатах исследований Хармана - предпочтение в выборе наушников с разной АЧХ сильно зависит от выбранных фонограмм.

Таким образом, в условиях неопределенности о способе сведения записи, не зная заранее акустические свойства наушников, на которых делалось сведение фонограммы, и не зная акустических свойств КП в студии звукозаписи, бессмысленно пытаться делать какие-то обобщенно - усредненные предыскажения АЧХ наушников.
Тут может получиться большая ошибка - как бы двойная коррекция АЧХ - первый подъем на ВЧ во время сведения записи на наушниках и второй подъем на ВЧ во время прослушивания сигнала на наушниках, АЧХ которых скорректирована по кривым Хармана относительно ровных наушников.

Чтобы верно учитывать все эти эффекты, на мой взгляд, нужно на пластинке указывать, каким способом сделана была запись звукорежиссером, и указывать АЧХ наушников и КП в студии звукозаписи. Тогда соответствующую пластинку можно будет слушать без коррекции на ровных наушниках либо в КП пользователя (но с погрешностью его конкретной КП, если она не обработана), либо на наушниках с соответствующей установкой оптимальных предыскажений АЧХ с помощью эквалайзера для конкретных наушников пользователя.

Такой эквалайзер фиксированных предустановок пользователь может загрузить, например, с помощью соответствующего приложения для смартфона или домашнего ПК с сайта, оказывающего такую услугу меломанам всего мира, например с этого сайта, если тут сумеют написать такие программы. И таким образом, внести свой скромный вклад в цифровизацию экономики РФ на современном уровне развития науки и техники.

Усреднить все эти эффекты при современных способах записи фонограмм по всем этим параметрам нельзя. Поэтому сейчас практической пользы от исследований Хармана и его кривых, на мой взгляд, быть не может, если их использовать вслепую.

Можно угадать, а можно промахнуться на +10-15 дБ на ВЧ, если запись, сведенную на наушниках прослушивать также на наушниках с формой АЧХ Хармана.

А если запись сделанную на наушниках слушать на АС с ровной АЧХ также будут большие искажения - горб на +10 дБ на ВЧ и большой подъем на НЧ. В этой ситуации нужно делать, наоборот, зеркальную коррекцию работы АС по графикам Хармана. И этот вариант можно реализовать с использованием подобных программ и современных способов предоставления потребителям подобных услуг.

На мой взгляд, чтобы получать качественный звук при разных способах прослушивания нужно менять осовремененные подходы в звукозаписи. Тогда можно будет попытаться воспроизвести записи и на АС, и на наушниках с помощью специальных эквалайзеров, и корректирующих фильтров типа Хармана. И по возможности максимально точно воспроизводить звуки, которые были записаны и утверждены как самый лучший и точный звук звукорежиссером и музыкантами.

[Владимир R-V-A]

А вот тут Сталкер вам расскажет как надо и откроет самый главный секрет, что все звукорежиссеры глухие на оба уха и поэтому вы слышите как звучат провода.

[Владимир R-V-A]

Для компенсации разности в звуковом восприятии звуков наушниками по сравнению с АС, оптимальная АЧХ наушников, по мнению исследователей – Хармана и его сотрудников должна выглядеть так

Тут есть ошибка. Харман, это название компании, а руководителя зовут Шон Олив.

"Шон Олив и его коллеги, Тодд Вельти и Элизабет Макмаллин (Sean Olive, Todd Welti, Elisabeth McMullin), работают на базе компании Harman International и тоже пытаются понять, как же должны звучать наушники."

- - - Добавлено - - -

Мое предложение как можно использовать исследования и кривые Хармана.

В новые девайсы для прослушивания музыки (смартфоны, компьютеры, УНЧ и др.) надо ставить дополнительные фильтры, которые могут осуществлять коррекцию АЧХ по крайней мере в трех режимах;
1) линейная АЧХ,
2) АЧХ по кривой Хармана,
3) АЧХ инверсная кривой Хармана.

В условиях неопределенности варианта сведения записи на пластинку звукорежиссером, пользователь на слух выбирает себе тот вариант, который ему кажется по звуку наиболее реалистичным при прослушивании пластинки на ровных наушниках или ровных АС.

Другого варианта разумного использования исследований Хармана в современных условиях развития отрасли звукозаписи и звуковоспроизведения я не вижу.

В перспективе разумно всю информацию о способе сведения пластинки звукорежиссером (наушники или студийные мониторы), а также информацию о марке наушников и мониторов, целесообразно поставлять вместе с носителем информации (пластинкой или песней) в виде компактного кодированного сообщения в начале записи. И соответственно, устройства для проигрывания таких источников сигналов должны иметь дешифраторы этого информационного кода для автоматического включения соответствующего фильтра при прослушивании такой пластинки или песни на наушниках или АС. Информация о наушниках пользователя также может вводится в такие устройства в ручном или автоматическом режимах.

Как альтернативу этому способу можно предложить вариант старта работы системы (при воспроизведении записи) с записи белого шума или свип - сигнала с наушников или АС звукорежиссера и его анализа и последующей коррекции АЧХ работы излучателей звука в режиме без вывода на наушники или АС этого вспомогательного сигнала или с выводом, если надо настроить работу АС под конкретную точку и КП. И иметь точку отсчета, относительно которой можно корректировать устройства воспроизведения звуков пользователя.

Но этот способ можно использовать только на устройствах имеющих компьютер или достаточно мощный процессор.

Вот тогда можно будет говорить о более точном воспроизведении, чем сейчас. А в условиях неопределенности, лучше вообще не корректировать АЧХ наушников или АС или использовать для этого несложные 4-10 полосные графические эквалайзеры, с помощью которых пользователь может быстро подобрать АЧХ излучателей звука по своему вкусу, подобно тому, как это делали участники экспериментов в Хармане. В данном случае пользователь уже не сможет возразить, что звук за него подобрали сотрудники фирмы Харман или заумные разработчики новых систем звуковоспроизведения из России, в компетенции которых он не уверен, а это всё сделал он сам!

[Игорь Тихомиров]

Сколько креатива. Акурат как в некотором учреждении.

[Владимир R-V-A]

Сколько креатива. Акурат как в некотором учреждении.

Сделано в рот доме СССР и т.д. Профоргом выбрали в 17 лет в НИИ Радиосвязи.

А теперь вы опишите кратко свою биографию, чтобы покупатель вашей продукции не усомнился в вашей компетенции в области электроники и кибернетики?

[Владимир R-V-A]

Волки всего мира напоминаю - ЭТО НАША ТЕРРИТОРИЯ...

[Владимир R-V-A]

Бррр...мне нельзя смотреть Соловьева - он мне окончательно расшатает психику.

А теперь по теме поста. Вот примерно такой формы АЧХ надо попробовать будет сделать корректирующий фильтр для наушников Koss Portapro. Тогда одновременно будет две коррекции - подгонка АЧХ наушников как бы до более менее ровной АЧХ и корректировка этой ровной АЧХ под кривую Хармана, чтобы наушники звучали как мониторы звукорежиссера.

[Владимир R-V-A]

А, если честно, то нельзя получить звуковое ощущение в наушниках как на мониторах и именно в студии звукозаписи с помощью лишь корректировки АЧХ по графикам Хармана.

Весь фокус в том, что при прослушивании звуков на АС звуки от П и Л АС приходят к ушам звукорежиссера одновременно, но со специфическими задержками.



Например, студийные мониторы у звукооператора стояли под углом в 30 град к оси взгляда или ориентации головы на расстоянии по 1,2 м. и к П и Л уху звукорежиссера звуки приходили именно в этой конкретной ситуации и развязка между П и Л ухом была, предположим в 12 дБ.

А у слушателя наушников даже с коррекцией по АЧХ по кривым Хармана развязка между П и Л каналом будет уже не 12 дБ, а, например 30 дБ. И поэтому в мозг сигналы от П и Л уха будут идти совсем другие.

А при прослушивании записи на АС они у пользователя будут стоять уже по другому, чем в студии звукорежиссера и даже тут звук всегда будет сформирован по другому за счет другой интерференции сигналов разных частот и их разной формы.

И тут точность, опять таки, будет не лучше, чем по неравномерность АЧХ порядка +-10 дБ.


Поэтому только запись на микрофоне - голове звуков реального играющего ансамбля или оркестра в реальном зале с реальной акустикой может дать высокую точность повторения этих звуков на таких же (или скорректированных по АЧХ для ровной АЧХ) наушниках пользователя.

Все остальное - от лукавого.

Что делать - мысли есть, но я вам не скажу бесплатно - я тоже есть хочу - платите и узнаете как устроен этот мир и, в чем смысл фразы - сначала было слово - то есть звук и почему одно слово верно, а другое ложно.

[Владимир R-V-A]

По этой теме есть много публикаций и кому интересно можно почитать например занятную статью тут https://habr.com/ru/post/538858/

Вывод примерно такой - бессмысленно искать какой-то универсальный, общий результат по корректирующей АЧХ для наушников и способы цифровой обработки сигналов для получения объемного звука точно также как их слышал звукорежиссер на своих мониторах в студии потому, что нет информации, какие у него были мониторы, под каким углом они стояли, какие у них были импульсные характеристики в конкретном помещении звуковой студии, какой формы была голова и уши у звукорежиссера.

Без этих параметров нельзя пересчитать все требуемые предыскажения сигналов, подаваемых на наушники и их сформировать с помощью, например цифрового фильтра.

Мой вывод остается прежним - использовать коррекцию по кривым Хармана, как высокоточный способ воспроизведения на наушниках звуков как при прислушивании фонограмм на мониторах нельзя. Коррекция АЧХ наушников не дает эффекта объемного звука как у мониторов в помещении. В той ситуации, в которой находятся сейчас слушатели и владельцы наушников единственным, простым и понятным

Эквализация наушников по кривым Хармана это полумера и форма этих АЧХ для разных слушателей могут сильно отличаться.

Эту эквализацию можно делать практически любым графическим эквалайзером для начала выставив АЧХ по кривым Хармана и прослушав звуки в наушниках и своих АС. Если при такой коррекции работы наушников на слух будет заметен рост точности совпадения звуков и вам понравится такая окраска звука в наушниках, то можно оставить эти настройки эквалайзера.

А что касается более точных способов реализации суммы звуков в П и Л канала в наушнике, то тут можно попробовать на слух работу разных программ имитирующих эффект объемного звука, ссылки на которые есть в этой статье.

Делаем звук в наушниках объёмным. Цифровая обработка сигналов для домашнего применения

Можно попробовать самому сделать имитатор подобного фильтра, состоящий из двух сумматоров П и Л канала источника для П и Л канала наушников. Определенные проблемы будут с формированием задержек суммируемых сигналов.

Дополнительные призвуки с задержкой можно синтезировать двумя способами - с помощью специального устройства обработки сигналов источника, работающего в реальном времени и как бы вводить коррекцию объемности звука в ручном режиме, как это делает звукорежиссер.

Например, на звуковом или видео многоканальном редакторе, сдвинув - задержав во времени, например, на 0,5-1,5 ms основной и ослабленный в 2-5 раз сигналы П и Л каналов можно потом сгруппировать эти 4 шт. сигналов попарно в новую как бы двухканальную запись. И эту запись сохранить как новый файл для прослушивания этой фонограммы на наушниках.

Таким же способом можно имитировать эффект реверберации КП.

Но опять же все эти действия можно делать только на слух. Точно воспроизвести звуки как их слышал звукорежиссер звукозаписи на своих мониторах пока не возможно.

Нужно принципиально менять подходы в звукозаписи и вводить дополнительную информацию в процесс записи пластинок и доносить информацию на пластинку, например об импульсной характеристике для микрофона-головы зондирующего устройства для конкретной студии звукозаписи или сразу выпускать разные версии двухканальных записей - для АС и для наушников.

Все действия по сведению сигналов для фонограмм, предназначенных для прослушивания на наушниках сделает звукорежиссер на наушниках с ровной АЧХ, пытаясь добиться звуков в таких наушниках как звуки от мониторов.

Он то в этом деле должен понимать больше, чем слушатели и коррекцию сделает на свой слух так, что потом потребители на наушниках с ровной АЧХ могли услышать музыку точно так, как её слышал звукорежиссер и музыканты на наушниках звукорежиссера.

[Владимир R-V-A]

Пора от теории переходить к практике.

Один из возможных вариантов реализации УНЧ для наушников с функцией формирования большого числа корректирующих фильтров (Хармана) для проигрывателя пластинок с ММ головкой описывается тут http://www.hiend-audio.pro/showthrea...3996#post13996

Попробуем подсчитать число вариантов АЧХ

Число вариантов АЧХ будем считать только при синхронном переключении АЧХ и П и Л канала и не учитывать возможные вариации всех комбинационных положений выключателей.

Число разных АЧХ усилителя - фонокорректора 8 +1 = 9.

Эти АЧХ можно скорректировать дополнительно по НЧ в двух фильтрах получаем 9х2х2=36 вариантов.

Эти АЧХ можно еще скорректировать с помощью фильтра Хармана так, что общее число АЧХ получается 36Х2=72.

И все эти АЧХ еще можно будет прослушать на имитаторе лампового звука 72х2=144 варианта.

А, если рассматривать еще все возможные варианты перестановок и комбинаций всех этих режимов по разным настройкам П и Л канала, это получится, это получится...




Готовьте свои ухи к экспериментам, господа.

[Владимир R-V-A]

Для тех, кто хочет настроить свои наушники точно под себя, чтобы на них можно было слышать звуки как на студийных мониторах рекомендую посмотреть этот фильм.

[Владимир R-V-A]

По теме объемного звука можно добавить, что наиболее продвинутой системой имитации объемного звука на сегодня является система dolby atmos.

Эта система позволяет имитировать объемный звук за счет предварительной записи очень большого числа звуковых дорожек и последующего их распределения по отношению к множеству динамиков или АС пользователя. Для более менее точной работы такой акустической системы необходимо большое число динамиков или АС, предварительная подготовка помещения и настройка всей системы. При этом в разных помещениях и при использовании разных АС звук всегда будет разным хоть и восприниматься как объемный.

Объемные эффекты также можно реализовать и с помощью специальных программ по обработке звука для наушников. В последние годы появилось много таких программ, а последний версии с использованием акселерометра внутри наушников позволяют в реальном времени отслеживать положение головы слушателя и имитировать звуки при повороте головы.

Но, все эти системы не позволяют с высокой точностью точно повторить те звуки, которые мог бы слышать человек, например в реальном концертном зале. Они лишь имитируют эффект объемного звука и не могут быть отнесены к системам высокой верности.

Главная причина случайного характера звука в подобных системах, это отсутствие сигналов обратной связи для правого и левого уха слушателя и автоматической системы поиска требуемых предыскажений и системы их автоматического внесения в систему.

Более подробно о этих системах можно почитать, например тут

https://rozetked.me/articles/15561-k...-spatial-audio

или тут

https://zen.yandex.ru/media/typical_...19932be1b7ad8f

Там есть ссылки на ресурсы для скачивания программы для последних версий системы Виндовс 10 для ПК. Кому интересно, может попробовать загрузить эту программу и потом рассказать тут о своих впечатлениях от работы этой системы.

По этой теме мой вывод такой (он практически не изменился за последние 28 лет).

1. Сделать аналоговый или цифровой согласованный фильтр с постоянными параметрами, чтобы он более менее точно (или точней говоря максимально возможно точно в зависимости от конкретных условий звуковоспроизведения) воспроизводил записи нельзя. Можно сделать группу фильтров с разными параметрами и, например на слух - на свой вкус подбирать тот фильтр, который кажется воспроизводит звуки более реалистично, чем все другие.
2. Более менее точное воспроизведение звуков на АС в домашних условиях можно получить с использованием полно параметрического эквалайзера с обратной связью, который работает в реальном времени, а зондирующие микрофоны расположены как можно ближе к органам слуха человека.
3. Самый точный вариант воспроизведения записанных звуков можно получить на наушниках с ровной АЧХ и ФЧХ, если запись была сделана в бинауральном режиме на микрофонах - голове, откалиброванных под ровную АЧХ усредненного слушателя.

Так, что, друзья мои, могу вас разочаровать - до настоящего High-Endа и звуков с высокой верностью воспроизведения нам пока еще как до Луны. Так, что не тратьте безумные деньги на очень дорогие наушники, воспроизводящие частоты до 30-50 кГц, а лучше проведите несложное исследование на измерения АЧХ (ФЧХ) и ГЛАВНОЕ ИСКАЖЕНИЙ наушников при номинальной и максимальной громкости.

Те наушники, которые имеют меньшие искажения и удобные - ваш выбор. При покупке лучше всего прослушивать наушники на мобильном устройстве (телефон, ноутбук) с ручным эквалайзер для индивидуальной подстройки работы наушников. пойдет 5-10 полосный эквалайзер. если на ноутбуке стоит измерительная программа, то с помощью встроенного или выносного микрофона можно прямо в магазине измерить искажения П и Л наушника во всей полосе частот за 1-2 минуты и понять потенциал качества проверяемых вами наушников.

Не верьте производителям на слово.