добротность эквалайзера что такое
Добротность динамика – что это?
Начнем разбираться с основными параметрами динамиков. Добротность – один из ключевых параметров.
Добротность динамика – это не про то, насколько качественно он сделан:) Много мифов и заблуждений я слышал относительно этого параметра, но, он очень важен. И было бы не плохо разобраться и разложить все по полочкам.
Не зная значение добротности сказать что-то вразумительное о динамике будет невозможно.
У многих я спрашивал, что же такое добротность, и абсолютное большинство людей, будучи не первый день в звуке и автозвуке, как-то неуверенно говорили про потери, про соотношение упругих и вязких сил, про ширину резонансной полки… А дополнительные вопросы вообще вводили народ в тупик:)
Если говорить простыми словами, добротность — это история про затухающие колебания. Про то, как именно динамик ведет себя после устранения возмущающей силы (прекращения сигнала).
Что нам скажет википедия: добротность — параметр колебательной системы, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан. Обозначается символом Q от англ. quality factor.
Давайте разбираться: что в динамике отвечает за запасы энергии, а что за потери.
Очевидно, что запасать энергию могут подвесы: внешний подвес и центрирующая шайба — это пружины, которые стремятся вернуть подвижку в первоначальное состояние.
А вот с потерями все не так очевидно. Есть механические потери (Qms), сюда входят потери на трение в подвесах, затраты энергии на звукоизвлечение и т.д. Но этот компонент не доминирует в общей картине, главную скрипку играет электрическая добротность (Qel или Qes). Среднее значение механической добротности для низкочастотного динамика от 2 до 10.
В моторе динамика происходит следующая интересная штука: проводник (катушка), двигаясь в магнитном поле вырабатывает ЭДС, то есть, работает не как двигатель, а как генератор. Обычно динамики подключены к усилителю, а у них (у усей) мизерное сопротивление, очень близкое к 0.
Получается, что когда сигнал от усилителя исчезает, а динамик «на ходу» – он работает как генератор, причем с максимальной нагрузкой (выходы катушки практически закорочены). Эта нагрузка создает достаточно мощную тормозящую силу, вынуждающую катушку и дифузор быстро остановиться.
Среднее значение электрической добротности для низкочастотного динамика от 0,2 до 0,9. Сравните это с типовыми значениями механической добротности, и станет очевидно, что гашение колебаний (потери энергии) происходят преимущественно из-за электрической составляющей.
Можно провести простой эксперимент: взять низкочастотный динамик и аккуратно постучать по диффузору (за целостность динамика я не отвечаю!))) Вы услышите небольшой гул на резонансной частоте.
Если закоротить выводы катушки и постучать еще раз – гула уже не будет, потому что колебания на резонансной частоте практически сразу же гасятся в магнитной системе динамика.
Электрическая и механическая добротности складываются друг с другом и в итоге получается полная добротность – именно этот параметр мы используем для расчетов оформления. Да, знать добротность нам нужно именно для этого – чтобы можно было определить, какой корпус и какое акустическое оформление подойдет к нашему динамику.
Механическая и электрическая добротности складываются не просто суммой, а формулой, аналогичной сопротивлению при параллельном включении:
Qts=Qes*Qms/( Qes+Qms)
Делаем вывод: чем мощнее у динамика мотор (при прочих равных), тем меньше будет добротность. Поэтому на сверхмощных сабах ставят по нескольку жестких центрирующих шайб, иначе добротность упадет ниже плинтуса:)
С запасами и потерями энергии вроде разобрались. Теперь определимся с конкретными значениями.
Высокая добротность – это когда потери малы, а энергии в подвесах запасено много и колебания продолжаются после исчезновения возмущающей силы. Причем это не случайные колебания, а именно колебания на частоте резонанса головки.
Низкая добротность – потери велики, и при исчезновении сигнала колебания сразу же затухают. У такого динамика нет склонности выделять какую-то определенную частоту.
Логично предположить, что для динамика подойдет именно низкая добротность! Нам не нужно, чтобы после окончания сигнала динамик сам по себе продолжал что-то доигрывать (и всегда на одной и той же частоте). Важно понимать, что высокодобротный динамик не будет продлевать короткие ноты, он к любому возмущению будет добавлять бубнеж на своей частоте резонанса. Оттого звук становится монотонным, окрашеным, с постоянным гулом — ну, я думаю, все знают, как звучат дешевые компьютерные бубнелки и музыкальные центры?:) А нам важно чтобы дин воспроизвел именно тот сигнал, который на него отправили, без импровизаций и самодеятельности.
Слишком низкая добротность – это тоже не хорошо. В этом случае в зоне резонанса динамика появляется завал относительно уровня высокочастотного излучения, тем шире, чем ниже добротность. Добротность в итоговой конструкции должна составлять вполне определенные значения.
Выделяют два особых значения добротности:
Добротности ниже 0,5 ведут к сильному завалу НЧ, выше 1 – явно появляется вброс АЧХ на частоте резонанса.
Иллюстрация взята из книги Гапоненко С.В. «Акустические системы своими руками», а сам Гапоненко взял эту картинку из книги небезызвестного Р. Смолла
От чего зависит добротность?
Добавим чуть больше практики и теоретические тезисы из первой части статьи попробуем переложить на реальные динамики.
Итак, от чего же зависит добротность?
Мне удалось показать это в эксперименте: добавил к динамику дополнительный магнит, тем самым увеличив магнитное поле.
Дополнительным магнитом удалось существенно снизить добротность динамика. Резонанс остался неизменным.
Поэтому, если у вас стоит задача снизить добротность динамика, можно попытаться снизить жесткость. Заменить подвесы, размягчить резину подвеса пропитками. Некоторые даже вырезают сектора из центрирующей шайбы, но это очень рискованный путь:)
Добротность при увеличении массы растет, резонансная частота падает.
Как сопротивление провода влияет на добротность.
Как влияет акустическое оформление?
Объем воздуха в закрытом ящике работает как дополнительная воздушная пружина, следовательно жесткость колебательной системы растет, добротность растет. Чем меньше объем ящика, тем сильнее растет добротность.
В ЧВ к диффу как бы прикрепляется масса воздуха в туннеле, оттого итоговая добротность растет. Во фри, ОЯ, БЭ и прочих существенно меняться добротность не должна.
Для себя я сделал следующий вывод, и думаю, что он правильный: мы должны получить итоговую добротность всех резонансов в пределах 0,5-0,7. Вне зависимости, какое оформление мы выбрали.
Как видим, все акустические оформления в лучшем случае не меняют добротность, а в большинстве случаев существенно ее поднимают. Поэтому нам нужны низкодобротные динамики с добротностями от 0,3 до 0,7. Для того, чтобы возросшая в оформлении частота составила нужные нам 0,7.
Но, с этим связана некоторая подстава:) 99% дешевых и легкодоступных динамиков высокодобротные. Я говорю про бюджетную автомобильную акустику, про динамики, устанавливаемые в компьютерные колонки, в музыкальные центры, в бюджетные системы 5:1, в бумбоксы всякие. Почти везде добротность динамика близка к 1, а зачастую и того больше.
Не знаю, почему так делается, то ли на магнитах экономят и не могут в рамках бюджета сделать мощный мотор, то ли специально делают так, чтобы в ущерб качеству «долбило» лучше (а долбить оно будет реально сильнее, и на любой композиции одинаково: в частоту резонанса).
А может это тонкий маркетинговый ход, вынуждающих тех, кто слышит разницу, платить вместо 5000р за колоночки 50 000+?:)
40 комментариев: Добротность динамика – что это?
Мне только одному кажется, что прилепив доп. магнит, добротность не обязательно уменьшиться – она точно так же может изменится в сторону увеличения значения..
прилепите не той стороной и будет как вам кажется )))
Эквалайзер
Эквала́йзер (англ. equalizer — букв. «выравниватель», сокращённо — «EQ«) — устройство или компьютерная программа для регулировки тембра аудиосигнала посредством изменения амплитуды его частотных составляющих. Также это мощное средство для получения разнообразных тембров звука при художественной эквализации. Основным параметром эквалайзера является амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Она показывает, насколько эквалайзер усиливает или ослабляет те или иные частоты входного сигнала.
Эквалайзеры можно встретить как в бытовой, так и в профессиональной аудио-технике. Они включены во многие компьютерные программы, связанные с воспроизведением и/или обработкой звука — различные аудио и видео-проигрыватели, редакторы и т.д. Многие электромузыкальные инструменты, инструментальные комбоусилители и педали эффектов также оснащаются эквалайзерами, хотя и менее функциональными.
Процесс обработки звукового сигнала эквалайзером называется «эквализацией» (Equalization). Термин обычно подразумевает коррекцию амплитуды или изменение отношения частот.
Содержание
Обзор [ править ]
По сути эквалайзер это определённый набор различных типов фильтров. Существует два основных типа многополосных эквалайзеров: графический и параметрический. Графический эквалайзер имеет определённое количество регулируемых по уровню частотных полос, каждая из которых характеризуется постоянной рабочей частотой, фиксированной шириной полосы вокруг рабочей частоты, а также диапазоном регулировки уровня (одинаковый для всех полос). Как правило, крайние полосы (самая низкая и высокая) представляют собой фильтры «полочного» типа, а все остальные имеют «колоколообразную» характеристику. Графические эквалайзеры, применяемые в профессиональных областях, обычно имеют 15 или 31 полосу на канал, и часто оснащаются анализаторами для удобства корректировки.
Параметрический эквалайзер дает гораздо большие возможности корректировки частотной характеристики сигнала. Каждая его полоса имеет три основных регулируемых параметра:
Таким образом, при использовании параметрического эквалайзера пользователь может гораздо точнее подобрать нужную частоту и более точно её отрегулировать. Аналоговые параметрические эквалайзеры встречаются довольно редко и имеют малое количество регулируемых частотных полос. Однако достижения в цифровой обработке звукового сигнала способствовали появлению цифровых параметрических эквалайзеров с практически неограниченным количеством регулируемых частотных полос. Более того, в цифровых параметрических эквалайзерах нередко имеются дополнительные параметры полос, такие как: тип фильтра, характер кривой и т. д. Очень часто параметрические эквалайзеры могут служить в качестве одного из блоков обработки цифровых акустических процессоров.
Существуют эквалайзеры смешанного типа, которые можно встретить в микшерных консолях, где к примеру низкие и высокие частоты регулируются по типу графического эквалайзера «полочного» типа, а между ними находятся две полупараметрические полосы (без регулировки добротности).
Также встречаются гибриды, называемые параграфическими эквалайзерами — это гибрид параметрических и графических эквалайзеров. Они, как правило, позволяют управлять коэффициентами усиления (gain) с помощью ползунков (или в графическом виде на дисплее), но при этом имеют настройки добротности и настройку центральной частоты для каждой полосы.
Существуют пространственные эквалайзеры, которые позволяет корректировать отдельно моно (mid) и стерео (side) составляющие сигнала, а также стерео эквалайзеры, в которых есть возможность отдельно эквализировать правый и левый каналы сигнала.
Наиболее часто используемые типы фильтров в эквалайзерах:
Low pass и High pass фильтры.
Два примера частотной характеристики Peaking фильтра.
Low shelf и High shelf фильтры.
Возможности цифровых эквалайзеров намного шире чем у аналоговых, так как в них можно моделировать характеристику фильтров при помощи математики, что невозможно сделать в аналоговом приборе. Гибкость цифрового эквалайзера ограничена только программным обеспечением, в цифровых эквалайзерах есть возможность делать очень большую крутизну спада фильтров, и в ряде устройств создавать практически неограниченное количество полос.
Фазово-частотная характеристика [ править ]
Фазо-частотная характеристика (ФЧХ, фазовая характеристика, phase response) показывает, насколько меняется фаза сигнала при прохождении через эквалайзер. Если фаза меняется на величину, пропорциональную частоте, то это соответствует простому сдвигу сигнала во времени, без изменения формы сигнала. Эквалайзеры, реализующие такую ФЧХ, называются эквалайзерами с линейной фазой (linear-phase EQ). Все аналоговые эквалайзеры имеют нелинейную ФЧХ, в то время как цифровые эквалайзеры могут иметь как линейную, так и нелинейную ФЧХ.
Для большинства аналоговых эквалайзеров можно построить ФЧХ по известной АЧХ. При этом наибольшие изменения в ФЧХ происходят в местах быстрого изменения АЧХ. Это означает, что чем сильнее вмешательство в частотный диапазон, тем сильнее будут проявляться фазовые искажения — в обиходе часто говорят, что эквалайзер «крутит» фазу.
Цифровые эквалайзеры могут иметь линейную ФЧХ и константное ГВЗ (групповое время задержки, то есть сдвиг по времени различных частотных компонент сигнала), такие эквалайзеры называются линейными. Недостаток таких эквалайзеров:
Задержка сигнала линейными эквалайзерами проявляется не всегда, многие современные аудио редакторы и секвенсоры компенсируют эту задержку, что позволяет использовать их наряду с нелинейными эквалайзерами.
На рисунках ниже показаны ФЧХ и ГВЗ эквалайзеров, при разной добротности (Q) фильтров. Видно, что большее значение добротности эквалайзера соответствует более резким скачкам в ФЧХ и ГВЗ. Линейные эквалайзеры лишены этих недостатков.
ГВЗ (в сэмплах, при частоте дискретизации 44,1 кГц).
ГВЗ (в сэмплах, при частоте дискретизации 44,1 кГц).
Импульсная характеристика [ править ]
Импульсная характеристика (импульсный отклик) фильтра — это выходной сигнал фильтра при подаче на вход единичного импульса (т.е. сигнала «…0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, …»). По виду импульсной характеристики можно понять, как эквалайзер изменит резкие всплески в аудиосигнале. Если пик импульсной характеристики окружен колебаниями с двух сторон, то можно ожидать, что и резкие всплески аудиосигнала будут окружены осцилляциями — этот эффект называется «звоном» (ringing) фильтров.
У линейных эквалайзеров звон в равной степени присутствует до и после импульса. Для большинства не линейных эквалайзеров звон сосредоточен после импульса, что часто является преимуществом, так как за резкими атаками музыкального материала обычно следует сравнительно плавный спад, который с большой вероятностью психоакустически замаскирует звон фильтра. Упреждающий же звон линейного эквалайзера будет с большей вероятностью заметен перед резкими ударами.
Количество звона (его относительный уровень и протяженность во времени) напрямую зависит от АЧХ и ФЧХ фильтра. Чем более крутые изменения в частотной области требуются от эквалайзера, тем больше звона будет присутствовать во временной области. При этом звон будет концентрироваться вблизи частот «излома» и наибольшей кривизны АЧХ и ФЧХ.
Технические характеристики [ править ]
Следующий фактор это диапазон регулировки. У аналоговых моделей он составляет обычно 12 или 15 децибел, тогда как у цифровых может быть до 30 дБ и более.
Использование [ править ]
Эквалайзеры имеют широкий спектр применений. Основное их назначение сводится к получению адекватного (линейного) звучания исходного материала, частотная характеристика которого может искажаться из-за недостатков акустических систем, межблочных приборов обработки, параметров помещения и т.д.
Любое акустическое пространство делает какие либо звуковые частоты громче или тише, чем другие. Это связано со стоячими волнами производимыми размерами комнаты, используемыми в ней материалами, формой, количество зрителей в зале и многое другое — все это может сильно изменять частотную характеристику воспроизводимого материала. Эквалайзер используется для компенсации этих расхождений в акустике помещения. В идеале, звуковая система должна воспроизводить плоскую АЧХ. В этом случае специалисты используют три основных компонента: высокоточный измерительный микрофон, анализатор спектра и эквалайзер. Все это позволяет выяснить, какие частоты «пропадают» в данном помещении, а какие выделяются, и в соответствии с этим произвести коррекцию. Это стандартная практика для студий звукозаписи, живых выступлений и некоторых высококачественных систем.
Наиболее часто эквалайзер используется при живых выступлениях, где одновременно работают микрофоны и колонки. Основная проблема заключается в возникновении эффекта обратной связи, который создаёт неприятные для слуха гудение и пищание. В этом случае звукооператор использует многополосный графический эквалайзер для поиска резонансных частот и подавляет их. Однако для устранения обратной связи не все специалисты используют графический эквалайзер, т.к. для этого существуют специальные приборы — цифровые автоматические подавители обратной связи, которые представляют собой параметрический эквалайзер, с автоматическим подбором резонансной частоты, где фильтры имеют очень высокую добротность.
Многие музыканты при записи или выступлениях используют различные эквалайзеры для получения неповторимого звучания своих инструментов, а также особых эффектов, связанных с ярким выделением специфических частотных полос, такая эквализация называется художественной. Например, убрав с помощью эквалайзера все низкие и высокие частоты и оставив только средний диапазон, можно получить эффект «старого радиоприёмника». Практически все диджеи во время сетов активно пользуются эквалайзерами на микшерных пультах, опять же для создания определённых эффектов.
При работе с эквалайзером очень важно понимать, что усиление какой-либо частотной полосы приводит к усилению общего уровня аудио-сигнала, и чрезмерное усиление полос может зачастую привести к перегрузкам в звуковом сигнале. В связи с этим, ослабление частот, которые не требуется усиливать, является более правильным выбором, чем усиление необходимых. Поэтому эквалайзером следует пользоваться очень аккуратно и не использовать его, если в этом нет очевидной надобности.
Краткая история [ править ]
История эквалайзеров началась в 1930-х годах в Голливуде, когда появились первые фильмы со звуком. В то время многие обращали внимание на неестественное звучание музыки и голоса актёров. Одним из этих людей был Джон Волкман, который и применил первый эквалайзер для улучшения звучания звуковых систем в кинотеатре. До этого подобные эквалайзеру приборы использовались для коррекции звуковых потерь при передаче сигнала. Однако Волкман был первым, кто внедрил эквалайзер в звукоусилительную систему. Первый такой эквалайзер (EQ-251A) представлял собой прибор с двумя ползунками, каждый из которых имел переключатель выбора частот.
В то же время в голливудских студиях звукозаписи проводились эксперименты с эквалайзерами в целях пост-продакшна и создания эффектов. Тогда компания Cinema Engineering разработала первый настоящий графический эквалайзер (модель 7080), который имел 6 полос, регулируемых в пределах 6 дБ с шагом в 1 дБ, а впоследствии — очень популярный в то время 7-полосный эквалайзер 9062A.
В 1967 году Арт Дэвис (из Cinema Engineering), совместно с Джимом Ноблем и Доном Дэвисом, разработали первый набор пассивных 1/3-октавных фильтров, который был назван «Acousta-Voice». Эта система положила начало новой эры современной эквализации.
В течение последующих 20 лет произошёл буквально бум в разработках эквалайзеров: было создано большое разнообразие эквалайзеров, с применением микросхем и других цифровых технологий.
Базовые знания для настройки аудио систем.
Не знаю с чего начать, хочу без терминов и заумностей. Писать буду от меры своего понимания, так что вы по мягче)
Давайте так, я буду рассказывать о типах, базе, затем о своей музыке, точнее о тех компонентах что есть и что с ними делать если у тебя штатная ММС, которую ты менять не хочешь, ну как я к примеру. (задр) С.
Начнем с самого простого, о звуковой полосе. Рисовать буду в паинте, для обычной наглядной простоты, вы же сюда зашли не для красивых картинок, а?
«Звуковая полоса», это тот спектр частот который выдает аудио-источник (магнитола), выглядит она примерно так:
«Звуковая полоса» состоит из частот, частоты делятся на несколько категорий.
1) Низкие басы (от 10 Гц до 80 Гц) — это самые низкие ноты, от которых резонирует комната, а провода начинают гудеть. Если ваша звуковоспроизводящая аппаратура не воспроизводит эти частоты, вы должны ощутить потерю насыщенности и глубины звука. Естественно, при записи и сведении потеря этих частот вызовет тот же эффект.
2) Верхние басы (от 80 Гц до 200 Гц) — это верхние ноты басовых инструментов и самые низкие ноты таких инструментов, как гитара. Если потерять этот регистр, то вместе с ним потеряется и ощущение силы звука. А ведь именно в этих частотах содержится энергия звука, которая заставляет вас пританцовывать под музыку, недаром основная энергия ритм-секции сконцентрирована именно в этом регистре.
3) Низкие средние (от 200 Гц до 500 Гц) — здесь размещается почти весь ритм и аккомпанимент, это регистр гитары.
4) Средние средние ( от 500 Гц до 2.500 Гц) — соло скрипок, соло гитар, фортепиано, вокал. Музыку, в которой не хватает этих частот обычно называют «занудной» или «смурной».
5) Вехние средние (от 2.500 Гц до 5 кГц). Хотя в этом диапазоне мало нот, только самые верхние ноты фортепиано и некоторых других инструментов, здесь много гармоник и обертонов. Усиление этой части спектра позволяет достичь яркого, искрящегося звука, создающего эффект присутствия. Однако, если энергия этой полосы частот чрезмерна, то это режет слух. Это и называется «слушательской утомляемостью» и является проблемой большинства недорогих аккустических систем, которые искуственно усиливают данную часть спектра для «яркости» звучания. Ну это уже коммерческие штучки!
6) Низкие высокие (около 5 кГц до 10 кГц), где мы встречаемся с самым сильным искажением высоких частот и где шипение пленки (для любителей кассетной записи) становится самым заметным, так как здесь очень мало других звуков, способных скрыть это. Хотя люди, теоретически могут слышать и более высокие тона, эти частоты считаются пределом восприятия. Но по большому счету, для хорошего звука — это маловато.
7) Верхние высокие (около 10 кГц до 20 кГц) наша последняя октава, это самые тонкие и нежные высокие частоты. Если этот диапазон частот будет неполноценен, то вы ощутите некий дискомфорт при прослушивании записей (если, конечно, медведь не наступил вам на ухо).
Что бы настроить систему, вам нужно знать то что описано выше.
Что бы не лезть в дебри, рассмотрим 2ух компонентную акустику, 2ух и 3ех полоски.
Двухкомпонентная акустика состоит из 2ух компонентов, динамика » широкополосника » и высокочастотного динамика (пищалки) и пассивного кроссовера.
Двух полосная система, состоит из двух динамиков среднечастотника и пищалки.
Трех полосная система состоит из МИД — баса, среднечастотника и пищалки.
Теперь давайте отойдем не много от звуковой полосы, а не много рассмотрим некоторые типы динамиков (компонентов) что бы понимать что настраивать и где:
Сабвуфер — это динамик воспроизводящий звуки самых низких частот звукового диапазона (примерно от 20 до 65 Гц).
МИД бас — динамик, воспроизводящий часть низких и средних низких частот. (примерно от 40-50 до 600 гц.)
Среднечастотник — динамик способный воспроизводить от 500гц до 5000Кгц)
Высокочастотник — динамик воспроизводящий от 5000Кгц и до 20000Кгц)
Для общего понимания, хочу отметить, что абсолютно любой динамик может воспроизвести все частоты, вопрос лишь в том, с какой громкостью?)
По этому производятся разные типы динамиков, существуют разные конструкции динамиков позволяющие мидбасу к примеру играть от 30 гц до 4000 Кгц, однако скажем тот же мидбас, играющий скажем 50гц в полную свою ширину (до 4000 Кгц) может на высокой громкости захрепеть или не выдовать более высокие частоты, для этого настройка и нужна, для этого и существуют такие компоненты в системе, способствующие разным частотам. (динамик играет то что он должен).
«Рыба гниет с головы» вся настройка, системы начинается с фильтров первого порядка, с магнитолы, вообще скажем так, для меня есть 3 типа порядка фильтров.