Глубокое погружение в кривые Хармана – Долгий путь (часть 3)

В этой статье кривые Хармана сравниваются с альтернативными решениями, предложенными в части 2, а также с другими кривыми коррекции.

Это третья и последняя статья в серии из трех частей, целью которой является рассмотрение кривой Хармана в контексте последней части любопытной традиции, которая в значительной степени существовала на периферии аудиофилии.

Навигация по серии «Глубокое погружение в кривые Хармана»:

1. Часть 1
2. Часть 2
3. Часть 3 <- Вы здесь

Роль Хармана

Но при чем здесь Харман?

Как видно из блестящего репортажа Тилла, Харман произвел фурор серией оригинальных статей о предпочтениях в области громкоговорителей. При тщательном слепом тестировании в хорошо подготовленной комнате для прослушивания в хорошо подготовленной комнате для прослушивания было замечено широкое предпочтение динамиков с ровной дисперсией на всех частотах. Это согласуется с тем, как человеческий слух функционирует в комнатах для прослушивания.

Оттуда были предприняты попытки воспроизвести результаты для наушников. Таким образом, стандартные измерения манекенов головы были выполнены для их эталонной установки громкоговорителей. Кривая (кривые) наушников Harman была производной от их работы с динамиками. Полученная кривая также была проверена на предпочтения слушателей. Это были результаты для полноразмерных наушников и внутриушных наушников:

На этом графике сравниваются кривые Хармана, опубликованные за разные годы, которые показывают существенные различия в басах и высоких частотах. Примечательно, что внутриушная мишень отражает разницу в заблокированном ушном канале, поскольку заблокированный канал имеет свои собственные наборы резонансов, которые IEM должен компенсировать. (От: Харман)

Сравнение трех целевых кривых для наушников Harman с объемными наушниками за несколько лет и одной кривой IEM. 1 кредит

Шон Олив, исследователь Harman, руководивший большей частью проекта, предоставил дальнейшее обновление в конце 2019 года. Среди большого и разнообразного круга слушателей, существовали три отдельные подгруппы:

«Любители кривой Хармана»: эта группа, составляющая 64% слушателей, включает в основном широкий круг людей, хотя им, как правило, меньше 50 лет. Они предпочитают наушники, настроенные близко к кривой Хармана.

«Больше басов — лучше»: эта следующая группа, которая составляет 15% слушателей, предпочитает наушники с басами на 3–6 дБ выше, чем по кривой Хармана ниже 300 Гц, и на 1 дБ выше выходного сигнала выше 1 кГц. Эта группа преимущественно мужского пола и моложе — на слушателей JBL ориентируется своими наушниками.

«Меньше басов лучше»: эта группа, 21% слушателей, предпочитает на 2–3 дБ меньше басов, чем кривая Хармана, и на 1 дБ больше выходного сигнала выше 1 кГц. Эта группа состоит непропорционально из женщин и старше 50 лет».

Разница в предпочтениях

В пределах базовой кривой допускались возможности корректировки, и эти корректировки были значительными. (От: Харман)

Более того, баланс басов и высоких частот может варьироваться в зависимости от случая, в зависимости от записи, возраста, пола и опыта прослушивания. Были зафиксированы широкие возможности передаточной функции, связанной с головой (HRTF) гладкого, хорошо спроектированного динамика (в помещении, а не в безэховой камере), получившего высокую оценку в слепых тестах. Тем не менее, авторы признают, что возможны варианты в зависимости от тонального баланса записи и предпочтений слушателя.

Тем не менее, это тональная коррекция, которая в целом оптимальна за счет учета ключевых компонентов человеческого HRTF в грубых деталях (через муляж головы). Таким образом, он останавливается далеко от полной пространственной и тональной точности и все еще нуждается в индивидуализации. Ведь HRTF может различаются на 20 дБ в некоторых областях между людьми.

Разница в размещении наушников

Еще одна большая проблема — это дисперсия при каждом размещении наушников, что может быть очень узкополосным эффектом на высоких частотах, где дисперсия в позиционировании значительна по сравнению с длиной волны звука. Кроме того, существует эффект наблюдателя: попытки измерить эту дисперсию не будут точными на месте, потому что акт измерения вносит свою собственную дисперсию.

Это трудно компенсировать. Тем не менее, он отражает наиболее важные функции, которые являются наиболее общими. Такая целевая кривая имеет наилучшие шансы быть предпочтительной или требовать наименьшей модификации, чтобы быть предпочтительной по сравнению с произвольной кривой.

Тем не менее, кривая Хармана, в какой бы форме она ни была, не компенсирует другие бинауральные сигналы, такие как перекрестная подача.

Это означает, что точная точность пространственного слуха человека вряд ли будет достигнута, а интерауральные сигналы не генерируются (как при перекрестной передаче) и не обнаруживаются (как при подавлении перекрестных помех).

Здесь также следует сказать, что, несмотря на возможность варьирования, частотная характеристика, которая сильно отличается от ключевых общих характеристик, скорее всего, будет восприниматься как странная.

Классический пример — Audioquest Nighthawk, которому не хватает пика 3 кГц согласуется с резонансом человеческого уха, который очень согласован для всех людей, несмотря на нюансы различий между ними.

Короче говоря: грубая кривая Хармана также подразумевает, что большие фундаментальные отклонения от того, что уже является грубой кривой, вероятно, будут восприниматься как окрашенные.

Более того, там, где есть звуковая, установленная физиологическая причина особенности частотной характеристики (в данном случае пик 3 кГц), дизайн, который идет другим путем — демонстрирует провал в области — явно идет вразрез с тем, что предписывает физиология человеческого уха для естественный, ровный источник звука (в данном случае громкоговоритель в хорошо обработанной комнате) за пределами наших ушей.

Разница между форматами дизайна

Кроме того, кривая Хармана различается для разных форматов дизайна: внутриушные мониторы и наушники требуют заметно разной конфигурации из-за различий в способах их взаимодействия с ухом. В эта подробная презентация Шона Оливия, несколько гипотез выдвинуты для различия. Во-первых, наушники-вкладыши излучают волновой фронт, который взаимодействует с ушной раковиной, но это не так для внутриушных наушников.

Закупорка слухового прохода (вместо его открытия) изменяет резонансные характеристики слухового прохода. Герметичность IEM также может повлиять на предпочтительный низкочастотный баланс. Новая кривая для IEM, по-видимому, отражает эти причины, при этом общая форма пика на частоте 3 кГц значительно отличается.

Эксперимент против идеала

На этом графике сравниваются кривые диффузного поля и кривые свободного поля. Обратите внимание, насколько груба кривая свободного поля по сравнению с кривой диффузного поля. (От: CJS Labs)

Однако кривая Хармана представляет собой экспериментально полученную кривую, которая менее абстрактна, чем две наиболее распространенные и идеализированные калибровочные кривые, предшествующие ей:

1. Один из них кривая свободного поля;
2. другой кривая диффузного поля.

Ан отличный пост пользователь Reddit oratory1990, профессиональный звукорежиссер, резюмирует разницу.

Разница между кривой свободного поля и кривой Хармана

Кривая свободного поля представляет собой характеристику хорошо спроектированного громкоговорителя в безэховой комнате (что дает ровную, гладкую безэховую характеристику), помещенного перед манекеном головы. Напротив, кривая Хармана использует реалистичную, обработанную домашнюю комнату, предназначенную для некоторые контролируемые отражения и поглощение, которые кажутся предпочтительными, что имеет тенденцию сводить отклик к плавному нисходящему наклону для плоских и плавно рассеивающих громкоговорителей (за очень редкими исключениями).

Проблема в том, что кривая свободного поля становится «очень шаткой выше 5 кГц из-за специфических резонансных и фазовых эффектов, которые возникают на определенных расстояниях и углах. Трудно изготовить наушники, которые точно воспроизводят все эти колебания».

Кривая диффузного поля – без колебаний

Искали альтернативную идеализированную кривую без колебаний. Этой кривой была кривая диффузного поля. Как говорится в ораторском искусстве 1990 г.:

Вместо того, чтобы ставить один динамик прямо перед головой, мы помещаем голову в очень реверберирующую комнату, чтобы звук поступал к голове одинаково со всех сторон и со всех направлений.

Причина этой идеи заключалась в том, что при ношении наушников звук поступает со всех сторон — просто потому, что наушники закрывают все ухо…

АЧХ в комнате по-прежнему линейная и ровная, но звук идет со всех сторон, а не только спереди (как в свободном поле). Теперь, когда мы измеряем частотную характеристику диффузного поля с искусственной головой, результирующая кривая становится намного более гладкой выше 5 кГц.

Таким образом, наушники можно было надежно настроить на плавную кривую, уходящую корнями в широкие человеческие черты. Идеализированная абстракция обеих кривых привела к их падению., потому что студии и слушатели не производили и не воспроизводили записи с преобразователями, которые придерживались этой кривой. Вместо этого воспроизведение музыкальных записей в диффузном поле, скорее всего, будет ярче несмотря на идеализированную абстракцию.

По сути, кривая Хармана представляет собой упражнение в исследовании потребителей в сочетании с психоакустикой. Он получен в результате поиска кривой, которая относится к широким характеристикам человеческого слуха в условиях, отражающих средние условия, используемые как при записи, так и при воспроизведении, и в то же время дает возможность настройки по вкусу в соответствии с записями, потому что разница в условиях записи означает, что записи были сделано не в студиях с равномерным звуком(«круг неразберихи»).

В этом смысле это надежная отправная точка для тональной настройки по вкусу, но без какой-либо контролируемой техники для индивидуальной точности, будь то сравнение громкости или микрофоны.

Кривая розового шума Гризингера

Однако наблюдается небольшое возрождение подхода, который больше склоняется в сторону грубой индивидуализации. Помнить Дэвид Гризингер? Он является сторонником индивидуальной эквалайзера для наушников. Однако вместо навязчивых измерений с помощью деликатного специализированного оборудования (например, калиброванные внутриканальные миниатюрные микрофоны), он предлагает использовать сравнение громкости.

Используя известный плоский/точный громкоговоритель, расположенный спереди и близко (чтобы свести к минимуму эффекты помещения), измените громкость розового шума на разных частотах (каждую треть октавы), пока они не будут звучать так же громко, как розовый шум в эталоне. частота (500 Гц). Повторите для всего аудиодиапазона. Затем повторите для наушников.

Таким образом, разница между кривой, созданной динамиком и наушниками, представляет собой индивидуальную калибровочную кривую, измеренную на грубом и неинвазивном уровне, но, тем не менее, достаточно близкую к HRTF, чтобы обеспечить экстернализацию.

Гризингер тут же поясняет, что этот метод придумал не он; но возродил его из Публикация МЭК 268-7 и Немецкий стандарт DIN 45-619предшественники метода диффузного поля, предложенного Гюнтер Тейл. Это экспериментально, а не идеализировано. Более того, вместо того, чтобы смотреть на грубое среднее, которое сводит на нет различия между отдельными слушателями, их громкоговорителями и студией, это грубое приближение индивидуальной кривой.

Тем не менее, такая кривая достаточно хороша — она обеспечивает достаточную индивидуализированную тональную точность с точки зрения соответствия индивидуальному HRTF, обходя острые вопросы различных тенденций предпочтений слушателей и использования фиктивной головки, встроенной в вывод кривых Хармана. Таким образом, подход Гризингера столь же груб, но все же более индивидуален.

Здесь можно отметить концептуальную трудность. Если грубая индивидуальная кривая дает достаточную точность для эффективного внешнего звука, то почему кривая Хармана этого не делает?

Это связано с тем, что кривая Хармана усредняет и контролирует множество других переменных (как указано выше), которые процесс компенсации Гризингера просто обходит стороной.

Таким образом, оказывается, что отличие от индивидуального HRTF, представленное кривой Хармана, опережает потерю деталей из-за взятия точек данных только через каждую треть октавы для человека. Возможно, предпочтительнее то, что мы сознательно воспринимаем как точную тональность (по Харману), является менее строгой целью, чем точность, необходимая для пространственной точности.

Кривая Sonarworks

Этот приложение для автоматического эквалайзера приобрел большую популярность, добившись больших успехов в традиционно устойчивых к выравниванию сообществах. Хотя их запатентованная калибровочная кривая не опубликована, представитель компании кратко прокомментировал ее на Reddit: говоря, что это похоже, но не идентично кривой Хармана. Таким образом, анализ методологии кривых Хармана в этой серии статей все еще должен применяться.

Этимотическая кривая

На этом графике показана цель Etymotic и то, как их различные продукты отслеживают цель. (От: Этимотик)

Etymotic, известный как один из наиболее инженерно-ориентированных производителей IEM, использует модифицированная кривая диффузного поля. Таким образом, большая часть обсуждения диффузного поля выше применима. Это будет намного более легкий бас и ярче, чем любая кривая Harman по умолчанию. Этимотика объясняет их модификации как таковые.:

«Реакция манекена KEMAR® на диффузное поле с открытым ухом изменена, чтобы компенсировать усиление высоких частот, добавленное к высококачественным записям. Эта модификация (приблизительно 5 дБ на частоте 10 кГц) необходима, чтобы наушники не звучали слишком ярко на коммерческих записях. Коммерческие записи имеют усиление высоких частот, которое компенсирует спад высоких частот в студийных мониторных громкоговорителях и высококачественных стереодинамиках и наушниках».

Однако никаких подробностей о том, как они пришли к «модификации», не предлагается. Тем не менее, это вывод из идеализированной абстракции кривой диффузного поля.

Зигфрид Линквиц

Легендарный и печально ушедший аудиоинженер Зигфрид Линквиц был частью дуэта, который породил одно из самых фундаментальных и глубоких нововведений в аудиотехнике: кроссовер Линквица-Райли. Вдохновленный коллегой Рассом Райли, Линквиц разработал конструкцию кроссовера, которая давала ровную частотную характеристику с плавной фазовой характеристикой, которая до сих пор является стандартом де-факто. Менее известны неофициальные эксперименты Линквица с IEM и разработанный им метод индивидуальной эквализации.

Он был сторонником перекрестной подачи, признавая ее ценность для стереозаписей, записанных широко расставленными микрофонами. Его анализ согласовывался с обсуждением в частях 1 и 2: широкий интервал дает нереалистичные бинауральные сигналы, встроенные в запись. Воспроизведение было бы лучше с новыми (менее 700 Гц или около того) репликами, генерируемыми перекрестными помехами техники стереофонического воспроизведения, чтобы уменьшить неестественность.

Он получил свою индивидуальную калибровочную кривую немного иначе, чем Гризингер: без использования эталона динамика и с использованием синусоидальных волн, непрерывно охватывающих всю звуковую полосу вместо розового шума на выбранных частотах.

Используя такие развертки на своем Etymotic ER4S, Линквиц определил резонансные частоты по внезапным изменениям громкости, когда развертка проходила через аудиодиапазон. Затем он выравнивал то, что слышал как пики, пока громкость развертки не звучала равномерно во всем аудиодиапазоне.

Примечательно, что он вставил наушники на гораздо меньшую глубину, чем предполагалось (Etymotics славится тем, что требует очень глубокого введения, чтобы усилить резонансы, возникающие в ушных каналах, до очень высоких частот), и уравнял два воспринимаемых пика на частотах 2,5 кГц и 7,5 кГц, чтобы сформировать звук. ответ диффузного поля на собственные уши и предпочтительную глубину введения. Это альтернативный подход к неинвазивному сравнению громкости.

Заключение

Понятно, что все мы слышим по-разному. Но сам факт того, что мы все являемся одним и тем же человеческим видом, означает, что у нас есть некоторые общие черты — во-первых, уши с похожими чертами, которые отличаются только в деталях; размеры головы и расположение ушей больше похожи, чем различны. Используя все это, а также инструменты исследования потребителей, Харман пришел к средний результат это согласуется с этими широкими физиологическими сходствами и потребительскими предпочтениями.

Это результат эффекта сглаживания, возникающего при контроле такого количества переменных, чтобы сделать его привлекательным для наибольшего числа людей в рамках параметров их экспериментов.

Тем не менее, существуют другие формы корректирующих методов для улучшения точности, которые он может не учитывать, например, связанные с перекрестными помехами. Существует также место для дальнейшей индивидуализации своей кривой, но это требует использования, по крайней мере, специализированных тестовых тонов и выравнивания до равной громкости, что не является наиболее предпочтительным, поскольку предпочтение, как признают исследователи Harman, может быть чрезвычайно динамичным в ограниченных пределах (например, запись тонального баланса, как обсуждалось выше).

По сравнению с этой динамической вариацией калибровка на собственные уши является более стабильным подходом за счет неудобств, вовлеченности и, возможно, большей внимательности, чем подход «установи и забудь и грубо настрой как тебе нравится». кривой Хармана.

Закрепите это изображение, чтобы сохранить статью