Как измерить график частотной характеристики вашего IEM — доступный, портативный, точный и воспроизводимый.

Аппаратное и программное обеспечение, необходимое для проведения значимых измерений вашего IEM и построения графика его частотной характеристики.

Симулятор заложенного уха.

Вооружившись сочетанием ограниченного бюджета и реалистичных ожиданий, мы приобрели миниDSP УШИ приспособление для тестирования наушников для стандартизации наших измерений частотной характеристики наушников.

Попробовав его, я написал пару статей о EARS, чтобы поделиться своим опытом использования этого устройства. Во-первых, я рассмотрю, что такое EARS, что он может делать, а также ограничения, присущие использованию EARS для измерений. Вторая статья представляет собой пошаговое руководство о том, как измерить наушники с помощью EARS.

Измерительное устройство miniDSP EARS. Обычно с меньшим количеством глаз.

«EARS — это испытательный стенд, в котором используются микрофоны, встроенные в смоделированные уши, для записи данных через компьютерное соединение. Тестовые сигналы воспроизводятся через наушники, установленные на устройстве.

EARS поставляется предварительно собранным как единое целое, состоящее из пары формованных силиконовых ушей со встроенными микрофонами, прямоугольной интерфейсной коробки USB, удерживающей амбушюры, и штампованной стальной подставки. Подставка закруглена сверху, чтобы приблизиться к верхней части головы человека и удерживать ремешок для наушников.

Блок интерфейса USB подключается к компьютеру с помощью стандартного кабеля принтера USB AB, и для использования в ОС Windows, Linux или Apple драйвер не требуется. Интерфейс USB обеспечивает питание EARS и улавливает входной сигнал с микрофонов.

EARS — одна из нескольких коммерческих измерительных установок для наушников, представленных на рынке. Он отличается тем, что является самым доступным (с БОЛЬШИМ отрывом)». – Введение в miniDSP EARS.

Первоначальная цель состояла в том, чтобы использовать EARS для измерения как полноразмерных наушников, так и внутриканальных наушников. К сожалению, несмотря на то, что наушники EARS прекрасно работают с полноразмерными наушниками, при попытке использовать их с внутриканальными наушниками были обнаружены некоторые серьезные ограничения.

Мне было довольно сложно получить воспроизводимые результаты при измерении IEM с помощью EARS.

Форма и размер слухового прохода в EARS короткие, цилиндрические и просто неестественные. Это ограничивает диапазон глубины введения и не имитирует акустические эффекты формы уха. Вскоре стало очевидно, что должно быть что-то более подходящее.

Симуляторы заложенного уха

Наушник Moondrop Starfield вставлен в симулятор заложенного уха.

Симуляторы ушей — это стандартизированные устройства, традиционно используемые для калибровки наушников. Чтобы лучше имитировать естественные реакции уха, симуляторы уха воспроизводят эффект окклюзии. Этот эффект возникает при попадании в слуховой проход инородного тела. Это заставляет человека слышать глухой или гулкий звук, когда он говорит или слушает.

Странный звук возникает из-за того, что звук проходит через костную проводимость к улитке. Акустическое давление в закрытом слуховом проходе повышается на низких частотах из-за вибрации стенки слухового прохода.

Вы можете имитировать этот опыт, затыкая уши пальцами и говоря.

Отсутствие закрытое ухо Симулятор в miniDSP EARS дает результаты, сильно отличающиеся от измерений, выполненных с помощью стандартных буровых установок, и создает нестандартные пики из-за отклика канала.

«Пик от смоделированного слухового прохода все еще присутствует, но его частота снижена примерно до 2,5 кГц из-за того, что IEM закрывает конец слухового прохода. Есть также такой же относительно крутой спад высоких частот… Конечно, различная глубина введения или геометрия наконечника сильно изменят эти характеристики, что добавит еще один уровень неопределенности измерений». – АудиоЭкспресс

Мы должны помнить, что наиболее важным фактором при измерениях наушников является согласованность.

Мы должны иметь возможность повторять и доверять измерениям, которые мы делаем. Инструменты и процессы, которым мы следуем при проведении измерений, должны быть согласованными. Только так мы можем сравнивать измерения.

Было бы лучше проводить измерения с помощью стандартного устройства для имитации заложенного уха. К сожалению, стандартизированные устройства от таких компаний, как Звук и изображение GRAS слишком дороги для среднего потребителя (как я).

Это побудило меня взглянуть на то, какие инструменты используются для создания наиболее уважаемых онлайн-баз данных измерений IEM.

Поиск принятого стандарта в основном начался и закончился обширным (примерно 800 IEM на момент написания) измерением. база данных на Наушники-вкладыши. Я обратился к Корину Ако (или Кринаклу, как его называют в Интернете), и он был достаточно любезен, чтобы ответить на мои вопросы и указать мне правильное направление относительно того, какое оборудование он использовал для создания своей базы данных.

Тип симулятора закрытого уха и соединитель, рекомендованный Crinacle. «Я использую муфту, предназначенную для МЭК60318-4… Хотя он не создан обычным трио производителей HATS (Head Acoustics, GRAS и B&K), поскольку он построен по стандарту, его характеристики в основном идентичны. Я считаю, что эта муфта, в частности, основана на Б&К Тип 4195». – Crinacle в личном обмене электронной почтой

Оказывается, при достаточной поддержке Crinacle недавно смог обновить свое оборудование ближе к (гораздо более дорогому) отраслевому стандарту. «…Я перейду на ТРАВА KB5000/5001 настройка с моим существующим соединителем IEC60318-4 для измерений наушников, так что в основном ГРАС 43АГ-4 но с небольшим дополнительным DIY, чтобы удовлетворить мои потребности в портативности ».

От 3 сентября In-Ear Fidelity почтановое оборудование состоит из:

«Ноутбук > Мастер эквалайзера помещения > Аудиоинтерфейс Motu M2 > Б&К 1704-С-102 Формирователь сигнала CCP (питание шины USB) > GRAS RA0402 предварительно поляризованный ответвитель «высокого разрешения» IEC603318-4 > искусственная ушная раковина GRAS KB5000/KB5001 (правая и левая соответственно) …

…база данных IEM продолжит использовать мой существующий ответвитель 711. Конечно, не идеально, учитывая, что он все еще немного отличается от ЖИРНЫЙ RA0402 (хотя все еще находится в пределах спецификаций IEC 60318-4), но в наши дни база данных в основном является собственным стандартом, учитывая огромный объем записей в любом случае. Таким образом, использование старого соединителя имеет больше смысла для обеспечения точности, воспроизводимости и сопоставимости…»

Это модель симулятора окклюзированного слухового прохода (типовой соединитель 711). Геометрия соответствует имитатору уха Brüel & Kjær типа 4157. (с сайта comsol.com)

Поскольку этот новый уровень оборудования требует значительных финансовых вложений (т. цель краудфандинга стоил 9000 долларов США!), я решил, что повторение предыдущей установки In-Ear Fidelity, которая производила большую часть измерений, будет «достаточно хорошей» для моих целей измерения.

Универсальный соединитель 711.

МЭК 60318-4

В частности, IEC 60318-4 определяет «Электроакустика. Имитаторы головы и уха человека. Часть 4. Имитатор закрытого уха для измерения наушников, прикрепленных к уху с помощью ушных вкладышей».

В нем описывается имитатор закрытого уха, предназначенный для измерения вставленных наушников в диапазоне частот от 100 Гц до 10 кГц. Он также подходит в качестве основы для расширения, предназначенного для имитации всего слухового прохода и наружного уха путем моделирования импеданса акустической передачи для закрытого нормального уха взрослого человека.

Существует несколько ограничений для устройств, разработанных в соответствии с этим стандартом, которые следует понимать всем, кто выполняет или интерпретирует измерения.

• Возможны большие различия в характеристиках отдельных ушей, что следует учитывать при использовании симулятора уха.
• Он не имитирует утечку между ушной вкладыш и слуховой проход человека.
• Результаты могут отличаться от характеристик наушников, вставленных в настоящее ухо, особенно на низких частотах.
• Ниже 100 Гц устройство не было проверено на имитацию человеческого уха, но может использоваться в качестве акустического соединителя на дополнительных частотах до 20 Гц.
• Выше 10 кГц устройство не имитирует человеческое ухо, но может использоваться в качестве акустического ответвителя на дополнительных частотах до 16 кГц.

Как и во всем, лучше подходить к вещам с широко открытыми глазами и понимать ограничения при интерпретации результатов.

Требования к оборудованию

Для создания измерений IEM требуется следующее оборудование:

1. Соединитель имитатора заложенного уха (соответствует IEC 60318-4) (Купить)
2. Кабель-разветвитель для наушников/микрофона 3,5 мм (Купить)
3. Переходник для наушников Apple Lightning на 3,5 мм (Купить)
4. iOS-устройство

Недорогой аудиоключ Apple Lightning to 3,5 мм. Модель А1749.

Хотите верьте, хотите нет, но это так. Предполагая, что у вас уже есть iPhone или iPad и адаптер для наушников Apple, необходимо приобрести только два дополнительных аппаратных элемента. Адаптер кабеля-разветвителя для наушников/микрофона можно недорого и легко приобрести на Amazon. Вот один Я купил.

Я купил недорогой разветвитель 3,5 мм для микрофона/наушников. (из amazon.ca)

Задача заключается в покупке соответствующий симулятор закрытого уха (Для целей этой статьи я буду называть его «OES»). Этот имитатор внутреннего уха, соответствующий стандарту IEC 60318-4, в настоящее время доступен только в Таобаокитайский интернет-магазин, принадлежащий Али Баба. Taobao — крупнейший в мире сайт электронной коммерции; однако он не на английском языке и не предназначен для рынка Северной Америки.

OES на Taobao.com.

Как покупать на Таобао

Чтобы совершить покупку на Taobao, вам потребуется сторонний агент по покупкам, складированию и доставке. Суперпокупка работал хорошо для меня, когда я впервые запутался в шагах покупки. В конечном итоге вы купите продукт через веб-сайт Superbuy, и они купят его на Taobao от вашего имени, а затем упакуют и отправят товар вам.

Симулятор заложенного уха, используемый для измерения IEM.

Superbuy предлагает дополнительные услуги по упаковке и упаковке перед отправкой, что я и сделал «на всякий случай». Прибывшая посылка была настолько надежно упакована, что потребовалось около получаса с ножницами и ножами, чтобы наконец освободить OES, который в конечном итоге был надежно упакован в собственный твердый пластиковый ящик с пенопластовой подкладкой.

Так. Много. Упаковка.

Весь процесс заказа казался немного сбивающим с толку и напоминал прыжок веры, но, в конце концов, все прошло идеально гладко, и устройство было доставлено в целости и сохранности.

Требования к программному обеспечению

«Что касается программного обеспечения, я использую периодическое усреднение шума или удержание пика синусоидальной развертки в iOS AudioTools (не путать с AudioTool на Android, которая является значительно худшей программой БПФ) исключительно из соображений портативности. На своем рабочем столе я использую Room EQ Wizard, а иногда и ARTA, в зависимости от того, какие функции мне нужны». – Crinacle в личном обмене электронной почтой

Приложение iOS AudioTools.

я купил АудиоИнструменты для iOS из App Store. Он кажется довольно полнофункциональным и делает много вещей, которые я, вероятно, никогда не буду использовать. Но, как говорится, это правильный инструмент для работы.

Расходы

• Симулятор закрытого уха (OES): 71,57 долларов США.
• Доставка (в Канаду): 32,02 доллара США.
• Стоимость импорта DHL: 23,57 долларов США.
• Разветвитель для наушников/микрофона: 11,02 долларов США.
• Программное обеспечение iOS AudioTools: 20,60 долларов США.

ИТОГО: 158,78 долларов США.

По сравнению с многотысячными альтернативами это решение является доступным и разумным для энтузиастов.

Подключаем все это

OES поставляется со стандартным разъемом для микрофона 3,5 мм. Процедура подключения не может быть проще.

1. Начните с подключения адаптера Apple Lightning to 3,5 мм к устройству iOS.

2. Вставьте штекер кабеля-разветвителя микрофона/наушников в этот адаптер.

3. Вставьте кабель IEM в отмеченный разъем 3,5 мм для наушников на разветвителе.

4. Вставьте штекер OES в отмеченное гнездо микрофона 3,5 мм на разветвителе.

5. Откройте приложение AudioTools на устройстве iOS.

Просто подключите свой iPhone или iPad, и вы готовы начать измерение IEM.

Поскольку у OES нет подставки (хотя ее можно использовать лежа на столе или столе), я отрезал короткую часть лапши для бассейна и нашел небольшой цветочный горшок, чтобы поместиться в кусок пенопласта. Это надежно удерживает OES ​​в вертикальном положении и может быть отрегулировано для поддержки вставленного IEM.

Эта установка также работает для измерения беспроводных IEM. Просто пропустите шаг 3 «Подключите кабель IEM» и подключите IEM в обычном режиме через Bluetooth.

В программе AudioTools необходимо изменить несколько основных настроек. Это, пожалуй, самая сложная часть процесса, так как ничего не документируется. Я снова обратился к Crinacle за его рекомендуемыми настройками и сделал все возможное, чтобы воспроизвести их.

Возможно, я неточно интерпретировал все инструкции Crinacle, и любые ошибки являются только моими ошибками.

Выберите значок «Настройки», чтобы изменить диапазон микрофона.

Настройки → Настройка микрофона

Чтобы внести это изменение, OES должен быть подключен к устройству iOS.

• Микрофон гарнитуры 1: высокий диапазон

Акустика — инструменты акустического анализа → БПФ — быстрое преобразование Фурье

Выберите настройку «высокий диапазон» для подключенного микрофона.
Выберите значок «Акустика — инструменты акустического анализа», чтобы выполнить измерения. Пояснение к настройкам приложения (слева направо)
Экран измерения графика БПФ по умолчанию.

• Сглаживание графика: 1/24 октавы

Выберите 1/24 октавы.

• Значок воспроизведения: нажмите, когда будете готовы, после того как все перечисленные настройки будут изменены. Нажмите еще раз, чтобы сделать паузу через 30 секунд.
• Значок папки с файлами: коснитесь, чтобы ввести имя файла (имя измеряемого IEM). Сохранить как заголовок экрана графика при появлении запроса.

Введите имя IEM для сохранения.
Используйте имя IEM для заголовка экрана.

• Значок синусоиды (генератор): розовый. -2 дБ полной шкалы. Щелкните ползунковый переключатель (сделайте его зеленым), чтобы начать воспроизведение.

Выберите генератор розового шума и щелкните переключатель, чтобы начать воспроизведение звука.

• Гаечный ключ (настройки БПФ): 32768 точек БПФ на октаву. Полный диапазон БПФ. Точка кроссовера: 1 кГц. Настройки графика: Шкала дБ: 30-85 дБ. Шкала частот: 19 Гц – 20000 Гц. Толстый сюжет.

Выберите точки и диапазон, как показано.
Выберите 32768 точек/октаву.
Установите точку кроссовера на 1 кГц, шкалу дБ от 30 до 85 дБ и шкалу частоты от 19 Гц до 20 000 Гц.
Установите сюжетную линию на Толстую.
Проверьте окончательные варианты настроек.

Выберите Среднее для Затухания графика.
Ссылка для сброса и таймер находятся в маленьком поле в правом нижнем углу экрана.

• Кнопка со значком фотографии в правом верхнем углу сохранит изображение текущего экрана в библиотеке фотографий на устройстве iOS.

Это изображение экспортируется в библиотеку фотографий из приведенных выше данных экрана.

Выполнение измерений

После того, как все вышеперечисленные изменения настроек сделаны, основные этапы проведения измерений следующие:

1. Подключите устройство iOS, адаптер Lightning, разветвитель для наушников/микрофона и OES.
2. Откройте график БПФ в разделе «Инструменты акустического анализа» в iOS AudioTools.
3. Вставьте IEM в конец соединителя. Поскольку размер насадки OES фиксированный (и довольно маленький), может потребоваться использование ушных вкладышей меньшего размера, чем обычно, для обеспечения хорошей подгонки. Стремитесь к гладкой вставке с хорошим уплотнением. Оставьте небольшое количество (±1 мм видимого конца кончика уха).
4. В тихой обстановке поместите ОЭС на твердую нерезонансную поверхность, которая не будет передавать никаких внешних шумов во время измерений.
5. Нажмите кнопку воспроизведения в нижней части экрана БПФ.
6. Отрегулируйте громкость на телефоне, пока линия не станет приблизительно 65 дБ на частоте 1 кГц.
7. Нажимайте ссылку «Сбросить среднее» (в маленьком поле внизу справа) после каждого изменения.
8. Подождите 30 секунд (таймер будет отсчитывать в правом нижнем углу экрана), пока график не стабилизируется (линия сгладится).
9. Нажмите кнопку паузы в нижней части экрана БПФ.
10. Нажмите кнопку файла, чтобы сохранить и назвать измерение.
11. Нажмите кнопку фото, чтобы сохранить график в библиотеке фотографий на устройстве iOS.

Фиксированный размер насадки OES иногда затрудняет поиск подходящего размера ушного вкладыша.

Важные соображения при выполнении измерений

1. Цель создания измерений частотной характеристики состоит в том, чтобы иметь возможность сравнивать один IEM с другим. Сравнения действительны только в том случае, если инструменты измерения и методология одинаковы для всех измерений.
   1. Различия в единицах измерения одной и той же модели IEM также могут создавать различия в измерениях.
2. График измерения частотной характеристики не является объективным показателем качества или точности звука. Результаты должны интерпретироваться субъективно.
   1. Прослушивание — единственный способ проверить, точно ли график отображает звук.
3. Измерения, выполненные с помощью OES, имеют ограничения.
   1. Твердый и фиксированный диаметр металлического соединителя подходит к некоторым ушным вкладышам лучше, чем к другим. Я пытаюсь найти наилучшую посадку с ушными вкладышами, входящими в комплект наушников.
   2. Глубина введения не может быть одинаковой из-за различий между наконечниками и насадками в разных ВЭУ.
   3. Графики будут показывать резонансный пик в верхних высоких частотах (обычно около 7-10 кГц).

Заключение

Я настоятельно рекомендую этот метод выполнения измерений IEM. Это просто, портативно и быстро.

Не говоря уже о доступных.

Это идеально? Точно нет. Но это отличное решение для большинства энтузиастов. Кроме того, гораздо проще получить воспроизводимые результаты, чем пытаться выполнить IEM-измерения с помощью miniDSP EARS.

Так что, надеюсь, вы больше не будете задаваться вопросом, как были получены измерения для моих обзоров IEM на Headphonesty. Если вы ищете эффективный способ измерения и сравнения ваших IEM, я надеюсь, что это руководство поможет вам принять взвешенное решение о ваших вариантах.