Введение в miniDSP EARS — все внимание на EARS!

Обсуждение сильных и слабых сторон использования miniDSP EARS для измерения наушников.

Заглавное изображение. Все внимание на УШИ? Веселый!

Headphonesty недавно приобрела устройство EARS miniDSP для сбора измеренных данных с наушников (и IEM), которые мы рассматриваем. Эта статья предназначена для обсуждения EARS и предоставления обзора того, что это такое и что он делает. Он также служит для объяснения решения об использовании устройства EARS и выделения присущих ему сильных и слабых сторон.

В сопутствующей статье представлены технические подробности, физическая установка и настройки программного обеспечения, которые мы будем использовать в Headphonesty при измерении наушников. Если вы хотите сравнить свои результаты с нашими, я настоятельно рекомендую вам скопировать наши настройки из этой статьи для вашего собственного устройства EARS.

Связанный: Как измерить наушники с помощью miniDSP EARS

К такому продукту, как EARS, нужно подходить с правильным отношением, чтобы он был полезным. Собранные данные действительны (или полезны) только тогда, когда они сравниваются с измерениями, выполненными с использованием тех же критериев. Вот почему так важно заранее сообщать о методах, стандартах и ​​используемом оборудовании.

Быстрые ссылки

Что такое miniDSP EARS?

Судя по самому устройству, мы, вероятно, должны называть его СЛУШАЕМ, а не УШАМИ. Спереди гордо написано: «Система аудиоответа наушников и наушников (HEARS)».

Я предполагаю, что из-за некоторого изменения взглядов в отделе маркетинга miniDSP буква «H» теперь считается молчаливой. Однако веб-сайт miniDSP называет его EARS, и для целей этой статьи я буду называть его так же.

Устройство для тестирования наушников MiniDSP EARS. (с сайта audioxpress.com)

По сути, EARS — это инструмент для измерения наушников. Это испытательный стенд, в котором используются микрофоны, встроенные в смоделированные уши, для записи данных через подключение к компьютеру. Тестовые сигналы воспроизводятся через наушники, установленные на устройстве.

EARS основан на миниЦСП УМИК-1 Технология электретных микрофонов.

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.

Расстояние по вертикали между имитируемыми ушами и верхом регулируется, а расстояние по горизонтали — нет.

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).

Тестовая установка Audio Precision AECM206 — еще один вариант измерения, который очень похож на EARS, хотя и намного дороже — ± 11 000 долларов. (с сайта ac.com)

Анатомия измерительной установки для наушников

Большинство стендов для тестирования наушников состоят из 3 частей:

1. Стоять
2. Интерфейсная поверхность (имитированные уши)
3. микрофоны

Подставка может просто служить для удержания интерфейсных поверхностей и наушников. Стойки на более дорогих устройствах могут иметь гораздо более прочную конструкцию и часто предназначены для гашения или устранения любого нежелательного акустического шума или вибрации.

Наиболее (ужасно) реалистичными коммерчески доступными испытательными установками являются симуляторы головы и туловища (HATS). Как следует из названия, это специально разработанные манекены, имитирующие настоящую человеческую голову и верхнюю часть тела. ШЛЯПЫ могут быть известны как искусственная голова а также может использоваться в качестве метода записи, используемого для создания бинауральные записи.

Тренажер головы и туловища GRAS KEMAR. (Из audioxpress.com.jpg)

Испытательный стенд может иметь одну или две интерфейсные поверхности и соответствующие микрофоны. Испытательные стенды с одной поверхностью являются односторонними и могут измерять только один канал наушников (для выполнения измерений наушники необходимо перевернуть).

Поверхность интерфейса, пожалуй, самая спорная часть испытательных стендов. В то время как некоторые самодельные решения могут включать простые «плоские пластины», большинство коммерческих измерительных установок пытаются имитировать акустические свойства «средней» головы и ушей (ушных раковин и слухового прохода) с помощью имитации силиконовых ушей.

Качество смоделированных ушей различается как по форме, так и по материалу. Настоящее человеческое ухо не имеет одинаковой твердости во всех частях, потому что оно состоит из жесткого хряща, покрытого мягкой тканью. Однако большинство смоделированных ушей сделаны на основе силикона и имеют одинаковую плотность.

Уши на EARS сделаны из довольно толстого силикона по сравнению с настоящим ухом.

Симулятор ушей и щек GRAS 43AG и EARS miniDSP. (С сайта soundstagesolo.com)

Кроме того, вы должны иметь в виду, что нет двух одинаковых ушей, и форма и размер слухового прохода также сильно различаются у реальных людей. Таким образом, трудно прийти к соглашению о том, как на самом деле выглядит «среднее» ухо.

Статистические трехмерные модели слухового прохода человека. (Из www.researchgate.net)

Сравнение оборудования для тестирования и измерения наушников

миниDSP УШИ USB-приспособление для тестирования наушниковЖИРНЫЙ 45CC Приспособление для тестирования наушниковГРАС 43АГ Симулятор ушей и щекАудио точность AECM206ГРАС 45ББ-9 КЕМАР с антропометрическими ушными раковинами для тестирования ушей и наушников. Цена: 200–6100 долларов США– 7500–11 000–26 000 долларов США.

IEC 60318-1, IEC60268-7 и ITU-T Rec. стр.57 возможен

IEC 60268-7, признанный международным стандартом для измерений в наушниках. Встроенные имитаторы закрытого уха соответствуют IEC 60318-4:2010, ANSI S3.36/ASA58-2012 и IEC 60318-7:2011.

Он соответствует IEC 60318-4 и измеряется и калибруется в соответствии с ITU-T P.57.

Структура ушных раковин и ушейФормованные силиконовые ушные раковины с короткими цилиндрическими слуховыми проходами. Резонирующие камеры, соответствующие стандарту GRAS RA0039EC, имитирующие акустические свойства среднего человеческого уха.

Смоделированные ушные раковины, смоделированные на паре различных форм мочки среднего человеческого уха.

Уши поставляются с двумя различными твердомерами (твердость) — 35 Shore 00 и 25 Shore A — и при использовании вставляются в испытательное приспособление под давлением. Антропометрические ушные раковины KB5000/KB50001 и симулятор уха 60318-4.

Акустический входной импеданс очень похож на импеданс человеческого уха и, как следствие, нагружает источник звука почти таким же образом.

Изготовлен из мягкого силикона, твердость 35 единиц по Шору.
Раковина и слуховой проход точно имитируют свойства настоящего человеческого уха. Ушной канал был расширен и теперь является неотъемлемой частью ушной раковины.

Как и человеческое ухо, слуховой проход имеет 1-й и 2-й изгибы, а интерфейс с ушной раковиной имеет овальную форму, что улучшает посадку и введение.

Гибкость наружного уха была улучшена, и при установке накладных и полноразмерных наушников ушная раковина теперь прижимается к голове очень похоже на человеческое ухо.

ФурнитураПодставка из штампованной стали с регулировкой по вертикали. Плавная регулировка горизонтального и вертикального положения. Двухточечная опора для наушников всех размеров. Диафрагма микрофона, корпус и улучшенная защитная сетка изготовлены из высококачественной нержавеющей стали. AECM206 содержит два микрофона (питание от постоянного тока) и два акустических соединителя при массе 21 фунт. GRAS 45BB KEMAR Голова и туловище

Звук и вибрация GRAS не указывайте цены на свои продукты, сколько бы можно было узнать из этого документ. Обратите внимание, что приведенный выше список не является исчерпывающим, а служит для предоставления ряда стандартов и цен. Только в категории тестовых приспособлений GRAS предлагает 45CA (~ 13 150 долларов США), 45CB (цена неизвестна) и 45CC (~ 6 100 долларов США).

Общие трудности с измерением наушников

Огромное разнообразие плотностей, форм и размеров создает почти бесконечные различия между ушами и, как следствие, между тестовыми установками. Невероятно сложно определить (или даже договориться), как выглядит идеальная (или средняя) пара ушей или как она измеряется на самом деле.

Самодельная измерительная установка, используемая In-Ear Fidelity. (из crinacle.com)

Как компания решает, какой формы и плотности должны быть моделируемые уши? Похоже, что большинство компаний выбирают путь тестирования множества людей и останавливаются на среднем.

«Взаимодействия между преобразователем, ушными раковинами и слуховым проходом, а также детали акустического пространства, определяемого ухом и наушниками, понятие «частотная характеристика» становится немного более сложным… Безусловно, существует несколько точек зрения на то, что является целью. должны быть функции и как их следует измерять». – Аудио Экспресс

В результате нет единого мнения о том, какой должна быть идеальная измеренная частотная характеристика пары наушников.

«Частотная характеристика моей головы с моими ушами не будет такой же, как частотная характеристика вашей головы с вашими ушами, поскольку размер, форма и консистенция ушей непостоянны, а уши являются значительной частью акустической полости, измерено… И, что хуже всего, это различие внутреннее, его нельзя вычеркнуть». – Аудио Экспресс

Приспособление для тестирования наушников GRAS 45CB. (из gras.dk)

В идеальном мире все испытательные стенды соответствовали бы единому общепринятому стандарту. Таким образом, измерения будут (более) сопоставимы на разных тестовых устройствах. На практике мы можем реально охарактеризовать частотную характеристику только в сочетании с конкретной тестовой оснасткой. На самом деле стандартизация измерения частоты далека от согласования.

«Из всех аудио-электроакустических измерений самым сложным и наименее достоверным является измерение наушников. Существуют большие разногласия по поводу целевых частотных характеристик и способов их измерения.

Одной из попыток стандартизации является обычная Международная электротехническая комиссия (МЭК) 60318, которая охватывает только диапазон до 8 кГц. IEC 60711 охватывает частоты до 10 кГц, но ориентирован на наушники-вкладыши (вкладыши), и, кроме того, устройства, соответствующие этому стандарту, имеют недостаток, заключающийся в том, что встроенный пик частотной характеристики приходится на 13,5 кГц». – Аудио Экспресс

Устройство для тестирования наушников GRAS 45CC с насадкой для тестирования микрофона. (из gras.dk)

Обсужденные выше проблемы усугубляются при рассмотрении измерения внутриканальных наушников, а не полноразмерных наушников. Форма, размер и материал моделируемого слухового прохода становятся еще более важными, поскольку они еще больше влияют на записанные измерения.

Ограничения EARS при измерении IEM

MiniDSP EARS не является идеальным выбором для измерений IEM. Форма и размер моделируемого слухового прохода не являются естественными. Искусственный слуховой проход EARS довольно короткий и имеет цилиндрическую форму, а это означает, что возможный диапазон глубины введения весьма ограничен.

К сожалению, не предпринимается попыток смоделировать акустические эффекты входа в ухо или слуховых проходов. Мы должны либо принять это, либо отказаться от EARS ради этой цели.

Мне сложно получить воспроизводимые результаты измерения IEM с помощью EARS.

Довольно неестественное ухо на EARS.

Другим популярным вариантом является создание (иногда дорогих, иногда сомнительных) самодельных измерительных устройств, которые трудно (или, возможно, невозможно) стандартизировать для нескольких рецензентов. Эти самодельные устройства также могут просто давать «другие», а не «лучшие» результаты.

Самостоятельное решение для измерения IEM. (Из audioreviews.org)

У EARS отсутствует стандартизированная ушная раковина и нет закрытое ухо Симулятор приводит к результатам, которые сильно отличаются от измерений, сделанных с помощью стандартных буровых установок, и создает пик на частоте 4,5 кГц из-за отклика канала.

«Отсутствие взаимодействия между ушной раковиной и полостью ушной раковины устраняет большую часть пульсаций частотной характеристики. Пик от смоделированного слухового прохода все еще присутствует, но его частота снижена примерно до 2,5 кГц из-за того, что IEM закупоривает конец слухового прохода.

Также наблюдается такой же относительно крутой спад высоких частот, как и на кривых HEQ. Конечно, различная глубина введения или геометрия наконечника сильно изменят эти характеристики, что добавит еще один уровень неопределенности измерений». – АудиоЭкспресс

Установка для измерения IEM для наушников DIY Labs. (с сайта reddit.com)

Опять же, важный фактор сводится к способности проводить воспроизводимые и последовательные измерения с помощью EARS. Внутренняя согласованность означает, что мы можем, по крайней мере, сравнивать наши собственные измерения различных IEM друг с другом, а не с измерениями, сделанными другими обозревателями с использованием разных измерительных установок.

Ограничения EARS с измерительными наушниками

Измерения полноразмерных наушников, возможно, менее проблематичны, чем измерения IEM, но это не значит, что они полностью идеальны. Большая часть проблемы сводится к уплотнению, которое может быть достигнуто между амбушюрами наушников и интерфейсной поверхностью испытательного стенда. Слабое уплотнение приводит к тому, что измерения низких частот выглядят аномально низкими.

Большие полноразмерные наушники (окружающие силиконовые уши) работают лучше всего. Однако:

«Винты, которые miniDSP использует для крепления своих ушных раковин к подставке, имеют круглую головку и не заподлицо с поверхностью. Таким образом, для наушников (таких как эти) с подушечками относительно большого диаметра существует неизбежный путь утечки. Это простой конструктивный недостаток…» – АудиоЭкспресс

Чтобы попытаться гарантировать идентичные тестовые установки у нескольких рецензентов, я предлагаю не заменять эти винты, а сделать все возможное, чтобы свести к минимуму зазоры при размещении и регулировке наушников на установке.

Крепежные винты могут помешать прочному уплотнению.

Небольшая и нерегулируемая ширина EARS (значительно меньше, чем среднее расстояние от уха до уха) также является проблемой. Это снижает усилие зажима и сжатие наушников и позволяет уплотнению быть менее плотным, чем хотелось бы. Прилегание можно отрегулировать, надавив на наушники вручную или с помощью эластичных лент для улучшения прилегания.

Верхнее расстояние между пластинами EARS составляет всего около 108 мм. Голова моего 5-летнего ребенка составляет почти 120 мм от уха до уха. Странно, что miniDSP не обратился к этому низко висящему плоду для улучшения реализма.

Расстояние по вертикали от верхней части EARS до микрофонов регулируется, хотя я не думаю, что это расстояние нужно менять, так как оно находится в пределах регулируемого диапазона оголовья обычных наушников. Это также, кажется, не имеет никакого влияния на уплотнение амбушюра.

Накладные наушники находятся во власти жестких силиконовых ушей, которые не похожи на настоящую человеческую кожу. Опять же, это повлияет на качество уплотнения, поскольку оно полностью зависит от взаимодействия между амбушюром и силиконовым ухом.

4 винта крепят ухо к УШАМ.

Легкая конструкция EARS из штампованного листового металла недостаточно тяжела, чтобы обеспечить такую ​​же акустическую изоляцию, как более дорогие измерительные установки. В целом это, скорее всего, оказывает минимальное влияние на результаты измерений, но об этом стоит упомянуть.

Все эти факторы подчеркивают необходимость выполнения нескольких измерений, отбрасывания ошибочных измерений и усреднения результатов для определения наилучших возможных результатов графика частотной характеристики.

Заключение

Является ли miniDSP EARS идеальным инструментом для испытаний и измерений? Нет, но это, безусловно, доступный.

Приведенные выше утверждения могут быть всеми выводами, которые нам нужны. Мы собираемся углубиться в мутные воды измерения наушников с широко открытыми глазами. В идеальной ситуации мы бы выбрали EARS? Возможно нет. Но (как говорится) «это то, что есть», и мы собираемся максимально использовать это!

Вид сбоку на УШИ.

MiniDSP EARS работает как положено. У него есть свой уникальный набор причуд и реалий. Конечно, те, у кого есть мега-долларовые измерительные установки, скорее всего, воротят нос и отвергают любые результаты, полученные с помощью скромного устройства EARS. Тем не менее, доступная цена означает, что в руках энтузиастов будет все больше и больше устройств EARS, и именно энтузиасты обращают внимание на размеры наушников.

Если вы читаете это, извините, что разбиваю вам, но вы энтузиаст.

Следующим шагом является определение строгого набора стандартов для проведения измерений. Эти стандарты необходимы для минимизации ограничений EARS. Благодаря широкому распространению наших стандартов владельцы устройств EARS смогут сравнить наши результаты со своими собственными. Результаты сопоставимы только между одним и тем же устройством, использующим один и тот же набор стандартов.

Итак, откройте глаза, задержите дыхание и совершите прыжок веры вместе с нами, пока мы говорим «да» УШАМ.