Bulgarian Audiophile Society
Добре дошъл, непознат! Можеш да се регистрираш безплатно тук!
Имай предвид, че този форум не е за начинаещи!


Навигация
·Начало
·Форуми
·Публикувай статия
·Моят акаунт
·Upload
·Download
·Архив
·Връзки
·Класация
·Теми
·Gallery Галерия
·Нова Галерия
·Конвертор на кирилица
 
Реклама


Онлайн магазин
 
Галерия
·Галерия
·Енциклопедия
·Пропаганда
 
Реклама от Google
 
Login
Псевдоним

Парола

Не сте се регистрирали?
Можете да направите това от тук . След като се регистрирате, получавате няколко предимства - можете да променяте изгледа, да конфигурирате коментарите и публикувате съобщения със Вашето име
 
Forums

 Форума на БГАУДИО се премести на нов адрес.
 Форума на БГАУДИО се премести на нов адрес.
 продавам CD Philips CDC 745 за 40 лева
 Philips CD960
 Продавам две 6" ви басчета
 Продавам дек Technics RS-BX404
 Продавам тунер Technics ST-G460
 Как го прави Олег Рулит
 Продавам транзисторен ресивър JVC за 140 лева
 Купувам лампомер TESLA BM215A
 Продавам усилвател със субуфер 8" Megavox
 Пусни своя глас!Бъди пич!Бъди Българин!
 разпродажба 12",15",18" говорители
 Използване на 24 битов сигнал в SpectraLab
 Търся Fostex fe 126
 Китосване или рязане ?
 МОЯТ ПОСЛЕДЕН ЛАМПОВ УСИЛВАТЕЛ
 Продавам активен суб Harman/Kardon с дефект
 Пустите му АМЕРИКАНЦИ
 Подкрепете и този форум...

bgaudio.org Forums

 
 
Акустика Спектърът на музикалния сигнал
Публикувано от????? ?????????? (AKA Rut Време: Monday, September 27 @ 20:55:05 CEST
Със Съдействието на RUtcho

Спектърът на музикалния сигнал
Какъв е в той в действителност?
Андрей ЕЛЮТИН


Спектър на музикалния сигнал

Спектърът на музикалния сигнал

Какъв е в той в действителност?

Андрей ЕЛЮТИН

Музикалният сигнал е храната за една аудиосистема. Всъщност не е точно така. Високоговорителите не слушат музика, тя бива възстановявана от нашия мозък, получаващ сложния сигнал, съдържащ множество честотни съставки. Задачата на озвучителните тела (не без помощта, разбира се, на всички останали компоненти – усилватели, източници на сигнал и др.) е да достави тези честотни съставки до ушите на слушателя под формата на звукови колебания. Да ги достави грижливо, съхранявайки всичко, което е имало в записа, но без глупашка самодейност, т.е. без да привнася в сигнала нещо, което не е съществувало. “Какво по-лесно” – ще каже някой. Само че за решението на тази толкова проста на думи задача неуморно се бъхтят хиляди специалисти през последните сто години. И все пак преди да поставим изискванията си към аудиосистемата, нека разгледаме какво представлява сигналът, който тя така добросъвестно трябва да възпроизведе.

Данните, събрани от нас (за доста дълго време) и според възможностите ни, обобщени (също след доста труд), дължат своето появяване и систематизация от автора на простото и искрено любопитство – най-мощният двигател на човешките постъпки. Като основен провокиращ фактор обаче послужиха постоянно задаваните въпроси от множество хайфисти, задавани с постоянство и заинтересованост, които, честна дума, би трябвало да намерят по-правилна насока. Става дума за мощността и честотната лента на тонколоните – характеристики, които довеждат публиката до голямо и доста често неуместно вълнение. “На моите колони е написано 100W, а на твоите – само 80, с други думи – ти си слабак!” А какво означават тези ватове (ако пренебрегнем случая, когато те не означават абсолютно нищо)?

Та ето ви, господа, ужасната истина, за начало на разговора. Дефинирането и условията за измерване на мощността на озвучителните тела, предоставяни в техните технически описания, даже и най-подробните, никога не може да се разшифрова. Разшифровката на тези характеристики се извършва само в сухите и скучни текстове на промишлените стандарти. Съгласно действащите нормативи максимално допустимата мощност на озвучителното тяло се счита тази мощност (измерена средноквадратично), която, подадена към него след 100 часа работа не предизвиква излизането му от строя или необратимото изменение на параметрите му повече от допустимото. Например, за допустимо при тези изпитания се смята 40% изменение на резонансната честота. Нормално, нали? Именно такава разцентрована колона са смята за преминала успешно теста за максимална мощност! Това е условие за измерване номер едно.

Условие номер двe: какъв сигнал се подава на тонколоната по време на мъчителното изпитание. Поглеждаме в текста на стандарта: “при подаване на сигнал с характерисрика на розов шум, преминал през филтър с честотна характеристика, съответстваща на стандартното разпределение на мощност по спектъра на музикалния сигнал” Тоест – както разбираме, не просто шумов или, Боже опази, синусоидален сигнал, а някакъв условно усреднен, изображаващ спектрален образ на “музиката на всички времена и народи” в един кюп. Характеристиката на този филтър може да се намери само в специалната литература, а не в листовката, която поставят в кашона на тонлколоните от вида “100W, а ако поискате – и 200”. А тази АЧХ дори си има собствена история. До края на 60-те години за стандартна се считаше кривата, предложена от Международната Електротехническа Комисия IEC. Музиката на “всички времена и народи” международната комисия е усреднила в крива, изобразена на графиката със зелено.

Сама по себе си кривата е достатъчно показателна. Международните спецове са установили, че в реалния музикален сигнал съдържанието на ниски честоти е по-малко по ниво, отколкото при средните с десетина децибела, а за високите– сами виждате с колко.

Кривите на стандартната спектрална плътност: старата, “филхармоническа” в зелено и новата във виолетово.

В пасторалните ранни 60 експертите са гледали основно във филхармонична посока и утвърдената с авторитетни подписи и печати стандартна крива на спектъра на музикалните записи до голяма степен се е основавала на записи на класическа музика. В края на 60-те, когато Beatles вече са изсвирили почти всичко, а останалите групи изведнъж са се раздвижили, става ясно, че музиката се е изменила. Тоест не всичката, а тази, която с съставяла основното натоварване на звукозаписните компании и основната “храна” за тонколоните. “Съвременната” (за тези времена) музика е изисквала повече търпимост спрямо повишеното съдържание на високи честоти – рошавите китаристи и потните барабанисти с по двадесет чинела на глава от населението доста са се погрижили за това. Новата, постреволюционна крива била утвърдена ор IEC, а след това била взета на въоръжение от светата инквизиция – германската кантора за промишлени стандарти DIN. А каквото приеме DIN, приемат го всички – това е проверено нееднократно.Прогресивната крива на стандартния спектър DIN, по-късно приета от всички, е изобразена с виолетово на същата графика.

Така културната революция на 60-те измени честотната характеристика.

Разбирането на ето тези криви, дали старата, класическата, или новата – рокаджийската, вече само по себе си хвърля светлина на уверенията на производителите относно мощността. 100W (или колкото там) максимална мощност, указана за тонколоната, не означава, не е означавало и никога, до следващата културна революция няма да означава, че на нея можем да подадем сигнал с произволна честота в пределите на заявената честотна лента с мощността, заявена от производителя и да се очаква, че всичко ще бъде наред. На някои честоти, най вероятно това може да стане. А на други – не, но сега вие вече знаете, че това никой не ви го е обещавал и в съда няма да спечелите делото за рекламация.

 

 

Високите не могат...

А сега третото условие за измерване, което се оказва, особено скъпоструващо за твърде много хора. То касае ВЧ говорителите, или за по-кратко – пищялките. На трета страница (от седем) от официалния текст на стандарта IEC се съдържа фразата “за излъчвателите, предназначени за работа в пределите на част от звуковия диапазон, измерването на мощността става на входа на филтъра, отделящ необходимата честотна лента” . Ясно казано- спор няма. Но проблемът е ето в кое:Нека предположим, че имаме пищялка на която е указана работна честотна лента 2 – 20 kHz. Според стандарта (а стандартът е нещо свято, особено ако в резултат от прилагането му цифрите изглеждат много красиви) пищялката трябва да се включи през филтър, пропускащ честотите над 2 kHz, а амплитудата (а следователно и мощността) да се измери НА ВХОДА на филтъра. Какво се получава тогава: на входа – цялата мощност, съответстваща на стандартната крива на разпределение на спектъра, показана на графиката. С други думи, в ниските – много, в средните – още повече, а на високите – нищожен процент. Именно този нищожен процент попада в пищялката и тя се чувства прекрасно.

Най-компетентните (и като следствие, най-добросъвестните) производители привеждат показателите за мощност както на входа, така и на изхода на стандартния филтър. И указват (цитатът е от професионална техническа документация на Philips): “ Максимално допустима мощност (на входа/изхода на филътра) – 20/4 W (филтър 2000 Hz, 12 dB/oct) или 50/6 W (филтър 4000 Hz, 12 dB/oct.)”. За специалистите е ясно – в числителя – на входа на филтъра, в знаменателя – на изхода. Усетихте разликата, нали? В брошурката, с която се продава говорителят, разбира се, ще е написан само числителят. Това е стойността на тоталната мощност на широколентовия сигнал, идващ към филтъра, който отделя сигнала за пищялката. Филтърът от всичко това изрязва (в съответствие със своите характеристики) нищожният процент високочастотни съставки за възпроизвеждане от ВЧ говорителя. Колко е този процент може лесно да проверите, като поставите линийка върху гарфиката. Колко ли пищялки са изгорели в тази вечна война на числителя със знаменателя? Невъзможно е да се каже а да се сметнат загубите е още по-трудно. Оттук сам се натрапва практическият извод: при равни други условия жизнеспособността на пищялката е пряко свързана с характеристиката на филтъра, през който е включена. В много по-голяма степен, отколкото с характеристиката на самата пищялка като образец на инженерната мисъл.

Е, това е стандарт, еталон, принцип и усреднен ориентир. Но от голямо значение е доколко въпросните криви отговарят на един жив музикален материал. Нека да погледнем кривата на спектралното разпределение на амплитудата на сигнала, усреднена по приблизително 20 компакт диска, на които е записана класическа музика, в по-голямата си част – в изпълнение на пълен симфоничен състав.

Усреднен спектър на класическа музика “на всички времена и народи” в сравнение на неговото стандартно представяне.

На графиката е показан усредненият спектър на класическа музика (дълго подбирана и усреднявана) – това е синята крива. Червената –спектралната характеристика на розовия шум Тя ще присъства във всички по-нататъшни графики, за да служи като ориентир, доколкото спектърът на розовият шум е образец на равномерно разпределение на енергията по октави. Спектърът на розовия шум в нашите опити е възпроизвеждан от същия CD Player, от който и останалите фонограми, за да бъдем уверени, че трактът пропуска всички честоти на изследвания диапазон.(Записът на розов шум е възпроизведен от диска IASCA Competition. Качеството не се нуждае от никакъв коментар – то е съвсем очевидно. За сведение на тези, които искат да правят подобни експерименти: ние пробвахме няколко записа на тестови дискове, обозначени като розов шум, но истински равномерна характеристика открихме само в IASCA, Competition или Setup&Test, без значение кой от двата, записът е еднакъв)

Да се върнем към графиката. Вижте: действително разпределението на мощността по спектър е доста подобно на това, което се е предлагало (до 1969г.) от IEC. На високите честото, наистина, съвременните записи дават по-големи амплитуди от очакваните, но този фактор ние ще обсъдим по-нататък. А сега – рокмузиката, под напора на която през 1969 година кривата на “музиката на всички времена” е била коригирана.

Средностатистически спектър на рок-музиката и стандартната спектрална крива на DIN.

Усреднената с наши усилия спектрална характеристика на рок-записите  (от Dire Straits до AC/DC) е показана на графиката. Тук на най-високите честоти музиката дори не достига до зададената от DIN крива на стандартния спектър. Затова пък на ниските е съвсем очевидно, че мощността на реалния сигнал може да бъде чувствително по-висока, отколкото се предполага по стандарт.

Може би мъничко отклонявайки се от общия план на статията, ще покажем още една АЧХ, защото тя се оказа изключително показателна. Голям брой презентации, шоута и прочее мероприятия напоследък включват изпълнението на швейцарската група Yello озаглавено “Races”, което се отличава с висока динамика и богатство на звуци, даващи му висок емоционален заряд. При тестовите прослушвания на апаратура ние винаги включваме в репертоара тази фонограма, защото просто в нея наистина има много неща, които да се чуят. Но чак след като свалихме спектрограмата, ни стана ясно, макар и само отчасти, откъде идва това богатство на на саунда.Погледнете, това засега е рядкост.

Оказа се, че спектърът на «Races» в изпълнение на Yello практически без отклонения повтаря спектъра на розовия шум – еталона на равномерното разпределение на енергията. Така, че ценността на този запис не просто се потвърди, а и получи (почти случайно) естествената си научна обосновка. (В аудиотехниката случайностите са винаги закономерни. Не е учудващо, че група, чиито членове имат инженерно образование, създава музика, която дъли години вече е образец за референтна звукова картина. Просто тези хора знаят точно какво правят. б.пр.)

Но ако се опитаме да обобщим, науката не се е отдалечила особено много от реалността относно частите на спектъра, поради което стандартните криви могат да бъдат използвани за основа на такъв изключително важен, според много статии, фактор в проектирането на автомобилни аудиосистеми, какъвто е разпределението на на мощността по честотни ленти. Това е най-важно именно за автомобилните системи, където многоканалното усилване съвсем не е някакъв екзотичен метод. Вдясно от “Yello” е показана кривата на препоръчителното разпределение на мощността по честотни канали, основана на “старата” и на “новата” криви на стандартния музикален спектър.

«Races» на Yello – образец за равномерен спектър.

Разпределение на мощността по ленти при идеално филтриране.

Графиката е напълно работеща и практична. Използването и е просто: отбележете значенията на разделителните честоти за НЧ, СЧ и ВЧ (в нашия пример – 300 Hz и 3 kHz). Ординатата на първата разделителна граница ще покаже процента мощност, постъпващ в НЧ канала, между разделящите честоти НЧ/СЧ и СЧ/ВЧ – в средночестотния, а останалото – мощността на ВЧ-канала в проценти от общата мощност. За двулентово озвучително тяло, очевидно процедурата ще бъде още по-проста.

За нагледност на графиката са дадени препоръките на действащия стандарт IEC/DIN (във виолетво), а също така и за отишлия в историята стар IEC (без DIN). По стария стандарт се е получавало, че при разделяща честота 2 kHz и нагоре на ВЧ канала се падат не повече от 5 процента от общата мощност. Що се отнася до съвременната крива, при същата разделяща честота на високочестотната област се падат не по-малко от 20 процента от мощността. И в единия и в другия случай бъдете внимателни, въпросните изчисления са верни единствено ако се използват филтри с безкрайно голяма стръмност, така, че във всеки канал да попада само принадлежащата му част от спектъра. В реални условия, разбира се, това не е така и в зависимост от това какви филтри са използвани, в канала ще попадат повече или по-малко “чужди” честоти. А те се подчиняват на кривата на спектрално разпределение, така, че резултатът не е чак толкова очевиден, както би било, ако вместо музика слушахме розов шум. Какво ще се получи в действителност ще илюстрираме, спирайки се на задълбоченото изследване на наши именити и опитни колеги.

 Някой си James Boyk от Калифорнийския технологичен институт е провел изследване на тема “Има ли живот над 20 kHz?”. От изследването става ясно, че има, но не затова иде реч в момента. Интересното за нас в момента е, че паралелно с това, анализирайки няколко типични по неговата преценка, фонограми, той установява какво е разпределението по спектър на изискванията и ограниченията за мощност, ако се измерват СРЕДНАТА и ПИКОВАТА мощност на сигнала. Та нали действително пиковият характ на музикалните записи се изразява най-ярко именно във високите, най “скоростните” честоти. Ето каква постановка спретнал бате Джеймс: Той взел три записа и два кросовера.Записите са на Diana Krall, групата Talking Heads и симфонично изълнение на творби от Дмитрий Шостакович. А кросовърите за опита били избрани да са трилентови, с честоти на среза съответно НЧ/СЧ 300 Hz, СЧ/ВЧ – 3000 Hz или от първи ред (с характеристика на Батъруърд, така или иначе друга възможност няма) или от четвърти, с характеристика Линквиц-Райли. Във всички случаи мощността на сигнала се е измервала непосредствено на клемите на съответния високоговорител. С други думи: каквото е – това.

Ето какво е разпределението, когато става дума за средната (RMS) мощност:

Точно и ясно, съвсем по правилата на науката, просто радост за аспиранта. При прилагане на филтри с по-голяма стръмност на говорителя се подава само зададената му честотн лента и нищо излишно. Затова резултатът напълно съвпада с вече известните ни графики за разпределение на мощността. На високите се падат няколко процента мощност. При филтри с по-малка стръмност, от първи ред, нещата са ясни- малко повечко, но не Бог знае колко. На ниските пак всичко е според науката. Симфоничната музика (в третата колонка) едва ли ще преумори баса, докато съвременната поп музика ще му отвори доста работа. Обърнете внимание, че сумарната мощност не винаги е 100% заради свойството на филтрите с равнoмерна АЧХ, при които мощността не се разпределя по равно.

Нека сега видим какво ще се случи, ако измерим пиковото значение на мощността.

 

Моля, полюбувайте се! Неуличената в нищо противозаконно Diana Krall при измерване по пиковата скала е показала, че на ВЧ-лента (над 3 кHz) на моменти се пада над 50% от мощността. Така, че общоприетата и много комфортна за конструкторите на аудиоапаратура школа на маломощните пищялки при многолентовото възпроизвеждане на съвременни записи с висока динамика явно не издържа на критиката. Практическата препоръка е пиковата мощност на ВЧ-канала в многолентова система при достатъчно ниска частота на среза СЧ/ВЧ (от порядъка на 3 кHz, по-ниска напоследък не се използва), трябва да се избира от същия порядък, както и на средночестотния.

Доста удобната школа на маломощните ВЧ-канали е вече твърде непригодна към съвременните записи с висока динамика.

Спектър на удар на оркестрови чинели. Вижда се, че е доста по-широк, отколкото бихме очаквали.

А колко далеч и колко енергично проникват музикалните инструменти във високочестотната област? Без да се престараваме в изследване на ситуацията над 20кHz, нека погледнем какво става в стандартния звуков диапазон. Да вземем например академичните оркестрови чинели. За тези, които скоро не са били в консерваторията, оркестровите чинели се държат в ръце с помощта на ремъчета на задната им страна и по сигнал на диригента се удрят или приплъзват един в друг, придавайки драматизъм на изпълнението. От спектрална гледна точка тези чинели звучат както е показано на графиката.

Любопитно е, че немалко от енергията на тези на пръв поглед съвсем високочестотни ударни инструменти, е съсредоточена в средночестотната област чак до 200 Hz. Главният принос на музиканта, който ги удря е в областта около и над 2 кHz, при това даже на най-горната граница на нашето внимание - 20 кHz – амплитудата е съвсем сериозна. И все пак, такъв инструмент ще се възпроизвежда във всяка многолентова аудиосистема мимимум от два високоговорителя във всеки канал.

Ударът по дайрето при възпроизвеждане става удар по пищялката. Съвършено безопасен даже при висока мощност.

А има ли музикални инструменти, които се възпроизвеждат само от пищялките? Ние поровихме из фонограмите и открихме. Ето спектрограмата на обикновеното, съвсем не академично дайре.

Тук във всяка система цялото натоварване се пада на пищялката, тъй като 5кHz амплитудата на сигнала пада направо стремително.А фатални за ВЧ-излъчвателите обикновено се оказват именно високите нива на сигнала на относително ниски (за пищялките) честоти, близки до честотата на собствения им резонанс. Нека експериментаторите не забравят: има ударни и ударни.

 Такава е ситуацията с високите. А ниските?

Ниските не искат

Внимателният читател (като вас например) вече е забелязал, колко интересни се получиха отношенията при стандартната крива на спектралния състав по немския стандарт DIN. На ниските честоти реалността се отличава от стандарта, както животът – от литературата. АЧХ на реалната музикална картина гордо се възвисява над скучния немски стандарт. Но не през цялото време, а примерно до 40 – 50 Hz. А под тях амплитудта рязко се гмурка, опитвайки да се скрие под отметката за -20 дБ. Ама как така, къде е бунтовният дух, къде са дивите, невъзможни, тъй сладки суперниски от типа на 20Hz, добре де, нека да са да речем 25? Ами в НОРМАЛНАТА музика просто ги няма. Няма ги и толкова. И сега ще се опитаме да докажем това.

Соло на контрабас. Басът се оказва не чак толкова “контра”.

Първото доказателство за товао, че в реалните музикални фонограми няма съществени по ниво съставляващи с честоти 40 – 50 Hz е вече видяната от вас усреднена графика. Но статистиката, в смисъл на усредняване е нещо, доста близко до борсовите спекулации, затова ще се опитаме да бъдем по-конкретни Кой басов инструмент, записан отделно от другите, за да звучи направо инфразвуково да разгледаме? Или хайде поне на долната граница на звуковия диапазон, на 20 Hz? Та нали правилата за съревнование на аудиосистеми изискват равномерност на АЧХ, започвайки от 20 Hz. Всяка крачка нагоре се смята за поражение.

Нека вземем контрабаса. Разглеждаме внимателно честотноя спектър, постигнат от свиренето на някой талантлив чернокож музикант на най-ниската басова струна. Гледаме и се убеждаваме: при всичките талант и старания на чернилката картинката под 60Hz е направо тъжна. Максимумът на спектралната плътност се намира на 100 Hz, което по нашата класификация е типичен диапазон на мидбаса. Един субуфер при изпълнението на това соло почти ще бъде в опуска.

Спектър на удара върху басов барабан: максимумът на амплитудата се пада някъде около 40 Hz.

Не сте съгласни? И правилно! Едно е контрабасът , а съвсем друго е например басовият барабан, по който потният и гол до кръста барабнист или пък облеченият във фрак оркестрант замахва и така го прасва че....

... се получава максимална амплитуда на спектъра на 40 Hz. А надолу всичко пада все така стремително и на свещената за някои честота 20 Hz, от звученето на най-страшния басов инструмент остават само някакви остатъци.

 
Какво друго да покажем? Ако искате например – знаменитите японски барабани
Kodo, най-големият от които тежи 400 килограма? Ето спектърът на техния звук, записан, за да няма никакви коментари, от най-компетентната в тези неща компания – Sheffield. По стандарт те записват от нула херца..

Дори огромните японски барабани Kodo бият основно в диапазона 40 – 60 Hz.

Резултатът от щателното разглеждане на спектрограмата е ясен: максимумът е на 60 Hz, границата на баса, носеща някаква информация – 30 Hz. Всичко, което е по-ниско са само бледи обертонове.

Има още и китайци, можем ли да минем без тях. Те също, още при Жълтия Император са измислили супербарабаните. Хилядолетия след това тези барабани са записани за нуждите на хай-енд компанията Burmester. На графиката отляво можем да видим спектъра им.

Да, така кулите побеждват самутаите, тъй като съществената  спектрална енергия на звучене на гръмоподобния им инструмент стига чак до 30 Hz. Но и тук, колкото и да ни се иска, не стигаме по-надолу.

Затова стига с тези барабнисти! Явно че те няма да успеят да оправдаят нашите надежди. Има и други претенденти за лаврите в басовта област. Нека си спомним впечатляващите пасажи в изпълненията на катедрален орган: този, който може да остане равнодушен към тях, просто явно няма никакъв усет за хубав бас.

За тези, които все пак не се поддават на емоции, е даден спектърът на класическо изпълнение на токата в ре-минор Баха, произведение общопризнато като култово както в звуково, така и в музикално отношение (което, разбира се не е едно и също).

Китайски вариант на басови барабани. Вече по-ниско, но не толкова, колкото бихме предположили.

Токата в ре-минор от Бах: образец на дълбок басов запис.

Култов се оказва и спектралният състав. Звуците на катедралния орган наистина се простират до границите на чуваемост, макар че, честно казано, амплитудата им там не е впечатляваща. Ние не случайно сме допълнили тази графика с кривата на стандартния спектър по “старата” схема IEC. Ще се съгласите, че в пределите (до 50Hz) спектрограмата е доста сходна със стандартната крива. Но под 50Hz амплитудата никак не бърза да пада, оставяйки не много висока, но забележима чак до инфразвуковите честоти.

Популяризирано изпълнение на токатата. Повече средни баси , по-малко суббаси, а на високите честоти картинката е направо тъжна.

В края пак на 60-те в Холандия свиреше група на име Ekseption. (Не е печатна грешка, пише се именно така.) Те са едни от първите, започнали да популяризират класически музикални произведения, съчетавайки филхармонични и модерните за 60-те инструменти. Токата в ре-минор (автор – И.С. Бах, аранжимент - Р. Ван ден Линден) винаги е била визитната картичка на Ekseption. Спектрът на визитката е даден вдясно.

Забавното е, че на характера на спектрограмата в по-голяма степен личат следите не толкова на популяризацията на изпълнението, колкото на прогреса в звукозаписа през последните 30 години. Спектърът на ниските е по “ефектен” от класическото изпълнение, пълно е с лесни за възпроизвеждане от проста апаратура мидбаси, а сериозните ниски направо се губят. А пък при високите, въпреки, че щедрата ръка на хер Ван ден Линден е добавила и ударни към баховата партитура, енергията е много по-скромна от това, което се записва в наши дни. А ние на времето се прехласвахме от линденовските чинелчета, струваше ни се, че по-широка лента на запис от това не може да има. А тя, както стана ясно е такава: след 10kHz –пълна скръб. Ех, старост – нерадост...

Но да се върнем на темата. И така, първото заключение, което имаме право да направим, е че реалният музикален сигнал почти никога не съдържа съществени съставки под 30-40Hz. А щом е така, то оптимизацията на събуфера трябва да се извършва според реалния сигнал, а не според някаква математичека абстракция.

С какво е по-лоша АЧХ на един събуфър с излишно широка честотна лента? Не е особено трудно да се конструира събуфър, честотната характеристика на който да се простира дълбоко в инфразвуковия диапазон. Като следствие, такъв събуфър няма да свири кой знае колко реално басовите честоти над 35-40 Hz. Затова пък ще започне неуместно да се старае на честоти под 30Hz, където няма вече музика, затова пък нелинейните изкривявания нарастват чувствително заради огромната амплитуда.

За какво въобще тогава съществува понятието “събуфър”? Та нали, според самото му название, това е звено от акустичната система, възпроизвеждащо не просто ниските, но и свръхниските (суббасови) честоти? И съществуват ли те въобще? Нека погледнем…

На състезенията по автозвук възможностите на аудиосистемите и в частност суббасовите честоти, се оценяват по една единствена стандартна фонограма от съдийсия диск IASCA Competition. Това е запис на произведение, озаглавено “The Vikings”, изпълнено в музикалния център Morton Meyerson в Dallas, Texas. Както се споменава в брошурата на диска, изплнението е на чудовищен по размер орган, разположен в оромно помещение. Полученият спектър, наистина величествен, е показан долу вляво.

Безспорно, тук изобилства от суббасови честоти. Амплитудата на сигнала е значителна дори на 10Hz. Аудиосистема, която е способна, без да се напъва, да възпроизведе този трак от диска, наистина заслужава добро класиране. Но нека погледнем малко по-практично на нещата. Още повече, че съставителите на диска сами са ни помогнали за това. На диска за настройка Setup&Test, записан в лабораториите Sheffield пак по поръчка на IASCA, има ище два варианта на “The Vikings”. В единия от тях оригиналният запис е бил изрязан под 50 Hz с филтър от 6-ти ред. Результатът е записан на трак 27 от диска IASCA Setup&Test.

«The Vikings»: еталонен запис за оценка на суббаси при сравнения в целия свят.

Запис на  « The Vikings », специално обработен за  диска Setup&Test.

На слушателя се предлага да оцени доколко се е променил звукът на неговата система при възпроизвеждане на оригиналната и “изрязаната” фонограма. Като правило, разликата е добре забележима. В повечето случаи (не във всички, но в повечето) филтрираният запис звучи по-добре ?!? Но победители са тези, при които по-добре звучи нефилтрираният, тъй като именно той е еталон на съдийския диск.

И нека погледнем добре: филтрираната фонограма по своя спектрален състав е удивително близка по спектър до “нормалната” (типична, средностатистическа, наречете я както желаете) звукова програма. Излиза, че изискванията към “състезателната” и обикновената уредби, меко казано, не съвпадат съввсем. От една страна, това е донякъде оправдано – съдийският запис предявява повишени изисквания към системата, както и трябва при едно съревнование. Но от друга страна, много велиоколепно звучащи аудиосистеми просто няма да се класират, защото няма да възпроизведат това което е записано на въпросния диск и никъде другаде. Или почти никъде. Хайде да разгледаме това “почти”...

Назад към природата

Дали въобще в звукозаписа съществуват честоти, достойни за названието суббасови? Оказва се, че има. Ето един пример. “Нормален летен дъжд” , по-точно нормална лятна буря, прецизно записана от Allan Parson за студиото Telarc. Долу е показан спектърът и.

Обикновената гръмотевица съдържа повече суббасови честоти, отколкото която и да е музилакна фонограма.

Звук от реактивен изтребител, прелитащ над глвата на слушателя и отлитащ в посока към морето.

В сравнение със звуковия спектър на това обикновено приридно явление постиженията на музикалния център в Далас са направо незначителни.

 Естествено, когато в рамките на един шедьовър на киноизкуството трябва да се представи гръмотевичен удар, и то така, че да разтресе зрителя (ако създателите на шедьовъра не могат да намерят друг път към душата му), тогава ще се наложи а се възпроизведат и 20, и 10 и колкото потрябва Херца. В природния звук ги има, останалото е задача на техниката. Или пък, например, лети боен самолет. Какъв звук възпроизвежда той?

Погледнете: докато самолетът е над главата ни, в неговия шум преобладава високочестотно свистене. А когато отминава, се появяват доста сериозни инфразвукови съставки.

Увертюра 1812 година с и без оръдия. Партията на артилерията прави този запис уникален по съдържание на инфразвук.

Такива звуци като правило се появяват по-скоро във видеозалата, отколкото в една система за възпроизвеждане на музика. Има обаче малко на брой, но много ефектни изключения. Пьотр Илич Чайковски в порив вдъхновение и патриотизъм в включил в партитурата «Увертюра 1812 година» партия за артилерия. Оттогава това произведение се изпълнява рядко в пълна оркестровка, тъй като в бюджета на повечето симфонични оркестри разходи за боеприпаси не са предвидени. Но когато пък това се случи, появяват се забележителни честоти. Ето спектъра на един от най-добрите съществуващи записи на това произведение. Половината заслуга по право се пада на Пьотр Илич, а другата – на студио Telarc.

До единайстата минута спектърът на големия, енегично свирещ, но все пак обикновен симфоничен оркестър, също е обикновен. Но когато в 11-тата минута ударят оръдията с черен барут (съгласно партитурата, по време на Чайковски бездимният още не е бил открит), се появяват несравними по амплитуда и спектър добавки в инфразвуковата област.

Неслучайно хубави записи на «Увертюра 1812 година» се намират на върха на класацията за най-басови конпакт-дискове, съставена в акустичната лаборатория на Оукландкия университет. В таблицата са дадени първие 10 позиции на този списък.

Обърнете внимание: Специализирани басови дискове в таблицата има малко и те далеч не го оглавяват, въпреки, че са класирани по нарастване на най-ниската честота, присъстваща в записа. Първият басов диск е на четвърто място в таблицата, а този, от който е съставен материалът на SPL фонограмата на съдийския IASCA – едва на 10. Работата е там, че въпросните състезателни дискове не са създадени за тестване на суббас, а на нещо друго.

Специален запис за състезания по SPL. На какви честоти се води съревнованието е видно и с просто око.

Дадена е спектрограмата на един от тези тракове (втори поред) от диска IASCA Competition.

В течение на първите 20 секунди основната част от енергията е съсредоточена в областта от 40 – 80 Hz. И чак на следващите 20 се добавят инфразвукови съставящи. На останалите три SPL трака такива честоти въобще няма, по-добре не търсете, а повярвайте на честната ми дума.

 

Вместо заключение

Комарът има дълъг хобот, за да смуче кръв, китът има банели, за да филтрира планктон, акулата – 12 реда зъби, за да захапва плячката. Еволюцията е приспособила биологическите видове към тяхната обичайна диета. Аудиосистемите не са произлезли от природата или Създателя, за тях трябва да се погрижим ние с вас. Задачата е отговорна и поставя конструктора на едно ниво с природата или Създателя. Тази публикация имаше за задача да снабди читателя (ако той до някаква степен е решил да конструира аудиосистема), с факти, а не с конкретни рецепти, предполагайки, че за последното той не би се доверил на никого. Но все пак не можем да пренебрегнем изводите, които сами ни се натрапват. Ето, погледнете: проектирайки един събуфър така, че да възпроизвежда ефективно честотите над 30 Hz, а по-ниско да не възпроизежда нищо, ще се лишите от възможност да оцените цялата пълнота на звученето примерно на три музикални произведения от стотици хиляди съществуващи във вид на записи. За сметка на това че облекчите живота и на себе си, и на субуфера.

Или друг ориентир. Ако отчетем реалния спектър на музикалния сигнал, то ще се окаже, че в многолентовата система нивото на сигнала,попадащ в пищялките - най-уязвимото звено в акустиката, най-много зависи не от нещо друго, а от порядъка а филтъра. Това е един реален резерв, от който не бива да пропуснем да се възползваме. Това обаче ни въвежда в един разговор за кросовърите и за това какво зависи от тях, а това е съвсем друга тема. На нея ще се спрем някой друг път...

Превод: Rutcho (Румен Суванджиев)

 




 
Връзки
· Повече за Акустика
· Статии от ????? ?????????? (AKA Rut


Най-четена Статия Акустика:
Спектърът на музикалния сигнал

 
Рейтинг за Статия
Среден Резултат: 4.66
Гласа: 36


Моля, използвайте допълнението и гласувайте за тази статия:

Отличен
Много Добър
Добър
Среден
Слаб

 
Опции

 Извеждане в Отделна Страница Извеждане в Отделна Страница

 
"Login" | ВХОД | 5 коментари | Търсене в Дискусия
Коментарите са на публикуващият ги. Ние не сме отговорни за тяхното съдържание.

Не е позволено Коментари за Анонимни, моля регистрирайте се

Re: Спектърът на музикалния сигнал (Резултат: 1)
от 100 Време: Monday, September 27 @ 22:09:51 CEST
(Информация за Потребител | Изпращане на Съобщение)
Браво за качеството на превода и за актуалността на статията.




Re: Спектърът на музикалния сигнал (Резултат: 1)
от JPW Време: Tuesday, September 28 @ 17:48:11 CEST
(Информация за Потребител | Изпращане на Съобщение)
Благодарности за превода на статията.Интересна е , защото е практическа.10X




Re: Спектърът на музикалния сигнал (Резултат: 1)
от quad (bagrian@hotbox.ru) Време: Saturday, October 16 @ 23:36:06 CEST
(Информация за Потребител | Изпращане на Съобщение)
В статията не е отразена възможността за електронен синтез на звук.В съвременната музика,тя представлява все по-голяма част.При нея не е проблем да се записват звуци с честотна лента по-широка от 20Hz-40kHz.Затова и апаратурата би трябвало да ги възпроизвежда...




Re: Спектърът на музикалния сигнал (Резултат: 1)
от cycles Време: Saturday, January 29 @ 20:03:28 CET
(Информация за Потребител | Изпращане на Съобщение)
Ами да .... Няма ли някаде спектрограма на някое от най-наситените да речем Hard-Techno парчета ?!? :D




Re: Спектърът на музикалния сигнал (Резултат: 1)
от Biser Време: Thursday, October 27 @ 20:28:59 CEST
(Информация за Потребител | Изпращане на Съобщение)
Вече не съм същия.



muzica noua muzica noua
PHP-Nuke Copyright © 2005 by Francisco Burzi. This is free software, and you may redistribute it under the GPL. PHP-Nuke comes with absolutely no warranty, for details, see the license.
Генериране на страницата: 0.04 секунди