Звук. Общие характеристики
Что такое звук?
Звук - это невидимые глазом волны, которые распространяются в воздухе, чаще всего из-за того, что где-то происходят колебания. С помощью нервных окончаний в нашем ухе мы их и слышим.
Что такое громкость звука?
Громкость - это кажущаяся сила звука. Для оценки громкости придумали специальную единицу измерения и назвали её децибел [дБ]. Это - относительная величина, показывающая насколько увеличилась или уменьшилась громкость звука. Если принять за ноль еле слышимые звуки, то можно привести такую таблицу:
Громкость звука - Уровень громкости, дБ
Граница слуха - 0
Шепот - 20
Разговорная речь - 50
Шум улицы - 80
Взлёт самолёта - 120
Что такое высота звука?
К примеру, если дернуть за струну на гитаре, она начнет колебаться и колебать окружающий ее воздух. Чем больше число колебаний, тем выше звук. Количество этих колебаний в секунду, называют частотой и измеряют в Герцах [Гц].
Что такое тембр звука?
Возьмем звук одинаковой высоты, сыгранный на двух разных музыкальных инструментах - на трубе и на фортепиано. На слух он будет отличаться по ряду характерных признаков. Их совокупность называется тембром.
Давайте вспомним наши ощущения при вращении ручки "громкость" на аудио аппаратуре. С изменением громкости субъективно меняется тембр. На советской аппаратуре была кнопка "тон корректор". Она выправляла ощущение громкости звуков разной частоты, в соответствии с психо-физическими особенностями восприятия.
В жизни мы часто сталкиваемся с понятием регулятор тембра, в том числе эквалайзер. Этот термин имеет немного другой смысл. Регулятор тембра и эквалайзер раздельно регулируют громкость различных частотных составляющих звука.
Труба
Фортепиано
Какой путь проходит звук?
При помощи микрофона звуковые волны преобразуются в электрический сигнал. Либо звуки синтезируются модуляцией напряжением или током на электромузыкальных инструментах. А также в компьютерах, сразу же получаясь в цифровом виде (семплерные технологии). Этот сигнал проходит через ряд устройств, как железных, так и виртуальных. Впоследствии все оцифрованные звуки в современной студии суммируются ("сводяться") в один звуковой файл, который подготавливается и записывается на CD-DA. При проигрывании на бытовом Hi-Fi CD-плеере цифровой сигнал преобразуется в аналоговый ЦАП-ом (цифро-аналоговым преобразователем) и, после усиления, подаётся на акустические системы. Последние преобразуют электрический сигнал обратно в звуковые колебания. Весь этот путь называют звуковым трактом.
Не исключено, что пройдя через все эти составляющие, качество звука, получаемого в конечном итоге, будет значительно отличаться от первоначального (по крайней мере, не улучшится). В какой мере - зависит от качества абсолютно всех звеньев этой цепи. К примеру, при покупке колонок мы отдаем предпочтение той системе, которая звучит "чище", определяя это "на слух".
Придуманы некоторые стандартные показатели для измерения степени ухудшения звука (АЧХ, SNR, THD, и т. д.). Но никакие мудреные интегральные показатели не могут служить основанием для заочного суждения о "звучании" какого либо устройства.
Что такое Амплитудно-частотная Характеристика (АЧХ)?
При рассмотрении АЧХ обратите особое внимание не на нижнюю и верхнюю границы воспроизводимых частот, а на величину неравномерности. Большая величина неравномерности приводит сильному к искажению тембра звучания. Если приведён график, то в первую очередь важно, что бы он был как можно ровней без резких взлетов и провалов. На высоких частотах в провалах звук будет тусклым, не ясным, в подъемах - присутствие раздражающих неприятных шипящих и свистящих призвуков. На низких частотах в провалах звук теряет "насыщенность", а в подъемах возникает ощущение "бубнящего" звучания и "гудения".
В высококачественных звуковых системах неравномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот составляет не более +1..-1 дБ. Для компьютерных колонок +10..-10 дБ - вполне приемлемые цифры.
Что такое THD?
Это оценка нелинейных искажений. THD - это довольно осредненный показатель, который не определяет однозначно качество звучания, т. е. аппаратура даже с одним и тем же значением THD может звучать по-разному. Аббревиатура Hi-Fi (высокая верность) подразумевает: чем меньше искажений, тем лучше звучание. Требования по THD в Hi-Fi системах: не более 1,5% (на частоте 1000 Гц).
Что такое шумы (SNR)?
Шумы можно представить как некий случайный звуковой сигнал малой громкости, который примешан к основному (изначальному) сигналу.
Отношение сигнал/шум (SNR) показывает превышение уровня сигнала над уровнем шума. Шумы можно также разложить по частотам. В области средних частот шумы наиболее заметны на слух. Наименее неприятен шум, равномерно распределенный по всем частотам (белый шум).
Человек имеет от природы способность отфильтровывать сигнал от шумов, поэтому шумы не так неприятны для восприятия, как искажения (см. THD). Отношение сигнал/шум (SNR) измеряется в дБ.
Для показателя SNR можно привести следующую ориентировочную табличку:
10-20 дБ - Абонентская радио-точка, телефон
20-50 дБ - Колоночки для плеера
50-60 дБ - Переносные радиоприёмники, 8 битные звуковые карты
60-80 дБ - Hi-Fi аппаратура
80-100 дБ - Студийная и Hi-End аппаратура
Мощность
Мощность - это не громкость.
Указанное производителем значение мощности не имеет особого практического смысла при выборе аппаратуры в магазине. Если Вы до конца не представляете, что она обозначает, не смотрите на мощность вовсе. Например, про акустическую систему можно сказать: ее мощность равна 10 Вт. Или: ее мощность равна 1000 Вт. Оба значения будут правильными. В первом случае мощность может быть указана "в RMS", а во втором "в PMPO".Если попытаться хоть как-то сравнить два устройства по их мощностным характеристикам, то особое внимание следует обратить на уровень искажений (THD) при измерении мощности. Например, набор колонок 300 Вт RMS при 10% THD будет менее предпочтителен и, с очень большой вероятностью, будет звучать много хуже, чем колонки мощностью всего лишь 50 Вт RMS при 0,1% THD.
Динамический диапазон (DR)
Разница между самым тихим и самым громким звуками.
Для аудио аппаратуры это запас по динамике звука между порогом из шумов и началом перегрузки акустических систем и усилителя. Для уменьшения динамического диапазона и облегчения воспроизведения музыки и речи на дешевой аппаратуре, применяют так называемую компрессию звука (не путать со сжатием размера звукового файла). Таким образом, поп и рок музыка звучит довольно сносно даже на дешевой бытовой аппаратуре и компьютерных колоночках, т. к. динамический диапазон подобных записей очень "узкий" - не больше 10-15 дБ. Для классики значение динамического диапазона значительно "шире" - около 50 дБ. Соответственно, требования ко всему звуковому тракту для "серьёзной музыки" гораздо выше.
