Transmisja dźwięku w powietrzu w odniesieniu do techniki Hi-Fi

[teskoł]

Czytam i intuicyjnie nie ze wszystkim się zgadzam. Pojawia się wiele pytań.

Aby było łatwiej odnieść się do treści, proponuję Założycielowi Postu, by wprowadził numerację akapitów (np jak w Biblii).

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[123stop]

Mówisz i masz;

 

1. Odtwarzając muzykę zaledwie jedną dziesiątą procenta jest dźwięk docierający do nas bezpośrednio z głośników, a 99,9% stanowią odbicia. W jaki sposób sprawdzić jak wyglądają proporcje dźwięku bezpośredniego i odbić?

 

2. Spróbujmy policzyć na przykładzie. Załóżmy, że głośnik jest ustawiony w odległości 2,5 metra od słuchacza i stoi na ziemi. Dźwięk rozchodzi się jako kula o ile propagacji nie ograniczają specyficzne warunki, jak w tym przypadku - lokalizacja źródła dźwięku na ziemi. W związku z tym w odległości 2,5 metra dźwięk będzie mieć kształt półkuli o powierzchni około 39 metrów kwadratowych. Bierzemy pod uwagę powierzchnię sfery. Ucho zbiera dźwięk z mniej więcej 2,5 centymetra kwadratowego. Dlatego proporcje dźwięku bezpośredniego, który usłyszymy do całości dźwięku wyemitowanego przez głośnik będą się przedstawiać jak 5 centymetrów kwadratowych do 39 metrów kw. czyli 0,05/39=0,001 tzn. 0,1% czyli jak w tytule posta 1/10 jednego procenta.

 

3. Słyszymy zaledwie niewielki ułamek tego, co chcemy usłyszeć, bo raczej interesuje nas dźwięk muzyki z głośnika, a nie odbicia. Co stanie się z tymi 99,9% dźwięku wyemitowanego przez nasze źródło? Wróci on po odbiciu się od podłogi, ścian i sufitu w sposób przedstawiony na rysunku.

 

 

4. Usłyszymy także pozostałą, a właściwie główną część tego, co wyemitował głośnik, ale w postaci odbić, pogłosu i szumu. Wobec tego można sobie uzmysłowić realne warunki transmisji dźwięku w typowych warunkach. Warto powtórzyć: 0,1% tego, co słyszymy jest niezniekształconym dźwiękiem bezpośrednim, na resztę tzn. 99,9% składają się odbicia.

 

5. Można podejść do zagadnienia jakości transmisji lub jeśli ktoś woli - jakości odtwarzania dźwięku w zamkniętym pomieszczeniu - w inny sposób. W tym celu należy porównać powierzchnię źródła dźwięku z powierzchnią, która powoduje zakłócenia w postaci odbić, pogłosu, etc. czyli powierzchnią podłogi, sufitu i ścian. Trudność polega na tym w jaki sposób obliczymy pole powierzchni odbijającej dźwięk. Sprawa wydaje się oczywista, ale taka nie jest. Wydawać by się mogło, że pole powierzchni odbijającej dźwięk równa się polu podłogi, sufitu i ścian. Przykładowo pokój o wymiarach 5x4x3 metry ma łączną powierzchnię 94 metry kwadratowe. Wobec tego proporcje membrana/pokój miałyby się jak 0,3 metra kwadratowego; zbliżoną powierzchnię mają głośniki w monitorach; do 94 m.kw. Jednak jeśli głośnik wyemituje tylko jeden impuls, to powierzchnie w pomieszczeniu odbiją ten impuls wielokrotnie. Wobec powyższego powierzchnia pomieszczenia staje się za każdym odbiciem/powtórzeniem impulsu nowym źródłem dźwięku i dlatego należy je wszystkie zsumować.

 

6. Jeżeli pomieszczenie ma RT60 wynoszący 0,5 sekundy, fala w czasie 1/2 sekundy pokona łączny dystans 170 metrów. Gdybyśmy wzięli pod uwagę wyłącznie odbicia wzdłuż osi pomieszczenia, zupełnie ignorując odbicia po skosach, których jest najwięcej okaże się, że wzdłuż najkrótszej osi dźwięk odbije się 55 razy, wzdłuż krótszej ściany 40 razy, a wzdłuż dłuższej 35 razy, co da nam łącznie 120 powtórzeń. Trzeba podkreślić, że bierzemy pod uwagę czas RT60 a zatem nie liczymy refleksów cichszych niż 60 dB w odniesieniu do głośności impulsu początkowego. Gdyby i je doliczyć mielibyśmy powtórzeń znacznie więcej.

 

7. Wobec tego do uszu względnie mikrofonu pomiarowego dotrze dźwięk bezpośredni i następujące po nim 120 powtórzeń o coraz mniejszej głośności. O ile mikrofon zarejestruje je wszystkie - patrz wykres - jak również odbiorą go uszy, to jednak tych wszystkich powtórzeń dźwięku już nie usłyszymy. Pogłos jest słyszalny w większych pomieszczeniach niż to z naszego przykładu.

 

8. W odniesieniu do próby obliczenia powierzchni, którą ma źródło dźwięku odbitego okazuje się, że dla naszych założeń wyniesie ona 120x 94= 11280 metrów kwadratowych. 11 hektarów. 0,3 m.kw/11280 m.kw=0.00002659574 tj. 0.002659574%

 

9. Jeśli uświadomimy sobie jak się przedstawiają proporcje pomiędzy dźwiękiem bezpośrednim i odbitym, pomiędzy powierzchnią membrany głośnika i łączną powierzchnią odbijającą oraz po uwzględnieniu skutków odbić czyli filtracji grzebieniowej możemy obiektywnie zarysować obszar w którym porusza się ośrodek słuchu. Pamiętajmy: informacja, która nas naprawdę interesuje jest dźwiękiem bezpośrednim, który stanowi znikomy ułamek całości dźwięku będącego poszczególnym zdarzeniem akustycznym. Nasz ośrodek słuchu jest centrum obliczeniowym, które musi wyłuskać z ogromu zakłóceń ważną informację. Słyszenie polega zatem nie na odbiorze informacji lecz na jej rekonstrukcji.

 

10. O ile w naszym przykładzie mieliśmy impuls po którym następują odbicia, te warunki nie odpowiadają w żadnym stopniu realiom. W rzeczywistości impuls byłby zanurzony w morzu zakłóceń już istniejących wcześniej. Gdyby kolejny impuls nastąpił w tym momencie:

 

 

tzn. byłby reprezentowany przez linię czerwoną, "utonąłby" w zakłóceniach, których poziom jest zobrazowany przez szarą linię. Żeby sobie uzmysłowić jakie zadanie do wykonania ma ośrodek słuchu musimy sobie wyobrazić, że słuchamy nagrania z bardzo starej i zdartej płyty winylowej, na której trzaski i szumy są tylko niewiele cichsze niż muzyka. I z tych szumów i trzasków ośrodek słuchu musi wyłowić informację, która jest potrzebna. I radzi sobie z tym dość dobrze, bo znakomitej większości zakłóceń w ogóle nie odbieramy. Pomieszczenie jest neutralne i "czyste" akustycznie tylko do pierwszego momentu jakiegoś zdarzenia akustycznego. Wszystko, co dzieje się potem, w czasie rzeczywistym, niejako pływa w zakłóceniach, ponieważ odbicia, zwłaszcza kolejne nie są już w żaden sposób skorelowane z dźwiękiem oryginalnym, źródłowym. Możemy te kolejne odbicia i pogłos traktować tak jak szum lub hałas i mierzyć odstęp sygnał użyteczny/hałas w ten sposób, jak to się robi w przypadku sprzętu i nośników dźwięku, tych analogowych zwłaszcza. W złym akustycznie pomieszczeniu odstęp od zakłóceń wyniesie znacznie mniej niż 10 dB.

 

11. Niektórzy powiedzą, że pierwsze odbicia mają znaczenie w kontekście lokalizacji, a pogłos pozwala na ocenę rozmiarów pomieszczenia itd. Takie podejście jest nieprawidłowe. Odbicia i pogłos są konieczne do orientacji w przestrzeni, ale nie dotyczy to reprodukcji dźwięku z konserwy, np. pliku lub z płyty. W nagraniach wszystkie informacje dotyczące kierunku i rozmiaru pomieszczenia już są! Dodawanie tych informacji tzn. odbić, pogłosu i filtracji grzebieniowej z naszego pomieszczenia ponownie nakłada się na te same informacje oryginalnie już zawarte w nagraniu. Dodanie pogłosu do pogłosu, odbić do odbić i filtracji do filtracji - tych z naszego pokoju do tych z pomieszczenia w którym wykonano nagranie czyli np. sali filharmonii - jedynie spowoduje chaos i wprowadzi nasz słuch w konfuzję.

 

12. Można tu przywołać porzekadło o dwóch grzybach w barszczu. Jeden raz słyszany pogłos - ok. Jeden rodzaj filtracji grzebieniowej - ok. Jeden raz słyszane pierwsze odbicia - również ok. Ale dodanie tego samego, ale nie takiego samego drugi raz spowoduje tylko pogorszenie odbioru. Dlatego tak ważna jest dobrze wykonana adaptacja akustyki pomieszczenia odsłuchowego.

 

13. Clou tego artykułu jest pokazanie, że wygórowane wymagania w stosunku do sprzętu grającego nie mają sensu. Słyszymy i tak zaledwie niewielki ułamek tego, co ten sprzęt odtworzy. Odtwarzany dźwięk - jeśli mamy źle lub niezaadaptowane pomieszczenie - zostanie zniekształcony przez filtr grzebieniowy i zakłócony tzn. zamaskowany przez odbicia i pogłos. Owszem będziemy potrafili ocenić w jakimś stopniu jakość, ale pamiętajmy, że dostępny dla naszego słuchu będzie tylko niewielki fragment, zaledwie wierzchołek góry lodowej. Główna część zostanie utopiona w odbiciach i zniekształcona przez filtrację grzebieniową. Głębiej w nagranie niż 40, w niektórych warunkach 50 dB nie jesteśmy w stanie zajrzeć, ale to i tak w dobrych warunkach. Wszystko, co jest cichsze w nagraniu niż 40 dB od wartości szczytowej jest dla nas całkowicie raczej niedostępne i bardzo trudne do usłyszenia. Nawet w najlepszym akustycznie pomieszczeniu głębiej nie zajrzymy. A co powiedzieć o pomieszczeniu złym, kiedy pogłos i odbicia są ledwie kilka dB cichsze od dźwięku bezpośredniego?

 

14. Dlatego jeśli zakłócenia i zniekształcenia nie będą się znajdowały na wierzchołku wspomnianej góry lodowej, nie usłyszymy ich nigdy. Jakieś wyobrażenie, że sprzęt o nieliniowości 0,003% jest gorszy niż taki mający 0,0003% jest fantasmagorią. 40 dB oznacza zniekształcenia 1% i takie możemy usłyszeć. Wtedy właśnie znajdą się na powierzchni hałasu i zakłóceń. Są zniekształcenia które są lepiej słyszane, ale właśnie to te pływające po samej powierzchni dźwięku. Są niewielkie, ale są na miejscu eksponowanym. Więcej o tym w poście Dźwięk jest zjawiskiem fizycznym a nie ezoterycznym - lepiej zmierzyć niż wierzyć.

 

15. Nieco inaczej jest ze słuchawkami. Tu mielibyśmy szanse usłyszeć więcej. Różnicy zasadniczej jednak nie odnotujemy. Po prostu słuch jest narządem o precyzji centymetra krawieckiego, a nie dalmierza laserowego.

 

16. Na koniec zastanówmy się jeszcze dlaczego nie słyszymy tych 120, a tak naprawdę kilkuset, powtórzeń dźwięku źródłowego, tego oryginalnego, zawartego w odbiciach. Być może dlatego, że centrum obliczeniowe w naszym ośrodku słuchu nie jest w stanie poradzić sobie z tak dużą ilością informacji. Dlatego wybiera tylko to, co pływa po powierzchni. Aby być dokładni musimy dodać, że nie tylko to, co pływa po powierzchni. Ale głębiej niż tak naprawdę 40-50 dB sięgnąć nie jesteśmy w stanie.

 

17. Nasz słuch przetwarza bodźce, które odbiera niekoniecznie na wrażenia "słyszane" w sensie dosłownym. Z całą pewnością słyszymy nieświadomie pierwsze odbicia, ale są one wykorzystane do lokalizacji. Gdybyśmy je słyszeli świadomie, to słyszelibyśmy również moment ciszy następujący po dotarciu do uszu dźwięku bezpośredniego, zanim osiągną je odbicia. Jednak z całą pewnością tego świadomie nie słyszymy. W mózgu z fali bezpośredniej i kilku kolejnych powtórzeń powstanie wersja będąca uśrednieniem tych dźwięków wzbogacona o informacje dodatkowe - lokalizację i wielkość pomieszczenia. Wielu rzeczy nie słyszymy, gdyż są maskowane, innych nie słyszymy, bo są uśredniane z innymi, jeszcze innych nie słyszymy, ale odczuwamy, chodzi o kierunek i rozmiar otaczającej przestrzeni, wielu rzeczy nie słyszymy, bo są wyfiltrowane jako zakłócenia, a z tego tekstu wiemy, że tych niepożądanych i zbędnych informacji, które są kasowane niejako przez mózg jest więcej niż 99% całości dźwięku odbieranego przez uszy, a w końcu wielu rzeczy nie słyszymy, gdyż mózg nie jest w stanie zarządzać tak ogromną ilością informacji, jaką przekazują mu uszy przez nerw słuchowy.

 

18. To co wydaje się nam, że słyszymy w minimalnym stopniu przypomina to, co się wokół nas dzieje. W porównaniu do obróbki obrazu w programie graficznym ingerencja, którą wykonuje mózg byłaby nie do pomyślenia. Redukcja ponad 90% informacji z obrazu byłaby katastrofą, natomiast chociaż tak naprawdę słyszymy ułamek procenta z tego, co odbierają uszy nikomu to nie wadzi. Dlaczego? Bo nie wiemy co utraciliśmy. I tylko czasem możemy się przekonać co nas omija odtwarzając nagrania. Ale o tym pisałem już nieco więcej w poście Transmisja dźwięku w powietrzu czyli Hi-Fi nie ma większego sensu oraz Filtracja grzebieniowa zmienia barwę dźwięku zawsze na niekorzyść w sposób przewidywalny.

 

19. Dlatego wymagania co do jakości sprzętu Hi-Fi należy rozważać w odpowiedniej perspektywie. Jednak ten tekst i wymienione wcześniejsze omawiają zaledwie część zagadnienia i tymi jeszcze nie poruszonymi do tej pory aspektami zajmiemy się innym razem.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[teskoł]

dziękuję za cierpliwość i wyrozumiałość :)

ad1i2

Falę wytwarza coś, co się porusza w ośrodku przewodzącym tą falę. Rozchodząca się we wszystkich kierunkach fala ma energię, która stopniowo ulega rozproszeniu. Gdy jesteśmy dalej od źródła fali, to słyszymy ciszej. Właśnie, SŁYSZYMY.

Ucho 2,5 m od źródła "zbiera" rzeczywiście malutką powierzchnią w porównaniu do powierzchni wzmiankowanej półkuli. (Chyba jeszcze mniejszą od wyliczonej, nie jestem pewien, czy Autor poprawnie wyliczył ów promil - jednostki.) Reszta powierzchni półkolistej sfery hula sobie w siną dal i - bęc - odbija się od czegoś, tracąc kolejne porcje energii - część przekazując przeszkodzie, część rozpraszając i część odbijając. Z tej fali odbitej znów jakiś malutki ułamek trafia do ucha. Bardzo malutki. Nie umiem sobie wyobrazić, że tak mało słyszę z prawdziwego źródła, a tak dużo zakłóceń. Bo nie słyszę TAK MAŁO, prawda? Proporcja powierzchni bębenków do powierzchni półkuli jest ważna, gdy mówimy o energii fali. Moje ucho zostanie poddane działaniu jakiegoś tam ułamka wyemitowanej energii. Ale ten ułamek prawie doskonale poprzez komórki bębenka zostanie zamieniony na impuls, który mój mózg, mam nadzieję, należycie zinterpretuje jako dźwięk.

 

ad 3 i 4

Dźwięku odbitego nie usłyszymy tak dużo, bo go będzie dużo, dużo mniej... decybele z obrazka to skala logarytmiczna.

 

a zatem

ad 5-7

o, Autor napisał, że tych 120 odbić NIE USŁYSZYMY. Ufff.

 

ad 8

znowu wyliczenia, uwaga - łatwo się tu wywalić :)

 

ad 9 i 10

pełna zgoda, przyznaję z zawiścią :)

 

ad 11

hm, hm, zbanowany wcześniej kolega, jeśli mnie pamięć nie myli, twierdził, że filtracja grzebieniowa, ma większe znaczenie przy nagrywaniu, niż odtwarzaniu. Moim zdaniem - miał rację. Jeśli realizator np skopie lokalizację mikrofonów, to powstanie bigos nie do uratowania. Grzebienie w naszych pomieszczeniach odsłuchowych można wyczesać ograniczyć i będzie dobrze.

 

ad 12

Quod erat demonstrandum :)

 

ad 13

pechowa trzynastka. Jest dobrze, ale od drugiego zdania. Pierwsze proszę wyciąć.

 

ad 14

będę trochę wredny:

dźwięk - ten, o którym na tym forum, jest doznaniem zmysłowym. Proszę nie mylić ucha z mikrofonem. :)

 

ad 15

niestety, słuchawki nie dla mnie - odcięcie od szumu tła u mnie na dłuższą metę powoduje dyskomfort.

 

ad 16-19

w zasadzie tak, tylko proszę nie pisać, że "wydaje nam się, że słyszymy". Proszę mnie nie obrażać. Powtórzę - ucho, to ucho, a mikrofon to mikrofon.

 

z poważaniem.

t.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[123stop]

Proszę mnie nie obrażać

Ależ jakbym śmiał.

 

Pierwsze zdanie Ad. 13 skasowałem, na blogu, tu nie mam jak, można poprosić moderatora, ale nie ma takiej potrzeby tak naprawdę.

 

Jeśli chodzi o rachunki - mogłem policzyć źle, bo liczyłem na palcach ;)

 

Taka mała ironia losu. Napisałem ten post, ten z punktami, a także ostatnio jeszcze kilka tylko po to, żeby pokazać różnice pomiędzy mikrofonem i uchem. Kolega nie czytał? Są w tym wątki i na moim blogu.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Kazik II]

Wiec rozwiązaniem, może być transmisja dźwięku silnie ukierunkowanego, minimalizująca efekt filtra grzebieniowego.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[123stop]

Może być i jest. Niektórzy producenci dipoli tak się promują podkreślając kierunkowość i minimalizację odbić. Mam w którejś papierowej gazecie nawet opierającą się na kierunkowości reklamę, ale nie mam dostępu do skanera, więc nie pokażę tego.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Lech36]

Może być i jest. Niektórzy producenci dipoli tak się promują podkreślając kierunkowość i minimalizację odbić. Mam w którejś papierowej gazecie nawet opierającą się na kierunkowości reklamę, ale nie mam dostępu do skanera, więc nie pokażę tego.

Potwierdzam. Dipol przeważnie generuje bardzo dobrą lokalizację pozornych źródeł co ja skojarzyłem z mocno ograniczonym promieniowaniem takich konstrukcji na boki i w związku z tym mniejszą ilością odbić z bocznych ścian pomieszczenia. To dla tych dipoli, które słyszałem zawsze się sprawdzało. Niestety idealne do słuchania w takim systemie jest tylko jedno miejsce.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[123stop]

Podaję link, bo posty na blogu zawsze są po pewnym czasie uzupełniane

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

W tej chwili post jest w następującej postaci:

 

Dźwięk bezpośredni to 1/10 jednego procenta całości - konsekwencje

 

Transmisję dźwięku w powietrzu charakteryzują pewne cechy, które zostały omówione we wcześniejszych postach. Największym problemem w uzyskaniu dobrej jakości odtwarzanego z głośników dźwięku są właściwości pomieszczenia odsłuchowego. Idealny głośnik w idealnym pomieszczeniu prezentowałby się następująco.

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Rys. 1. Idealne źródło dźwięku w idealnym pomieszczeniu.

 

 

Grafika pokazuje wykres wodospadowy z programu REW. Na wykresie mamy zakres częstotliwości jedynie do 400 Hz, jednak w mając idealne źródło dźwięku i idealne pomieszczenie wykres byłby identyczny do 20 kHz.

 

Na wykresie widzimy odpowiedź częstotliwościową idealnego głośnika i szybkie równomierne zanikanie dźwięku w doskonale zaadaptowanym akustycznie pomieszczeniu. Wydawać by się mogło, że są to warunki do uzyskania perfekcyjnej jakości dźwięku. Z tradycyjnego punktu widzenia, a jest nim sposób oceny jakości elementów toru audio, stosowany powszechnie od dziesięcioleci, jakość dźwięku jest jednak bardzo niska. Tak niska, że urządzenie o parametrach odpowiadających danym z wykresu nie mogłoby być uznane za sprzęt Hi-Fi, a nawet nie spełniałoby kryteriów dla urządzeń niższej kategorii.

 

Liniowość charakterystyki częstotliwościowej jest doskonała, jednak pozostałe parametry są już z klasycznego punktu widzenia katastrofalne. Przeanalizujmy dwa z nich: odstęp od zakłóceń oraz zniekształcenia harmoniczne.

 

Jeżeli głośność sygnału testowego przyjmiemy za poziom odniesienia, to po 50 ms głośność odbić spadnie o około 3 dB, tzn. z początkowych 75 do 72 dB. Oznacza to odstęp od zakłóceń 3 dB - słownie: trzy dB - natomiast poziom zniekształceń harmonicznych odpowiada 70,8%. Mierząc odstęp sygnał/szum podaje się o ile słabsze są zakłócenia o sygnału użytecznego. Skoro zakłócenia są słabsze o 3 dB, wobec tego taki będzie odstęp od zakłóceń. Tak samo ze zniekształceniami. Są słabsze o 3 dB od sygnału użytecznego, wobec tego procentowo ich udział jest 70,8%. Trzeba podkreślić, że wybraliśmy czas 50 ms, a przecież po 1 ms poziom odbić jest znacznie wyższy i praktycznie bardzo nieznacznie różni się od sygnału oryginalnego czyli tego, którego jakość chcemy zachować.

 

W odniesieniu do jakiegokolwiek sprzętu przy takich danych jak powyżej tego rodzaju "jakość" jest dyskwalifikująca każde urządzenie. Przykładowo, gdyby wzmacniacz miał właściwość powtarzania przez pół sekundy tego samego sygnału w pewnych odstępach czasu, jak to ma miejsce z odbiciami w pomieszczeniu, to w trakcie ciągłej pracy jego zniekształcenia i odstęp od zakłóceń zostałby zmierzony nie tak jak w powyższym przykładzie, ale zniekształcenia wyniosłyby prawie 100%, a odstęp od zakłóceń niemalże zerowy. Podkreślam, że w odniesieniu do pomieszczenia braliśmy pod uwagę to, co się dzieje w nim 50 milisekund po podaniu sygnału, natomiast sprzęt mierzy się w czasie rzeczywistym i nie czeka, aż zakłócenia nieco wygasną.

 

We wcześniejszych postach zostały opisane zasady dotyczące transmisji dźwięku w powietrzu i zjawiska towarzyszące odtwarzaniu muzyki w pomieszczeniach. Wiemy już, że fala wywołana przez źródło będzie odbijać się od powierzchni podłogi, ścian i sufitu przez pewien okres czasu i odbić tych może być nawet kilkaset. Właśnie ten dźwięk "zalegający" w pomieszczeniu stanowi o znikomym odstępie od zakłóceń i ogromnych zniekształceniach. Ten "zalegający" dźwięk z odbić nałoży się na kolejne zdarzenie dźwiękowe z odtwarzanej muzyki powodując zniekształcenia i determinuje minimalny odstęp od szumu, gdyż odbicia faktycznie można traktować jak szum, zresztą odbicia tuż przed całkowitym ich zaniknięciem są istotnie już tylko szumem.

 

Jak w takich warunkach, kiedy odstęp sygnał/zakłócenia jest kilka dB a zniekształcenia mierzone tradycyjnie sięgają niemal 100% można w ogóle coś usłyszeć i na dodatek stwierdzić, że się słyszy dźwięk czysty i klarowny? Chociaż z punktu widzenia techniki pomiarowej odbicia są zakłóceniami, zniekształceniami i szumem, to z punktu "widzenia" słuchu już nie, przynajmniej nie wszystkie. Mamy przecież do czynienia z odbiciami dźwięku, które są powtórzeniem dźwięku oryginalnego, nieco cichszymi, trochę o innej barwie spowodowanej różnym tłumieniem składowych widma, ale jednak mającymi jakiś stopień podobieństwa z oryginałem.

 

Słuch ma dość specyficzną, konieczną i niezbędną właściwość - sumuje dźwięki podobne następujące po sobie w krótkich odstępach czasu. Zsumowane zostaną: dźwięk bezpośredni, pierwsze odbicia i kolejne odbicia. W odniesieniu do muzyki odbicia następujące nawet do 100 ms zostaną zsumowane w jeden dźwięk. Wobec tego zamiast słyszeć kilkaset powtórzeń odbieramy jeden dźwięk. W ten sposób zostaje "wyczyszczony" z zakłóceń dość długi przedział czasu. Jeśli chodzi o odbicia po tym okresie są one już zbyt odległe i różnią się zbyt mocno od źródła i dlatego nie mogą zostać z nim zsumowane, a w związku z tym niektóre z tych zakłóceń już będziemy słyszeć. Odbieramy je jako pogłos, szum i echo. Echo pozostawiamy, pomieszczenia mieszkalne są za małe, żeby uzyskać tak długi czas powtarzania dźwięku. Również nasze mieszkania są zbyt małe, żeby tak naprawdę usłyszeć pogłos. W mieszkaniu nie słyszy się pogłosu, przynajmniej tak się przyjmuje, gdyż jest zbyt krótki.

 

Po upływie 100 ms głośność odbić spadnie na tyle, że mało wprawiony słuchacz w ogóle może ich nie odnotować i większość ludzi nie jest w ogóle świadoma ich istnienia. Jednak nie usłyszy ich nie z tego powodu, że są ciche, bo wystarczy przeanalizować jakikolwiek wykres wodospadowy pokazujący warunki zanikania dźwięku w pomieszczeniu i widać na nich wyraźnie, że są bardzo głośne, ale ośrodek słuchu po prostu je wyfiltruje. Najzwyczajniej je usunie, skasuje. Pisałem już wcześniej, że nie słyszymy pogłosu towarzyszącemu naszemu własnemu zestawowi stereo dopóki go nie nagramy. Na nagraniu pogłos i podbarwienia dźwięku i inne zjawiska są już łatwiejsze do zauważenia. Nie znaczy to jednak, że odsłuchując nagranie wiemy wszystko, o tym co się naprawdę działo, gdyż obróbka w ośrodku słuchu trwa stale i niezależnie od źródła. Ośrodek słuchu poddaje najsilniejszej filtracji dźwięk na żywo, bo dysponuje informacjami przestrzennymi, które są do tej filtracji potrzebne natomiast nagranie są płaskie, dźwięk dochodzi tak naprawdę z dwóch punktów, brak mu przestrzenności, a więc nie zawiera wielu ważnych danych, które słuch wykorzystuje w swoich algorytmach. Dlatego obróbka w ośrodku słuchu nie może być tak efektywna i dźwięk nagrania nie zostanie tak dokładnie wyczyszczony z zakłóceń i dlatego niektóre z nich będą słyszalne. Słuch okłamuje nas stale i zawsze tworzy jakąś wersję otaczającej rzeczywistości usuwając większość tego, co dociera do naszych uszu. Naprawdę trzeba sobie uświadomić, że odstęp od zakłóceń jest prawie zerowy i filtracja czy obróbka musi być bardzo silna. Musi być adekwatnie silna do ilości zakłóceń, a więc niezwykle silna, bo zakłóceń jest cała masa.

 

Jeśli słyszymy 1/10 dźwięku bezpośredniego, a reszta to odbicia, możemy założyć, że w istocie nigdy nie usłyszymy ponad 99% zdarzeń akustycznych, gdyż mózg uzna je za zbędne śmieci, którymi one z jego punktu widzenia są.

 

Przeanalizujmy, jak się te zagadnienia przedstawiają w warunkach realnych.

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Rys. 2. Rzeczywiste źródło dźwięku w realnym pomieszczeniu.

 

Kkażdy meloman uważa, że słyszy dźwięk idealny lub niemal idealny, jednak z wykresu wodospadowego wynika, że jest inaczej. To, co uważamy za ideał jest syntetyczną, sztuczną, przefiltrowaną, poddaną skomplikowanym algorytmom i pozbawioną większości informacji wersją tego, co się dzieje naprawdę. Grafika z wykresem wodospadowym jest przykładem na to, co mamy w naszych domach i jak bardzo okłamuje nas słuch, któremu przecież tak bezgranicznie ufamy. Osoba o niewyszkolonym słuchu na pewno nie będzie mieć pojęcia o totalnej zapaści basu w okolicach 100 Hz jak również nie zda sobie sprawy z kotłowania się tegoż przy 40 Hz. Gdybyśmy komuś odtworzyli muzykę w tych warunkach, na pewno byłby zachwycony jakością i opowiadał godzinami o precyzji basu i jego kontroli. Oczywiście pod warunkiem, że będzie grał jakiś elegancki, efektowny i astronomicznie drogi sprzęt.

 

Ta tragiczna sytuacja z przykładowego realnego pomiaru jest efektem filtracji grzebieniowej, nakładania się modów i innych zjawisk akustycznych polegających na odbiciu dźwięku i następnie nałożeniu odbić na oryginał.

 

Rys. 3. Zasada powstawania zakłóceń transmisji.

 

Na powyższym schemacie mamy pokazany mechanizm powstawania zakłóceń, zwłaszcza nierównomierności w charakterystyce częstotliwościowej, tak rzucających się w oczy na każdym pomiarze wykonanym w realnych warunkach odsłuchu. Kolorowe kwadraty symbolizują dźwięk bezpośredni, a sześciany w tym samym kolorze, ale jaśniejsze są odbiciami. Zatem dźwięk "1" ma swoje odbicia, podobnie "2"i następne. Warto przypomnieć co składa się na sześcian z odbiciami: filtracja grzebieniowa, mody, trzepoczące echo oraz szum. Wprawdzie słuch zsumuje część odbić z dźwiękiem oryginalnym, ale kosztem zniekształcenia oryginału - patrz rysunek 2. Co prawda lwiej części zakłóceń z sześcianu symbolizującego odbicie nie usłyszymy, ale dlatego tylko, że słuch je najzwyczajniej skasuje. Czy ktoś zadał sobie pytanie: "Fajnie, ale skoro słuch skasuje nam 99% odbić, to czy aby nie skasuje też tego, co naprawdę chcemy słyszeć, a mianowicie nie wykasuje części dźwięku bezpośredniego?" Odpowiedź na to pytanie jest twierdząca. Nie ma możliwości wyfiltrowania jednej informacji nie naruszając innej. Wydaje się nam, że ośrodek słuchu działa perfekcyjnie i wszystko odbywa się bezstratnie? A jak można porównać skuteczność i jakość tej obróbki? Z czym? Przecież nie ma innej możliwości słyszenia, jak pobranie informacji o dźwięku z ośrodka słuchu. O zawodności i niedoskonałości tej metody świadczy porównanie wodospadu z realnego pomiaru z tym, co nam się wydaje, że słyszymy. A może ważniejsze jest właśnie to, czego nie słyszymy. A nie słyszymy tych wszystkich zapaści w charakterystyce częstotliwościowej, których jest co najmniej kilka setek.

 

Czego jeszcze nie słyszymy, co nam umyka? Praktycznie nie słyszymy prawie nic poniżej 40 dB od wartości szczytowej. W praktyce możemy nie usłyszeć wiertarki udarowej wiercącej dziurę w ścianie w odległości kilku metrów jeśli hałas otoczenia będzie głośniejszy od niej o wspomniane 40 dB lub będziemy bardzo głośno słuchać muzyki. Usłyszymy wiertarkę, ale nie dlatego, że mamy lepszy słuch niż inni, ale dlatego, że hałas zmalał na tyle, że przestał być głośniejszy od wiertarki o wspomnianą wartość. Zrobiło się okienko ciszy i wiertarka wyszła na jaw. Ale tak długo jak hałas będzie głośny, nie usłyszymy jej. Nie usłyszymy nawet 10 wiertarek. Nie usłyszymy nawet 100 wiertarek i młota pneumatycznego. Nawet nie uda się usłyszeć startującego Jumbo-jetta jeśli startuje na odległym pasie, a na bliższym pasie startuje inny samolot.

 

Na zakończenie chciałbym podkreślić znaczenie i siłę obróbki dźwięku w ośrodku słuchu. Podejdźmy do głośnika i posłuchajmy muzyki, następnie odejdźmy od niego na kilka metrów. Stwierdzimy, że słyszymy mniej więcej to samo. Różnice te najbardziej oczywiste wynikają z tego, że w większej odległości słuchamy dźwięku stereo. Więc wyciszmy do zera jeden kanał. Podejdźmy do głośnika ponownie, posłuchajmy. Teraz posłuchajmy z daleka. Różnicy jakiejś szczególnej nie ma. I to jest właśnie sposób na potwierdzenie jak potężne są zmiany w dźwięku, których dokonuje nasz mózg. Z bliska i z daleka odsłuchiwany dźwięk zawiera diametralnie różne proporcje dźwięku odbitego i bezpośredniego. Również dźwięk odbity w odległych od siebie o kilka metrów miejscach jest zupełnie różny. Więc wszystko jest inne i pomierzone mikrofonem niepodobne jak dzień i noc, ale w naszych uszach gra prawie tak samo.

 

Jeśli ktoś chciałby zadać pytanie jak się interpretuje wykres wodospadowy, odpowiedź jest następująca. Im bardziej płasko i im mniej wykres "wyjeżdża" na osi czasu, tym lepiej.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[reappearancelax]

Pisanie moich postów polega na tym, że czytając co się da, ściągając co się da, zapamiętuję pewne rzeczy, łączę je w całość i w końcu powstanie post. Informacje są z każdego możliwego źródła. To są artykuły PDF o kodekach stratnych i bezstratnych, o DAC, o wzmacniaczach, o akustyce, o technice studyjnej, nagraniowej itd. itp.

 

Każdy, kto przeczyta tyle co ja będzie w stanie napisać to co piszę. Moja rola polega na połączeniu pewnych faktów dostępnych w różnych źródłach

Fakt to zaistnialy stan rzeczy. Musze cie zmartwic, ale musisz podac zrodla, inaczej nikt cie nie potraktuje "serio".

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Lech36]

Użytkownik Lech36 dnia 14.02.2016 - 11:50 napisał

Pisanie moich postów polega na tym, że czytając co się da, ściągając co się da, zapamiętuję pewne rzeczy, łączę je w całość i w końcu powstanie post. Informacje są z każdego możliwego źródła. To są artykuły PDF o kodekach stratnych i bezstratnych, o DAC, o wzmacniaczach, o akustyce, o technice studyjnej, nagraniowej itd. itp.

 

Każdy, kto przeczyta tyle co ja będzie w stanie napisać to co piszę. Moja rola polega na połączeniu pewnych faktów dostępnych w różnych źródłach

Ja tego nie napisałem.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Lech36]

Ponieważ w sieci pojawił się bardzo ciekawy pokaz opisywanego w tym wątku zjawiska akustycznej filtracji grzebieniowej to wklejam ten pokaz we właściwe miejsce. Może wywoła dyskusję, choć był już prezentowany w dwóch innych wątkach:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[jan dupek]

Hi-Fi nie ma sensu nie dlatego, że sensu nie ma. Dziś każde urządzenie, które nie padło ofiarą księgowego spełnia wymogi Hi-Fi z nadmiarem. Zdając sobie sprawę z tego, co się dzieje pomiędzy głośnikiem i uchem oraz tym, co ma miejsce w ośrodku słuchu możemy stwierdzić, że po wyeliminowaniu wad sprzętu, które są faktycznie słyszalne cały problem z odbiorem pozostaje w tym gdzie i w jakich warunkach słuchamy, a nie na czym.

Znakomite, naprawdę (dotyczy zresztą całego tekstu, zacytowałem tylko pointe żeby nie rozciągać). pozdrawiam serdecznie.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )