Ваттерфолы - варианты отображений

При измерении наушников обычно стараются получить импульсную характеристику, из которой можно построить АЧХ, ФЧХ, ГВЗ, ступенчатую функцию и ваттерфолы. До появления компьютеров с мощными процессорами импульсная характеристика вместе со ступенчатой функцией были основными характеристиками, по которым визуально пытались определить резонансы системы.


 
Сегодня эти функции отвечают лишь за определение полярности из-за крайне низкой визуальной разрешающей способности (т.к. форма очень сильно зависит от АЧХ).


 
Тесты через меандр остаются актуальными для тестов усилителей, имеющих достаточно ровную АЧХ с отловом проблем в ультравысокочастотной области. Новичкам часто кажется, что по импульсной или ступенчатой функции можно определить способность наушников отыгрывать атаку, но это к сожалению совсем не так.





Что показывает ваттерфол? Ваттерфол, это трехмерный график сонограммы импульсной характеристики. Большинство аудиоредакторов позволяют строить сонограмму в двумерном виде, обозначая уровень сигнала яркостью цвета. Трехмерный график более нагляден.



Импульсная характеристика показывает реакцию акустической системы на "щелчок", когда система в короткое мгновенье воспроизвела одновременно все частоты и тут же замолчала. "Замолчать" сразу и моментально не может ни одна акустическая система, воспроизводя резонансы на разных частотах разной длительности. Сонограмма наглядно показывает резонансы, однако при существующих технологиях анализа можно строить графики с разным уровнем приоритета лишь в один из параметров - частоты резонанса или длительности затухания.

Самым распространенным вариантом ваттерфолов является построение затухания сигнала ко времени. Обычно называются как Cummulative Spectrum, Куммулятивные спектры. Недостатком этого типа ваттерфолов является невозможность оценить затухание по всему частотному диапазону, т.к.период низких частот несопоставимо продолжительнее периода высоких частот.

Затухание более актуально оценивать по количеству периодов, такие ваттерфолы называются Burst Decay, строить их умеет ограниченное количество специализированного софта. Тем не менее, точной психоакустической модели с порогами слышимости нет, и сказать, что графики, построенные к периодам однозначно правильнее - нельзя. Они просто позволяют увидеть весь спектр.

Настроек при формировании графика большое количество и разный софт, как и пользователи выбирают различные параметры, из-за чего прямое сравнение далеко не всегда возможно. Целью данного материала является демонстрация изменения вида графика от типовых настроек.
Ниже будут показаны примеры ваттерфолов в зависимости от выбранных настроек для построения.

Burst Decay

Затухание построено к периодам с приоритетом ко времени затухания. Можно видеть, как слабо выражены частоты резонансов и несильно выражены пики резонансов. можно разглядеть, что у первого резонанса уровень в районе -5 дБ на 7-8 кГц, и к 27 периодам уровень составляет -50 дБ. Т.е. затухание порядка 1.6 дБ за период. Второй резонанс плохо различим.


 
Затухание построено к периодам с приоритетом к частотной области. Тут хорошо видно резонансы на частотах 7 и 11 кГц. В начальный момент времени у резонанса 7 кГц более явно выделен подъем, что является погрешностью построения спектра, т.к. амплитуда берется из среднего значения на широком участке ко времени/периодам и так как на данной частоте есть резонанс, то и среднее число получается выше реального пикового. 

Куммулятивные спектры

Эти ваттерфолы построены уже ко времени. Первый вариант - точность ко времени. Временное часто используемое в 256 семплов, стандартное сглаживание к 1/3 октавы присутствует.


 
То же самое, но без сглаживания.


 
Если в прошлых спектрах использовался специальный алгоритм построения спектров, рассчитанный на одиночный не симметричный импульс, то окно Ханнинга является обычным алгоритмом под любой тип сигналов. Как результат, неравномерность графика сильно увеличилась. Сглаживание 1/3 октавы присутствует.
 


Без сглаживания на таком графики можно лишь быстро определить основные частоты резонансов.
 .



 
При использовании меньшего весового окна в 128 семплов оценка затуханий по времени еще лучше, но теряется точность в частотной области.
 
 



Увеличение весового окна в 2048 семплов дает высочайшее разрешение по частоте, но сильно отстает по амплитуде. Так же, чем больше окно, тем ниже нижняя граничная частота.

Ниже графики от HiFiMan Re 400 для сравнения
 












 
 
 
 
 
 
 
Т.к. ARTA не имеет потоковой генерации графиков и экспорта, то эти графики пока не добавляются в общую базу отчетов, ведь в ARTA нет компенсации АЧХ наушников от импеданса усилителя.

Работа над добавлением аналогичного спектроанализатора в RAA ведется. Отдельного внимания заслуживает вопрос о влиянии коррекции импеданса усилителя не только на АЧХ, но и длительность затуханий.

Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter. Это не требует регистрации. Спасибо.

Поделитесь в социальных сетях