Ночь, машина заглушена, музыка на паузе, а из твитеров тихонько шипит. Днём не слышно, ночью слышно. Шипение от этого не стало громче, просто в тишине ты ближе к пределу чувствительности собственного уха. Сколько это в децибелах и когда шум усилителя пробивает этот предел, ниже посчитано на моей связке.
Какой порог слышимости на разных частотах?
| Частота | Порог, дБ SPL | Что это значит |
|---|---|---|
| 20 Гц | 78,5 | Самый низ надо «раскачать» почти до громкости пылесоса, чтобы вообще услышать |
| 40 Гц | 51,1 | Уже лучше, но всё ещё высоко |
| 100 Гц | 26,5 | Зона мидбаса |
| 1 кГц | 2,4 | Опорная частота, близко к «нулю» децибел |
| 3,15 кГц | −6,0 | Самое чувствительное место слуха, ниже нуля |
| 10 кГц | 13,9 | На верху чувствительность снова падает |
Ноль в дБ SPL соответствует 20 мкПа, и около 3–4 кГц слух ловит даже звук тише этого нуля. Причина в резонансе слухового канала, он как раз попадает в эту зону. Ниже 100 Гц порог поднимается быстро: на 20 Гц ухо почти на 80 дБ менее чувствительно, чем на 3 кГц. Отсюда растут кривые равной громкости, порог слышимости их нижняя линия.
Разбор на реальных динамиках: будет ли слышно шипение?
Возьмём мою связку фронта: твитер ESB 9.1T-28 (чувствительность 94,5 дБ при 2,83 В на 1 м) и моноблок EarClear ES 1601 (около 190 Вт на 4 Ом, динамический диапазон около 118 дБ). Считаем, какой шум получится у уха.
- Максимальное напряжение: √(190 · 4) ≈ 27,6 В.
- Если динамический диапазон 118 дБ отсчитан от максимума, шум на выходе: 27,6 В · 10^(−118/20) ≈ 35 мкВ.
- Уровень от твитера на 1 м: 94,5 + 20·lg(35 мкВ / 2,83 В) ≈ −3,7 дБ SPL.
Это ниже порога почти на всех частотах. Только в районе 2,5–4 кГц порог опускается до −4…−6 дБ, то есть шум ходит по самой границе. К тому же он широкополосный и размазан по всему спектру, так что в каждой отдельной полосе его ещё меньше. Вывод: с таким усилителем в тихом салоне шипения практически не слышно.
Обратный расчёт тоже полезен. Чтобы этот твитер выдал на 1 м уровень порога на 4 кГц (−5,4 дБ SPL), хватит около 29 мкВ. Вот почему любые наводки, «земляные» петли и шум дешёвого усилителя на 70–80 дБ динамического диапазона слышны в первую очередь именно в твитерах: они чувствительные и играют в самой чуткой для уха зоне.
С сабвуфером всё наоборот. У НОЭМА 300ГДН30-4 чувствительность 90 дБ на 1 Вт, но порог на 40 Гц около 51 дБ. Тот же самый шум на басу окажется на десятки децибел ниже порога. Поэтому гул сабвуфера от наводки слышно только если наводка действительно сильная.
Где порог слышимости встречается в SQ
- Проверка шума системы на судействе: машина стоит заглушенной, музыки нет, судья слушает тишину. Тут считается всё, что выше порога.
- Выбор динамического диапазона усилителя и процессора: чем тише шум на выходе, тем дальше он от порога.
- Настройка гейнов: слишком высокий гейн на усилителе поднимает и шум процессора перед ним.
- Понимание баса: на 30–40 Гц слух изначально глуховат, и для тех же ощущений нужен высокий уровень. Отсюда подъём низа на целевых кривых E.BAEV.Targets.
На чём ошибаются, когда ищут шипение
- Ставить гейн на усилителе «до упора», чтобы было громче. Громче станет и шипение.
- Думать, что если шипит, то виноват твитер. Твитер только честно показывает шум, который пришёл по проводу.
- Слушать шум системы на работающем моторе. Фон маскирует шипение (см. маскировку), а на соревновании его услышат.
- Забывать, что порог у всех разный и с возрастом на верху растёт. Если тебе «не шипит», это не значит, что не шипит судье.
Когда в тишине вдруг слышно шипение, следом обычно спрашивают вот что.
Ноль децибел SPL - это условная точка отсчёта, давление 20 мкПа, а не предел слуха. В районе 3–4 кГц слух чувствительнее этой точки из-за резонанса слухового канала, поэтому порог слышимости там отрицательный: по ISO 226 около −6 дБ SPL на 3,15 кГц. На 1 кГц порог около 2,4 дБ SPL, на 20 Гц уже около 78 дБ SPL.
Чем больше, тем тише шипение, и разница огромная. В расчёте для твитера с чувствительностью 94,5 дБ при 2,83 В и максимума около 27,6 В диапазон 118 дБ даёт шум около −3,7 дБ SPL на 1 м, у самой границы порога. При тех же условиях 100 дБ дают около 14 дБ SPL, а 80 дБ около 34 дБ SPL, и такое шипение ночью слышно отчётливо.
Заглуши машину, поставь музыку на паузу и послушай тишину с места водителя, поднося ухо к каждому твитеру. На работающем моторе проверять бесполезно: фон маскирует шипение, а на судействе машина стоит заглушенной. Если шипит, сначала проверь гейн усилителя и наводки, твитер лишь воспроизводит шум, пришедший по проводу.
С возрастом порог слышимости на верхних частотах растёт, то есть ухо хуже слышит тихие высокие звуки. Стандарт ISO 226 описывает молодых людей с нормальным слухом, у конкретного человека порог свой. Поэтому если тебе система «не шипит», это не гарантия для судьи или пассажира помоложе: шум лучше проверить замером или чужими ушами.
Твитеры чувствительные и играют в самой чуткой для уха зоне 2,5–4 кГц, где порог слышимости опускается ниже нуля. На басу порог высокий: на 40 Гц около 51 дБ SPL, и тот же шум оказывается на десятки децибел ниже порога даже у НОЭМА 300ГДН30-4 с чувствительностью 90 дБ на 1 Вт. Гул сабвуфера слышен только при действительно сильной наводке.
Шум и наводки проверяют на соревнованиях одними из первых, и тишина системы закладывается ещё при подборе усилителя и процессора. Как выбирать компоненты с запасом по шуму, смотри в шаге «Подбор компонентов».
Шипят твитеры, а причину никак не найти? Опиши связку и схему питания в чате EBAEVSQ, начнём с простых проверок.
Источники
- ISO 226:2003, Acoustics. Normal equal-loudness-level contours
- И. А. Алдошина, «Основы психоакустики» (цикл статей, журнал «Звукорежиссёр», 1999–2000)
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- В. К. Иофе, В. Г. Корольков, М. А. Сапожков, «Справочник по акустике», 1979
См. также: Психоакустика, Звуковое давление, Чувствительность SPL, Отношение сигнал/шум.