Скачал тестовые треки, а там сплошь «sine 40 Hz», «sine 1 kHz» и свипы. Их советуют для гейна, для поиска дребезга, для замеров. Зачем машине, в которой будет играть музыка, этот монотонный писк? Ответы собрал в вопросы, которые обычно и задают в чате.
Что нужно знать про тестовый синус
Чем синус отличается от музыки?
В синусе ровно одна частота, у ноты гитары или голоса их десятки: основной тон и обертоны. Поэтому синус звучит как пищалка из советского тестера, а музыка как музыка. Разница видна и на спектре: у синуса одна палка, у музыки целый лес.
Пик, RMS и пик-фактор синуса
У синуса с амплитудой 1 пик равен 1, а среднеквадратичное значение (RMS) 1/√2, примерно 0,707. Отношение пика к RMS называется пик-фактором, у синуса это √2, или 3 дБ. У живой музыки пик-фактор обычно 10–20 дБ, у пережатой современной поп-музыки меньше. Это главная причина, почему мощность «на синусе» и мощность «на музыке» так разнятся.
Зачем выставлять гейн по синусу?
Синус предсказуем: пик всегда на 3 дБ выше RMS. Подаёшь синус с известным уровнем, например 0 dBFS или -10 dBFS, и смотришь осциллографом, где у усилителя начинается клиппинг. Музыкой так не сделать, её уровень скачет. Гейн, кстати, это чувствительность входа, а не ручка громкости, и синус помогает это увидеть.
Предупреждение: синус на полном уровне несёт мощность постоянно, в отличие от музыки. Долгий громкий синус на 40 Гц греет катушку сабвуфера сильнее любого трека. Выставил, проверил и выключил.
Как синусом искать дребезг
Дребезг ищут медленным свипом синуса от 20 до 200 Гц: включил и сидишь слушаешь. Когда частота совпадает с резонансом панели, та начинает жужжать, и ты это слышишь на конкретной частоте, а не «где-то в басу». У меня так нашлось несколько мест в дверях Mark X ещё до того, как техотверстия закрыли алюминием на заклёпках. Музыка такие вещи маскирует, а синус выводит на чистую воду.
Почему замеры делают свипом, а не отдельными синусами?
Свип это тот же синус, частота которого плавно растёт. REW по записи свипа за несколько секунд считает и АЧХ, и фазу, и импульсный отклик, и гармоники. Если гнать отдельные синусы по одному, выйдет долго, а точности не прибавится. Шумы (розовый, белый) для RTA тоже хороши, но нелинейные искажения лучше всего видны именно на синусе и свипе.
На чём горят новички с синусом
- Гонять громкий синус на сабвуфер «проверить, как держит». Катушка не оценит.
- Ставить гейн по синусу 0 dBFS, а потом удивляться, что тихо. Запас зависит от уровня треков, который ты реально слушаешь.
- Настраивать эквалайзер по отдельным синусам на слух. Кривые равной громкости обманут, для этого есть замер.
Пара тонкостей с синусом, о которых спрашивают
Синус для гейна берут внутри полосы канала, подальше от частот среза. Ориентир такой: для сабвуферного канала 40–50 Гц, для фронта и СЧ 1 кГц. Если взять частоту рядом с фильтром, кроссовер срежет уровень, и усилитель покажет клиппинг позже, чем на музыке. Для каждого канала с разной полосой гейн проверяют своим синусом.
Синус содержит одну частоту, а меандр (прямоугольный сигнал) состоит из основного тона и нечётных гармоник, амплитуда которых спадает как 1/n. Пик-фактор у меандра 0 дБ, у синуса 3 дБ. Когда усилитель клиппует, верхушки синуса срезаются, и сигнал приближается к меандру: появляются лишние гармоники, которые нагружают твитер.
Намного меньше: прикидка для музыки с пик-фактором 15 дБ даёт около 6% от мощности на синусе при тех же пиках. Усилитель на 100 Вт RMS, который играет музыку на грани клиппинга, отдаёт в среднем около 6 Вт. Поэтому долгий синус греет катушку сильнее любого трека, и номинальная мощность на синусе описывает худший случай для динамика.
Одиночным синусом проверить полярность нельзя: синус симметричен, и на слух прямое и обратное подключение звучат одинаково. Для проверки нужен несимметричный сигнал, например импульсный тестовый трек, или замер импульсного отклика. Синусом можно поймать только взаимную противофазу двух динамиков: на общей частоте появится провал.
Искажения синусом проверяют так: подаёшь чистый синус на 100 Гц, и всё, что появилось на 200, 300, 400 Гц, это гармоники, их придумал динамик или усилитель. Процент от основного тона называют THD. Когда я говорю, что у меня в машине все компоненты работают с искажениями меньше 1% в рабочей полосе, это как раз измерено так: свип, гармоники, проверка по полосе. ESB 9.4m, например, давал меньше 1% уже от ~150 Гц.
Для одного синуса начальная фаза не важна: слух фазу одиночного тона не различает. Важно, когда два источника играют один синус. Два динамика по 90 дБ в фазе дают 96 дБ, а не 93, как часто считают. А в противофазе на этой частоте получается провал. На низких частотах это легко услышать синусом, сидя на месте водителя.
Синус и свип это рабочие инструменты шага «Настройка системы»: с них начинается гейн, поиск дребезга и первый замер. Потом замер сравнивают с целевой кривой, её удобно собрать в калькуляторе E.BAEV.Targets.
Не уверен, какой синус и каким уровнем гонять для гейна своего усилителя? Спроси в Telegram, подскажем без риска для катушек.
Источники
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- В. К. Иофе, В. Г. Корольков, М. А. Сапожков, «Справочник по акустике», 1979
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- AES17-2020, «AES standard method for digital audio engineering: Measurement of digital audio equipment»
См. также: Белый шум, Розовый шум, Номинальная мощность на синусе, Герц.