Летом выставил задержки, центр стоит как влитой. Зимой в Сибири сел в холодную машину, и вокал чуть уехал. Процессор ничего не забыл, просто звук при -25 °C идёт медленнее, чем при +20. Скорость звука лежит в основе всех задержек, поэтому её стоит понять до того, как брать рулетку.
Скорость звука в настройке: 5 шагов
343 м/с это 34,3 см за миллисекунду. Или обратно: 1 см пути звук проходит примерно за 29 микросекунд. Из этой пары цифр вытекает почти вся практика: длина волны (λ = c / f), задержки в процессоре, частоты провалов от отражений.
Длина волны для ориентира: 50 Гц около 6,9 м, 340 Гц около 1 м, 1 кГц 34 см, 10 кГц 3,4 см.
Для сухого воздуха c ≈ 331,3·√(1 + T/273,15), где T в градусах Цельсия. Получается примерно +0,6 м/с на каждый градус. От влажности скорость тоже меняется, но заметно меньше, для машины этим можно пренебречь.
| Температура в салоне | Скорость звука | Задержка на 50 см пути |
|---|---|---|
| -25 °C | ≈ 316 м/с | ≈ 1,58 мс |
| 0 °C | ≈ 331 м/с | ≈ 1,51 мс |
| +20 °C | ≈ 343 м/с | ≈ 1,46 мс |
| +40 °C | ≈ 355 м/с | ≈ 1,41 мс |
Мерь рулеткой расстояние от каждого динамика до точки между ушами водителя. Самый дальний динамик берёшь за ноль, остальным добавляешь задержку: разница расстояния, делённая на скорость звука. Пример: левый СЧ динамик в 70 см, правый в 120 см. Разница 50 см, при +20 °C левому нужна задержка около 1,46 мс. Без неё звук слева приходит раньше, и по эффекту Хааса сцена прилипает к левой двери. Подробно про сам инструмент в статье Delay.
Между +20 и -25 °C для тех же 50 см разница 0,126 мс. Это эквивалент примерно 4 см рулетки. Для сабвуфера и мидбаса ерунда, для твитеров уже заметно: на 5 кГц 0,126 мс это больше половины периода (период 0,2 мс), фаза уезжает сильно. Поэтому окончательные задержки на верхах подгоняют по замеру и на слух, а не по формуле. Ну и в холодной машине первые пять минут не спеши оценивать центр: прогрей салон.
Рулетка даёт стартовую точку. Точнее время прихода покажет импульсный отклик в REW: пик для каждого динамика виден напрямую. Звук идёт не только по прямой, у динамика есть собственная задержка, акустический центр у каждого свой, поэтому цифры по рулетке и по замеру почти никогда не совпадают до сотой миллисекунды. Первые два с половиной сезона я выставлял всё рулеткой и на слух, микрофон подключился позже, и разница с моими «ушными» цифрами была заметной.
В воде звук идёт около 1500 м/с, в стали около 5000 м/с. Поэтому вибрация от сабвуфера по кузову добегает до передних панелей быстрее, чем звук по воздуху, и дребезг торпеды может «опережать» бас. Мелочь, но она объясняет, почему шумка кузова влияет на чёткость, а не только на тишину.
Где ещё скорость звука влияет на звук в машине?
- Частота раздела и разнос динамиков. Если СЧ динамик и твитер разнесены на 20 см, на частоте раздела это уже заметная доля длины волны.
- Провалы от отражений: отражённый звук идёт дольше, и гребенчатый фильтр (чередование горбов и провалов) начинается с частоты, где разница пути равна половине волны.
- Моды салона: первая продольная мода при длине салона 2,5 м около 69 Гц (c / 2L).
Где чаще всего ошибаются с задержками
- Мерить до подголовника, а не до ушей. Ошибка в 10 см это почти 0,3 мс.
- Выставлять задержки в холодной или раскалённой машине и считать их эталонными.
- Верить только рулетке на твитерах, забыв про акустический центр и замер.
Что ещё уточняют про миллисекунды и сантиметры
При +20 °C 1 мс задержки соответствует примерно 34,3 см пути звука. Обратно: 1 см звук проходит примерно за 29 микросекунд, а 0,1 мс это около 3,4 см. Эту пару цифр удобно держать в голове при настройке задержек и проверке замеров, потому что любой процессор в итоге оперирует либо миллисекундами, либо сантиметрами.
Центр сцены зимой уезжает потому, что в холодном салоне скорость звука ниже: при −25 °C около 316 м/с против 343 м/с при +20 °C. На разнице путей 50 см нужная задержка меняется с 1,46 до 1,58 мс, это 0,126 мс или около 4 см рулетки. На басу это незаметно, а на твитерах фаза уезжает ощутимо, поэтому оценивать центр лучше после прогрева салона.
Задержку считают от самого дальнего динамика: он остаётся без задержки, остальным добавляют разницу расстояний, делённую на скорость звука. Пример для прикидки: если до сабвуфера 1,6 м, а до левого мидбаса 0,9 м, мидбасу нужно около 2,04 мс при +20 °C. Для сабвуфера в багажнике рулетка даёт только старт, итог в звуковом процессоре подгоняют по импульсному отклику и на слух.
В воздухе на обычных уровнях скорость звука почти не зависит ни от частоты, ни от громкости: бас и верх идут с одной скоростью около 343 м/с при +20 °C. Разное время прихода у сабвуфера и твитера даёт расстояние, акустический центр динамика и фильтры кроссовера, а не сам воздух. Главный внешний фактор для скорости звука в салоне это температура.
Влажность влияет на скорость звука, но слабо: влажный воздух чуть «быстрее» сухого, при комнатной температуре разница между сухим и очень влажным воздухом меньше половины процента. Для задержек в машине это пара миллиметров на типичных расстояниях, поэтому влажностью спокойно пренебрегают. Температура в салоне меняет скорость звука в разы сильнее, примерно на 0,6 м/с на каждый градус.
Скорость звука нужна на шаге «Настройка системы»: с неё начинаются задержки, выравнивание фронта и центр сцены. Формула даёт старт, замер и уши ставят финальную точку.
Посчитал задержки и центр всё равно гуляет? Кинь свои расстояния в чат, пересчитаем вместе.
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
- S. Linkwitz, «Active Crossover Networks for Noncoincident Drivers», JAES, 1976
См. также: Длина волны, Delay, Импульсный отклик, Частота, Гц.