Выбираешь твитер, а в паспорте гордо написано «до 40 кГц». Рядом лежит модель попроще «до 20 кГц», и продавец намекает, что первая звучит «воздушнее». Хочется понять, слышишь ли ты вообще то, за что доплачиваешь.
До какой частоты человек слышит звук?
Граница в 20 кГц условная. У детей слух бывает и чуть выше, а с возрастом верх постепенно уходит: взрослый водитель часто не слышит уже 15–16 кГц. Длина волны на 20 кГц около 17 мм (см. Длина волны). Это меньше купола большинства твитеров, поэтому на таких частотах динамик излучает узким лучом.
Воздух гасит высокие частоты сильнее низких. Я посчитал затухание по методике ISO 9613-1 для 20 °C и влажности 50 %: на 10 кГц около 0,16 дБ на метр, на 20 кГц около 0,5 дБ/м, на 40 кГц уже 1,3 дБ/м. В салоне, где до уха метр с небольшим, это пока мелочь, а вот на улице ультразвук быстро выдыхается.
Во что верят про ультразвук и что на деле
| Миф | Как на деле |
|---|---|
| «Твитер „до 40 кГц“ звучит лучше, потому что играет ультразвук» | неправда Ультразвук ты не слышишь, а в музыке его почти нет. Смысл широкого диапазона в другом. Если у купола первые резонансы и спад лежат далеко за 20 кГц, то в слышимой полосе АЧХ обычно ровнее, а фазовые сдвиги меньше. Сравнивай АЧХ и искажения в рабочей полосе, а не цифру на коробке. У меня в Mark X стоит ESB 9.1T-28, и выбирал я его по чистоте в районе раздела 2,5 кГц, а не по верхней цифре. |
| «Частота дискретизации 96 кГц нужна, чтобы „услышать“ ультразвук» | неправда Частота дискретизации 44,1 кГц передаёт сигнал до 22,05 кГц, это уже выше слуха. Высокие частоты дискретизации удобны при записи и обработке, но источника «лишних» слышимых частот в них нет. Если трек после перекодирования звучит хуже, ищи причину в мастеринге, а не в ультразвуке. |
| «Ультразвук безвреден для системы, раз его не слышно» | неправда Не слышно тебе, но твитер работает. Если усилитель возбуждается или в сигнале есть высокочастотный мусор, звуковая катушка греется от энергии, которую ты не замечаешь. Особенно опасно это на клиппинге: у обрезанного сигнала появляется много гармоник выше слышимой полосы. Об этом в статье Клиппинг. |
| «Раз ультразвук не слышен, его нет в машине» | неправда Есть, и ещё как. Датчики парковки работают на ультразвуке, в районе 40 кГц. Импульсные блоки питания усилителей переключаются на десятках килогерц. Иногда продукты их работы пролезают в слышимый диапазон как свист или биения, и тогда это уже тема статьи про шумы. |
Что спрашивают про слух, Hi-Res и твитер
Проще всего тестовыми тонами: включи генератор синуса на тихой громкости и медленно поднимай частоту от 10 кГц, пока звук не пропадёт. Громкость при этом не прибавляй, чтобы не перегрузить твитер и уши. У взрослых граница часто лежит на 15–16 кГц, и всё выше этой частоты ты уже оцениваешь только по замеру.
Ультразвук лежит выше верхней границы слуха, условно выше 20 кГц, а инфразвук ниже 20 Гц. Ультразвук ухо не слышит совсем, инфразвук скорее ощущается телом и давлением. В машине инфразвук реально воспроизводит сабвуфер с поддержкой салона, а от ультразвука в музыке пользы почти нет.
Потому что длина волны на 20 кГц около 17 мм, это меньше купола большинства твитеров. Когда волна меньше излучателя, звук сужается в луч, подробнее в статье про диаграмму направленности. По расчёту ka = 1 у купола 28 мм сужение начинается около 3,9 кГц, а на самом верху луч уже узкий, поэтому угол установки твитера заметно меняет верх.
Может быть. Файл с частотой дискретизации 96 кГц способен хранить сигнал до 48 кГц, но есть ли там что-то кроме шума, зависит от записи. Услышать эти частоты всё равно нельзя, а разницу между версиями трека чаще даёт другой мастеринг. Для SQ важнее качество записи в слышимой полосе.
Обычно нет. ЦАП в процессоре и источнике сам режет всё выше половины частоты дискретизации, а в музыке ультразвука почти нет. Опасность для твитера появляется при возбуждении усилителя и клиппинге, когда в сигнале много гармоник выше слышимой полосы. Поэтому береги запас по уровню и проверяй усилитель, лишний ФНЧ на твитер ставить незачем.
Где граница пригодится при настройке
- Не задирай эквалайзером полосу 16–20 кГц «для воздуха», если сам её уже не слышишь. Тратишь запас по мощности твитера на то, что услышит только микрофон.
- Смотри замер выше 16 кГц с поправкой: микрофон в салоне и направленность твитера там сильно влияют на график.
- Проверь, нет ли в тракте ФНЧ или сглаживающего фильтра, который режет верх раньше 20 кГц. Иногда это делает сам источник.
А что с инфразвуком?
С другой стороны диапазона похожая история. Ниже 20 Гц начинается инфразвук: его скорее чувствуешь телом, чем слышишь. В машине сабвуфер в ЗЯ с подъёмом от усиления салона вполне может давить в районе 20–25 Гц, а вот «ультразвуковой» твитер ничего полезного выше 20 кГц не добавит. Если выбирать, куда тратить деньги и мощность, низ даёт куда больше ощутимого результата.
На чём горят новички
- Выбирать твитер по верхней цифре диапазона из паспорта.
- Считать, что раз звука нет, то и нагрузки на динамик нет.
- Сравнивать системы по трекам в разных форматах и приписывать разницу ультразвуку.
Когда подбираешь твитер, полезнее посмотреть на его АЧХ и искажения в районе раздела, чем на красивое «до 40 кГц». Как читать паспорт и сравнивать ВЧ динамики, разбираем на шаге «Подбор компонентов».
Сомневаешься между двумя твитерами? Кидай паспорта в чат EBAEVSQ, сравним по делу.
Источники
- ISO 9613-1, «Acoustics: Attenuation of sound during propagation outdoors, Part 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere»
- 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
См. также: Инфразвук, Твитер, Герц, Hi-Res и Hi-Fi.