Wszelkie opisy i opinie na temat sprzętu audio są co do zasady opiniami subiektywnymi, opartymi na odczuciach, wrażeniach i osobistych punktach odniesienia osoby oceniającej. Ograniczane są również na możliwościach ekspresji tychże odczuć, czyli umiejętnościach przelewania tego co się słyszy na papier w formie zrozumiałej dla osoby postronnej. Elementem rekompensującym dominującą tu subiektywność są pomiary akustyczne audio.
Pomiary akustyczne są wykonywane na moim blogu amatorsko od połowy 2017 roku. Są to dane wymierne, które metodą prób i błędów dopracowywałem podczas realizacji setek recenzji sprzętu audio. Pełnią one w recenzji rolę wyłącznie edukacyjną i uzupełniają moją subiektywną ocenę, pomagając przy okazji zdiagnozować ewentualne problemy techniczne testowanego sprzętu.
Kiedy pomiary są wykonywane
Co do zasady praktycznie zawsze, ale zawsze na koniec pisania recenzji. Pomiar akustyczny pozwala sprawdzić, czy to, co udało mi się usłyszeć, faktycznie znalazło swoje odzwierciedlenie na wykresie i nie wynika np. z nieprawidłowego ułożenia słuchawek na uszach czy też aktualnej kondycji słuchu/organizmu. Ma to swoje uzasadnienie chociażby w tym, że fantom pomiarowy nigdy nie jest zmęczony i np. nie poci się, a przez to ostatnie nie wywarza naturalnej warstwy uszczelniającej, ważnej zwłaszcza dla słuchawek zamkniętych z nausznikami skóropodobnymi i skórzanymi.
Aby nie kolidować z odsłuchem własnym, pomiary w wymiarze samych recenzji wykonywane są zawsze dopiero po zakończeniu testów odsłuchowych i spisaniu wrażeń/uwag. Dzięki temu unika się sytuacji, w której recenzja opisuje pomiary, a nie pomiary opisują recenzję. Po wykonaniu pomiarów jej treść jest oczywiście uzupełniana o wtrącenia mające wskazać który obszar wykresu odpowiadał za jakie wrażenia dźwiękowe.
Jaki sprzęt jest mierzony
Na dzień dzisiejszy (październik 2020 r.) opracowane są metodologie do wykonywania pomiarów wszystkich słuchawek i głośników trafiających na recenzję na blogu.
- słuchawki pełnowymiarowe wokółuszne, nauszne i kompaktowe – od lipca 2017 roku.
- słuchawki dokanałowe – od stycznia 2019 roku.
- kolumny i głośniki – od września 2020 roku.
Czym i jak wykonywane są pomiary akustyczne
Pomiary słuchawek pełnowymiarowych wykonywane są na sprzętowo skalibrowanym, aktywnym mikrofonie binauralnym w formie fantomu pomiarowego typu EACS (Ears And Cheek Simulator). Fantom wyposażony jest w tzw. sztuczne uszy, imitujące realne uszy ludzkie i w efekcie fale odbite generowane przez małżowinę uszną. Daje to jedne z najbardziej wiarygodnych rezultatów pomiarowych. Niemniej należy pamiętać, że pomiary odbywają się na cały czas na „symulatorze”, który mimo wszystko uśrednia pewne cechy anatomiczne, takie jak głębokość kanałów słuchowych czy profil ucha słuchacza, toteż nie jest w stanie odzwierciedlić zwłaszcza tych skrajnych i rzadkich scenariuszy anatomicznych. Odczyty pomiarowe wykonywane są w zakresie 2 Hz – 23 kHz i prezentowane później w formie wykresu zawierającego słyszalny przez człowieka zakres częstotliwości między 20 Hz a 20 kHz (jest to fizyczna granica poza którą nasz słuch nie funkcjonuje). Wykres jest na ogół uśrednionym wynikiem pozyskiwanym z kilku serii odczytów dla obu kanałów w różnych pozycjach.
Pomiary słuchawek dokanałowych realizowane są na skalibrowanym mikrofonie kierunkowym, wyposażonym w dodatkowy adapter symulujący ludzki kanał słuchowy. Odczyty pomiarowe wykonywane są ponownie w zakresie 2 Hz – 23 kHz i prezentowane później w formie wykresu zawierającego w sobie słyszalny przez człowieka zakres częstotliwości między 20 Hz a 20 kHz. Natężenie dźwięku podczas testów odpowiada nominalnemu poziomowi kontrolnemu odpowiadającemu obowiązującym standardom pomiarowym.
W przypadku głośników, pomiary pasma przenoszenia dla tego typu sprzętu audio wykonywane w oparciu o skalibrowany mikrofon pomiarowy, wyposażony w specjalny ekran antyrefleksyjny, wytłumiający falę tylną. Pomiar realizowany jest w wolnym polu akustycznym w odległości 50 cm między punktem pomiarowym a powierzchnią obudowy mierzonej kolumny. Punktem zbiegu jest środek zespołu przetworników głośnikowych. Wykorzystywane są również panele akustyczne wytłumiające fale boczne oraz falę odbitą ze ściany tylnej samej kolumny. Odczyty pomiarowe wykonywane są również w zakresie 2 Hz – 23 kHz i pozyskiwane bezpośrednio z mikrofonu. W razie konieczności mogą być wykonane dodatkowe odczyty pod różnymi kątami, innymi niż odczyt wprost z zespołu głośnikowego.
Jakie dane pomiarowe są wykonywane
Sprzęt i oprogramowanie którym się posługuję pozwala na pokazanie różnorodnych danych pomiarowych wynikających wprost z odczytu analogowego. Są to m.in.
- wykres uśrednionego pasma przenoszenia/odpowiedzi częstotliwościowej (ang. frequency response graph) w zakresie rozszerzonym 2 Hz – 23 kHz
- wykres parowania kanałów (zbieżność kanałów lewego i prawego – im mniej odchyleń względem siebie tym lepiej)
- koherencja pomiarowa (suma kilku-kilkunastu odczytów nałożonych na siebie – im mniej odchyleń tym słuchawki są mniej podatne na ułożenie na głowie)
- wykres kaskadowy
- wykres spektrografu
- całkowite zniekształcenia harmoniczne + szum tła w paśmie słyszalnym 20 Hz – 20 kHz
- percepcyjny wykres sceniczny
Typ i ilość wykonywanych pomiarów może się różnić między recenzjami w zależności od potrzeb, typu testowanego urządzenia oraz zagadnień akustycznych, jakie pojawiają się po drodze podczas testowania. Jeśli słuchawki zachowują się nietypowo lub mają problemy techniczne nie sprawiające wrażenia wad nabytych, a bardziej defektów fabrycznych, można się spodziewać bardzo dużej ilości przeprowadzonych pomiarów. Z reguły jednak wystarczają podstawowe dane pomiarowe, takie jak pasmo przenoszenia i kilka pomocniczych wykresów porównawczych, np. do innych słuchawek, które również zdarzyło mi się testować.
Jeśli słuchawki posiadają wbudowany moduł bezprzewodowy lub inne możliwości reprodukcji dźwięku niż za pomocą klasycznego podłączenia kablem analogowym, wykonywane są pomiary także i w takich trybach.
Jak odczytywać uzyskane pomiary akustyczne
Na przykładzie pomiaru uśrednionego Sennheiserów HD800:
Zaprezentowany podział na sekcje jest podziałem umownym, ponieważ różne osoby mają różne doświadczenia i różnie klasyfikują częstotliwości w kontekście czy to swojego słuchu, czy też słuchanej muzyki i operowania na poszczególnych zakresach pasma. Podział na ilustracji jest więc moim osobistym, którym posługuję się w recenzjach na blogu. W rozpisce na poszczególne częstotliwości:
- 0 Hz – 20 Hz: bardzo niski bas, wliczając w to częstotliwości poza zakresem słyszalnym, jedynie odczuwalny
- 20 Hz – 60 Hz: średni bas
- 60 Hz – 250 Hz: wyższy bas łączący się z niższą średnicą
- 800 Hz – 2 kHz: średnica właściwa
- 2 kHz – 4,5 kHz: wyższa średnica przechodząca w niższą górę (tzw. „łącznik” lub „punkt łączący”)
- 4,5 kHz – 10 kHz: góra właściwa, zaczepiająca już w rejonie 8-10 kHz o wyższą górę
- 10 kHz i wyżej: wyższa góra oraz harmoniczne i dźwięki wykraczające poza zakres słyszalny
Tak jak pisałem, odczyty pomiarowe wykonywane są w zakresie 2 Hz – 23 kHz i prezentowane później w formie wykresu takiego jak powyżej. Skala kończy się na 25 kHz. W tym przedziale zawiera się teoretyczny, słyszalny przez człowieka zakres częstotliwości (20 Hz – 20 kHz) i jest to fizyczna granica poza którą nasz słuch z reguły nie funkcjonuje. Większość osób ma zazwyczaj zredukowany zakres najwyższych częstotliwości słyszalnych, kończący się na np. 13-15 kHz.
Stworzy i odczytany w ten sposób wykres jest pomocny w ustaleniu, czy dana para słuchawek eksponuje jakieś konkretne zakresy częstotliwości. Wysokość wykresu w danym punkcie lub obszarze oznacza, że słuchawki mocniej naciskają na tenże właśnie zakres. Nigdy nie będzie sytuacji, że słuchawki mają jednorodny i równy wykres. Na podanym przykładzie widać, że słuchawki grają stosunkowo równo w całym paśmie, ale nie są w stanie do końca wygenerować super-niskiego basu (fizyczne ograniczenia przetwornika), jak i najwyższej góry na skraju pasma słyszalnego (również z tego powodu). Mają natomiast bardzo mocne wybicie w punkcie 6 kHz, co powoduje wrażenie ostrości, a nawet ryzyko powstawania sybilantów (wzmacniania głosek sykliwych).
Odczyt należy jednak konfrontować zawsze z opisem jaki zawieram w recenzji. Tłumaczę w nim jak słuchawki grają, dlaczego tak grają i powołuję się przy tym na konkretne częstotliwości, wskazując na szereg zależności mających miejsce po drodze.
Zgodność pomiarów z odsłuchami
Aż 95% pomiarów jakie wykonałem pokrywało się z odsłuchami poczynionymi w recenzji. Pozostałe 5% wynikało najczęściej z różnic zachowania się określonego rodzaju padów na fantomie pomiarowym, głównie na basie. Raz był on pomiarowo dosyć mocny, a wydawał się oszczędny w odsłuchu, innym razem na odwrót. Oczywiście to tylko przykład, ale wynikający z mimo wszystko różnic anatomicznych między fantomem a realną ludzką głową. Zdarzały się również sytuacje, że pomiar wykazywał istnienie pewnych zjawisk, ale moje ucho nie wyłapywało ich ze względu albo na umiejscowienie w określonych zakresach częstotliwościowych, albo na zbyt małą skalę zjawiska i nie dotyczy to wyłącznie słuchawek (np. zastosowanie osobnego zasilacza sieciowego zamiast zasilania z USB).
Porównywanie pomiarów między recenzjami na blogu
Warunkiem względnej obiektywności pomiarów akustycznych jest wykonanie ich zgodnie z zachowaniem określonej metodologii i każdorazowo zasad poprawności. Choć metodologia testowa ewoluowała od czasu pierwszego wprowadzenia testów na blog, dane pomiarowe są ze sobą porównywalne i kompatybilne, toteż nie ma żadnych przeciwwskazań do wykonywania samodzielnie porównań słuchawek i urządzeń w ramach bloga.
Wykresy mogą różnić się jednak wizualną reprezentacją i np. skalą natężenia oraz badanego pasma. Na początku badany był tylko wycinek słyszalny 20 Hz – 20 kHz i dopiero później został rozszerzony do 2 Hz – 23 kHz ze względu na chęć analizowania zachowania membran poza obszarem użytecznym. Badany jest np. bezwład membrany, wzbudzanie się, ultra-wysokie harmoniczne.
Porównywanie pomiarów między portalami
Mimo wszystko nie istnieje w 100% jednorodna metodologia pomiarowa mogąca służyć za uniwersalną linię bazową. Do tego ogromnie wiele aspektów zależnych jest też od samego sprzętu, który został użyty do pomiarów, warunków pomiarowych, oprogramowania itd. Z tego względu pomiary akustyczne wykonywane przez portal X niekoniecznie muszą być jakkolwiek porównywalne z pomiarami z portalu Y. I najczęściej nie są to pomiary tożsame oraz porównywalne. Zaleca się z reguły, aby pomiary z konkretnego portalu były analizowane w ramach tegoż portalu, zwłaszcza w przypadku analizowania różnic między konkretnymi parami słuchawek. W przypadku chęci wykonywania porównań w sytuacji, gdy na moim blogu nie były testowane dane słuchawki, należy przeanalizować pomiary kilku modeli testowanych przeze mnie oraz portal docelowy, aby ustalić poziom zgodności pomiarów oraz ew. charakterystykę sprzętu pomiarowego, którą trzeba będzie później uwzględnić.
