Цифровая корекция НЧ диапазона. Подводные камни.

[uriy]

Мало у кого возникает сомнения что в условиях прослушивания АС в жилых помещениях есть проблема с достижением удовлетворительного воспроизведения НЧ диапазона у АС играющих в этом помещении.
Пути решения этой проблемы известны но мало кому они подходят по ряду тех или иных причин.
При современном развитии цифровых технологий обработки звука есть возможность реализовать коррекцию АФЧХ АС по своему усмотрению как с помощью БИХ так и с помощью КИХ.
При цифровой коррекции НЧ диапазона есть несколько подводных камней на которые очень легко нарваться если производить коррекцию не обдуманно и без учёта ряда ограничений.

Большая проблема с которой приходится сталкиваться это влияние комнаты на результаты измерений.
Комната и АС являются единым целым инструментом воспроизведения НЧ диапазона. То что мы слышим от АС зависит от размеров комнаты, от места размещения АС в этой комнате, и от места прослушивания этих АС.
Есть много инфы в инете и в ютубе как найти оптимальное место расстановки АС в комнате. Но так или иначе устранить влияние комнаты на НЧ полностью - принципиально нельзя. Комната обладает своими частотами стоячих волн и ищя оптимальное место для АС мы всего лишь уменьшаем влияние комнаты на слышимый звук, но не устраняем причину этого явления.
Следует понять и признать то, что ни коррекция АФЧХ не оптимальное размещение АС в комнате не устраняет корень проблемы т.е. комната как вносила искажения в сигнал так и вносит.
Так вот, когда у нас появляется желание применить коррекцию АФЧХ полученной в точке прослушивания, мы часто себе создаём проблемы.
Подвох в том, что импульсная характеристика (ИХ) комнаты в НЧ диапазоне не является константой. В каждой точке комнаты её ИХ разная. Это означает лишь одно, бас в комнате не является минимально фазовым т.е. его нельзя корректировать по принципу минимально фазовых цепей. Внося необдуманную цифровую коррекцию в НЧ диапазон мы пытаемся исправить то, что исправить цифровой коррекцией в принципе нельзя.
К примеру, мы видим на измерениях большую групповую задержку НЧ сигнала (ГВЗ), и задержка эта связана не со свойствами АС, а со свойствами комнаты. Комната преобладает над НЧ динамиком и убрать эту ГВЗ физически с помощью цифровой коррекции невозможно, конечно, мы можем внести цифровую коррекцию и убрать ГВЗ на измерениях, но это повлечёт за собой следствия. Мы нарушаем причинно следственную связь в сигнале. Мы заставляем НЧ сигнал звучать намного раньше чем он должен звучать опираясь на свойство комнаты. А так как ГВЗ комнаты в НЧ диапазоне может легко достигать сотен миллисекунд, то такое вмешательство в сигнал хорошо слышно ухом, и чаще всего результат такого вмешательства приводит к негативному результату.
Так же, при коррекции ГВЗ НЧ диапазона приходится применять длинные КИХ фильтры, а они добавляют в сигнал предзвон и при некоторой длине фильтра этот предзвон может превысить порог слышимости, и в ряде случаев на музыкальном сигнале перед ударом в барабан человек слышит из динамика предвестник удара.
Так же. Очень часто увидев большие провалы на АЧХ мы стремимся убрать этот провал не вдумываясь в саму суть этого явления.
У стоячей волны есть пучности и узлы, в пучностях амплитуда волны максимальная в узлах амплитуда сигнала стремится к нулю. Эти пучности и узлы стоячей волны находятся внутри помещения на разном расстоянии друг от друга во всём объёме комнаты, эти расстояния зависят от частоты сигнала, и если уж мы на измерениях видим яму, то мы просто при измерениях находимся рядом с узлом стоячей волны, и что следует учитывать, сколько бы мы в эту частоту не вкачали акустической энергии, чисто теоретически уровень стоячей волны в этом месте всё равно будет стремится к нулю. В реальных условиях нет условий для появления идеальной стоячей волны, и вкачивая дополнительную энергию в узел стоячей волны, мы видим на измерениях уменьшения ямы на АЧХ. Но, тут опять же, если мы в яму вкачиваем дополнительную энергию мы очень легко можем перегрузить усилитель или динамик, и попасть в клип, а клипирование это всегда плохо. По этому очень часто можно встретить совет никогда не корректировать ямы на АЧХ.
Я бы сказал что корректировать их можно, но очень внимательно и осторожно. Я не вкачиванию в яму более +3дБ от уся в НЧ диапазоне.
Но куда более интересны для нас это горбы на АЧХ. С ними тоже не всё так просто как хочется.
Чисто интуитивно кажется что нужно выровнять горб в полочку с другими частотами. Выравняв горб в полочку мы слышим что есть явная нехватка SPL в НЧ диапазоне. Проблема в том что горб это перераспределение SPL в пространстве и времени, именно перераспределение SPL в пространстве требует времени и мы видим на графике ГВЗ характерные горбы на частотах горбов, т.е. сначала возникают колебания в диффузоре динамика, но в точке измерений их SPL минимален, далее SPL перераспределяется из соседнего пространства и через некоторое время достигает своего максимума. Так вот выравнивание горбов в полочку часто приводит к слышимой нехватке НЧ. По этому приходится чисто эмпирически уменьшать уровень горба. Т.е. к примеру у нас горб +10дБ, мы его уменьшили до +3дБ, послушали, НЧ на слух не хватает, уменьшил горб до +5дБ, послушали вроде НЧ хватает, уменьшили горб да +8дБ, послушали, услышали намёк на перебор по НЧ, вернулись на +5дБ, и так делаем с каждым горбом в диапазоне 20-300Гц.
Теперь возникает дилемма, как корректировать АЧХ в НЧ диапазоне с помощью КИХ или с помощью БИХ эквалайзера.
КИХ позволяет вносить более точную коррекцию в АЧХ, но при этом необходимо применять длинный КИХ фильтр, а длинный КИХ фильтр может создать слышимый предзвон. С другой стороны БИХ фильтр не создаёт предзвон но корректирует АЧХ менее точно чем КИХ, но так как мы всё равно вынуждены подбирать уровни горбов на АЧХ на слух, нам точность коррекции не важна в целом. Для меня тут ответ очевиден, корректировать АЧХ НЧ диапазона оптимальнее всего БИХ эквалайзером.

Я тут описал лишь вершину айсберга. Скажем так, я описал самые явные грабли на которые очень легко наступить любому начинающему цифроактивщику.