Как исправить ачх наушников программно

Что такое калибровка наушников?

В последнее десятилетие впечатляющие достижения в технологии цифровой обработки сигналов (DSP) привели к появлению новых методов управления спектральной окраской студийных мониторов и ​​наушников. Принимая во внимание расходы и сложность акустической обработки студий, а в сегодняшнем случае — не специально построенных критически важных пространств для прослушивания (студии в спальнях и т.д.), Разработчики программного обеспечения, такие как IK Multimedia и Sonarworks, разработали классные программные продукты, предназначенные для гипотетической «нейтрализации» естественной окраски акустической среды.

ARC vs Sonarworks vs Nura

Программное обеспечение «ARC» от ​​IK Multimedia и «Reference 4» от Sonarworks (а также многие другие) позволяют пользователю проводить измерения с помощью калибровочного микрофона, который затем создает импульсную характеристику, представляющую спектральные атрибуты пространства. Обладая этой информацией, программное обеспечение может подать обратный сигнал непосредственно на выход системы мониторинга, чтобы деконструктивно наложить неплоские частотные характеристики.

Продолжая инновации в этой области, производители, такие как Nura из Мельбурна, разработали наушники, которые автоматически измеряют сигналы отоакустической эмиссии (OAE), чтобы отобразить передаточную функцию слуховых проходов слушателя (и обработать цифровой сигнал наушников).

Sonarworks Reference 4 обладает дополнительной функцией по сравнению с продуктами конкурирующих разработчиков: встроенным набором калибровочных профилей для многих популярных марок высококачественных и потребительских эталонных наушников. Учитывая то, что в настоящее время широко используются нецелевые критически важные места для прослушивания музыки, это кажется привлекательной альтернативой дорогостоящей акустической обработке комнаты.

По сравнению с системой калибровки измерений в помещении Reference 4 или системой OAE от Nura, эти профили калибровки наушников не требуют выполнения пользователем каких-либо измерений и, следовательно, не требуют дорогостоящего измерительного микрофона или сложной встроенной системы мониторинга.

— Смотрите также: 7 лучших онлайн курсов по созданию хип хоп треков —

Разрушение мифов об «идеально плоской кривой», а непростыми словами — идеальной АЧХ

Встроенные предустановки калибровки наушников звучат как отличный инструмент для композитора, работающего в домашних условиях, но, как и в большинстве случаев цифровой обработки сигналов, почти всегда будут присутствовать дополнительные, потенциально нежелательные эффекты на цифровой форме волны. Кроме того, общепризнанным фактом является то, что даже положение пары наушников на голове может создавать вариабельность ее частотной характеристики, не говоря уже о вариациях, вызванных различиями в размерах ушных раковин наушников и ушных раковин каждого отдельного человека.

Мы провели серию тестов, пытаясь установить вариабельность частотной характеристики, обусловленную этими факторами. Наушники были помещены на макет головы Neumann KU100 (что-то вроде манекена для краш-тестов с микрофонами в ушах). Частотные характеристики измерялись с помощью синусоидальной развертки в безэховой камере.

Для каждого измерения наушники снимали, а затем снова надевали на поддельные уши. На приведенном ниже графике показано изменение пары Hifiman He400i с десятью переустановками на каждое ухо (синий график — показатели левого уха, красный — правого).

Существует не только огромное расхождение между измерениями, но и еще большее расхождение между левыми и правыми драйверами. Учитывая это, как возможно, чтобы один профиль калибровки наушников, подходящий и предлагаемый для всех, был эффективным при создании идеальной частотно-амплитудной характеристики конкретно в нашем случае? Можно сделать вывод, что представленные профили — это нечто усредненное и каждую пару необходимо замерять индивидуально (к слову, можно приобрести уже откалиброванные наушники в компании Sonarworks, ищите модели и цены на их сайте).

Для сравнения, предоставленная Sonarworks эталонная калибровочная кривая для той же пары наушников выглядит следующим образом…

Не совсем то же самое?

Усилить басы или не усилить?

Глядя на задокументированную частотную характеристику любых закрытых или открытых наушников, становится очевидным:

Маленькие драйверы наушников, динамические или планарно-магнитные, действительно не могут воспроизводить звук в нижнем диапазоне частотного спектра. Как известно большинству людей, занимающихся производством музыки, гораздо проще генерировать низкочастотный звук с большей диафрагмой и более глубокими громкоговорителями, чем с неглубокими маленькими драйверами.

Для одной из любимых пар наушников, Sennheiser HD600, Sonarworks исправляет 20-50 Гц до 10 дБ. Любой, кто когда-либо пытался выдать слишком много низкочастотного звука из портативного динамика Bluetooth, знает, как это происходит, так почему это должно быть иначе для драйверов наушников? По сути, из-за перегрузки диапазона 20-50 Гц во время воспроизведения звука драйвером возникает нелинейное поведение или искажение.

На приведенном выше рисунке вы можете очень ясно увидеть основной пик (крайний справа), а затем первую, вторую, третью и т.д. гармоники, если смотреть справа налево. Это прямое следствие перегрузки низкочастотного сигнала во время калибровки.

— Смотрите также: Об аренде битов юридическим языком —

Что это означает?

Как продюсеры, мы привыкли использовать искажение и насыщенность в качестве инструментов творчества. Если бы мы проанализировали частотный спектр до и после использования модуля искажения или внешнего устройства в сигнале, вы очень быстро заметили бы появление гармонических пиков после применения искажения.

Теперь подумайте об этом с точки зрения общего сигнала, воспроизводимого вашими наушниками.

Цель технологии калибровки — исправить пики и впадины, чтобы получить более ровную частотную характеристику, но как прямое следствие — усиления низкочастотных впадин, где мы непреднамеренно создаем новое средне-высокочастотное содержимое. Нелинейный контент трудно предсказать и почти невозможно исправить, что портит ваш тщательно обработанный звук. Итак, каковы же тогда реальные решения?

У любителей программного обеспечения и сторонников чистоты будут разные мнения о лучших альтернативах.

Очевидно, что обработка драйверов наушников таким образом создаст нежелательные артефакты сигнала. В то время как нижний и верхний диапазоны спектра человеческого слуха демонстрируют вариации и возможные искажения при воспроизведении звука в наушниках, можно нацеливаться только на средние частоты, чтобы уменьшить влияние естественной физической окраски, но не обрабатывать очень высокие и низкие, где возникают проблемы.

Это, по-видимому, единственный частотный диапазон, достаточно согласованный и не подверженный влиянию других продуктов, который можно улучшить за счет использования технологии цифровой обработки сигналов.

Для этого Reference 4 предлагает возможность настроить опорную кривую в соответствии с вашими индивидуальными предпочтениями. Создайте свою собственную кривую, регулируя настройки «усиления низких частот» и «наклона» до тех пор, пока минимальная обработка не будет применяться к ≤ 100 Гц и ≥ 6000 Гц.

Однако с этой опцией очень сложно получить кривую коррекции именно так, как вы хотели бы, что подводит к заключительному пункту.

— Смотрите также: 8 лучших сайтов для быстрой продажи битов онлайн —

Тогда зачем вообще это нужно?

Зачем вообще обрабатывать звук в наушниках, чтобы попытаться получить более плоскую частотную характеристику?

Как начинающим продюсерам, нам говорят изучать динамики, изучать пространство для прослушивания, знать плюсы и минусы акустической среды, в которую мы погружаемся, так зачем нам создавать совершенно новый, разноцветный мир, чтобы наши уши заново настраивались?

Комнатные режимы (калибровка студийных мониторов) могут создавать большие пики на определенных частотах, которые маскируют другие частоты, создают проблемы в нашем миксе и т.д. Основное отличие, однако, заключается в том, что комнатные режимы можно измерить с помощью калибровочных микрофонов, из которых измерения на уровне потребителя достаточно точны. Однако в сфере эталонных наушников пики и спады, с которыми мы имеем дело — не поддаются измерению.

Мы полагаемся на средние значения, которые не принимают во внимание различия между конструкцией наушников, формой ушей и положением головы. Мы также знаем, что у Hifiman HE-400i странный провал в области 2k, и это не заставляет нас любить их меньше. Из всего этого, выразим устаревшее мнение — нужно перестать возиться с профилями калибровки наушников и просто слушать как можно больше музыки в своих наушниках, пока не станете с ними единым целым. Сравнивайте свои работы с другими артистами в том же стиле, проводите A-B тест выбранных областей и помните, что конечный потребитель вашей работы почти наверняка не будет слушать музыку парой эталонных наушников за 2000 долларов.

Идея идеально ровной кривой — это забавно, но она наверняка создает больше проблем, чем того стоит. Что вы думаете о калибровке наушников? Делитесь статьей в социальных сетях и отмечайте наши профили с мыслями на эту тему.

По полученным графикам в базе данных можно скорректировать звучание наушников. Ниже на примере будет показано, как это сделать наиболее корректно.

Стандартный эквалайзер у foobar2000 позволяет делать только очень грубую настройку звука и в большинстве случаев не подходит для настройки наушников.

Нам надо установить параметрический эквалайзер MathAudio Headphone EQ, для foobar2000 это бесплатно.

http://mathaudio.com/download.htm
MathAudio Headphone EQ VST, VST3, AU and Foobar2000 Component
Download Foobar2000 Component — FREE!

В зависимости от версии foobar2000 и версии алгоритм установки может немного отличаться.

Don’t unzip the downloaded zip file.
Step 1: Open the foobar2000 preferences dialog (click File > Preferences or key CTRL+P).
Step 2: Go to the Components page.
Step 3: Click the «Install…» button and select the component archive, or simply drag it to the list.
Step 4: Press «OK», you will be prompted to restart foobar2000 in order to load the newly installed component.

Step 5: Click File > Preferences > Playback > DSP Manager, then select «MathAudio Headphone EQ» in the right pane and click the right-to-left arrow to activate it. After that click the «Configure selected» button.
Step 6: Click the «Help» button and follow the instruction.

Архив не распаковываем
Шаг 1: Открываем в foobar2000 меню настроек (File > Preferences или через быстрые клавиши CTRL+P).
Шаг 2: переходим на страницу компонентов “Components”.
Шаг 3: Нажимаем кнопку «Install…» и выбираем скачанный архив.
Шаг 4: Нажимаем «OK», компонент устанавливается и перезапускаем foobar2000.

Шаг 5: Заходим в настройки в “DSP Manager” (File > Preferences > Playback > DSP Manager), выбираем «MathAudio Headphone EQ» и загружаем в Active DSP. После настраиваем через кнопку «Configure selected».

MathAudio Headphone EQ есть три режима:

• Sweep – в этом режиме работает генератор синуса (если будет выставлен режим воспроизведения WASAPI – то генератор работать не будет, надо выбрать DS)
• EQ – вместо генератора будет звук от воспроизведения из плей-листа
• Bypass – отключена эквализация

В режиме Sweep начинаем сравнивать уровни громкости ключевых частот.

Частотный диапазон следует рассматривать как:

• До 2 кГц – близкий к восприятию. Локальные провалы и подъемы могут быть смещены в зависимости от прижима наушников к голове (размер головы, степень изношенности амбушюр и оголовья у каждого свои).
• После 2 кГц – ориентировочный, показывает только общий уровень. Все локальные пики зависят от геометрии ушной раковины и посадки наушников. Во время измерений используется усредненное ухо.

Для начала надо обратить пристальное внимание пикам и провалам в низкочастотной и среднечастотной области. Переключаемся в режим Sweep и оцениваем, так ли мы слышим пики и подъемы, как на графике. С помощью Gain и Width настраиваем кривую эквализации.

В диапазоне выше 2 кГц не надо особо ориентироваться на график АЧХ, и желательно отловить частоты, на которых есть резкие пики и подавить их.

Если вы не музыкант и не слушаете ежедневно живую музыку, то достаточно будет устранить основные перепады.

При выравнивании низких частот относительно средних и высоких стоит помнить, что их восприятие зависит от текущего уровня громкости и будет нормально, если в конечном варианте уровень низких частот будет не такой, как на графике при измерениях.

Для M50 получилась кривая, при которой оказалась довольно близкая неравномерность в области низких частот, при этом низкие частоты в целом более приподнятые. Их подъем свзязан с тем, что наушники настраивались под небольшую громкость.

Sonarworks — Reference 4 Studio Edition 4.4.5 STANDALONE, VST, RTAS, AAX x86 x64

Дата Выпуска: 09.2020
Версия: 4.4.5
Разработчик: Sonarworks
Сайт разработчика: store.sonarworks.com/products/reference-4-studio-edition
Формат: STANDALONE, VST, RTAS, AAX* (*MOD.)
Разрядность: 32bit, 64bit
Таблэтка: присутствует
Системные требования: Windows 7 or later 2 GB RAM; 1024×768 display
Measurement microphone with a flat frequency response
Audio interface with phantom power (for XLR microphones)
Sonarworks supported headphones or Sonarworks individually calibrated headphones
NB: Currently our speaker measurement software Reference 4 Measure does not work on Windows 10 with Thunderbolt UAD and Avid HD interfaces.
Интернет-соединение
Размер: 546.4 MB

Приложение Sonarworks Reference 4 предназначено для калибровки систем с целью получения максимально ровной амплитудно-частотной характеристики в помещении. Программу можно также использовать для создания персонализированных АЧХ, отвечающих вкусу пользователя. Правда, изначально продукция Sonarworks ориентирована все же на музыкантов, но ничто не препятствует ее использованию и обычными меломанами.

К программе прилагаются профили для самых распространенных на рынке брендов и моделей наушников. В настоящее время в комплекте идут более 100 профилей для таких марок, как AKG, Beats, Beyerdynamic, Bose, Senheiser, Shure, Sony, и так далее. Калибровка осуществляется как по АЧХ, так и по фазовой характеристике. Sonarworks обещает в результате точное и быстрое звучание, крайне необходимое любому музыканту, работающему на компьютере.

     
Наш youtube    

  
Наш инстаграм   

 ☝ Сказать спасибо!   

      
Правила форума   

Программная коррекция звучания наушников.

Модератор: LinuxManiac

Как можно сделать плохой звук наушников отличным? Что определяет качество звучания наушников согласно исследованиям?

Начну с небольшого наглядного примера. По данной ссылке вы можете скачать и прослушать записи трех наушников разной ценовой категории (HiFiMAN Sundara — $350, Creative Aurvana Live! SE — $60, Takstar PRO82 — $100) сделанные с помощью искусственного уха. Вносимые им искажения похожи на те, что вносит настоящее человеческое ухо. С помощью одного лишь эквалайзера эти записи были исправлены обратно к исходному воспроизводимому файлу. Попробуйте определить, какая запись соответствует каким наушникам и где находится цифровой оригинал. У данных записей наушников был скорректирован только один вид искажений — линейные (или, другими словами, была исправлена только их АЧХ — амплитудно-частотная характеристика). Все остальные искажения, вносимые искусственным ухом, остались неисправленными. Среди файлов есть и исходный воспроизводимый файл (цифровой источник записей). Он присутствует как в явном виде, так и скрыт среди 4 файлов — A, B, C, D. Так же по ссылке присутствуют неэквализированные записи (в папке unequalized).

Смогли ли вы найти скрытый оригинал? Насколько велика разница между записями и оригиналом? Несмотря на то, что запись была сделана на дешевом стенде, а эквализация была произведена после записи, что снизило и без того низкий динамический диапазон и повысило искажения, звучание между всеми файлами после эквализации получилось весьма схожим. Причем разница в звучании вызвана, прежде всего, не разницей эквалиированных наушников, а недостатками реализации метода: низким соотношением сигнал/шум записывающией установки и корректировкой АЧХ после записи, а не перед ней. При более качественном эксперименте, с использовании имитации челвоеческого уха более высокого уровня, можно добиться еще большей схожести звучания.

А корректен ли вообще такой эксперимент?

Может возникнуть вопрос, а корректен ли вообще такой тест? Ведь записи прослушиваются вами еще через одну пару наушников или колонок, вносящих свои собственные искажения. Для устранения этой проблемы в тесте и присутствует оригинал записи. Когда вы слушаете его — вы слышите только искажения своих наушников и своего воспроизводящего тракта. Когда же вы слушете записи, вы слышите искажения своих наушников и своей воспроизводящей системы ПЛЮС искажения записываемых наушников. Таким образом, вы сравниваете «искажения вашей воспроизводящей системы» против «искажений вашей воспроизводящей системы + искажения записываемых наушников». То есть, в этом случае, слышимая разница будет отражать прежде всего искажения записанных наушников. Конечно, в идеале, записи нужно прослушивать на аудиооборудовании максимально качества, которое вам доступно.

Далее, к более строгим исследованиям…

Sean Olive, экс-президент The Audio Engineering Society, крупнейшего сообщества ученых и инженеров из сферы аудио, в течение последних 20 лет, вместе с коллегами, провел множество исследований по теме различных звуковоспроизводящих систем вообще, и наушников в частности. Исследования включают объективные и субъективные способы оценки качества звучания, определения главных его факторов и т. п. Профиль

Sean Olive в AES

.

В результате исследований, Sean Olive и коллеги пришли к следующему выводу:

качество звучания большинства современных наушников определяет исключительно их АЧХ — амплитудно-частотная характеристика. Субъективное качество звучания наушников тем выше, чем лучше они воспроизводят ту АЧХ, что воспринимается конкретным человеческим ухом при прослушивании хороших мониторов в акустически подготовленном помещении. Речь идет именно о той АЧХ, что возникает на уровне барабанной перепонки — и она сильно отличается от линейной.

АЧХ — это та самая вещь, которую можно менять с помощью эквалайзера.

РИСУНОК 1. Изначально ровная АЧХ акустической системы (низ рисунка), провзаимодействовав с ухом и ушным каналом, превращается на уровне барабанной перепонки в примерно ту, что показана наверху рисунка.

В указанных исследованиях и экспериментах принимали участие сотни слушателей — начиная от тренированных в лаборатории Harman по специальной программе, и заканчивая обычнми людьми «с улицы». Оказалось, что нелинейные искажения, для большинства современных наушников, не являются существенным фактором, так как, чаще всего, на «живом» музкальном сигнале, они находятся за пределами слышимости. Тезисно, в виде презентации, ключевые работы по данной теме собраны в этом документе.

Так же, есть видео с интеврью Шона по теме звучания наушников, с которым можно ознакомиться (на английском):

А как же детализация? Сцена? Драйв?..

Ну а как же «детализация», «сцена», «драйв» и прочие свойства, которыми характеризуют звучание наушников некоторые аудио энтузиасты? Иногда это просто аудиофильские выдумки, а иногда лишь побочные эффекты АЧХ. Так, например, в случае наушников, «сцена» определяется прежде всего активацией резонансов и интерференций, присущих конкретной ушной раковине. Это, в конечном итоге, просто пики и провалы на АЧХ, которые, если их индивидуально измерить, могут быть эмулированы эквалайзером. Хорошие наушники активируют эти индивидуальные резонансы без применения эквалайзера.

Рисунок 2. Форма ушной раковины определяет индивидуальные резонансы и спады на АЧХ, воспринимаемые барабанной перепонкой.

Ну а что по поводу других объективно измеряемых параметров?

Помимо искажений, на некоторых ресурсах вы можете найти измерения фазы, импульсную характеристику, реакцию на ступеньку и прочее. Правда заключается в том, что импульсная характеристика и реакция на ступеньку — это лишь иной вид отображения АЧХ и ФЧХ — во временной области, вместо частотной. То есть, зная лишь АЧХ и ФЧХ, можно построить реакцию системы на единичный импульс или ступеньку вообще без каких-либо измерений. Ну а наушники представляют собой минимально-фазовую систему — изменение их АЧХ меняют фазу, а изменение фазы — АЧХ. То есть, в их случае, форму импульсной характеристики или реакции на ступеньку можно воссоздать с помощью одного лишь минимально-фазового эквалайзера и ничего более, применив в аудиоредакторе измеренную некомпенсированную АЧХ к исходному идеальному сигналу (ступеньке или импульсу). То есть, в случае наушников, как минимально-фазовой системы, все эти измерения не несут вообще никакой информации и лишь по-другому отображают АЧХ. Примеры, где с помощью одного лишь эквалайзера точно предсказывалась форма импусльной и других характеристик:

Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4

А что насчет так называемых «ватерфоллов»? Они, в случае минимально-фазовой системы, тоже лишь отражают АЧХ. Убираете пик — убираете «звон» ватерфолла. Статья на эту тему. Да и корреляции между качеством звучания и видом ватерфолла нет никакой. Эту тему подробно исследовал Floyd E. Toole еще много лет назад.

В общем, в соответствии с реальными исследованиями и математикой, ответ однозначен:

другие факторы, помимо АЧХ, чаще всего, не имеют существенного значения для качества звука наушников. Действительно важны только АЧХ и, изредка, искажения, если последние превышают порог слышимости.

Здесь следует заметить, что даже наушники за 10 долларов могут иметь очень низкий уровень искажений, за пределами слышимости на музыкальном сигнале. Например:

Измерения Panasonic RP-HJE120
Измерения SONY MH750

И какая от этого, в конечном итоге, польза?

Получается, если точно эквализировать наушники к одной АЧХ, то звучать они будут тоже неотличимо? Для большинства наушников, независимо от ценовой категории, ответ однозначен: да, будут звучать одинаково. Точнее говоря, разные модели наушников будут звучать настолько же похоже, насколько одни и те же наушники, надетые по-разному. Потому что даже одни и те же наушники меняют звук, когда смещаются относительно уха на несколько миллиметров, или когда надеты на длинные волосы, или на дужку очков, или, для внутриканальных наушников, вставленны чуть глубже в ушной канал. То есть, каждый раз надеевая наушники, вы будете воспринимать немного (а иногда и существенно!) разный звук — это факт, который легко измеряется.

Но главная проблема заключается в том, что речь идет именно о воспринимаемой АЧХ наушников, то есть той, что возникает в результате взаимодействия звука, излучаемого наушниками, с конкретно вашей ушной раковиной и ушным каналом, и улавливаемой барабанной перепонкой.

Измерить такую индивидуальную характеристику непросто. Производители делают замеры своих продуктов с помощью имитации «усредненной» слуховой системы человека. Например такой или такой. При этом надо понимать, что индивидуальные особенности (форма уха, волосы, прижим наушников, герметичность и так далее) могут вносить свои коррективы в итоговую АЧХ, иногда очень существенные. Однако, даже результат эквализации в соответствии с измерениями на подобных «усреденных» профессиональных системах грубо предсказывают, как те или иные наушники будут звучать для большинства людей (точнее, для «усредненного» человека).

Рисунок 3. Системы имитации слуха, используемые производителями для разработки и тестирования наушников.

Как можно самостоятельно улучшить качество звучания уже имеющихся у вас наушников?

Если колебания их АЧХ не слишком велики и нет узких пиков и провалов, то наушники, чаще всего, могут быть успешно эквализированны к нужной АЧХ, и демонстрировать хорошее качество звучания. Для этого, например, можно найти свою модель среди измеренных на профессиональной имитации слуховой системы на этих ресурсах и эквализировать ее:

1. www.reddit.com/r/oratory1990/wiki/index/list_of_presets
2. crinacle.com/graphs

либо, найти наушники в полном сборнике пресетов, составленных на основе этих и других ресурсов:

3. github.com/jaakkopasanen/AutoEq/tree/master/results (гайд здесь)

В пункте 3 вы также найдете инструкции и настройки для различных эквалайзеров на Windows, Android, macOS, которые могут сделать звучание ваших наушников либо отличным, либо, по крайней мере, лучшим, чем уже есть. Проблемы возникнут в случае, если наушники имеют слишком уж узкие пики и провалы, либо отклонения слишком большой амплитуды, либо у них слишком высокий уровень искажений — эквалайзер просто не в состоянии всего этого исправить.

Если же применение данных пресетов не дает вам желаемого качества (потому что измерительный стенд-имитация может сильно отличаться от конкретно вашего уха, особенно для частот выше 2 кГц), то есть другой, индивидуализированный метод, основанный на вашем собственном восприятии АЧХ. С его помощью можно заставить почти любые наушники звучать конкретно для вас одинаково, ну или очень похоже. Он позволяет выполнить индивидуальное копирование звука с одних наушников на другие. Его я, возможно, опишу в другой раз…