Все живые существа слышат по-разному. Человеческая восприимчивость ограничена диапазоном, который способно слышать наше ухо в силу его строения. А вот собаки, кошки и насекомые слышат даже ультразвук, который вызывает у них раздражение и защитную реакцию. Это наглядно показывает, что некоторые физические явления всё равно существуют, пускай и находятся за границами наших органов чувств.
Но даже если мы не можем уловить сверхвысокие и сверхнизкие частоты, это не значит, что они не влияют на то, что мы действительно слышим. Одним из способов улучшить звучание устройств High End в последние годы стало значительное расширение частотного отклика усилителей и акустики. Для одних это стало обязательным критерием при выборе, для других — поводом для скепсиса. Чтобы понять, кто прав, изучим немного теории и посмотрим, что она значит на практике.
Что такое частота
Для начала разберемся в том, почему вы вообще говорим о частотах. Звук создается механическими колебаниями объекта-источника, которые перемещаются по воздуху, жидкости или твердым телам в виде волны. Волна звука состоит из множества таких колебаний, которые повторяются за определенные промежутки времени. Отношение количества колебаний к периоду, за который они происходят, и называется частотой.
Понятие частоты можно встретить не только в звуке, но и в других областях физики — например, когда мы говорим о свете, токе и механических процессах. Во всех этих случаях частота измеряется в герцах (Гц), названных в честь немецкого физика Генриха Герца, который первым изучил многие свойства электромагнитных волн.
Звуковые частоты
Когда мы говорим об акустических волнах, от их частоты зависит высота звука, которую мы слышим. Чем медленнее колебания, тем она ниже, а с их ускорением увеличивается и высота. Диапазон нашего слуха — примерно от 20 до 20 000 Гц (или 20 кГц). В этот промежуток частично укладываются одиннадцать музыкальных октав, из которых полностью услышать мы можем всего девять — этого хватает для любых инструментов и, тем более, наших собственных голосов. Ниже этих значений — инфразвук, выше — ультразвук.
Значения слышимого диапазона весьма условны — для каждого человека они будут индивидуальны, не говоря уже о возрастных изменениях. Чем старше мы становимся, тем меньше слышим высоких частот. Как правило, острота слуха взрослого человека постепенно снижается до 15–17 кГц, а к старости верхняя граница может достигать и 12–13 кГц.
Важную роль играют и разнообразные повреждения слухового аппарата — даже если избегать серьезных травм, частое нахождение в шумном окружении не проходит бесследно. Чтобы уберечь себя от потерь, важно соблюдать хотя бы минимальные меры безопасности — брать беруши на громкие концерты, а дома не выкручивать уровень наушников на максимум.
Частоты в музыке — ноты, октавы и обертоны
В традиционной музыкальной системе каждой ноте соответствует своя фиксированная частота. Например, ля первой октавы можно найти на частоте 440 Гц. Это целое число без дробных частей, поэтому именно это значение и равную ему ноту используют как удобный стандарт для настройки всех инструментов с помощью камертона.
Нота в одной октаве отличается от той же ноты в соседней октаве ровно в два раза. Во второй октаве ля звучит на частоте 880 Гц, а если мы, наоборот, пойдем вниз, то встретим ее на отметке 220 Гц.
У каждой ноты есть еще и целый набор обертонов — призвуков, которые появляются из-за сложной природы и неоднородности источников звука. На их формирование может влиять длина струн, вибрации корпуса и множество других параметров. Обертоны могут быть гармоническими (то есть совпадающими с частотами нотного звукоряда) или негармоническими (выбиваться за пределы звукоряда).
Гармонические обертоны могут добавлять широты, плотности и жизни оригинальному звуку, а негармонические, наоборот, мешать восприятию. Поэтому контроль над обертонами является важной частью как при исполнении музыки, так и при создании и настройке акустических систем.
Характеристики частот: от 20 Гц до 20 кГц
За разными частями звукового спектра закрепились устойчивые характеристики и даже конкретные названия. Наше восприятие звуков сильно зависит от их расположения в диапазоне — какие-то могут нас утомлять и вызывать раздражение, а без других музыкальная картина покажется слишком плоской. Более тонко распределить различные частотные зоны можно по упомянутым выше октавам, но для более простого понимания используется разделение на семь категорий.
Суббас — от 20 до 60 Гц
Область суббаса находится в самом начале слышимого диапазона. Это низкие басовые частоты, которые мы скорее почувствуем телом, чем ушами. Для настолько низких частот требуется не только острый слух, но и очень отзывчивая аппаратура. Не помешает качественный сабвуфер или широкополосная акустика с экстремально высокой отзывчивостью.
Бас — от 60 до 250 Гц
Стандартный бас находится уже в комфортной для уха зоне и составляет композиционную основу практически всей современной музыки. Если суббас можно назвать скорее зоной дополнительных впечатлений, то без баса уже точно не обойтись — в этот спектр входят бас-гитара, бочка, левые октавы пианино и множество других инструментов. Хороший отклик в низах — один из главных признаков по-настоящему качественной аудиосистемы.
Нижняя середина — от 250 до 500 Гц
Здесь «живут» главные обертоны басов и фундаментальные частоты большинства обычных инструментов. Низкий средний спектр важен для того, чтобы выстроить характер звука, сделать его плотным и интересным, отведя каждому инструменту свое место.
Середина — от 500 Гц до 2 кГц
«Настоящая» середина — зона читаемости, в которой сосредоточена информация, отвечающая за общую ясность звука. На этот спектр выпадает большинство привычных нам звуков вроде клавишных, гитар и вокала. Правильная обработка и воспроизведение середины очень важно, чтобы не устроить кашу из инструментов. А слишком большой акцент в районе 1 кГц и вовсе может сделать «металлический» звук, свойственный очень дешевой аппаратуре.
Верхняя середина — от 2 до 4 кГц
Это область резонансов и обертонов. Наши уши особенно чувствительны к этой переходной зоне между серединой и верхами, так как здесь дают о себе знать все неприятные призвуки и дефекты исполнения, записи и обработки. Здесь залог успеха — в абсолютной линейности, чтобы нам не приходилось морщиться от взрывных согласных и грязного микса.
Зона присутствия — от 4 до 6 кГц
Под так называемой зоной присутствия понимают небольшой отрезок в начальной области высоких частот. Этот диапазон отвечает за дополнительную ясность, яркость и объемность звука. Он называется так из-за того, что грамотная настройка отклика в этой зоне способна заставить нас поверить, что инструменты находятся с нами в одной комнате и мы слушаем живое выступление.
Верхний диапазон — от 6 до 20 кГц
Верх слышимого диапазона — область «воздушности». Это детали, которые кажутся неуловимыми, но их отсутствие моментально дает о себе знать. Здесь сосредоточены самые тонкие обертоны, за счет которых музыка обретает ощущение пространства и дыхания. Именно вокруг этого участка ведутся споры — достаточно ли нам 20 кГц или возможности акустики должны идти дальше, чтобы обеспечить передачу всех нюансов?
Частотный отклик аудиосистем
Знаниями о правильной работе со звуковым спектром пользуются как музыканты и звукорежиссеры, так и инженеры акустики и других устройств для воспроизведения звука. Здесь важен труд всех участников этой обширной индустрии, ведь по-настоящему впечатляющий опыт мы можем получить только тогда, когда слушаем качественный источник через настолько же качественную аппаратуру.
Хорошая акустическая система стремится воспроизвести аудио максимально достоверно, а для этого она обладать хорошим частотным откликом и амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Этот параметр зависит от тщательного подбора материалов и технологий и их взаимодействия друг с другом.
Широкополосная акустика с тонко настроенным кроссовером — залог грамотной передачи всех необходимых частот. Когда спектр разбит на индивидуальные части, за которые отвечает собственный динамик, да еще и с собственным эквалайзером, у нас появляется гораздо больше контроля и уверенности в качестве звука. Важен каждый элемент — конструкция драйвера, материал конуса, жесткость подвески. Динамик должен легко откликаться на любой импульс, но не вылетать за пределы рабочей зоны, чтобы не терять информацию. Материал и наполнение корпуса тоже важны, чтобы колонки не создавали лишних резонансов и обертонов.
Свою роль в общей звуковой картине играют многие компоненты системы. На всем пути следования звука через полный тракт находится множество элементов, которые могут ослабить или усилить сигнал в области определенных частот. При выборе каждого из них, будь это интегральный усилитель или межблочный кабель, стоит обращать внимание на то, какой характер он привносит в общее звучание системы.
Расширенные верхние частоты — нужны ли они?
Широта диапазона — ключевой параметр при выборе аудиотехники, но как именно он должен выглядеть? Казалось бы, если мы слышим только то, что происходит между 20 Гц и 20 кГц, этого должно быть достаточно — даже если кто-то пишет музыку за пределами этих частот, мы ее не услышим.
На самом деле, всё не так просто. Сегодня характеристики многих устройств класса Hi-End выходят за пределы слышимости и в нижнем, и в верхнем конце спектра. Для рядового слушателя это может показаться простой гонкой цифр — если у нас больше, то мы лучше. В обсуждениях можно встретить и теорию о том, что производители просто указывают весь возможный диапазон своих динамиков, ориентируясь на материалы и конструкцию.
Хотя своя доля правды есть в обеих точках зрения, всё это — не пустые цифры. Дело в том, что границы диапазона устанавливаются с помощью фильтров — они отсекают частоты там, где они нам больше не нужны. Здесь и возникает проблема, ведь эти отсечки выглядят не как строго вертикальный обрез, а как крутой холм, у которого есть вершина и спуск. Выставляя фильтр на 20 кГц, мы на самом деле задеваем и ближайшие частоты, которые еще находятся в пределах слышимости. Из-за этого теряется часть полезной информации и большинство «воздуха», который создает ощущение по-настоящему высококачественного звука. Этого можно избежать, передвинув отсечку как можно выше и дав системе «дышать» полной грудью.
Другой аргумент — физический. Создавая электронные контуры, системы драйверов и купола динамиков с таким большим запасом отклика, инженеры усиливают их возможности в реальном рабочем спектре. Хорошую метафору озвучили в одном из обсуждений на просторах Сети — представьте, что мы едем по дороге с ограничением скорости 80 км/ч. Если максимальная скорость нашей машины — те же 80 км/ч, то всю дорогу она будет вести себя так, как будто сейчас развалится. А вот если мы пересядем на спорткар, то для него скорость на обычной трассе будет комфортной и едва заметной.
В аудиосистемах происходит то же самое — если она работает на пределе возможностей, появляется клипование и искажение звука. А если она сделана с прицелом на фантастические значения, то со и стандартными справится без проблем. В конце концов, вся индустрия Hi-End построена на избыточности, и именно поэтому меньшего мы уже и не ждем.
Итоги
Частота — важнейшая составляющая звука, от передачи которой зависит то, услышим ли мы вообще музыку так, как она задумывалась. Свою роль в воплощении авторского замысла играет всё — от инструментов и технологии записи до работы инженеров и качества оборудования у конечного слушателя. Чтобы получить впечатляющий опыт от вашей любимой музыки, выбирайте впечатляющую акустику, учитывающую все особенности передачи полного частотного диапазона. Сделать правильный выбор вам всегда поможет Галерея «Назаров».
Записаться на прослушивание
ЧИТАТЬ ДРУГИЕ СТАТЬИ
