Chus, esta bueno como empiesa el rasonamiento, con los distintos materiales de construccion de los tweeter ...
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El mundo más allá de 20kHz
Usando un estudio del mecanismo humano de la audiencia como su fundación, el fundador David E Blackmer de los terraplenes presenta sus discusiones para, y su visión, del audio de alta definición
TAQUÍ ES MUCHA controversia sobre cómo puede ser que nos movamos adelante hacia una reproducción más de alta calidad del sonido. El estándar del compacto-disco asume que no hay información útil más allá de 20kHz y por lo tanto incluye un filtro de la ladrillo-pared apenas sobre 20kHz. Muchos oyentes oyen una gran diferencia cuando las señales audio band-limited 20kHz se comparan con las señales anchas de la venda. Un número de sistemas digitales se han propuesto que muestrean señales audio en 96kHz y sobre, y con hasta 24 pedacitos de quantisation.
Han entrenado a muchos ingenieros para creer que la audiencia humana no recibe ninguna entrada significativa de componentes de la frecuencia sobre 20kHz. He leído muchas letras furiosas de tales ingenieros que insistían que la información sobre 20kHz es claramente inútil, y cualquier tentativa de incluir tal información en señales audio es engañoso, derrochador y absurdo, y que cualesquiera derecho-importaban ingeniero audio deben realizar que esta limitación 20kHz se ha sabido para ser una limitación absoluta por muchas décadas. Los de nosotros se convenzan que de que hay información audio críticamente importante por lo menos a 40kHz se ven como equivocados.
Debemos mirar los mecanismos implicados en la audiencia, y procuramos entenderlos. Con ése que entiende podemos desarrollar un modelo de las capacidades del transduction y los sistemas del análisis en la audición y el trabajo humanos hacia los nuevos y mejores estándares para el sistema audio diseñan.
Qué me consiguió comenzado en mi búsqueda para entender las capacidades de la audiencia humana más allá de 20kHz era un incidente en los últimos años ochenta. Había adquirido un sistema de MLSSA y acabo de comparar el sonido y la respuesta de un grupo de altavoces de agudos de la bóveda de la alta calidad. El mejor de éstos tenía respuesta de frecuencia virtualmente idéntica a 20kHz, con todo él sonaba muy diferente.
Cuando miraba de cerca su respuesta más allá de 20kHz él era visiblemente absolutamente diferente. Los altavoces de agudos de la metal-bo'veda tenían una cerca irregular del piquete de picos y de valles en su respuesta de amplitud sobre 20kHz. Los altavoces de agudos de la seda-bo'veda exhibieron una caída lisa apagado sobre 20kHz. La bóveda del metal sonaba áspero comparado a la bóveda de seda. ¿Cómo podía esto ser? No puedo oír tonos incluso a 20kHz, pero la diferencia era audible y realmente absolutamente drástica. Más bien que negando lo que oí claramente, comencé a buscar otras explicaciones.
La GALLINAde W VISTA de un punto evolutivo del soporte, audiencia humana se ha convertido en cuáles es porque es una herramienta de la supervivencia. El sentido auditivo humano es muy eficaz en extraer cada detalle posible del mundo alrededor de nosotros de modo que nosotros y nuestros antepasados puede ser que evitemos peligro, encontremos el alimento, nos comuniquemos, gocemos de los sonidos de la naturaleza, y apreciemos la belleza de lo que llamamos música. La audiencia humana está generalmente, yo cree, entendido mal para ser sobre todo un sistema del análisis de frecuencia. El modelo frecuente de la audiencia humana presume que la opinión auditiva está basada en la interpretación del cerebro de las salidas de un sistema del análisis de frecuencia que sea esencialmente un filtro ancho del peine de la gama dinámica, en donde la intensidad de cada componente de la frecuencia se transmite al cerebro. Este filtro del peine es ciertamente una parte importante de nuestro sistema sano del análisis, y un qué filtro asombroso es. Cada zona de la frecuencia se templa agudamente con un sistema mecánico negativo de la resistencia. Además, el Q que templa de cada elemento filtrante se ajusta de acuerdo con los comandos enviados de nuevo a la cóclea por una serie de centros del preanálisis (los núcleos cocleares) cerca del vástago de cerebro. Un número de fibras muy rápidas del nervio de la transmisio'n-tarifa conectan la salida de cada célula de pelo con estos núcleos cocleares. La capacidad humana de interpretar la información de la frecuencia es asombrosa. Claramente, sin embargo, algo va en ése no se puede explicar enteramente en términos de nuestra capacidad de oír tonos.
El oido interno es un dispositivo complejo con los detalles increíbles en su construcción. Las ondas acústicas de la presión se convierten en pulsos del nervio en el oido interno, específicamente en la cóclea, que es un tubo espiral llenado líquido. La señal acústica es recibida por la membrana tympanic donde se convierte a las fuerzas mecánicas que se transmiten a la ventana oval entonces en la cóclea adonde las ondas de la presión pasan a lo largo de la membrana basilar. Esta membrana basilar es un dispositivo de transmisión acústico activo. A lo largo de la membrana basilar están las filas de dos diversos tipos de células de pelo, designados generalmente internos y externos.
Las células de pelo internas se relacionan claramente con el sistema del análisis de frecuencia descrito arriba. Solamente cerca de 3.000 de las 15.000 células de pelo en la membrana basilar están implicados en la información transducing de la frecuencia usando las salidas de este filtro de la onda que viaja. ¿Las células de pelo externas hacen claramente algo más, pero qué?
Hay cerca de 12.000 células de pelo ' externas ' dispuestas en tres o cuatro filas. Hay cuatro veces tantas células de pelo externas como cells(interno del pelo!) Sin embargo, los solamente cerca de 20% de las trayectorias disponibles totales del nervio las conectan con el cerebro. Las células de pelo externas son interconectadas por las fibras del nervio en una red distribuida. Este arsenal se parece actuar como analizador de la forma de onda, un transductor de baja frecuencia, y como centro del comando para el músculo rápido estupendo las fibras (actinia) que amplifican y afilan viajar agitan que pasan a lo largo de la membrana basilar de tal modo que produce el filtro del peine. También tiene la capacidad de extraer la información y de transmitirla a los centros de análisis en el complejo olivary, y entonces encendido a la corteza del cerebro donde ocurre el conocimiento consciente de patrones sonic. La información de las células de pelo externas, que se parece ser relacionada más con la forma de onda que frecuencia, se correlaciona ciertamente con el dominio de la frecuencia y la otra información en el cerebro para producir el sentido auditivo.
Nuestro sistema auditivo del análisis es extraordinario sensible a los límites (cualquier acontecimiento significativo o punto inicial o final del cambio). Un resultado de este proceso de la detección del límite es el conocimiento mucho mayor del sonido inicial en una serie compleja de sonidos tales como un campo reverberant de los sonidos. Este componente inicial de los sonidos es responsable de la mayoría de nuestro sentido del contenido, del significado, y del balance de la frecuencia en una señal compleja. El sistema auditivo humano es evidentemente sensible a la información del impulso encajada en los tonos. Mi suspicacia es que este sentido está detrás de qué se refiere comúnmente como ' aire ' en la literatura high-end. Probablemente también se relaciona con en lo que pensamos como ' textura ' y ' timbre ' que cuál da cada sonido es carácter individual distintivo. Lo que le llamamos, sugiero que la información del impulso sea una parte importante de cómo los seres humanos oyen.
Todas las señales de salida de la cóclea se transmiten en fibras del nervio como pulso y señales moduladas posición del pulso. Estas señales se utilizan a la información del transduce sobre frecuencia, intensidad, forma de onda, el índice del cambio y el tiempo. Las frecuencias más bajas son transduced a los impulsos de nervio en el sistema auditivo de una manera que sorprende. La salida de la célula de pelo para las frecuencias más bajas se transmite sobre todo como grupos de los pulsos que corresponden fuertemente a la mitad positiva de la onda acústica de la presión con pocos si cualquier pulso que es transmitido durante la mitad negativa de la onda de la presión. Con eficacia, estas fibras del nervio transmiten en la media onda positiva solamente. Esta situación existe hasta algo sobre 1kHz con los picos de media-onda discernable que montan encima de la señal auditiva del nervio que es claramente visible por lo menos a 5kHz. Hay un límite agudo al principio y fin de cada grupo positivo del pulso de la presión, aproximadamente en el eje central de la onda de la presión. Este transduction del grupo del pulso con límites agudos en el eje es uno de los mecanismos importantes que considera la resolución del tiempo del oído humano. En 1929 Von Bekesy publicó una medida de la acuidad sana humana de la posición que traduce a una resolución del tiempo de mejor que 10µs entre los oídos. Nordmark, en un artículo 1976, concluyó que la resolución intramuros es mejor que 2µs; la resolución intramuros del tiempo en 250Hz se dice para estar sobre 10µs que traduzca para mejorar que 1° de la fase en esta frecuencia.
El sistema humano de la audiencia utiliza forma de onda así como frecuencia para analizar señales. Es importante mantener forma de onda exacta hasta la región de la frecuencia más alta con la reproducción exacta de detalles abajo a 5µs a 10µs. La exactitud de los detalles de la frecuencia baja es igualmente importante. Encontramos muchos sonidos de la frecuencia baja tales como tambores adquirimos una fuerza notable y un impacto emocional cuando la forma de onda se reproduce exactamente. Note por favor que los sonidos excepcionales del tambor en los muertos pueden bailar el CD en el laberinto. El sonido del tambor se parece tener muy bajo un fundamental, quizá sobre 20Hz. Muestreamos el bitstream de este sonido y encontramos que la primera forma de onda positiva tenía dos veces el período de la forma de onda subsecuente 40Hz. Al parecer un medio ciclo de 20Hz era bastante para hacer el sonido entero parecerse tener un fundamental 20Hz.
Las células internas y externas del sistema auditivo humano, de pelo, pueden analizar los centenares de componentes casi simultáneos de los sonidos, identificando la localización de la fuente, la frecuencia, el tiempo, la intensidad, y los acontecimientos transitorios en cada uno de estos muchos sonidos simultáneamente y desarrollar un mapa espacial detallado de todos estos sonidos con conocimiento de cada fuente sana, de su posición, del carácter, del timbre, de la intensidad, y de el resto de las etiquetas de la identificación que poder unir a las fuentes y a los acontecimientos sonic. Creo que esta información de la calidad de sonido incluye la forma de onda, identificación transitoria encajada, e identificación componente de alta frecuencia por lo menos a 40kHz (incluso si usted no puede ' oír ' estas frecuencias en forma aislada).
REUNIÓNde T O los requisitos de la opinión auditiva humana creo COMPLETAMENTE que un sistema de los sonidos debe cubrir la gama de frecuencia alrededor de 15Hz por lo menos a 40kHz (algo dice 80kHz o más) con la gama dinámica excesiva 120dB para manejar correctamente picos transitorios y con una exactitud transitoria del tiempo de algunos microsegundos en los de alta frecuencia y la exactitud de la fase 1°-2° abajo a 30Hz. Este estándar está más allá de las capacidades de los actuales sistemas del día pero es el más importante que entendemos la degradación de la calidad de sonido percibida que resulta de los compromisos ahora que son hechos en los sistemas sanos de la entrega en uso. Los transductores son las áreas problemáticas más obvias, pero los sistemas del almacenaje y toda la electrónica e interconexiones son importantes también.
Nuestra meta en los terraplenes es producir las herramientas audio que son más exacto lejano que el equipo más viejo que crecimos para arriba encendido. Estamos empujando ciertamente el sobre. Por ejemplo, especificamos nuestro preamplificación LAB102 de 2Hz a 100kHz ±0.1dB. Algunos pudieron creer que este funcionamiento de la amplia gama a ser poco importante, sino a escuchar el sonido del LAB102, él es verdadero-a-vida exacta. En hecho el 1dB abajo señala del preamplificación del LABORATORIO es 0.4Hz y 1.3MHz, pero ésa no es la llave a su exactitud. Su tiempo de subida cuadrado de la onda es un cuarto de un microsegundo. Su respuesta del impulso es prácticamente perfecta.
Los micrófonos son el primer acoplamiento en la cadena audio, traduciendo las ondas de la presión en el aire a señales eléctricas. La mayoría de micrófonos de hoy no son muy exactos. Muy pocos tienen buena respuesta de frecuencia sobre la gama entera 15Hz-40kHz que creo ser necesaria para el sonido exacto. En la mayoría de los micrófonos el dispositivo acústico activo es un diafragma que recibe las ondas acústicas, y como una cabeza del tambor sonará cuando está pulsada. Para hacer materias peores, la cápsula de la recolección se contiene generalmente en una jaula con muchas resonancias y reflexiones internas que color adicional el sonido. Los micrófonos direccionales, porque alcanzan direccionalidad muestreando el sonido en los puntos múltiples, están al lado de la naturaleza menos exacta que omnis. El sonido, las reflexiones y las trayectorias múltiples al diafragma agregan hasta exceso de fase. Estos micrófonos manchan la señal en el dominio de tiempo.
Hemos aprendido después de que muchas medidas y escuchar cuidadoso que la respuesta verdadera del impulso de micrófonos es un indicador mejor de la calidad de sonido que la respuesta de amplitud de la frecuencia. Los micrófonos con funcionamiento largo y dismétrico del impulso serán coloreados que ésos con las colas cortas del impulso. Para ilustrar este punto hemos registrado cuidadosamente una variedad de fuentes usando dos diversos modelos del omni (terraplenes QTC1 y otro modelo bien conocido) ambos de los cuales tenga respuesta de frecuencia plana a 40kHz dentro de -1dB.(Fig.1: QTC1 contra 4007). Cuando está jugado detrás en los altavoces de alta calidad el sonido de estos dos micrófonos es absolutamente diferente. Cuando está jugada detrás en altavoces con la respuesta casi perfecta del impulso y de paso, que tenemos en nuestro laboratorio, la diferencia es aún más evidente. La única diferencia significativa que hemos podido identificar entre estos dos micrófonos es su respuesta del impulso.
Hemos desarrollado un sistema para derivar la respuesta de frecuencia de un micrófono de su respuesta del impulso. Después de comparaciones numerosas entre los resultados de nuestra conversión del impulso y los resultados del método más común de la substitución nos convencen de la validez de esto como estándar primario. Usted verá varios ejemplos de esto en Fig.2.
Ver la forma de onda como respuesta del impulso es mejor para interpretar la información de una frecuencia más alta. La información de una frecuencia más baja se entiende más fácilmente de examinar la respuesta de la paso-funcio'n que es el integral matemático de la respuesta del impulso. Ambas curvas contienen toda la información sobre frecuencia y miden el tiempo de respuesta dentro de los límites impuestos para el momento en que ventana, los procesos del muestreo y ruido.
La electrónica en sistemas del sonido de la calidad muy alta debe también ser excepcional. La distorsión y la intermodulación transitoria se deben celebrar a algunas partes por millón en cada etapa de la amplificación, especialmente en sistemas con muchos amplificadores en cada cadena. En el diseño de circuito interno de amplificadores audio es especialmente importante separar el punto de referencia de la señal en cada etapa de las corrientes de la vuelta de la fuente de alimentación que son generalmente terrible no lineales. Los circuitos de entrada de la diferencia en cada etapa deben extraer la señal verdadera de la etapa anterior en el amplificador. Cualquier regeneración total debe referirse de los terminales de salida y comparar directamente a los terminales de la entrada para prevenir la adición del grunge y de la interferencia de tierra con la señal. La falta de observar estas reglas da lugar a un ' sonido áspero del transistor '. Sin embargo, los transistores se pueden utilizar en una manera que dé lugar a una distorsión arbitrariamente baja, intermodulación, acoplador del ruido de la fuente de alimentación, y lo que pueden nombrar, y pueden por lo tanto entregar otros errores nosotros la perfección perceptiva en la amplificación audio de la señal. (utilizo la ' perfección perceptiva ' para significar un sistema o un componente tan excelente que no tiene ningún error que se podría percibir posiblemente por la audiencia humana en su mejor.) Mi objetivo de diseño actual en los amplificadores es tener toda la distorsión armónica incluyendo productos de la intermodulación del gemelo-tono 19kHz y 20kHz debajo de 1 porción por millón y tener ruido a-weighted por lo menos 130dB debajo de salida máxima de la onda del seno. Asumo que una señal puede pasar a través de muchos tales amplificadores en un sistema sin la degradación perceptible en calidad de la señal.
Muchas fuentes audio de la señal tienen picos transitorios extremadamente altos, a menudo tan arriba como 20dB sobre el nivel leyó en un indicador del volumen. Es importante tener un poco de herramienta adecuada de la medida en un sistema audio de la amplificación para medir picos y para determinarse que se están manejando apropiadamente. Muchos de los metros máximos disponibles de la lectura no leen niveles máximos instantáneos verdaderos, sino responden algo más cercano a un 300µs a la aproximación máxima hecha un promedio 1ms. Todos los componentes del sistema incluyendo los amplificadores y los altavoces de energía se deben diseñar para reproducir los picos originales exactamente. Los sistemas de la grabación truncan los picos que están más allá de su capacidad. Los registradores de cinta análogos tienen a menudo una compresión lisa de picos que se mire a menudo como menos perjudicial al sonido.
MCUALQUIER RECORDISTS incluso como este truncamiento máximo y lo utiliza intencionalmente. La mayoría de los registradores digitales tienen un efecto de la ladrillo-pared en el cual cualquier exceso de pico se ajuste apagado con efectos desastrosos sobre los altavoces de agudos, y oídos del oyente. Los compresores y los limitadores se utilizan a menudo para reducir suavemente los picos que estarían de otra manera más allá de la capacidad del sistema. Tales unidades con los detectores del nivel del RMS suenan generalmente mejor que ésos con los detectores del promedio o del cuasi-pico. También, tenga cuidado de seleccionar los procesadores de la señal para la distorsión baja. Si se diseñan bien, la distorsión será muy baja cuando no se requiere ningún cambio del aumento. La distorsión durante la compresión será casi enteramente la tercera distorsión armónica que no es detectada fácilmente por el oído y que es generalmente aceptable cuando puede ser oído.
Una mirada en las especificaciones de algo del extremo estupendo-alto altamente clasificado, ' ninguna regeneración ', tubo de vacío, los amplificadores de energía revela cuánto distorsión es aceptable, o aún preferible, a algunos audiophiles excesivamente bien-inclinados.
Todas las conexiones entre diversas partes del sistema eléctrico se deben diseñar para eliminar el ruido y los errores de la señal debido a la línea de energía corrientes de tierra, los campos magnéticos de la CA, recolección del RF, interferencia, y los efectos dieléctricos de la absorción en el aislamiento del alambre. Esto es crítico.
Los altavoces son el otro extremo del sistema audio. Convierten señales eléctricas en ondas de la presión en el aire. Los altavoces son generalmente incluso menos exactos que los micrófonos. La fabricación de un altavoz que resuelva el estándar mencionado arriba es problemática. El altavoz ideal es una fuente del punto. Ningún conductor existe hasta ahora que puede reproducir exactamente la gama entera 15Hz-40kHz. Todos los sistemas del altavoz del multidriver implican compensaciones y compromisos.
Hemos construido varios sistemas experimentales del altavoz que aplican los mismos principios del tiempo-dominio usados en nuestros micrófonos de los terraplenes. Los resultados han sido muy prometedores. Pues acercamos a respuesta perfecta del impulso y de la paso-funcio'n algo mágico sucede. La calidad de sonido llega a ser realista. En una situación viva del sonido-refuerzo del jazz usando algo de nuestros altavoces experimentales y de nuestro mics SR71 la calidad de sonido no cambió con la amplificación. De las audiencias sonaba como si no fuera amplificada en todos aunque estábamos agudo enterados que el sonido era más ruidoso. Incluso con aumento bastante no sonaba como pasaba a través de los altavoces.
El escuchar una cierta música coral de Bach que registramos con los micrófonos QTC1 en un registrador del muestreo 96kHz, y jugado detrás a través de nuestros altavoces del modelo de la ingeniería es una experiencia alarmante. El detalle y la proyección de imagen están atontando. Usted puede oír a la izquierda a la derecha, afrontar para mover hacia atrás y rematar para basar como si usted esté allí en el cuarto con los ejecutantes. Es emocionante encontrar que estamos haciendo tal buen progreso hacia nuestra meta.
He oído que el Victor Talking Machine Company funcionó el ads en los años 20 en los cuales Enrique Caruso fue cotizado como diciendo que el Victrola era tan bueno que su sonido era indistinguible de su propia voz viva. En años 70 la investigación acústica funcionó el ads similar, con considerablemente más justificación, sobre vivo contra cuartetos registrados de la secuencia. ¿Nosotros ha venido una manera larga desde entonces, pero puede nosotros alcanzar la perfección perceptiva? ¿Sospecho ese sonido verdaderamente excelente, quizás incluso perfección perceptiva? Como un punto de la referencia usted debe montar un sistema de la prueba con los micrófonos y los altavoces que tienen respuesta excelente del impulso y de paso, por lo tanto respuesta de frecuencia casi perfecta, junto con los amplificadores de distorsión bajos. Pruébelo como un sistema sano del refuerzo y o sistema de supervisión del estudio con fuentes de la voz y de la música. Le, a los ejecutantes, y a las audiencias sorprenderán en el resultado. ¿Usted no tiene tal sistema? ¿No es eso imposible, usted dice? ¡No es! ¡Lo hemos hecho! Si usted desea más información, aquí están varios libros que creo que cualquier persona que está implicada intenso en audio debe poseer y leer y después releer muchas veces.
Una introducción a la fisiología de la audiencia, 2da edición
James O. Pickles, Prensa Académica 1988
Pbk del ISBN 0-12-554753-6 o del ISBN 0-12-554754-4.
Audiencia de Spacial, edición revisada
Jen Blauert, Prensa 1997 del Mit
ISBN 0-262-02413-6
Experimentos en la audiencia, Georg von Békésy
Sociedad acústica de América
ISBN 0-88318-630-6
Audiencia, Gulick et al
Universidad De Oxford Press1989
ISBN 0-19-50307-3
