بررسی صحنه صدا و تست های منفعل هدفون ها

صحنه صدا و تست های منفعل هدفون ها

در ابتدا باید اشاره کنیم که کیفیت Soundstage یا صحنه صدای ذاتی، محتوای صوتی نیست، بلکه هدفون ها باید آنها را ایجاد کنند تا تولید آنها صورت گیرد. آنها تعیین می کنند که صدا از داخل یا جلوی سر می آید، میزان صدا و فضای باز چقدر جادار است و هدفون از نظر صوتی با محیط برهم کنش داشته و مرکز فانتوم چقدر قوی است. اما این چه موقع مهم است؟ هنگامی که یک صحنه صوتی دقیق، بزرگ و جادار، شبیه به تنظیم بلندگوی استریو، مورد نظر است، دارای اهمیت خواهد بود. در اینجا به بررسی صحنه صوتی در هدفون ها خواهیم پرداخت.

Soundstage همانطور که توسط هدفون ایجاد می شود، فضا و محیط صدا را نیز تعیین می کند. به عبارتی، محل و اندازه درک شده میدان صوتی را خود تعیین می کند، در حالی که تصویربرداری، مکان و اندازه اشیاء داخل میدان صدا را مشخص می کند. به عبارت دیگر، صحنه صدا نشانه های محلی سازی و مکانی است که با محتوای صوتی، به صورت ذاتی نیستند و هدفون ها باید آنها را ایجاد کنند. این با تصویربرداری، محلی سازی و نشانه های مکانی ذاتی محتوای صوتی متفاوت است.

تفاوت هدفون ها با صحنه صدایی خوب

یک صحنه صوتی بزرگ، بیشتر برای موارد گوش دادن انتقادی، سینمای خانگی و موارد استفاده از بازی مهم است. یک هدفون با صدای خوب این حس را می دهد که موسیقی در مقابل شما، در اتاقی که نشسته اید و نه در خلاء در سر شما اتفاق می افتد. ایجاد یک صحنه صوتی خوب یکی از سخت ترین کارها برای هدفون است و تقریباً هیچ هدفونی که در در دسترس باشد، نمی تواند از صحنه صدا مانند اسپیکرها تقلید کند.

تا زمانی که به یک صحنه صوتی بزرگ و شبیه اسپیکر و یا به شدت مورد نظر نیاز نباشد، اکثر کاربران از یک هدفون با یک صحنه صدای موجود، کاملاً راضی خواهند بود. ممکن است برخی از افراد حتی متوجه کمبود صحنه صوتی در هدفون ها نشوند، یا یک صحنه صوتی کوچک آن ها را راضی کند، تا زمانی که آن را با تنظیم بلندگوی استریو یا هدفونی با صحنه صدای خوب مقایسه کنند.

صحنه صدا چگونه کار می کند؟

به طور معمول مرجع، برای صحنه صوتی ایده آل هدفون، تنظیم مناسب اسپیکرهای استریو در یک اتاق است. اگرچه چنین تنظیم ایده آلی در دنیای واقعی وجود ندارد، اما این یک مبنای نظری خوب برای تعیین اجزای صحنه صدا را فراهم می کند. بنابراین بر اساس این چارچوب، تفاوت بین اسپیکرها و هدفون ها از نظر محلی سازی و کیفیت فضایی، یعنی مرحله صدا، می تواند به سه دسته تقسیم شود که برای بررسی صحنه صوتی در هدفون ها به آن ها می پردازیم.

جلوه های اتاق :

با اسپیکرها، موسیقی در اتاقی اتفاق می افتد که صدا در اثر بازتاب دیوارها و سایر سطوح تحت تأثیر قرار می گیرد. این در حالی است که  هدفون ها موسیقی را در گوش شما به اجرا در می آورند.

زاویه و منبع صدا :

اسپیکرها در جلو و با زاویه 30 درجه قرار گرفته اند، اما هدفون ها معمولاً با زاویه 90 درجه و بسیار نزدیک به لاله گوش هستند. گوش خارجی که بخشی از عملکرد انتقال سر مرتبط است، نقش اصلی در کمک به سیستم شنوایی انسان برای محلی سازی زاویه و منبع صدا دارد.

از آنجا که شکل pinna یا گوش خارجی بسیار پیچیده و نامتقارن است، به صورت عمودی و افقی متناسب به محل منبع، تشدیدهای مختلفی را تجربه می کنند. این تشدیدها الگوهای خاصی را به پاسخ فرکانس گوش اضافه می کنند که توسط سیستم شنوایی در حالت های بالا و پایین و محلی سازی جلو و عقب تشخیص داده می شود.

  Cross talkیا ارتباط متقابل :

هنگام بررسی صحنه صوتی در هدفون ها و با تنظیم اسپیکرهای استریو، مقداری از صدای اسپیکر سمت چپ به گوش راست می رسد و بالعکس، زیرا هیچ مانعی جدا کننده بین آنها وجود ندارد. اما با هدفو ، به دلیل سد ایجاد شده توسط سر، صدای درایور چپ به گوش راست نمی رسد. در تنظیم اسپیکرهای استریو، نقش متناوب تقویت مرکز فانتوم و انسجام بیشتر تصویر استریو مطرح است.

تست PRTF

به منظور اندازه گیری میزان تعامل بین pinna گوش خارجی و هدفون، آزمایشی ابداع شد که آن را PRTF نامیدند که   مخفف عملکرد انتقال مربوط به گوش خارجی می باشد. برای این تست، یک گوش اضافی برای سر ساختگی ایجاد شد تا پاسخ فرکانس هر هدفون را دو مرحله اندازه گیری کنند. یک بار با گوش سالم و یک بار با گوشی با پینای ساختگی که تفاوت بین دو پاسخ فرکانس PRTF هدفون مشاهده شد. برای ارائه یک مرجع برای به دست آوردن اندازه گیری PRTF ، از یک بلندگو استفاده شد.

یک متر در مقابل سر ساختگی قرار داشت و اندازه گیری پاسخ فرکانس همراه با گوش خارجی و بدون آن در 30 درجه انجام شد. سپس اسپیکر مورد تست PRTF را در 30 درجه به عنوان مرجع انتخاب کردیم، زیرا در اینجا اسپیکرها به صورت استریو قرار می گیرند، اما مطابق نمودارها، با چرخش سر، الگوی مشخصی ظاهر می شود که می تواند در بررسی صحنه صوتی در هدفون ها مطرح باشد.

مرجع تنظیم اندازه گیری PRTF

در طبقه بندی مرحله صدا در بررسی های ما، محاسبات PRTF به سه تقسیم می شوند که شامل دقت، اندازه و فاصله است.

دقت PRTF :

انحراف معیار هدفون PRTF و عملکرد انتقال مربوط به پینا در مقایسه با اسپیکر مرجع PRTF در دمای 30 درجه است که این کیفیت یکپارچه بوده و حتی با یک گوش نیز قابل درک است. این آزمایش به دلیل عدم تأثیر متقابل pinna ، در گوشها اعمال نمی شود. بلکه یک فعال سازی دقیق پینا عمدتاً مسئول میزان طبیعی بودن و شبیه بودن صوت در زمینه صدا است. هرچه خطای شکل PRTF کمتر باشد، برداشت طبیعی بوده و شباهت اسپیکر از صحنه صدا بیشتر خواهد بود.

مقادیر زیاد خطا ممکن است نشان دهنده صحنه صدا غیر طبیعی یا عجیب و غریب باشد که باید هنگام بررسی صحنه صوتی در هدفون ها به آن ها توجه نمود. مقدار دقت با انجام یک محاسبه انحراف استاندارد از پاسخ PRTF در مقایسه با اسپیکر مرجع ، بین 2kHz و 7kHz بدست می آید. به عبارت دیگر، این نشان می دهد که شکل پاسخ در آن منطقه، در مقایسه با پاسخ PRTF مرجع، چقدر دقیق است و بنابراین، بیشتر به معنای طبیعی بودن درک صحنه صدا است.

به عنوان یک قاعده کلی، هدفون هایی با درایورهای زاویه دار و محفظه های بزرگ و عمیق، بهترین پاسخ های PRTF را دارند. به همین دلیل هدفون های بالای گوش در این تست عملکرد بهتری نسبت به هدفون های گوش خواهند داشت. همچنین، برخی از هدفون ها در پاسخ PRTF خود افت و خیز غیرمعمولی را نشان می دهند. یک احتمال این است که این هدفون ها دارای بالشتک های گوش کوچکی هستند و آنها پینا را به گونه ای در بر می گیرند که پاسخی غیرمعمول ایجاد کند و ممکن است صحنه صوتی در هدفون ها عجیب و غیر طبیعی تلقی شود.

اندازه دامنه PRTF :

میانگین دامنه PRTF یا عملکرد انتقال مربوط به پینا با هدفون در مقایسه با اسپیکر مرجع PRTF در 30 درجه مطرح است. این کیفیت حتی با یک گوش نیز قابل درک است. هرچه مقدار بالاتر باشد، اندازه درک شده از صحنه صدا بزرگتر است. با این حال، مقادیر بالاتر از مرجع (5.0dB) می تواند منجر به یک مرحله صدا شود که غیر طبیعی یا عجیب و غریب تلقی می شود. مقدار اندازه با انجام یک محاسبه دامنه متوسط ​​روی پاسخ PRTF بین 2 و 7 کیلوهرتز بدست می آید.

به عبارت دیگر، این میزان تعامل بین هدفون و پینا را ، صرف نظر از صحت آن، نشان می دهد و بنابراین مسئولیت بیشتری را در  اندازه بزرگ درک صحنه صدا بر عهده دارد.

می توان گفت که هنگام بررسی صحنه صوتی در هدفون ها ، در این مرحله نیز هدفون هایی که دارای درایورهای زاویه دار بوده و محفظه های آن بزرگ و عمیق است، پاسخ های مناسبی را در PRTF دارند. به همین دلیل هدفون های بالای گوش در این تست عملکرد بهتری را نشان دادند.

اینکه برخی از هدفون ها در این مرحله تعامل بالایی با پینا را نشان می دهند می تواند به این دلیل باشد که این هدفون ها از pinna برای کاهش رزونانس های محفظه استفاده می کنند و وقتی پینا برای آزمایش PRTF برداشته می شود، این رزونانس ها می توانند آزادانه زنگ بزنند. در این حالت، فعال سازی اضافی می تواند به عنوان نویز در اندازه گیری ها در نظر گرفته شود.

فاصله PRTF :

عمق شکاف 10 کیلوهرتز PRTF هدفون، که به دلیل لغو فاز ایجاد می شود. این مقدار عمدتا مسئول درک فاصله و ارتفاع صحنه صدا است. یک مقدار فاصله کم ممکن است منجر به یک مرحله صدا شود که تصور می شود در داخل سر قرار دارد. مقادیر بزرگتر ممکن است به بیرون کشیدن صدا از داخل سر کمک کرده و آن را به جلو بیاورد.

مقدار فاصله صحنه صوتی در هدفون ها با محاسبه اختلاف بین دامنه متوسط ​​PRTF که دامنه 2kHz-7kHz و کمترین مقدار دامنه PRTF در محدوده 8kHz-12kHz بدست می آید. به عبارت دیگر ، فاصله PRTF به دنبال عمق بریدگی 10 کیلوهرتز است که بیشتر مسئول نشانه های مربوط به زاویه و ارتفاع منبع صدا است.

لازم به ذکر است که با برخی هدفون ها ، فرکانس مرکزی kHz 10 کمی به سمت بالا یا پایین منتقل می شود. بر اساس آزمایش ها، تغییر در فرکانس مرکزی شکاف در واقع می تواند نشانه هایی برای افزایش منبع صدا باشد. یعنی سیستم شنوایی منبع صدا را از جلو و کمی بالاتر و نه فقط از جلو  بومی سازی می کند.

باز بودن هدفون ها :

نکته دیگری که در صحنه صوتی در هدفون ها مطرح است این است که صدای آنها چقدر باز و جادار است. این آزمایش بین تقابل صوتی و الکترونیکی تفاوت ایجاد می کند و فقط تداخل متداول صوتی را در نظر می گیرد. این مقدار معکوس نمره آزمون جداسازی سر و صدا است و می تواند غیر مستقیم با امپدانس صوتی هدفون ها مرتبط باشد.

هنگامی که هدفونی با حس صدای صحنه باز و جادار مورد نظر است، اهمیت داشته و مقدار 10 نشان دهنده یک هدفون کاملاً باز است و مقدار 0 نشان دهنده یک هدفون کاملاً بسته است. این مقدار معکوس نمره جداسازی صدا است. یعنی هرچه انعکاس هدفون کمتر باشد، میزان باز بودن آن نیز بیشتر خواهد بود.

باز بودن در گروه صحنه های صوتی گنجانده شده است، زیرا هدفون های پشت باز، در مقایسه با هدفون های بسته، تمایل به ایجاد یک صحنه صدای باز و گسترده تر دارند. با این حال، شهرتی که هدفون های پشت باز نسبت به صحنه صدا دارند هنوز در مطالعات علمی کاملاً مورد تأیید قرار نگرفته است و ممکن است حس یک صحنه صوتی بزرگتر در واقع به امپدانس صوتی هدفون ها مربوط باشد و به خصوصیات محفظه آنها ارتباطی نداشته باشد.

تحریک فضای آکوستیک

از سوی دیگر در هنگام بررسی صحنه صوتی در هدفون ها این نکته مطرح است که هدفون چقدر بلند است و چقدر محیط را از نظر صوتی تحریک می کند. اگر هدفون به اندازه کافی بلند و باز باشد، صدای نشتی از هدفون قبل از بازتاباندن به داخل هدفون های باز و گوش شنونده، تحت تأثیر محیط قرار می گیرد. هدفون هایی با مقادیر تحریک بالاتر، مشابه باز بودن، دارای صحنه های صوتی هستند که به عنوان فضای بازتر درک می شوند.

این مقدار معکوس نمره نشت است. به عبارت دیگر، هرچه هدفون دارای نشتی باشد، بیشتر از نظر صوتی اتاقی را که در آن قرار دارند تحریک می کند. تحریک صوتی فضایی در گروه مرحله صدا قرار دارد، زیرا صحنه صدای هدفون خاصی می تواند تحت تأثیر اتاقی قرار بگیرد که در آن قرار دارد. به عنوان مثال، با هدفون های بسیار باز و دارای نشت به همراه صدای بلند، می توان هنگام حرکت از یک فضای بزرگ ساکت به یک اتاق کوچک ، تغییر کمی در صحنه صدا را شنید.

به عنوان یک قاعده کلی در صحنه صوتی در هدفون ها ، هرچه درایور هدفون کوچکتر باشد، نشتی آنها کمتر خواهد بود. همچنین هدفون های پشت باز بیشتر از هدفون های پشت بسته محیط را تحریک می کنند. بنابراین، گوشی های بسته پشت معمولاً کمترین میزان تحریک را دارند و هدفون های مغناطیسی مسطح با بالاترین سطح، بیشترین مقدار را دارند.

در حال حاضر، اندازه گیری PRTF فقط در هدفون های بالای گوش و گوش انجام می شود. این به این دلیل است که آنها کاملاً گوش خارجی را دور زده و با آن ارتباط برقرار نمی کنند و پاسخ PRTF آنها اساساً یک خط صاف است. در خصوص این مطلب می توانید در تهران اسپیکر اطلاعات جامع تری را دریافت کنید.