csütörtök, 10 március 2022 09:00

Ideális lehallgatási paraméterek

Rate this item
(1 Vote)

 

Erősen szubjektív kérdés, kinek milyen hangzás tűnik jónak, vagy rossznak, de szerencsére vannak stabil kapaszkodók, amik némi objektivitást hoznak a témába. Milyen technikai elvárásoknak kell megfelelnie a lejátszó rendszernek ahhoz, hogy egyáltalán magas minőségről beszélhessünk? A HiFi és a házimozi világában semmilyen szabvány nem rögzíti a hangzással kapcsolatos műszaki elvárásokat, gyakorlatilag szabad rablás zajlik a zavaros, vagy éppen erősen hiányos műszaki specifikációkat fegyverként, vagy éppen félrevezetésként használva. A gyakran emlegetett, de sokszorosan elavult német DIN 45500 HiFi szabvány 1973-ban íródott, már akkoriban sem volt szigorú, a benne rögzített elvárásokat a mai berendezések könnyedén teljesítik, ezért minőségi szelekcióra alkalmatlan. Nem is igazán tekinthető technikai dokumentumnak, inkább a High Fidelity-t, mint akkoriban születő új piaci kategóriát próbálta definiálni. Azóta nem készült még hasonló szabványügyi előírás sem a témában, de a Pro Audio világban többféle viszonyítási pontot is definiáltak, ha nem is szabványként, inkább ajánlásként. Ezek egyik legfőbb kezelője és alkotója a European Broadcasting Union (EBU). Listening conditions for the assessment of sound programme material elnevezésű dokumentumuk a 90-es évekből származik, de ma is aktuális. Bár elsősorban hangstúdiók lehallgatási körülményeit tárgyalja, de nyilván sok iránymutatása érvényes a HiFi lejátszó rendszerekre is, mégha ezeket az elvárásokat otthoni környezetben általában nem is sikerül megvalósítani. Írásom e dokumentumra támaszkodik.

 

A hangzó műsor esztétikai és művészi minőségét, illetve technikai minőségének bizonyos aspektusait csak az ember képes megítélni, ezek műszerrel és hagyományos méréstechnikai eszközökkel nem mérhetők. De hogy magabiztos, elfogulatlan ítéletet tudjunk alkotni, kedvező körülményeket kell biztosítanunk a lehallgató helyiségre és a lejátszó rendszerre vonatkozóan. A tárgyalt paraméterek természetesen befolyásolják a zenehallgatás, filmnézés szubjektív élményszintjét is.

 

A hallgatási körülmények minőségét a hangsugárzók által a hallgató fülének magasságában (1,0 - 1,2 méterrel a padló felett), a hallgatási pontban létrehozott hangtér tulajdonságai jellemzik. Ezek főbb összetevői a direkt hang, továbbá a korai és késői visszaverődések, melyek idő- és frekvenciafüggőek. A direkt hangra kizárólag a lejátszó rendszer, azon belül leginkább a hangsugárzók képességei vannak hatással, a helyiség által létrehozott visszaverődések, visszhang nem befolyásolja. Visszaverődések alatt a teret határoló felületekről és a helyiségben elhelyezett tárgyakról visszaverődött hanghullámokat értjük, amelyek a direkt hanghoz képest különböző mértékű időkéséssel érkeznek a hallgatóhoz. Az első megszólalás utáni 15 ms-on belül érkeznek meg a korai visszaverődések, utánuk a későiek. A visszaverődések összesített hangnyomás szintjének legalább 10 dB-lel a direkt hang szintje alatt kell lenniük 1 kHz és 8 kHz közötti frekvencia tartományban. Ez a paraméter alapvető hatással van a lehallgatás során elérhető felbontásra, dinamikára és részletességre.

 

A korai visszaverődések fésűs szűrő hatása megfigyelhető a válaszgörbéken, ismétlődő kiemelések és kioltások formájában. Stúdiókban a hallgató előtt lévő keverőpult felülete a korai visszaverődések potenciális forrása, lakószobákban a hangsugárzók és a hallgatóhoz közeli felületek okozzák ezt a hatást. A visszaverődéseknek kellő mértékűnek és egyenletes eloszlásúnak kell lenniük az idő és a frekvencia függvényében egyaránt. Az utózengési idő (RT60 - Reveberation Time) a hangtér egyik fontos jellemzője; azt az idősávot határozza meg, amely alatt a hangnyomás szintje a megszólalást követően 60 dB-t csökken a helyiségben. Általában a kezdeti érték alatti 5 - 25, vagy 5 - 35 dB közötti tartományban mérik (T20, T30), ebből számolják az RT60 értéket. A visszaverődési időt 1/3, vagy 1/1 oktávszűréssel mérik a zenehallgatáshoz használt hangsugárzókat hangforrásként használva. Az utózengési idő frekvenciafüggő, névleges értéke (Tm) a (zenehallgatásnál különösen kritikus) 200 Hz és 4 kHz közötti 1/3 oktávos sávokban mért értékek átlaga. Az utózengési időnek hangstúdiók lehallgató helyiségeiben, illetve zenehallgatásra használt, kisméretű (100 m3 alatti) lakószobákban 0,2 - 0,4 sec közé kell esnie, illetve a helyiség méretével együtt kell növekednie. A 63 Hz és 8 kHz közötti frekvenciatartományban 1/3 oktávos sávokban mért visszaverődési időértékeknek meg kell felelniük az alábbi ábrán látható tűréshatárnak. Kerülni kell a visszaverődési idő hirtelen változásait a frekvencia függvényében, a szomszédos oktávok értékei közötti különbség nem lehet nagyobb 10 %-nál. Amennyiben ez nem teljesül, durván megváltozik a hangzó anyag hangszíne és megszólalási arányai.

 

RT tolerancia Tolerancia az utózengési időben

 

Másik fontos paraméter a hangsugárzók és a helyiség kölcsönhatásának, így a hallgatási körülmények értékelésében a hallgatási pontban előállított, frekvenciafüggő hangnyomásszint, vagy frekvenciaválasz görbe, melyet 1/3 oktávos szűréssel, rózsazajjal mérnek. A válaszgörbe elfogadott tűréshatárait az alábbi ábra mutatja. Lm a 200 Hz és 4 kHz közötti középfrekvenciájú 1/3 oktávos sávok szintjeinek középértéke. A tűréshatárokat minden csatornánál külön-külön kell betartani. Sztereó és több csatornás reprodukció esetén fontos, hogy az egyes csatornák önálló válasza szorosan illeszkedjen egymáshoz.

 

SPL tolerancia

 

Tolerancia a frekvenciaválaszban

 

Ezt a tűréshatárt alacsony frekvenciákon néha igen nehéz betartani, különösen kis méretű helyiségekben. Akusztikai kezeléssel, illetve a hangsugárzók és a hallgatási pozíció körültekintő meghatározásával általában teljesíthető a feladat, de néha elektromos korrekcióra (kiegyenlítésre, ekvalizálásra) is szükség lehet, ha más módszerrel nem érhető el a válaszgörbe megfelelő linearitása. Ezt a korrekciót a hangsugárzók átviteli paramétereinek beállításával, vagy más berendezések (EQ, DSP) segítségével is el lehet végezni. A reprodukció minőségromlásának elkerülése érdekében az elektromos kiegyenlítést körültekintően és visszafogottan kell pamatéterezni, célszerű csak az alacsony frekvenciatartományban (300 Hz alatt) alkalmazni, sztereó rendszerben mindkét csatornát egyformán beállítani.

 

A lehallgatási hangerő, vagy érzékenység megfelelő beállítása szorosan összefügg a rendszer dinamikai megjelenítő képességével. Beállítását csatornánként külön kell végezni analóg rendszereknél -9 dB kivezérlési szintű (ITU–R ajánlás), digitális rendszerekben -18 dBFS (teljes skálájú digitális szint) (EBU R68 műszaki ajánlás) jelszintű rózsazaj tesztjellel. A csatornák erősítését úgy kell beállítani, hogy az (A súlyozással, lassú átlagolással mért) RMS hangnyomásszint a hallgatási ponton legyen: LLISTref = 85 - 10 log(n) dB(A), ahol n = a csatornák (hangsugárzók) száma. Ez 2 csatornás rendszer esetében 82 dB(A) SPL, 5 csatornás rendszernél 78 dB(A) SPL. A csatornák hangnyomás szintje és érzékenysége közötti különbség nem haladhatja meg az 1 dB-t, sztereó rendszereknél a megfelelő térhatás miatt ez különösen fontos elvárás. Az erősítés 10 dB-lel való növelésével 100 dB(A) feletti hangnyomás szintek is elérhetőek, de ez otthoni körülmények és HiFi rendszerek esetében általában irreális elvárás.

 

Hangstúdiók lehallgató helyiségeiben a háttérzajra vonatkozó előírás, hogy az épületen belül üzemelő berendezésekből, vagy külső forrásokból származó folyamatos háttérzaj hangnyomásszintje (RMS, lassú átlagolás mellett) a hallgatási pontban, 1,2 m magasságban mérve lehetőleg ne haladja meg a NR10 értéket, illetve semmilyen körülmények között ne haladja meg az NR15 értéket, különösen pulzáló, ciklikus zajok esetében. Lakószobákban, különösen városi környezetben ezeket az értékeket sajnos gyakran túllépjük.

 

Noise rating

Elfogadható háttérzaj határértékei (1/1 oktávsávos hangnyomás értékek)

 

A hangforrások és a hallgatók elhelyezése szintén kritikus jelentőségű. A hangsugárzók akusztikai középpontjának magassága 1,0 m, a környező felületektől mért távolsága minimum 1,0 m legyen, dőlésszögüket úgy kell beállítani, hogy sugárzási tengelyük találkozzon a hallgató fülével (ez alól néhány speciális hzangsugárzó kivételt képezhet). A hangsugárzók és a hallgatási terület között semmilyen tárgy nem akadályozhatja a hang terjedését (ez csak 150 Hz felett lényeges, szubsugárzók működési tartományában kevésbé). A sztereó rendszer csatornái közötti késleltetési időkülönbség nem haladhatja meg a 100 µs -t. A következő ábra a sztereó rendszerekre érvényes elhelyezési szabályokat mutatja.

 

Lehallgatási elrendezés

Sztereó lehallgatási rendszer javasolt elrendezése

 

A hangsugárzókat a középtengelyhez képest szimmetrikusan és a hallgatótól azonos távolságra kell elhelyezni. A hallgatási terület közepén elhelyezkedő referencia hallgatási pozícióból nézve a hangsugárzókra az optimális rálátási szög 60°, ami megfelel a h ≈ 0,9 b hallgatási távolságnak. A hangsugárzók egymástól mért távolsága essen 2 és 4 m közé! A hallgatási terület sugara (rL) jellemzően 0,6 - 0,8 m, ami lefedi a hangtechnikai munka és zenehallgatás közbeni testmozgás mértékét is. A megfelelő sztereó térhatáshoz a hallgatói pozíciót a hangsugárzók közötti egyenesre merőleges középtengelyen kell elhelyezni. 

 

A hallható frekvencia tartomány legalsó részének reprodukálása szubsugárzókra is bízható. Ennek legfőbb előnye, hogy a szubsugárzó elhelyezésénél nem kell betartani a sztereó hangsugárzókra érvénes szigorú szabályokat. Továbbá csökkenthető a frontsugárzók kabinatjének, hangszóróinak mérete, illetve az alsó oktávok lesugárzásától mentesített hangszórók alacsonyabb torzítással működnek. A szub- és frontsugárzók közötti optimális keresztváltási frekvencia számos tényezőtől függ, többek között a hangszórók elhelyezésétől, a helyiség akusztikájától és az elvárt frekvenciamenettől. Annak érdekében, hogy szubbasszus hangok forrásának helye hallás alapján ne legyen érzékelhető, a frontsugárzóktól távolabb elhelyezett szubsugárzónál alacsonyabb váltási frekvencia szükséges.

 

A lehallgatási környezet minőségét a hallgatási területen, a hallgató fülének magasságában létrehozott hangmező tulajdonságai határozzák meg. Erre alapvető hatással van a helyiség mérete. A referencia szintű körülményekhez szükséges minimális alapterület 40 m2, jó minőségű feltételek már 30 m2 fellet is elérhetők. Az alacsony frekvenciás problémák (módusok, állóhullámok) egyenletes eloszlása érdekében a helyiség arányainak bizonyos határokon belül kell maradniuk. A hossz/magasság és a szélesség/magasság arányok tekintetében a következő határértékeket kell betartani:

1,1w/h ≤ l/h ≤ 4,5w/h - 4

l < 3h

w < 3h

ahol l = hossz, w = szélesség, h = magasság. Ezeken kívül kerülni kell, hogy a helyiség méretei és azok egész számú többszörösei egymáshoz képest 5%-on belül legyenek.

 

A helyiségnek akusztikailag szimmetrikusnak kell lennie a hallgatási tengelyre nézve. Ez a követelmény nemcsak az alakra, hanem a felületek visszaverő képességére is vonatkozik, különös tekintettel a hangsugárzók és a hallgatási pont közelében lévő felületekre. A hangelnyelő és visszaverő felületek helyét a falakon, mennyezeten és a padlón úgy kell megválasztani, hogy elkerüljük a csörgő visszhangok és zavaró elsődleges visszaverődések kialakulását. A szobában lévő tárgyaknak, szerkezeteknek nem szabad hosszabban és hangosabban rezonálniuk, mint a szoba saját utózengése. A helyiségbe bejutó zajok, lég- és testhangok gátlásánál figyelembe kell venni a háttérzajra vonatkozó fentebbi határértékeket.

  

A hangsugárzókra vonatkozó műszaki követelményeket teljesítő típusok még nem feltétlenül alkalmasak referencia minőségű lehallgatásra, kiválasztáshoz szubjektív meghallgatásra is szükség van. A hangszórókon végzett méréseket jellemzően visszhangmentes helyiségben végzik, ahol a környezetnek nincs számottevő akusztikai hatása a mérési eredményekre. A mérési távolságot a hangsugárzó mérete, kialakítása határozza meg, de általában meg kell közelítenie a hangsugárzó tervezett hallgatási távolságát. Ez alól kivételt képez az abszolút frekvenciaálasz mérése, amit jellemzően 1 m referencia távolságban végeznek. Elektromos paraméterek mérésénél 0,2 dB mérési pontosságot kell elérni, akusztikai paramétereknél a mérési hibának a teljes tartományban 1 dB-nél kisebbnek kell lenniük, ennek érdekében célszerű időablakos, kapuzott mérési eljárásokat alkalmazni.

 

A hangsugárzók frekvenciaválasz görbéjét 1/3 oktávos sávokban mérik rózsazaj tesztjellel a sugárzási főtengelyen. A görbének 40 Hz és 16 kHz közötti frekvenciatartományban 4 dB-es tűréstartományon belül kell lennie. A 10° és 30° vízszintes irányszögben mért frekvenciaválasz nem térhet el a főtengelyen mért frekvenciaválasztól 4 dB-nél nagyobb mértékben. A sugárzási maximumnak minden frekvencián a főtengely irányában kell lennie. A hangsugárzó diszperziójának, irányfüggő sugárzásának szimmetrikusnak kell lennie a főtengelyre nézve. A geometriailag aszimmetrikus kialakítású hangsugárzók esetében a sztereó párnál tükörszimmetriát kell alkalmazni.

 

A harmonikus torzítást fix feszültségű szinuszos jelekkel mérik 90 dB SPL átlagos hangnyomásszint leadása mellett a teljes frekvenciatartományban. Egyik felharmonikus összetevő sem haladhatja meg a -30 dB (3%) értéket 40 és 250 Hz között, illetve a -40 dB (1%) értéket 250 Hz és 16 kHz között. Az intermodulációs torzításra vonatkozó előírások egyelőre nem egységesek.  A lecsengési idő (ts) alatt a létrehozott hangnyomás a kezdeti érték meghatározott töredékére csökken. Méréséhez változó frekvenciájú burst jeleket alkalmaznak. A hangsugárzó lecsengési ideje másodpercben kifejezve nem haladhatja meg a következő határértéket: ts ≤ 2,5/f ahol f a frekvencia. Pl. 100 Hz esetén 25 msec a maximálisan megengedett lecsengési idő.

 

A dinamika tartománnyal összefüggő maximális hangnyomásszint (Leff-max), amit a hangsugárzó legalább 10 percig képes termikus, vagy mechanikai károsodás, illetve a túlterhelés elleni védelmek aktiválódása nélkül előállítani. Minimálisan elvárható értéke 1 m távolságból RMS (lassú üzemű) hangszintmérővel mérve 108 dB SPL.

 

A lejátszó rendszer saját zajszintjét (Lnoise) a hangsugárzó főtengelyén, 1 m távolságban, A-súlyozással (RMS, lassú) mérik, legnagyobb megengedett szintje minden frekvencián 10 dB(A) SPL.

 

Amennyiben minden felsorolt paramétert, türéshatárt sikerül teljesítenünk, komoly esélyük van magas minőségű lehallgatásra, de ezek a sikernek nem garanciái, csupán feltételei.

 

 

Források:

EBU Tech. 3276 – 2nd edition May 1998

[1] IEC Publication 225 (1966): Octave, half–octave and third–octave band filters intended for the analysis of sounds and vibrations

[2] ITU–R Recommendation BS.645: Test signals and metering to be used on international sound programme connections

[3] EBU Technical Recommendation R68: Alignment level in digital audio production equipment and in digital audio recorders

[4] EBU document Tech. 3282: Alignment signals for digital coding levels and listening conditions – Handbook for the EBU R–DAT alignment tape

[5] IEC Publication 651 (1979, 1993): Sound level meters

[6] IEC Publication 268: Sound system equipment. Part 1 (1985): General; Part 5 (1989): Loudspeakers.

[7] EBU Technical Recommendation R37: The relative timing of the sound and vision components of a television signal

[8] ITU–R Recommendation BS.708: Determination of the electro–acoustical properties of studio monitor headphones

[9] IEC Publication 581: High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements. Part 10 (1986): Headphones

 

 

Read 902 times
More in this category: « Mikrofon kalibrálás
Ön itt van: Kezdőoldal Cikkek Akusztika blog Ideális lehallgatási paraméterek

Kapcsolat

Telefon: (+36) 309946437

Email: info@luxoraudio.eu

A szolgáltató neve: Pap László e.v.

Székhely: 1137 Budapest, Radnóti u. 38.

Nyilvántartási szám: 57041003

Adószám: 58691876-1-41