Спектр музыкального сигнала

Какой он на самом деле?

Верхи не могут...

Теперь третье условие измерения, оказавшееся, увы, для чересчур многих довольно дорогостоящим. Это касается ВЧ-излучателей. Пищалок, короче. На третьей странице (из семи) официального текста стандарта МЭК содержится фраза: «для излучателей, предназначенных для работы в пределах части звукового диапазона, измерение мощности производится на входе фильтра, выделяющего необходимую полосу частот». Нудно сказано, спору нет. Но суть-то вот в чем. Предположим, что у вас есть пищалка, для которой указано: рабочая полоса частот 2 – 20 кГц. По стандарту (стандарт – святое, особенно если в результате его приложения цифры становятся красивше) надо подключать пищалку через фильтр, пропускающий частоты выше 2 кГц, а амплитуду (и мощность, следовательно) мерить НА ВХОДЕ фильтра. Тогда получится: на входе – вся мощность, соответствующая стандартной кривой распределения по спектру, как на графике. То есть на средних – много, на нижних – тоже, а на верхние частоты спектра приходится с гулькин нос. Этот нос и попадает на пищалку, и она прекрасно себя чувствует.

Наиболее компетентные (и, как следствие, наиболее добросовестные) производители приводят показатели мощности и на входе, и на выходе стандартного фильтра. И указывают (дальше – цитата из профессиональной техдокументации Philips): «Максимально допустимая мощность (на входе/выходе фильтра) – 20/4 Вт (фильтр 2000 Гц, 12 дБ/окт.) или 50/6 Вт (фильтр 4000 Гц, 12 дБ/окт.)». Для специалистов-то ясно: в числителе – на входе фильтра, в знаменателе – на выходе. Разницу почувствовали, или как? В бумажке, прикладываемой к динамику, уж будьте любезны, вам напишут только числитель. В числителе – лютая мощность широкополосного сигнала, приходящего на фильтр кроссовера, выделяющий сигнал для пищалки. Фильтр из всего этого на входе вырезает (в соответствии со своими характеристиками) малую долю верхнечастотных составляющих, предназначенных для воспроизведения ВЧ-головкой. Уже благодаря стандартизованному спектру там не бог весть сколько остается от общей мощности. А после фильтра – ну сами приложите линейку к графику и увидите, сколько. Динамику предстоит переваривать и выносить как раз знаменатель дроби, приводимой честным производителем. А вот сколько было сожжено пищалок в ходе этой вечной войны числителя со знаменателем – сказать невозможно, а выплатить ущерб – еще труднее. Практический вывод: при прочих равных жизнестойкость пищалки напрямую связана с характеристиками фильтра, через который она подключена. В большей степени, чем с характеристиками самой пищалки как образца инженерной мысли.

Сколько же было сожжено пищалок в ходе вечной войны числителя со знаменателем...

Ну, это – стандарт, эталон, принцип и усредненный ориентир. А как по жизни-то, в смысле – «чисто-конкретно», на основаниях живого музыкального материала. Давайте посмотрим: вот кривая спектрального распределения амплитуды сигнала, усредненная по приблизительно 20 компакт-дискам с записями музыки классического жанра: по большей части – в исполнении полного состава симфонического оркестра.

На графике – усредненный спектр классической музыки (долго копили и усредняли) – это синяя кривая. Красная – спектральная характеристика розового шума. Она будет всюду присутствовать на дальнейших графиках, чтобы служить ориентиром. Поскольку спектр розового шума – образец равномерного распределения энергии по октавным полосам. Спектр розового шума в наших опытах снимался с того же CD-проигрывателя, что и остальные фонограммы, так что есть уверенность, что тракт пропускает все частоты исследуемого диапазона. (Запись розового шума использовалась с диска IASCA Competition. Качество сигнала не нуждается в комментариях – и так все видно. Для сведения экспериментаторов: мы пробовали несколько записей на тестовых дисках, обозначенных как розовый шум, но по-настоящему равномерная характеристика обнаружилась только на IASCA, Competition или Setup&Test, не важно, запись одинаковая.)

Возвращаясь к графику. Посмотрите: действительно, распределение мощности по спектру очень похоже на то, что предлагалось (до 1969 года) Международной Электротехнической на верхних частотах, правда, современные записи дают больше амплитуды, чем ожидалось, но этот фактор мы оценим позже, на особом материале. Теперь – к року, под напором которого в 1969 году кривая «музыки всех времен» была откорректирована.

«Races» в исполнении Yello – эталон равномерного распределения энергии.

Усредненная, нашими усилиями, спектральная характеристика рок-записей (от Dire Straits до AC/DC) – на графике. Здесь на верхних частотах музыка даже недотягивает до «дисциплинирующей» кривой стандартного спектра. Зато на нижних показывает: мощность реального сигнала может быть заметно выше, чем предполагается по стандарту.

Чуть, может быть, отвлекаясь от общего плана повествования, покажем еще одну АЧХ, уж очень характерной она оказалась. Мало какая презентация, шоу или прочий перформанс с имиджем и вручением призов проходит сейчас без исполнения произведения группы Yello под названием «Races». Действительно – очень эмоционально и захватывающе. Мы при тестовых прослушиваниях аппаратуры всегда включаем эту фонограмму в репертуар, поскольку на ней многое слышно. Однако, только сняв спектрограмму, стало ясно, хотя бы отчасти, откуда такая наполненность. Посмотрите, вещь редкая.