Немного психоакустики или построение сцены

[Uksus]

Известно что - человек способен определять направление звука с точностью до 3°
Способность определять направление, из которого исходит звук, обусловлена бинауральным характером нашего слуха, т. е. тем, что мы воспринимаем звук двумя ушами. Локализацию звука в пространстве обозначают поэтому как би - науральный эффект. Люди, глухие на одно ухо, лишь с большим трудом определяют направление звука и вынуждены прибегать для этой цели к вращению головы и к различным косвенным показателям. Бинауральный эффект может быть фазовым и амплитудным. При фазовом бинауральном эффекте определение направления, из которого исходит звук, обусловлено разностью времен прихода одинаковых фаз звуковой волны к двум ушам. При амплитудном бинауральном эффекте определение направления звука обусловлено разностью громкостей, получающихся в двух ушах. Локализация звуков на основании фазового бинаурального эффекта возможна только в отношении звуков невысоких частот (не свыше 1500 Гц, а вполне отчетливо даже только до 800 Гц). Для звуков высоких частот локализация совершается на основе различия громкостей, получающихся в одном и другом ухе. Между фазовым и амплитудным бинауральным эффектами существуют определенные соотношения. Некоторые авторы (Р. Гартлей, Т. Фрей) считают, что механизмы фазовой и амплитудной локализации всегда действуют в какой - то мере совместно.

Все источники звука в природе монофонические, каждый из них обладает своей диаграммой направленности для восприятия в зависимости от частоты - НЧ обладают широкой а ВЧ узкой.

Известно что ВЧ сигнал имеет способность отражаться от гладких поверхностей в небольшом замкнутом пространстве образуя КИЗ ( кажущиеся источники звука)

Локализация твиттеров в плохом смысле - связана с черезмерной их громкостью по отношению к сигналу в целом, а поскольку человеческий мозг имеет способность к адаптации он автоматом снижает чуствительность восприятия определенных частот ( примером может являться маскирование работы легких и сердца). То есть получается что избыток высоких частот в машине вроде бы и не слышен но сцена постоянно ускользает от понимания. Плюс переотражения сигнала которые воспринимаются как дополнительные источники звука и усложняют восприятие звуковой картины.

И на закуску -

Нередко после воздействия громких звуков высокой интенсивности у человека резко снижается слуховая чувствительность. Восстановление обычных порогов может продолжаться до 16 часов. Этот процесс называется «временный сдвиг порога слуховой чувствительности» или «постстимульное утомление». Сдвиг порога начинает появляться при уровне звукового давления выше 75 дБ и соответственно увеличивается при повышении уровня сигнала. Причем наибольшее влияние на сдвиг порога чувствительности оказывают высокочастотные составляющие сигнала.

[Каток]

Поддержу тему, хоть и давненько она без движения тут висит.
Есть хорошее именно для автозвуколюбителей описание механизма объемного восприятия звука человеком. Хорошее потому что короткое, и потому что у нас в отличие от домашников этот вопрос куда острее заточен: условия прослушивания очень далеки от идеальных.
Теперь цитата:

Цитата

Об объемном восприятии

Человек может воспринимать пространственное положение источника звука. Кстати, слово 'стерео' на языке оригинала, к сожалению не помню на каком, означает что-то вроде 'полный'. Есть два принципа стерео - восприятия, которые соответствуют двум принципам передачи звуковой информации из уха в мозг (об этом см. выше).
Первый принцип - для частот ниже 1 кГц, которых слабо волнуют препятствия в виде человеческой головы - они просто огибают её. Эти частоты воспринимаются ударным способом, передавая в мозг информацию об отдельных звуковых импульсах. Временное разрешение передачи нервных импульсов позволяет использовать эту информацию для определения направления звука - если звук в одно ухо приходит раньше другого (разница порядка десятков микросекунд), мы можем засечь его расположение в пространстве - ведь запаздывание происходит из-за того, что звуку пришлось пройти еще дополнительно расстояние до второго уха, затратив на это какое-то время. Этот фазовый сдвиг звука одного уха относительно другого и воспринимается как информация, позиционирующая звуки.
И второй принцип - используется для всех частот, но в основном - для тех, что выше 2 кГц, которые отлично затеняются головой и ушной раковиной - просто определение разницы в громкости между двумя ушами.
Еще один важный момент, который позволяет нам гораздо более точно определять местоположение звука - возможность повернуть голову и посмотреть на изменение параметров звучания. Достаточно буквально нескольких градусов свободы, и мы можем определить звук почти точно. Принято считать, что направление с легкостью определяется с точностью до одного градуса. Этот прием пространственного восприятия - то, что почти не дает сделать реалистичный объемный звук в играх - по крайней мере до тех пор, пока наша голова не будет облеплена поворотными датчиками.. Ведь звук в играх, даже с современными 3д картами, не зависит от поворота нашей реальной головы, поэтому полная картина почти никогда не складывается и сложиться, к сожалению, не может.
Таким образом, для стерео - восприятия во всех частотах важна громкость правого и левого канала, а в частотах где это возможно, до 1 - 2 кГц, дополнительно оцениваются и относительные фазовые сдвиги. Дополнительная информация - подсознательный поворот головы и мгновенная оценка результатов.
Фазовая информация в районе 1 - 4 кГц имеет приоритет над разницей в громкости, хотя определенная разница уровней перекрывает фазовую разницу, и наоборот. Не совсем соответствующие или прямо противоречивые данные (например - правый канал громче левого, однако запаздывает) дополняет наше восприятие окружения - ведь эти несоответствия рождаются из окружающих нас отражающих/поглощающих поверхностей. Таким образом, в очень ограниченном объеме воспринимается характер помещения, в котором находится человек. Этому также помогают общие для обоих ушей фазовые вариации огромного уровня - задержки, эхо и реверберация.

Источник http://websound.ru/articles/theory/ear.htm

Итого, механизмов определения направления на источник можно насчитать:
1. Амплитудный. По громкости в левом и правом "канале".
2. Временной (фазовый) сдвиг.
3. Изменение фазы при довороте головы.

Учитывая нашу автомобильную специфику (малый объем салона -> компрессионный эффект, "тактильный", то есть вполне осязаемый бас), я бы сказал, что существует еще один эффект определения направления в НЧ/СубНЧ диапазоне:
4. Градиентный, по направлению прихода компрессионной волны.

Ощущается, скорее всего телом, а не ушами. Психоакустики исследуют человеческий слух в условиях дальнего поля, открытого пространства. Потому пока этот эффект и не замечен, и считается, что ниже 200-300Гц стереоэффект если не отсутствует, то сильно ослаблен. А мы сидим в "барокамере", в ближнем поле НЧ-динамиков, к которым подводится мощность иной раз в сотни ватт. И устойчиво локализуем саб, работащий ниже 60-70Гц, подрезанный LPF 24дБ/окт.

Так вот, то что стоит под намбер 3, судя по всему, никогда не даст построить идеальную, полностью реалистичную сцену в авто. Это уже производная от фазы получается: не разница фаз сигналов L и R, а изменение этой разности от доворота!
Пока слушатель неподвижен, еще можно "развесить" перед ним КИЗы красиво. Но как только делается этот самый "лёгкий доворот головы", как всё рассыпается. Слишком близко и не по центру между динами мы сидим. Да еще полосы разнесены между собой, как правило, на расстояние сравнимое с расстоянием до слушателя.... :wallbash:

Единственный выход поправить положение и построить сцену как в домашке, мне кажицца, - точечные источники звука (коаксиалы, широкополосники?), установленные на уровне торпедо (никаких кикпанелей и нижнего края двери) с фронтальным сабом. Еще лучше с фронтальным стерео-сабом. Например, две десятки в дверях (экстремизм, конечно).

P.S. Все наверное видели, как слушая, крутит головой сова? Кстати, у нее еще и уши находятся на разной высоте., для более точной звуковой локации. Вычитал где-то.... Хорошо хоть тут у нас более-менее симметрия, а то б ваще капец, прощай сцена!

[Незнайка на Луне]

Цитата:

Сообщение от Каток

Учитывая нашу автомобильную специфику (малый объем салона -> компрессионный эффект, "тактильный", то есть вполне осязаемый бас), я бы сказал, что существует еще один эффект определения направления в НЧ/СубНЧ диапазоне:
4. Градиентный, по направлению прихода компрессионной волны.

Ощущается, скорее всего телом, а не ушами. Психоакустики исследуют человеческий слух в условиях дальнего поля, открытого пространства. Потому пока этот эффект и не замечен, и считается, что ниже 200-300Гц стереоэффект если не отсутствует, то сильно ослаблен. А мы сидим в "барокамере", в ближнем поле НЧ-динамиков, к которым подводится мощность иной раз в сотни ватт. И устойчиво локализуем саб, работащий ниже 60-70Гц, подрезанный LPF 24дБ/окт.

Немного из моей практики.Доля компрессионной волны в локализации саба, даже с LPF 36 дб/окт (!), гораздо меньше доли гармонических искажений и посторонних призвуков.Достаточно взглянуть на спектр большинства сабвуферных головок.Простой тест с подачей синусоиды 40-50 гц и заменой саба с Кг 3-5% на саб с Кг менее 1% (очень редко),по крайней мере с более узким спектром гармоник,даст возможность оценить разницу в локализации.При хорошем сведении с фронтом слышимые составляющие спектра саба маскируются мидбассом, но влияют на оценку качества звука в басовом и суббасовом диапазонах.Сугубо мое личное мнение.Пинайте!

[Каток]

Цитата:

Сообщение от Незнайка на Луне

Немного из моей практики.Доля компрессионной волны в локализации саба, даже с LPF 36 дб/окт (!), гораздо меньше доли гармонических искажений и посторонних призвуков.Достаточно взглянуть на спектр большинства сабвуферных головок.Простой тест с подачей синусоиды 40-50 гц и заменой саба с Кг 3-5% на саб с Кг менее 1% (очень редко),по крайней мере с более узким спектром гармоник,даст возможность оценить разницу в локализации.При хорошем сведении с фронтом слышимые составляющие спектра саба маскируются мидбассом, но влияют на оценку качества звука в басовом и суббасовом диапазонах.Сугубо мое личное мнение.Пинайте!

Кстати, на субНЧ, как уверяют психоакустики, чувствительность к Кг значительно снижена, и меньше 8-10% вовсе не ощущается.

Но вот именно поэтому я люблю аналоговые басовые моноблоки, а не цифру. Я тоже считаю, что Кг в сабовом канале должен быть одного порядка с прочими каналами.

У моего теперешнего SRx1 характеристики не хуже многих широкополосных усей:

Цитата

Искажения THD (1kHz; 4 Ом): 0.02%
Частотный диапазон в режиме «Electric Bass» (-3 dB): 4Hz ч 50 kHz
Частотный диапазон в режиме «Acoustic Bass» (-3 dB): 4Hz ч 25 kHz
Соотношение Сигнал/Шум: 95dB
Демпфирующий фактор в режиме «Electric Bass» (1kHz, 4 Ом): 300
Демпфирующий фактор в режиме «Acoustic Bass» (1kHz, 4 Ом): 70
.....
НОМИНАЛЬНАЯ ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ (RMS)
NP @ 12VDC, THD 0.3%, 4 Ом: 150 W x 1
ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ (RMS) @13.8 VDC; THD 1%:
1 канал (4 Ом): 210 W x 1
1 канал (2 Ом): 350 W x 1
.....

Саб фришный, коэффициент гармоник тоже не худший: средний к.н.и., (уровень 90 дБ, в полосе 45-80 Гц) - 1.23%

Фильтруется в две ступени: на 65-70Гц LPF усилка 24 дБ/окт, а на 80Гц подключается еще LPF 12 дБ/окт в ГУ. Итого, форма ломаная, но после 80Гц имеем тоже 36дБ/окт.
Призвуки салона тщательно вылизаны, и никакая зараза не дребезжит, демаскируя источник колебаний.

Но даже в тестах, где мидбас не работает (нарезки с Focal Tools), а для чистоты эксперимента можно еще и просто отключить усилитель фронтов, - имеем довольно беспроблемную локализацию саба. То есть, пока работает вся система и не заморачиваешься сабом, можно обмануться, т.к. саб неплохо сросся с мидбасом и звучание довольно слитное. Но если сфокусировать внимание на сабе - обнаружить его нетрудно.

Этот самый компрессионный механизм я придумал сам, и никакими лабораторными экспериментами он не подтвержден. Просто моя интуиция. И не исключено, что я ошибаюсь...
Но пока мне самому такое объяснение нравится.

[Незнайка на Луне]

Цитата:

Сообщение от Каток

Этот самый компрессионный механизм я придумал сам, и никакими лабораторными экспериментами он не подтвержден. Просто моя интуиция. И не исключено, что я ошибаюсь...
Но пока мне самому такое объяснение нравится.

Может быть и так,по крайней мере есть над чем подумать.
Хочу привести еще одно наблюдение ,которое в некоторой степени противоречит вашей теории.При настройке бандпассов (около двух десятков) заметил что локализация собственно саба гораздо меньше, чем ФИ , или ЗЯ .Я связываю это с работой акустического фильтра. Собственно качество звука БП не обсуждаю(иногда очень недурно играют ).
ПС.Сугубо мое личное мнение.

[Каток]

Цитата:

Сообщение от Незнайка на Луне

........
При настройке бандпассов (около двух десятков) заметил что локализация собственно саба гораздо меньше, чем ФИ , или ЗЯ .Я связываю это с работой акустического фильтра. Собственно качество звука БП не обсуждаю(иногда очень недурно играют ).
ПС.Сугубо мое личное мнение.

Да и я не претендую на абсолютную истину.

Просто однажды обратил внимание что внимательно слушая, подсознательно стараюсь не касаться вибрирующих предметов (карты двери, спинки сиденья), ибо отвлекают.
Потом задумался, и стал анализировать, как именно я слушаю и ощущаю. И после этого и родилось предположение, что часть баса в машине воспринимается не ушами, а телом (не я же придумал термин "тактильный бас"? а еще устройства есть такие бас-шейкеры, специально для создания вибраций на кузове), и тело же и участвует в локализации направления.

Бандпасс я построил лишь однажды, не очень попал в настройки, но в целом ничего. Они большие и тяжелые, а я люблю заряженные машины. Езжу в основном на купешках, в них с местом всегда напряженка. Ну и еще некоторые особенности есть в их звучании...
Вобщем, я больше фришки люблю.