Wybierając sprzęt audio często porównujemy ze sobą oferty różnych marek, opinie oraz ceny. Nie oddaje to jednak wszystkich informacji o produkcie. Wzmacniacze, kolumny czy słuchawki posiadają szereg parametrów, a dopiero wiedza odnośnie możliwych do uzyskania wartości i ich znaczenia pozwala wybrać komponenty audio świadomie.
W tym artykule skupimy się na pasmie przenoszenia. Wyjaśnimy co oznacza ten termin, jak dokonuje się pomiaru oraz co w praktyce oznaczają uzyskane wartości. Wyjaśnimy także, jakie techniki wykorzystują producenci, aby uczynić wyniki bardziej atrakcyjnymi.
Pasmo przenoszenia (ang. Frequency response) to zakres częstotliwości fal dźwiękowych, jakie jest w stanie wygenerować dane urządzenie audio. Jest to podstawowy parametr, który zawsze jest podawany w przypadku kolumn, wzmacniaczy czy słuchawek.
Aby zrozumieć jego istotną rolę musimy przekazać nieco informacji na temat słuchu człowieka. Młody, zdrowy człowiek, w teorii jest w stanie usłyszeć dźwięki w zakresie 20 – 20.000 Hz. Wraz z biegiem lat słuch człowieka pogarsza się. Dotyczy to zwłaszcza słyszalności wysokich tonów.
Więcej informacji na temat słuchu człowieka tutaj
Zakres słuchu człowieka determinuje pasmo przenoszenia większości urządzeń audio. Często jednak producenci deklarują, że ich urządzenia, np. kolumny mają pasmo przenoszenia, którego górna granica sięga 40.000Hz. Powstaje więc pytanie, jaki jest sens takiego rozwiązania, jeśli granica słyszalności wysokich tonów wynosi 20.000 Hz. Zdania na ten temat są podzielone. Należy jednak wiedzieć, że człowiek, pomimo tego, że teoretycznie nie słyszy dźwięku o częstotliwości powyżej 20.000 Hz, odbiera dźwięki niższe jako pełniejsze, jeśli urządzenie dostarcza mu fale o szerszym zakresie pasma.
Pora wytłumaczyć, jak dokonuje się pomiaru pasma przenoszenia. Podstawowa i najczęściej stosowana metoda pomiaru wykorzystuje sygnał sinusoidalny. Polega to na generowaniu sygnału o określonej częstotliwości, który jest następnie przetwarzany przez urządzenie, na którym dokonywany jest pomiar. Podczas badania przyrząd, w zależności od producenta wybiera określoną ilość punktów pomiarowych. Tradycyjne urządzenia pomiarowe dokonują pomiaru wybierając kilka punktów o różnych częstotliwościach. Już określonych kilka tonów potrafi oddać informację o pasmie przenoszenia. Uzyskane wartości nie są jednak dokładne. Jak nietrudno się domyślić, im większa ilość takich próbek, tym dokładniejszy pomiar. W pasmie przenoszenia pomiędzy 20 a 20.000 Hz jest 10 oktaw, więc przy 3 punktach na oktawę otrzymamy 30 próbek. Analogicznie, przy 6 punktach na oktawę otrzymamy 60 próbek. Nowoczesne urządzenia pomiarowe wykorzystują pomiar ciągły. Umożliwia to pobranie w krótkim czasie nawet kilku tysięcy próbek. Pomiaru dokonuje się najczęściej przy napięciu 1V. Niższe napięcie spowoduje możliwość przedostania się do sygnału szumów. Wyższe może natomiast skutkować przesterowaniem wzmacniacza, co również będzie miało wpływ na wynik pomiaru.
Zmierzone napięcie sygnału w V przeliczane jest następnie na dB. Efekt pomiaru pasma przenoszenia prezentowany jest na wykresie. Na osi pionowej zapisywany jest poziom natężenia dźwięku w dB, zaś na osi poziomej częstotliwość w Hz. Należy dodać, że poziom może być wyrażany w jednostkach względnych (dBr) w stosunku do poziomu zmierzonego dla 1 kHz.
W przypadku kolumn głośnikowych wydobywający się dźwięk odbijany jest od przedmiotów i ścian znajdujących się w pomieszczeniu, dlatego pomiar powinien być dokonywany w komorze bezechowej. Tylko takie warunki zapewniają uzyskanie wiarygodnych wyników.
Obserwując wykresy przedstawiające charakterystykę pasma przenoszenia kolumn zwykle widzimy na nich szereg pofalowań. Zastanawiamy się zatem, czy jest to pożądany wynik. Płaska charakterystyka cechuje bardzo niewielką ilość kolumn i są to wyłącznie Hi-endowe konstrukcje. Natomiast pofalowania w charakterystyce mają swoje uzasadnienie. Po pierwsze słuch człowieka poniżej 100Hz słabnie, dlatego producenci decydują się wzmocnić charakterystykę w tym zakresie. Stąd często widzimy wyraźnie podniesioną linię w tym przedziale. W przypadku wielu kolumn w zakresie kilku kHz widoczne jest obniżenie. Nie można jednak wskazać jednej przyczyny tego stanu rzeczy. Wpływ może mieć na to zestrojenie bas-refleksu, rozmieszczenia przetworników oraz ich kierunkowości.
Nieco inaczej wygląda pomiar pasma przenoszenia słuchawek. Renomowana firma Head Acoustics stworzyła wyspecjalizowany model ludzkiej głowy z wbudowanym mikrofonem i dołączonym oprogramowaniem. Po nałożeniu na nią słuchawek generowany jest sygnał o tym samym napięciu i rosnącej częstotliwości. Następnie dla każdej częstotliwości mierzona jest moc wyjściowa. Uzyskane dane przeliczne są przez program i na tej podstawie tworzona jest charakterystyka częstotliwościowa.
W przypadku słuchawek wykres pasma przenoszenia nie będzie miał płaskiej charakterystyki. Jeśli na wykresie linia po lewej jest wyraźnie podniesiona oznacza to, że słuchawki będą miały „ciężkie” brzmienie z naciskiem na niskie tony. Jeśli natomiast linia będzie podniesiona z prawej możemy spodziewać się „jasnego” brzmienia. Zdaniem niektórych konstruktorów słuchawki od których oczekujemy neutralnego brzmienia powinny na wykresie charakterystyki częstotliwościowej mieć podniesioną linię w zakresie częstotliwości 40 – 500 Hz. Ma to celu zbliżenie charakterystyki pracy słuchawek do pracy kolumn w pomieszczeniu, co w określonych warunkach może skutkować podniesieniem skuteczności basu, a w efekcie dawać odczuwalną poprawę dynamiki. Producenci słuchawek starają się zrekompensować bardzo bliską odległość przetworników od ucha słuchacza, dlatego w okolicach częstotliwości 1 kHz zazwyczaj zobaczymy na charakterystyce łagodnie nachyloną linię.
Analizując charakterystykę przenoszenia słuchawek dziwić nas może również duża ilość nachyleń w pasmie wysokich tonów. Spowodowane jest to najczęściej kompensacją odbić w zewnętrznej części ucha.
Producenci często nie podają, przy jakim spadku głośności nastąpił pomiar parametru (najczęściej 3 lub 6 dB). Od tego właśnie zależy, jakie wartości otrzymamy. Ma to na celu przedstawienie korzystniejszej wartości pasma przenoszenia, a tym samym zachęcenie do kupna urządzenia. Prawidłowo przedstawiony wynik pomiaru pasma przenoszenia kolumn wygląda następująco: 16 – 20.000Hz, -3dB.
W przypadku pasma przenoszenia wzmacniacza producent powinien podać dodatkowo poziom mocy oraz obciążenie, przy którym dokonano pomiaru.
Pasmo przenoszenia to ważny parametr, który w bardzo dużym stopniu determinuje możliwości danego urządzenia. Cenniejszą informacją z punktu widzenia użytkownika jest jednak wykres pasma przenoszenia, który pokaże, jak zachowuje się urządzenie w całym zakresie przetwarzanych częstotliwości. Jeśli producent nie dostarcza takiego wykresu, warto poszukać recenzji przeprowadzanych przez renomowane magazyny audio. W tym wypadku będziemy mieli pewność, że prezentowane dane nie są „naciąganie” i przedstawiają rzeczywiste wartości.
Należy także zaznaczyć, że parametr ten nic nam nie powie o walorach brzmieniowych danego sprzętu. Tylko odsłuch jest w stanie powiedzieć, czy urządzenie pasuje dźwiękowo do naszych preferencji.
