Termín frekvenční odezva se hojně objevuje v audiofilských a spotřebitelských audio kruzích; zde je vše, co o tom potřebujete vědět.
Od Christiana Thomase
19. května 2023
Pokud se pohybujete v audio kruzích dostatečně dlouho, pravděpodobně znáte termín frekvenční odezva. Může se objevit v téměř jakékoli diskusi, od sluchátek a reproduktorů až po DAC a zesilovače a dokonce i akustiku místnosti. Ať už toto téma znáte nebo je pro vás tento termín zcela nový, zde je vše, co potřebujete vědět o frekvenční odezvě.
Poznámka editora: Tento článek byl aktualizován 19. května 2023, aby aktualizoval formátování a propojení.
Co je to frekvenční odezva?
Frekvenční odezva je vizuální vyjádření toho, jak dobře zvuková komponenta reprodukuje slyšitelný rozsah zvuku. Obvykle je prezentován jako spojnicový graf s výstupní amplitudou zařízení na ose y (v decibelech) vynesenou proti frekvenci na ose x (v Hertzech). Pro měření frekvenční odezvy se sinusová vlna s pevnou amplitudou prochází všemi požadovanými frekvencemi, zatímco analyzátor sleduje výstup. Ve většině případů je ideální, že systém a bude produkovat stejnou amplitudu na všech frekvencích, takže výstup se rovná vstupu. To se často nazývá „plochá“ frekvenční odezva, protože v tomto případě je vytvořený graf rovná, horizontální čára.
Frekvenční odezvu lze často považovat za filtr, který může zesílit nebo zeslabit vstupní signál a změnit zvuk.
Jinými slovy, ideální frekvenční odezva je taková, která nemění relativní úrovně basů, středů nebo výšek ze zdroje. Pro srovnání, pokud jste si pohráli s nastavením ekvalizéru jakékoli hudební aplikace, možná jste viděli neploché nastavení ekvalizéru, které zesiluje basy nebo omezuje výšky atd. Pokud tedy komponenta (například ovladač sluchátek) nemá plochá frekvenční odezva, můžete nakonec slyšet více či méně určitých frekvencí, než jaké byly v původním signálu. V extrémních případech to může zkazit zážitek z poslechu.
Náš sluch se pohybuje od velmi nízkých frekvencí začínajících na 20 Hz až po velmi vysoké frekvence kolem 20 kHz (20,000 20 Hertzů), i když sluch jednotlivce bude spadat mezi tyto dva extrémy. V hudebním smyslu toto rozdělení často vidíme na basovou, střední a výškovou sekci. Toto nejsou pevné definice, ale basy obvykle představují frekvence mezi 300 a 300 Hz, středy jsou 4 Hz až 4 kHz a výšky se počítají jako něco nad XNUMX kHz, velmi zhruba řečeno.
Problémy se získáním ploché odpovědi
Porovnání ideální (zelená), pravděpodobně nepostřehnutelného příkladu z reálného světa (žlutá) a slyšitelnější (červené) frekvenční odezvy pro reproduktory.
Dosažení dokonale ploché frekvenční odezvy v celém řetězci audio signálu se liší v obtížnosti v závislosti na tom, o jakém druhu komponentu mluvíme. Například u měničů sluchátek a reproduktorů, kde se mechanické vlastnosti, elektronika a akustika kombinují a vytvářejí nelinearity, které ovlivňují zvuk, je to velká výzva. Impedanční přizpůsobení mezi zesilovači a indukčními komponentami reproduktorů a dokonce i akustika místnosti, ve které se nacházíte, ovlivňují konečnou frekvenční odezvu.
Často uvidíte, že zvukové specifikace uvádějí rozsah frekvencí, jako je 20 Hz-20 kHz, následovaný množstvím odchylek ve frekvenční odezvě v decibelech, jako je +/- 6 dB. To nám jednoduše říká maximální odchylku v jakémkoli bodě mezi danými frekvencemi, takže nám ve skutečnosti neříká nic o tom, jak bude produkt znít.
Každá součást v signálovém řetězci by měla mít ideálně plochou frekvenční charakteristiku, aby zvuk procházel beze změny. Skutečností však je, že mnoho komponent nenabízí ideální výkon.
Obecně řečeno, plus nebo mínus 3 dB jsou považovány za spodní hranici toho, co můžete spolehlivě slyšet – takže menší odchylky 1 nebo 2 dB tu a tam nejsou čeho se obávat. Ale vícenásobné odchylky 3dB nebo více pravděpodobně způsobí nějakou znatelnou změnu vaší hudby. Rezonanční frekvence, které se na frekvenčním grafu objevují jako výrazné hrboly, mohou být obzvláště problematické, protože některé hudební noty a tóny se pak stávají přehnanými nebo maskovanými rezonancí.
Nestačí se proto dívat na specifikaci jako 20Hz-20kHz +/- 3dB, je lepší mít možnost vidět kde k těmto výkyvům důrazu dochází a jak jsou distribuovány. Hladká frekvenční odezva je lepší než vysoce variabilní, přičemž za ideální je obvykle považována plochá.
While electroacoustic components can exhibit wide variations in frequency response, DAC and amplifier components should be flat.
When it comes to DACs, the output should always be almost completely flat across audible frequencies, even in low-cost designs. The conversion from digital to analog in today’s hardware is a straight sampling conversion, before filtering out the noise at frequencies well beyond human perception. There aren’t any mechanical or acoustic problems to worry about at this stage. Amplifier circuits are also pretty interchangeable as far as audible performance goes. Generally speaking: even an průměr Kombinace DAC/Amp by měla mít plochou frekvenční odezvu při napájení všech reproduktorů/sluchátek kromě nejnižší impedance.
