nabbla (nabbla1) wrote,
nabbla
nabbla1

Про тонкомпенсацию

Когда позади дедлайн, сдана длительная работа, сначала хочется просто выспаться, поиграть в игрушку, пострадать бездельем. Но проходит неделя - и хочется заняться сразу всем! Все бредовые идеи неожиданно просятся "наружу", и космическое зеркало здесь мирно соседствует с передатчиком мощности им. Николы Теслы, а последний - с программкой для тонкомпенсированной регулировки громкости. В этот раз речь именно о ней)

Уже придумал название:
ТОнКОМпенсированная Аудио Консоль (ТОКОМАК),
осталось за малым - написать. А пока хочу рассказать, что такое тонкомпенсация и почему, как мне кажется, очень многим она пригодилась бы на компьютерах.

Sheldon_about_loudness
Шелдон, как всегда, в теме)



Меня часто удивляло, зачем некоторые любят включать музыку погромче, она что, станет лучше от этого? Потом попробовал сам и с удивлением обнаружил - станет! И дело даже не в том, что вибрация, басы ощущаются непосредственно телом, до такой громкости можно и не доводить. Задолго до этого начинаешь замечать - звучит попросту лучше, слышны все партии, "и низы, и верхи".

Как оказалось, так оно и есть, но дело, разумеется, не в самих колонках или усилителе, они-то работают линейно, насколько это возможно. Дело в самом человеческом слухе. Громкие звуки разной частоты, но одинакового звукового давления человеком воспринимаются как одинаково громкие, то есть, "амплитудно-частотная характеристика" уха ровная. Но если мы начнем понижать громкость, то на центральных частотах, порядка 1-2 кГц, чувствительность уха будет оставаться прежней, но низкие и высокие частоты начнут восприниматься куда хуже, будет наблюдаться "спад".

Количественные эксперименты в этой области начали проводить еще в 30-х годах прошлого века, пионерами в этой области были Флетчер и Менсон. Добровольцам надевали на голову наушники, после чего включали попеременно то звук эталонной частоты 1 кГц, то какой-то другой частоты, после чего подбирали его громкость, чтобы испытуемому они казались одинаково громкими. По результатам строились кривые равной громкости, современная изображена ниже (картинка, не мудрствуя лукаво, взята с википедии):



Понятно, что с тех пор методики измерений улучшались, разрешались спорные моменты, и, как обычно бывает, все не так просто, как казалось с самого начала. У всех людей слух разный, и звуки с разных направлений воспринимаются по-разному, а измерения с помощью наушников дают все-таки не те результаты, как с громкоговорителями в дальней зоне. Но это уже детали.

Как видно, в дополнение к децибелам звукового давления (SPL, Sound Pressure Level) ввели новую величину - фоны (Phon), она тоже логарифмическая, но показывает не уровень давления создаваемый звуком, а то, как его воспринимает человек.

На основании этих экспериментов и появилась, тогда же, в 30-е годы, идея корректировать АЧХ звукозаписей, если они воспроизводятся не на той громкости, на какой они были записаны и на какой их слушал звукорежиссер - только в этом случае есть надежда, что мы услышим именно то, что было задумано! Данная технология у нас получила название "тонкомпенсация", английский термин - loudness compensation. Во многих советских радиолах и усилителях ставился именно тонкомпенсированный регулятор громкости, причем в зависимости от сложности устройства разнилось и качество исполнения. В простейшем случае в переменном резисторе сделан отвод, куда подсоединены две RC-цепочки, приподнимающие соответственно верхи и низы, если громкость выставлена довольно маленькой. Если же вместо переменного резистора стоял многопозиционный переключатель и отдельные дискретные резисторы, то схемотехники могли развернуться вовсю, придумывая хитрючие фильтры.

Почему-то в какой-то момент о тонкомпенсации забыли, хотя с появлением DSP реализация значительно упростилась бы. Впрочем, некоторые "улучшайзеры" - это и есть тонкомпенсация, только под другим соусом. Теперь уровень сигнала в каждый момент анализируется, и по средней громкости вводится коррекция. Увы, в одной куче с другими цифровыми эффектами, вроде реверберации/эха, идея себя несколько дискредитировала.

Особенно меня удивляет, что творится со звуком у персональных компьютеров. Что под windows, что под linux, что на десктопах, что на мобильных устройствах или на медиа-плеерах, везде регуляторы громкости работают ЛИНЕЙНО, что уже криминал! Крутишь ползунок от максимума почти до самого низа и громкость почти не меняется, зато потом каждый пиксель приводит к заметному изменению. В децибелах оно должно регулироваться! Ну и тонкомпенсации тоже нигде нет.

В порядке хобби, я когда-то сделал несколько усилителей с тонкомпенсацией, которые мы используем для воспроизведения звука с компьютера. Мне нравится, как оно работает - с ними действительно можно даже поздней ночью включить музыку тихонько, и она очень прилично играет, не беспокоя соседей. Все бы хорошо, но они громоздкие. Большой стальной трансформатор на 50Гц, теплоотводы, большие электролитические конденсаторы - и все это в корпусе, сделанном из компьютерного БП. А теперь мне хочется сделать по-другому, запихать усилитель непосредственно внутрь системного блока и запитать от 12 вольт, а выход сделать мостовым. И все бы хорошо, да вот только куда сунуть регулятор громкости?

Поэтому сижу сейчас и "курю" windows api, в том, что касается регулировки звука. Хорошие новости: с регулировкой громкости разобрался уже сейчас, могу сделать аналог стандартного регулятора, но только в децибелах. Плохие: возможность коррекции АЧХ, похоже, сильно зависит от конкретной звуковой карты. API лишь предоставляет единый интерфейс взаимодействия, а доступны ли те или иные функции - это как повезет. Где-то вообще ничего нельзя, только громкость регулировать, где-то можно двумя ползунками подкрутить тембр НЧ и ВЧ, а где-то есть полноценный графический эквалайзер. Что еще неприятно, в каждой операционке все по-разному. В XP-одно, в семерке-другое, в linux - третье.

Так что ждите - очень надеюсь, что через недельку-другую сделаю худо-бедно рабочую версию.

А еще за мной должок - дорассказать про пингвинов, и еще почему у светодиодов КПД выше, чем у солнечных батарей. Ждите)
Tags: программки, странные девайсы
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment