Ekvalizace sluchátek

[introvert]

Toto vlákno je určeno k diskusi o problematice ekvalizace sluchátek. Jeho cílem je zpřístupnit tuto problematiku většímu množství zájemců, kteří ekvalizaci zatím nepoužívají. Ekvalizace je významným způsobem, jak si audiofil může upravit zvuk produkovaný sluchátky dle vlastních představ.

-- 30. 9. 2023 11:23 --

K čemu se ekvalizace používá ? Základní idea je, že zvuk produkovaný sluchátky (v podstatě každý reálný zvuk) lze pomocí speciálních postupů rozložit na sinusové tóny (spektrální analýza). Tedy v každém okamžiku jde o směsici velkého množství separátních sinusových tónů, o různých frekvencích a amplitudách. Pokud se budeme snažit pochopit, jak dobře sluchátka fungují, nemusíme se snažit pochopit, jak reprodukují komplexní zvuky (reálné skladby), stačí, abychom věděli, jak reprodukují sinusové tóny různých frekvencí. Toto se zobrazuje na grafu takzvané frekvenční charakteristiky sluchátek (anglicky frequency response). Na vodorovné ose jsou frekvence ve slyšitelném pásmu (20 Hz až 20 kHz), na svislé ose relativní úrovně akustického tlaku, který sluchátka produkují na dané frekvenci (uváděno v dB). Základní ideou je zjistit, když do sluchátek posíláme ze zesilovače sinusový tón o určité frekvenci, jak hlasitě na dané frekvenci sluchátka hrají. Amplituda (velikost sinusoveho napětí) signálu ze zesilovače je na všech frekvencích přitom stejná, a zjišťujeme, zda na některých frekvencich sluchátka signál oproti jiným frekvencím zesilují, nebo zeslabují, nebo ho nechávají konstantní. V příloze se můžeme podívat na to, jakým způsobem se s reprodukcí rozdílných frekvencí co se týká úrovně hlasitosti produkované sluchátky vyrovnává model LCD-2 Classic firmy Audeze. Je vidět, že v oblasti basů, od frekvence cca 50 Hz, mírně úroveň akustického tlaku klesá (o cca 3 dB na 20 Hz). Dále vidíme vzestup mezi 600 Hz a 1.5 kHz, bouli mezi 2 kHz až 4 kHz, vzestup před 6 kHz, následovaný propadem (největší na 9,5 kHz), opětovný vzestup atd. Je tedy zjevné, že sluchátka nereprodukují vstupní signál rovnoměrně - to bychom viděli vodorovnou čáru. Zároveň vidíme na grafu jakousi šedou přerušovanou čáru, nazvanou IEF Neutral Target (Bass: +5 dB). Tato křivka je zhruba řečeno to, jak mělo měření frekvenční charakteristiky sluchátek Audeze (zelené křivky - levý a pravý kanál) vypadat. Ale nevypadá. Z toho plyne, že tato sluchátka nemají ideální frekvenční charakteristiku (o tom, co to je, příště), a je třeba jejich zvuk nějakým způsobem upravit, aby se přiblížil šedé křivce. K danému účelu se používá ekvalizér, kterým můžeme určité frekvence posilovat, nebo zeslabovat. Je tedy vidět, že v tomto případu je potřeba posílit bas (od 200 Hz), potlačit okolí 800 Hz, a zesílit oblast 1.5 kHz až 6 kHz (nejvíce okolo 4.5 kHz). Pokud tak učiníme, a porovnáme zvuk bez ekvalizéru, a s aktivovaným ekvalizérem, odměnou nám bude přirozenější zvuk sluchátek (když ekvalizér aktivujeme), která rozkvetou do krásy, a předvedou nám zvuk, který sama o sobě dodat nedokáží.

[introvert]

Co to je onen IEF Neutral Target ? Zjednodušeně řečeno je to frekvenční charakteristika, které by se sluchátka měla snažit přiblížit, aby jejich zvuk zněl příjemně, přirozeně. V minulosti byla představa, že frekvenční charakteristika sluchátek by měla vypadat jako vodorovná čára od 20 Hz do 20 kHz (tak, jako kupříkladu u zesilovačů). Je to logické - jinak by v signálu docházelo (na některých frekvencích) k nežádoucímu zesilování (nebo zeslabování) oproti ideální reprodukci. Byl zde však drobný problém - zvuk sluchátek s vodorovnou frekvenční charakteristikou se nikomu nelíbil. Byl otřesný. Takže skupina badatelů z firmy Harman (vedená Dr. Sean Olivem) se tomuto paradoxu podívala na zoubek. Vytvořili řadu ekvalizačních profilů (profil určuje, na kterých frekvencích bude signál potlačen, či zesílen, a jak), a nechala větší množství dobrovolníků poslouchat sluchátka (s vodorovnou frekvenční charakteristikou) s různými profily s cílem zjistit, s jakým ekvalizačním profilem zní sluchátka nejpřirozeněji, čemu dají reální posluchači přednost. Ukazalo se, že jde zhruba o profil, který je na předchozím obrázku představován šedou přerušovanou křivkou. Takto by (zhruba) měla vypadat frekvenční charakteristika všech sluchátek, dle výsledků výzkumu týmu Dr. Oliva. Tato křivka je vyhlazená (detailní tvar reálně použité křivky nebyl nikdy publikován), a dostala název Harman Target 2015 (firmu Harman později koupil Samsung). Tuto “cílovou frekvenční charakteristiku” je třeba brát pouze jako hrubou orientaci, jak by asi měla frekvenční charakteristika sluchátek vypadat. U výše uvedených Audeze LCD-2 Classic je hned vidět, že průměrný posluchač bude mít pocit, že sluchátkům schází basy, a také, že mají silně potlačené střední pásmo. Tyto vlastnosti můžou někomu dokonce vyhovovat, ale průměrný posluchač je bude chápat jako nedostatek. Tím, že zvuk, který posílá zesilovač do sluchátek, upravíme v ekvalizéru, můžeme se více přiblížit naší ideální představě, jak by sluchátka měla znít, a nejsme odkázáni na to, jak se je podařilo (většinou však nepodařilo) vyrobit výrobci. Harman Target 2015 má posílený bas, což je u běžné hudby otázka vkusu posluchače. Od 1 kHz již nikoli, “hrb” reflektuje to, že zvuk ze sluchátek není stejný, na jaký jsme zvyklí z reálného světa okolo sebe. Reálný zvuk přichází z prostoru před námi, a je obohacen o odrazy. Naše uši tento zvuk upravují, a mozek, který ho vyhodnocuje, takto upravený zvuk očekává. U sluchátek je však situace zcela jiná, každé ucho slyší jen ten svůj zvuk (kanál), který přichází ze strany, a bez odrazů od okolního prostředí. Proto se sluchátka konstruují tak, aby jejich frekvenční charakteristika odrážela onu Harman křivku, s hrbem na středech. Ale nejde o dogma, jen hrubý nástřel. Různí posluchači mají různé uši, různé představy, jak by měl zvuk znít. Tedy nelze se domnívat, že Harman křivka je ideální lék, určený pro všechny. V každém případě, je zvykem frekvenční charakteristiku sluchátek porovnávat vůči nějaké cílové frekvenční charakteristice (jinak bychom nevěděli, “čeho se chytit”). A pokud nejsme se zvukovým projevem našich sluchátek spokojeni, pohledem na jejich naměřenou frekvenční charakteristiku, a jejím srovnáním s cílovou můžeme odhadnout, které frekvence bude záhodno ekvalizérem posílit, a které potlačit.

[Rins]

inrovert: Děkuji za zavedení tohoto vlákna.
Snad se vlákno ujme. Já budu zatím na číhané, páč k tomu nemám co říct.

[introvert]

Existují různé druhy ekvalizérů. Každý, kdo viděl studiový mixážní pult, si jistě pamatuje desítky různých posuvných či otočných regulátorů (potenciometrů). Ty slouží k úpravám frekvenční charakteristiky ve výrobcem pultu určených částech frekvenčního rozsahu. Mixážními pulty se inspirovali autoři takzvaných grafických softwarových ekvalizérů, které se vyskytují v kdejaké dnešní aplikaci schopné přehrávat zvuk. Jde o řadu vedle sebe umístěných, většinou svislých stupnic, každá je pro jednu frekvenci (střed části frekvenčního rozsahu, která bude regulována). Uprostřed je hodnota nula, směrem dolů na stupnici se zvuk okolo dané frekvence zeslabuje, nahoru zesiluje. Tedy pokud pociťujeme, že hudba nemá dost basů, táhneme ovladačem na levé krajní stupnici (basy) nahoru. Apod. Nejvýznamnějším druhem ekvalizéru, který se dnes používá v amatérské praxi, je však bezpochyby takzvaný parametrický ekvalizér (PEQ). Umožňuje detailní nastavení ekvalizace, což ostatní ekvalizéry (např. grafický) neumí. Pro nastavení parametrického ekvalizéru je třeba zadat mnoho hodnot, které dohromady vytváří již zmiňovaný ekvalizační profil. Tento profil lze chápat jako jedno konkrétní nastavení PEQ, pro jeden účel (typicky pro jedna konkrétní sluchátka, pokud s ekvalizérem používáme více sluchátek různých - je ovšem také možné mít různé profily pro jediná sluchátka). Co se zadává v nastavení PEQ ? Jednak musíme určit, na jakých konkrétních frekvencích chceme zvuk upravovat. Jde o tzv. pásma, kterých bývá typicky větší množství. Pro každou z frekvencí se musí udat, o kolik dB na ní chceme zvuk zesílit (kladné hodnoty v dB), nebo potlačit (záporné). Krom toho musíme uvést, jak široké pásmo okolo dané frekvence má být ovlivněno. To se zadává pomocí tzv. Q faktoru, znázorňovaného většinou samotným písmenem “Q”. Hodnoty malé (do 1) představují široký záběr okolo dané frekvence, oproti tomu velké hodnoty (větší než cca 5) mají vliv úzkopásmový. Prostě, čím menší číslo, tím je ovlivňované pásmo širší, čím vyšší číslo, tím je pásmo užší. A nakonec musíme uvést pro každou frekvenci (pásmo), jaký typ filtru na ni vlastně chceme aplikovat. Nejpoužívanější jsou Peak/Dip (ovlivnění frekvenční charakteristiky okolo centrální frekvence), Low Shelf (postupné posilování od určité frekvence směrem k frekvencím nižším), Low Pass (postupné zeslabování od určité frekvence směrem k frekvencím vyšším). Peak/Dip je nejběžnější filtr, Low Shelf umožňuje posilovat basy, naopak Low Pass potlačuje vysoké frekvence. Pro pochopení výše uvedeného doporučuji každému navštívit webové stránky Crinacla, https://crinacle.com/graphs/iems/graphtool/ , a pohrát si se sekcí Equalizer. Nejprve si zobrazím frekvenční charakteristiku určitých sluchátek (jako první však musím vypnout defaultní graf: Brands - Models), a poté zadáváním výše uvedených hodnot pro frekvence, které odhadnu z grafu, vidím hned jejich vliv na frekvenční charakteristiku. Můžu přepínat mezi pohledem na celou frekvenční charakteristiku (Harman AE OE 2018 Target - verze Harman 2015 s posílenými basy), nebo na odchylky od cílové frekvenční charakteristiky. Tento nástroj je velmi užitečný pro pochopení toho, jak parametrický ekvalizér funguje, nedoporučuji ho však pro vytváření reálných profilů ke konkrétním sluchátkům. Pro tento účel doporučuji navštívit stránky https://forum.headphones.com/ , kde zadáme do vyhledávání model sluchátek, pro který bychom chtěli použít PEQ. Dále z nabídky vybereme Official Thread, a zde (jde o vlákno věnované danému modelu) hledáme měření frekvenční charakteristiky, a PEQ profily autora Resolve. Jde o dobrý začátek - profil nenavrhovat, ale pouze již existující převzít.

[martas38]

Kdysi jsem razil názor, že sluchátka, která je nutno ekvalizovat jsou špatně zvolená sluchátka, čili jinými slovy řečeno, co řekl Rins, že sluchátka by měla znít tak, jak zamýšlí výrobce. Bohužel svět není ideální a svět sluchátkových měničů už vůbec ne. Pletl jsem se.
Pro mě jsou zářným příkladem Audeze LCD-X před rokem 2021. Tam jsou v tonalitě takové průšvihy, že bych si je nikdy nekoupil, pokud bych nevěděl, že se to dá léčit. A že je něco špatně vědí i u Audeze, protože vydali jisté software a pluginy např. pro Roon, které to léčí.
Po ekvalizaci musím za sebe říct, že jsou to špičkově znějící sluchátka s vynikajícím poměrem cena/výkon.
Stejně tak používám EQ křivku i pro Empyrean. Tam není třeba tak radikálních zásahů do tonality, ale taky jsou tam jisté propady. Dokonce existuje jiná křivka pro kůži a jiná pro alcantru.
U obou sluchátek používám křivky Oratory1990 a mám to nastaveno přímo v RME.
Například zde:
https://www.reddit.com/r/oratory1990/wi ... f_presets/

[introvert]

inrovert: Děkuji za zavedení tohoto vlákna.
Snad se vlákno ujme. Já budu zatím na číhané, páč k tomu nemám co říct.

Jak zadat PEQ v Roonu:
a) spustíme Roon server, pak klienta Roon
b) vpravo dole klikneme na ikonu reproduktoru, v kontextovém menu na “sinusoidu” (u starších verzí na “DSP”)
c) v sekci Parametric EQ začneme zadávat hodnoty profilu, pásmo (Band) po pásmu
d) nakonec celý profil posuneme táhlem vpravo dolů, tak, aby nejvyšší bod křivky profilu byl na hodnotě 0 dB (ochrana proti clippingu - bohužel je nutno pak mít při hraní vyšší hlasitost = možnost výraznějšího šumu)
e) až zadáme celý profil, pod vhodným názvem si ho uložíme
f) v Settings pro jistotu můžeme provést Backup, kde si pak složku s backupem zkopírujeme na záložní disk

[Rins]

Introvert: Díky�

[SSakul]

V prvé řadě bych chtěl poděkovat Introvertovi za opravdu rozsáhlé povídání a návod na EQ. Myslím, že už teď by si topic zasloužil připíchnutí adminem na první stránce.

Chtěl jsem se zeptat, zdali má někdo zkušenosti s EQ v Audirvaně. Parametrický eq se dá implementovat přes vst pluginy, tak jestli máte nějaký oblíbený tip. Hojně bývá doporučený Fabfilter Pro Q3, ale zkušenosti s ním nemám, tak si rád nechám poradit. Jak to máte vy s PEQ u Audirvany studio ?

[martas38]

SSakul: kdysi jsem to zkoušel ještě v klasické Audirvaně a jak to prostě bývá, tak za něco stály pouze ty placené pluginy. Ale já jsem hledal crossfeed. EQ tam bylo docela hodně i free, ale nepoužíval jsem to.

[mahtiel_cz]

Díky za přínosný příspěvek, který je nápomocný všem posluchačům, nejen audiofilům.

[Kuba4]

No, je to zjednodušené, místy zavádějící, místy zkreslené a občas jsou to blbosti. Dá se souhlasit s praxí, s teorií a historií sluchátkového poslechu ale ne. Nemám sílu korigovat všechny nepravdivé informace, případně doplňovat. Uznávám, že problematika je složitá a nedá se vše stručně napsat. Dovolte mi zde zatím jen krátký úvod ke sluchátkovému poslechu:

Sluchátkový poslech je ze svého principu nepřirozený a nereálný. Hlavním důvodem je fakt, že hudební signál jednoho kanálu není slyšet v druhém uchu a opačně. Díky velikosti hlavy a vzdálenosti uší od sebe jsou v reálném světě zvuky vnímány v každém uchu jinak (chápej stejným způsobem, pískání z leva ale vnímá každé ucho jinak), jsou rozdílné ve frekvenční charakteristice i v časové doméně. Úplně zjednodušeně je mezi ušima zpoždění a útlum některých (od středů k výškám roste) frekvencí v závislosti na vlnové délce (proto dokážeme odhadnout z jak dalekého zdroje zvuk přichází a dokážeme odhadnout prostor, ve kterém jsme). Při reprodukci hudby proto máme 2 možnosti jak tento problém sluchátkového poslechu řešit.

1. používat binaurální nahrávky, tedy nahrávky, které vznikají s použitím mikrofonů v umělé hlavě tzv. dummy head (teorii jsem zde už dával, ale pro opakování: https://www.lesonbinaural.fr/EDIT/DOCS/ ... %20100.PDF nebo dost zkresleně popsáno zde: https://cs.wikipedia.org/wiki/Binaur%C3 ... r%C3%A1vky)

2. upravit zvuk stereo nahrávek pro poslech na sluchátka, tedy oba kanály částečně smíchat, upravit signál frekvenčně a pohrát si se zpožděním.

Teprve až následující krok jsou korekce nedostatků sluchátek jako takových, jejich korekce na měřící standard (dle kompenzační křivky měření) dále na objektivní posluchačský ideál (různé "targety") nebo konečně na individuální zvukový vkus konkrétního posluchače.

Do všeho nám ještě kecá hlasitost poslechu a objektivní (ne) kvalita zvuku.

Sorry, prostě tak jednoduché, jak to píše Introvert, jak pro děcka v MŠ, to fakt není.

[martas38]

Akorát že introvert píše o něčem jiném než ty Kuba4. introvert píše o nápravě frekvenčních nedostatků sluchátek tak, aby se co nejvíc přiblížily křivce Harman target, tedy tomu co vnímá ucho co nejliběji a ty píšeš o tom, jak přiblížit sluchátkový poslech realitě. A to jsou dvě naprosto rozdílné věci. Nehledě na to, že ty píšeš spíš než o realitě o tom, jak přiblížit sluchátkový poslech reproduktorovému poslechu, který rovněž není realistický.
Že nezní sluchátkový poslech tak realisticky, jako třeba poslech symfonického orchestru v koncertním sále ví asi každý. Ale přesně totéž můžeme říct o poslechu na reprosoustavách.

[introvert]

Mým cílem bylo prolomit ledy nedůvěry vůči ekvalizaci, a ne sepisovat nějaké vědecké pojednání, které začíná tím, že sluchátkový poslech je z principu nepřirozený a nereálný. Chtěl jsem, aby hodinu poté, co zájemce začne číst můj zjednodušený popis, mohl tento člověk přistoupit k praktickým pokusům s ekvalizací svých sluchátek. Vědecká pojednání si jistě každý zájemce může přečíst později - pokud ho to ovšem bude zajímat .. Tedy jde o “kuchařku”, která si neklade žádné vysoké cíle, co se týká formální správnosti. Hlavním cílem této “kuchařky” je praktická použitelnost.

[Filip4]

Po přečtení bych dodal pár věcí. Souhlasím s tím, že EQ je dobrá věc pro drobné dolazení sluchátek, případně menší změna obtěžujících věcí jako jsou třeba sykavky. Nemyslím si ale, že je dobré bez přemýšlení každá sluchátka ladit přes EQ na harman target jen podle nějakého grafu. Vím, že to tak Introvert určitě nemyslel, ale opravdu to vyznívá tak, že je to nějaký target, na který se musíme dostat. Ani výrobci se na tomto neshodou, stačí se podívat třeba na sluchátka od ZMF, která jsou nalazená dle preference tvůrce, a ne podle harman targetu. Opačný případ jsou DCA Stealth a Expanse, která přesně kopírují harman křivku. Ve výsledku by ale spousta lidí preferovala sluchátka od ZMF, protože pro ně bude ten zvuk líbivější. Mě třeba tyhle konkrétní DCA zněly nudně a sterilně. Chtěl bych tím jen říct to, že každý by si měl najít vlastní preferenci a podle toho si sluchátka doladit. Většině "normální" populace tedy určitě vyhovuje nejvíc harman target, ale řekl bych, že jinak to tak nemusí vůbec platit.

Jinak, proč vlastně není target v grafu rovný, ale má tvar jaký má.

Je to o lidskému uchu, tvaru apod. kde vznikají rezonance a další věci. Ve výsledku tedy tento tvar lidské ucho vyhodnotí jako "rovnou" charakteristiku. Takže proto nejsou grafy sluchátek "rovné". Každý to má ale trochu jinak, takže zde pak vznikají rozdíly a protože rovná charakteristika nemusí být nejlibívější tak zde nastupuje právě harman a další křivky.

Kapitola měření a vytváření grafů je poté kapitola sama o sobě. Jen bych zde dodal, že je dobré kdyžtak porovnávat grafy od jednoho člověka.

[Kuba4]

4 martas38

Nepíšeme o něčem jiném. Jak jsem psal, zatím jsem napsal úvod, abychom věděli, kterou částí se Introvert zabývá, aby jeho pojednání nebylo tak vytržené z kontextu. Jestli bude čas a chuť, třeba něco dodám.

4 introvert
Chápu důvody, proč si to napsal, a myslím, že je to fajn a v zásadě dobře. Ale nemohou tam být popsány takové nesmysly o vodorovné frekvenční charakteristice sluchátek. Je to přece tak, jak diplomaticky popsal Filip.