Una inmersión profunda en las curvas de Harman: el camino largo (parte 3)

Este artículo compara las curvas de Harman con las soluciones alternativas propuestas en la Parte 2, así como con otras curvas de corrección.

Este es el tercer y último artículo de una serie de tres partes que tiene como objetivo situar la curva de Harman en contexto, como la última entrega de una curiosa tradición que ha existido en gran medida al margen de la audiofilia.

El papel de Harman

Pero, ¿dónde entra Harman en todo esto?

Como indica la brillante cobertura de Tyll, Harman hizo olas con una serie de artículos sobre la preferencia de los altavoces. Se observó una amplia preferencia hacia los altavoces que miden plano con una dispersión suave en todas las frecuencias, independientemente del origen del oyente en una sala de escucha bien tratada bajo rigurosas pruebas ciegas. Esto es consistente con la forma en que funciona la audición humana en las salas de escucha.

A partir de ahí, se intentaron replicar los resultados para auriculares. Por lo tanto, se realizaron mediciones de cabeza ficticia estándar de la industria de su configuración de altavoz de referencia. La(s) curva(s) de los auriculares de Harman era unaderivaciónde su trabajo como orador. La curva resultante también se probó con los oyentes por preferencia. Estos fueron los resultados para auriculares circumaurales e IEM:

Comparación de tres curvas objetivo de auriculares circumaurales Harman a lo largo de los años y una curva IEM.Crédito: insidefidelity.com

Sean Olive, el investigador de Harman que dirige gran parte del proyecto, proporcionó una actualización adicional a fines de 2019 . A través de un cuerpo grande y diverso de oyentes, existían tres subgrupos distintos :

“Amantes de la curva de Harman”: este grupo, que constituye el 64 % de los oyentes, incluye en su mayoría un amplio espectro de personas, aunque por lo general tienen menos de 50 años. Prefieren auriculares sintonizados cerca de la curva de Harman.

“Más graves es mejor”: el siguiente grupo, que representa el 15 % de los oyentes, prefiere auriculares con 3 a 6 dB más de graves que la curva Harman por debajo de 300 Hz y 1 dB más de salida por encima de 1 kHz. Este grupo es predominantemente masculino y más joven: los oyentes a los que JBL se dirige con sus auriculares.

“Menos graves es mejor”: este grupo, el 21 % de los oyentes, prefiere de 2 a 3 dB menos de graves que la curva de Harman y 1 dB más de salida por encima de 1 kHz. Este grupo es desproporcionadamente femenino y mayor de 50 años”.

Variación en las preferencias

Además, equilibrio de graves y agudos aún puede variar según el caso, según la grabación, la edad, el género y la experiencia auditiva. Se capturaron las características generales de la función de transferencia relacionada con la cabeza (HRTF) de un altavoz suave y bien diseñado (en una habitación en lugar de una cámara anecoica) con una calificación alta en pruebas a ciegas. Sin embargo, los autores reconocen que puede haber espacio para la variación según el equilibrio tonal de la grabación y la preferencia del oyente.

No obstante, es una corrección tonal que es ampliamente óptima al tener en cuenta los componentes clave de la HRTF humana en detalle grueso (a través de la cabeza ficticia). Por lo tanto, se detiene muy por debajo de la fidelidad total espacial y tonal y aún necesita individualización. Después de todo, HRTF puede varían tanto como 20dB en algunas áreas entre individuos .

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Variación de colocación de auriculares

Otro gran problema es la variación con la ubicación de cada auricular, que puede ser un efecto de banda muy estrecha a altas frecuencias, donde la variación en el posicionamiento es significativa en relación con la longitud de onda del sonido. Además, hay un efecto observador : los intentos de medir esta varianza no serían precisosen el lugar, porque el acto de medir introduce su propia varianza.

Esto es difícil de compensar. No obstante, captura las características cruciales que son más compartidas. Tal curva objetivo tiene la mejor oportunidad de ser preferida, o requiere la menor modificación para ser preferible en comparación con una curva arbitraria.

No obstante, la curva de Harman, en cualquiera de sus formas, carece de compensación para otras señales binaurales, como la alimentación cruzada.

Esto implica que es poco probable que se logre una fidelidad precisa a la audición espacial de un individuo, y las señales interaurales no se generan (como en la alimentación cruzada) ni se descubren (como en la cancelación de la diafonía).

También se debe decir en este punto que, a pesar del margen de variación, es muy probable que la respuesta de frecuencia que difiere enormemente de las características clave compartidas se perciba como un sonido extraño.

Un ejemplo clásico es el Audioquest Nighthawk, que carece del pico de 3kHz consistente con la resonancia del oído humano que es altamente consistente en todos los individuos a pesar de las diferencias sutiles entre ellos.

En resumen: la tosquedad de la curva de Harman también implica que es probable que se perciban como coloreadas las grandes desviaciones fundamentales de lo que ya es una curva tosca.

Además, donde hay una razón fisiológica sólida y establecida para la función de respuesta de frecuencia (en este caso, el pico de 3 kHz), un diseño que va en sentido contrario (mostrar una caída en la región) va en contra de lo que prescribe la fisiología del oído humano. una fuente de sonido suave y natural (en este caso, un altavoz en una habitación bien tratada) fuera de nuestros oídos.

Variación entre formatos de diseño

Además, la curva de Harman difiere entre los diferentes formatos de diseño: los monitores internos y los auriculares requieren una configuración marcadamente diferente debido a la diferencia en la forma en que interactúan con el oído. En esta presentación detallada de Sean Olive , se adelantan varias hipótesis para la diferencia. Por un lado, los auriculares que se colocan sobre las orejas irradian un frente de onda que interactúa con el pabellón auricular, pero esto no es cierto para los IEM.

Tener un canal auditivo bloqueado (en lugar de abierto) altera las características resonantes del canal. El sello de los IEM también puede afectar el equilibrio de gama baja preferido. La nueva curva para los IEM parece reflejar estas razones, con la forma general del pico de 3 kHz significativamente diferente.

Experimento vs Ideal

Sin embargo, la curva de Harman es unaderivado experimentalmentecurva, que es menos abstracta que las dos curvas de calibración más comunes e idealizadas que la preceden:

1. uno es elcurva de campo libre;
2. el otro elcurva de campo difuso.

Un excelente publicación por el usuario de Reddit oratory1990, un ingeniero de audio profesional, resume la diferencia.

Diferencia entre la curva de campo libre y la curva de Harman

La curva de campo libre es la respuesta de un altavoz bien diseñado en unanecoicohabitación (que produce una respuesta anecoica plana y suave), colocada frente a una cabeza ficticia. Por el contrario, la curva de Harman utiliza una habitación doméstica tratada realista diseñada para tener algunos reflejos controlados y absorción que parecen preferibles, que tienden a archivar la respuesta en una suave pendiente descendente para altavoces planos y de dispersión suave (con muy raras excepciones).

El problema es que la curva de campo libre se vuelve “muy tambaleante por encima de 5 kHz, debido a efectos de fase y resonancia específicos que ocurren a distancias y ángulos específicos. Es difícil fabricar auriculares que reproduzcan todos estos bamboleos exactamente bien”.

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Curva de campo difuso: una sin oscilaciones

Se buscó una curva idealizada alternativa, sin oscilaciones. La curva de campo difuso era esta curva. Como dice oratory1990 :

En lugar de colocar un solo altavoz directamente frente a la cabeza, colocamos la cabeza en una sala muy reverberante, de modo que el sonido llegue a la cabeza desde todos los ángulos y desde todas las direcciones por igual.

El razonamiento detrás de esta idea fue que el sonido llega desde todos los ángulos también cuando se usan auriculares, simplemente porque los auriculares cubren todo el oído...

La respuesta de frecuencia en la sala sigue siendo lineal y plana, pero el sonido proviene de todas las direcciones y no solo del frente (como en el campo libre). Ahora, cuando medimos la respuesta de frecuencia del campo difuso con una cabeza artificial, la curva resultante es mucho más suave por encima de 5 kHz.

Por lo tanto, los auriculares se pueden sintonizar de manera confiable con una curva suave enraizada en rasgos humanos amplios. La abstracción idealizada de ambas curvas fue su ruina , sin embargo, porque los estudios y los oyentes no producían ni reproducían grabaciones con transductores que se adhirieran a esta curva. En cambio, era probable que la reproducción de grabaciones de música en campo difuso fuera más brillante a pesar de la abstracción idealizada.

En esencia, la curva de Harman es un ejercicio de investigación del consumidor acoplado a la psicoacústica. Desciende de la búsqueda de una curva que haga referencia a las características generales de la audición humana, en condiciones que reflejen las condiciones promedio utilizadas tanto en la grabación como en la reproducción, al mismo tiempo que brinda margen para modificar el gusto de acuerdo con las grabaciones, porque la diferencia en las condiciones de grabación significa que las grabaciones fueron no hecho en estudios con sonido uniforme ( el “círculo de confusión” ).

Es en ese sentido, un sólido punto de partida para afinar al gusto tonalmente, pero sin ninguna técnica controlada para la precisión del individuo, ya sea a través de la comparación de volumen o micrófonos.

Curva de ruido rosa de Griesinger

Sin embargo, hay un resurgimiento menor de un enfoque que se inclina más haciaindividualización gruesa. Recordar David Griesinger ? Es un defensor de la ecualización de auriculares individualizada. Sin embargo, en lugar de mediciones intrusivas con equipo especializado delicado (como Micrófonos intrauriculares en miniatura calibrados ), sugiere usar comparación de volumen .

Usando un altavoz plano/preciso conocido colocado en el frente y cerca (para minimizar los efectos de la habitación), altere el volumen del ruido rosa en diferentes frecuencias (cada tercio de octava) hasta que suenen de manera similar a un ruido rosa en una referencia. frecuencia (500Hz). Repita para toda la banda de audio. Luego repita para los auriculares.

La diferencia entre la curva generada con el altavoz y los auriculares es, por lo tanto, la curva de calibración individual, medida a un nivel grueso y no invasivo, pero lo suficientemente cerca de la HRTF para garantizar la externalización.

Griesinger se apresura a aclarar que él no originó este método; pero lo revivió de Publicación IEC 268-7 y Norma alemana DIN 45-619 , precursores del método de campo difuso propuesto por Gunther Theile . Es experimental en lugar de idealizado. Además, en lugar de mirar un promedio aproximado que colapsa la variación entre los oyentes individuales, sus altavoces y el estudio, es una aproximación aproximada de ladel individuocurva.

No obstante, dicha curva es lo suficientemente buena: proporciona suficiente precisión tonal individualizada en términos de ser fiel a HRTF individual, eludiendo cuestiones espinosas dediferentes tendencias de preferencia del oyentey el uso de una cabeza ficticia que está incrustada en la derivación de las curvas de Harman. Entonces, el enfoque de Griesinger es igualmente tosco, pero aún más individual.

Uno podría notar una dificultad conceptual aquí. Si una curva individual gruesa produce suficiente precisión para un sonido externo efectivo, ¿por qué la curva de Harman no lo hace?

Esto se debe a que la curva de Harman promedia y controla muchas otras variables (como se describió anteriormente) que el proceso de compensación de Griesinger simplemente elude.

Por lo tanto, parece que la diferencia con respecto a la HRTF individual introducida por la curva de Harman supera la pérdida de detalle de tomar únicamente puntos de datos cada tercio de octava para el individuo. Podría decirse que es preferible, o lo que percibimos conscientemente como una tonalidad precisa (según Harman), es un objetivo menos estricto que la precisión necesaria para la fidelidad espacial.

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Curva de Sonarworks

Este aplicación de ecualización automática ha ganado mucha popularidad, logrando grandes avances en comunidades tradicionalmente resistentes a la igualación. Si bien su curva de calibración patentada no se publica, un representante de la compañía comentó brevemente sobre ella en Reddit, diciendo que es similar pero no idéntica a la curva de Harman . Por lo tanto, el análisis sobre la metodología de las curvas de Harman a lo largo de esta serie de artículos aún debe aplicarse.

Curva Etimótica

Etymotic, reconocido como uno de los fabricantes de IEM más centrados en la ingeniería, utiliza un curva de campo difuso modificada . Por lo tanto, se aplica gran parte de la discusión sobre el campo difuso anterior. Será mucho más ligero y brillante que cualquier curva Harman predeterminada. Etymotic explica sus modificaciones como tal :

“La respuesta de campo difuso de oído abierto del maniquí KEMAR® se modificó para compensar el aumento de alta frecuencia agregado a las grabaciones de alta calidad. Esta modificación (aproximadamente 5 dB a 10 kHz) es necesaria para evitar que los auriculares suenen demasiado brillantes en las grabaciones comerciales. Las grabaciones comerciales tienen un refuerzo de alta frecuencia que compensa la caída de alta frecuencia en los altavoces de monitor de estudio y los altavoces y auriculares estéreo de alta calidad”.

Sin embargo, no se ofrece ningún detalle sobre cómo llegaron a la "modificación". No obstante, es una derivación de la abstracción idealizada de la curva de campo difuso.

Siegfried linkwitz

Ingeniero de audio legendario y tristemente fallecido siegfried linkwitz fue la mitad de un dúo que originó una de las innovaciones más fundamentales y profundas en la ingeniería de audio: el cruce Linkwitz-Riley . Inspirándose en su colega Russ Riley, Linkwitz desarrolló un diseño de cruce que proporcionaba una respuesta de frecuencia plana con una respuesta de fase suave que sigue siendo un estándar de facto en la actualidad. Menos conocidos fueron los experimentos informales de Linkwitz con IEM y el método que ideó para la ecualización individualizada.

Fue un defensor de la alimentación cruzada, reconociendo su valor para grabaciones estéreo grabadas con micrófonos muy espaciados. Su análisis fue consistente con la discusión en las Partes 1 y 2: el espaciado amplio produce señales binaurales poco realistas incrustadas en la grabación. La reproducción estaría mejor con las nuevas señales (por debajo de los 700 Hz o más) generadas por la diafonía del estéreo.técnica de reproducciónpara reducir la antinaturalidad.

Derivó su curva de calibración individual de forma ligeramente diferente a la de Griesinger: sin usar una referencia de altavoz y usando ondas sinusoidales barrió continuamente toda la banda de audio, en lugar de ruido rosa en las frecuencias seleccionadas.

Usando tales barridos en su Etymotic ER4S, Linkwitz identificó frecuencias resonantes a través de cambios repentinos en el volumen a medida que el barrido barría la banda de audio. Luego igualó lo que escuchó como picos hasta que el volumen del barrido sonó uniforme a través de la banda de audio.

En particular, insertó los auriculares mucho menos profundos que la profundidad prevista (Etymotics es famoso por requerir una inserción muy profunda para impulsar las resonancias resultantes de los canales auditivos sellados a frecuencias muy altas), y ecualiza dos picos percibidos a 2,5 kHz y 7,5 kHz para dar forma al respuesta de campo difuso a sus propios oídos y profundidad de inserción preferida. Este es un enfoque alternativo a la comparación de sonoridad no invasiva.

Conclusión

Es obvio que todos escuchamos diferente. Pero el mero hecho de que todos seamos de la misma especie humana significa que compartimos algunas similitudes generales: por un lado, orejas con características similares que difieren solo en los detalles; tamaños de cabeza y posición de las orejas que son más parecidos que diferentes. Usando todo esto, además de las herramientas de investigación del consumidor, Harman llegó a un resultado promedio eso es consistente con estas amplias similitudes fisiológicas y la preferencia del consumidor.

Este es el resultado del efecto de suavizado que surge al controlar tantas variables para que sea atractivo para la mayor cantidad de personas dentro de los parámetros de sus experimentos.

Sin embargo, existen otras formas de técnicas correctivas para mejorar la fidelidad que podrían no abordarse, como las relacionadas con la diafonía. También hay espacio para una mayor individualización de la curva de uno, pero eso requiere el uso de al menos tonos de prueba especializados y la ecualización al mismo volumen, lo que no es lo más preferido, porque la preferencia, como admiten los investigadores de Harman, puede ser extremadamente dinámica dentro de límites limitados (p. ej. grabar el balance tonal como se discutió anteriormente).

En comparación con esta variación dinámica, calibrar a sus propios oídos es un enfoque más estable, a expensas de la inconveniencia, la participación y quizás más atención que el enfoque de configurar, olvidar y sintonizar aproximadamente como lo desee. de la curva de Harman.