К написанию этой статьи подтолкнули регулярные запросы от специалистов, которые задаются вопросами внедрения пассивной музыкотерапии в свою практику, а также регулярные вопросы по выбору наушников для нейробиоуправления (ЭЭГ-БОС, БАК) и аудиовизуальной стимуляции (АВС) для проведения тренингов и сеансов.
Многие несмотря на их вполне достойный уровень образования, всё никак не могут понять, что от самой музыки с телефона\плеера\компьютера (точнее от её качества — битрейта), также зависит очень многое.
Прежде чем обсуждать технические подробностям, стоит понять, о чём вообще идёт речь. Что значит «качественный», а потом уже «цифровой», «аналоговый»?
Субъективные ощущения «качества» звука для одного человека это мощный бас, для другого — чёткая передача голоса, а для третьего — ощущение «живого присутствия».
Но есть и объективные параметры, которые позволяют оценивать качество звука независимо от предпочтений, особенно если говорить про прослушивание музыкальных композиций в наушниках:
- Ширина частотного диапазона
- Ровность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)
- Уровень гармонических искажений
- Разрешающая способность (детализация)
- Динамический диапазон
Подробнее эти параметры будут рассматриваться далее, а пока важно: качественный звук — это не просто «с низкими или высокими частотами» и «аналогово». Это точность, натуральность и сбалансированность передачи музыкального сигнала по всей звуковой цепочке — от источника до ушей.
Современные форматы аудио.
В основе любого звукового воспроизведения лежит аудиофайл. Он может быть записан в различных форматах и с разным уровнем сжатия.
Различают два типа сжатия: с потерями (LOSSY: MP3,AAC,OGG,Vorbis,WMA) и без потерь (LOSSLESS: FLAC,ALAC,APE,WAV,AIFF оригинальные Audio CD).
Сжатие с потерями подразумевает удаление «не важной» части информации, которая якобы «незаметна» для слуха. Этот принцип применяет психоакустическую модель восприятия (рассмотрим ниже).
Тем не менее, при внимательном прослушивании разница может быть очень заметна — особенно на качественной аппаратуре.
Битрейт (от англ. bitrate) — это количество бит, используемых для передачи или обработки данных в единицу времени, чаще всего — за одну секунду.
Если вы слушаете файл с низким битрейтом (кбит/с) — даже самые дорогие наушники не сделают звук детальным. Наоборот, чем лучше ваша аппаратура, тем отчётливее она покажет недостатки этого сжатого аудио. Поэтому начинать всегда стоит с выбора качественного источника, который будет проигрывать ваши материалы без потерь (LOSSLESS).
Процесс преобразования звука
Аналоговый звук, который вы слышите, проходит несколько этапов, прежде чем попадёт в ваши уши. Каждый этап вносит вклад в итоговое качество. Вот основные звенья этой цепочки: Цифровой аудиофайл Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) Усилитель сигнала Выходное устройство (наушники, колонки) Акустическая среда ваши уши и индивидуальное восприятие.
Рассмотрим подробнее каждый элемент процесса (См. схему Рис.2).
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — преобразует цифровой сигнал (нули и единицы) в аналоговый ток, который может быть усилен и подан на динамики.
Он может быть встроен в смартфон, ноутбук, плеер или представлять собой внешнее устройство.
Качество ЦАП зависит от:
- Разрядности (16 бит, 24 бит, 32 бит)
- Частоты дискретизации (44.1 кГц, 96 кГц, 192 кГц)
- Архитектуры схемы (однобитные, многобитные, R-2R и т.д.)
- Уровня шумов и искажений
Встроенные ЦАПы в бюджетных устройствах часто уступают по качеству даже недорогим внешним моделям, т.к. производители экономят на компонентах и не уделяют внимания экранированию от шумов.
Усилитель сигнала
После преобразования сигнала его нужно усилить, чтобы он мог раскачать акустическую систему, в нашем случае наушники. Это делает усилитель низкой частоты (УНЧ) . Встроенный в ноутбук или смартфон УНЧ имеет ограниченные возможности. Для требовательных наушников может понадобиться внешний с достаточной мощностью и низким уровнем искажений. При недостаточном усилении звук будет плоским, без динамики и с потерей деталей на пиках, а при избыточном усилении — могут появиться клиппинг (от англ. clipping — «обрезка», «срезание») и искажения.
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
Амплитудно-частотная характеристика — это график, показывающий, как устройство воспроизводит различные частоты. Идеальная АЧХ — ровная линия от 20 до 20000 Гц. В реальности же наушники часто имеют провалы или пики, подчёркивая или теряя часть спектра сигнала.
Если АЧХ искажена, человек не услышит оригинального замысла записи. Например, заваленные высокие частоты делают звук «грязным», а переизбыток баса может маскировать остальные детали.
Рассмотрим несколько примеров частотных диапазонов
Гармонические искажения и их влияние
Ещё одним ключевым параметром качества аудиосистемы для музыкотерапии являются искажения. Самыми важными среди них являются гармонические, которые можно охарактеризовать с помощью коэффициента нелинейных искажений — THD (Total Harmonic Distortion).
Он показывает, насколько сигнал на выходе отличается от оригинального сигнала на входе в виде появления дополнительных частот, которые изначально в записи отсутствовали. THD измеряется в процентах или десятичных дробях. Чем ниже значение — тем точнее устройство передаёт оригинальный звук.
Например: THD = 1% — уже слышимо на слух, особенно при высокой громкости THD < 0.1% — допустимая норма для наушников и бытовой акустики THD < 0.01% — уровень качественной студийной техники, т.е. незаметно.
Искажения могут появляться на любом этапе: в ЦАПе, в усилителе, в самих динамиках. Особенно чувствительны к этому слуховые органы при прослушивании вокала и инструментальной музыки.
Именно поэтому стоит выбирать качественные решения для механотерапевтических практик, т.к. большинство специалистов используют вокальные и инструментальные комбинации.
Как согласовать компоненты во всей звуковой цепочке?
Правильная работа всей аудиосистемы зависит не только от качества отдельных компонентов, но и от того, насколько они согласованы друг с другом.
Несогласованные параметры могут привести к следующим проблемам:
- Нехватка мощности усилителя — динамики не раскрываются
- Слишком высокое выходное сопротивление усилителя — частотные искажения в наушниках
- Несовпадение сопротивлений — неправильный баланс громкости и тона
Пример: если у вас отличные FLAC-файлы, хороший внешний ЦАП и студийные наушники, но всё подключено через слабый усилитель ноутбука, звук будет «узким», без насыщенности и глубины.
Уши и кость как часть аудиосистемы
Восприятие музыки невозможно отделить от физиологии сенсорных систем. Каждый человек слышит по-своему. Возраст, чувствительность к частотам, здоровье слуха, даже форма ушной раковины — всё это влияет на восприятие. Кроме того, через кость звук распространяется быстрее.
Например, с возрастом человек теряет чувствительность к высоким частотам (выше 14–16 кГц). Некоторые вообще не слышат частоты выше 12 кГц, и это нормально.
Важно отметить, что специалист может провести аудиометрию или попросить принести аудиограмму с собой, чтобы обеспечить более тонкие и индивидуальные настройки звука на эквалайзере.
На сегодняшний день, данную процедуру можно провести и самостоятельно на планшете или смартфоне, однако гарантированная точность проведения подобного исследования будет завесить от очень многих технических факторов.
Психоакустика и бинауральный слух
Также важна психоакустика — это междисциплинарная наука, которая изучает, как физические характеристики звуковых волн (частота, амплитуда, спектр) преобразуются в субъективные слуховые ощущения: высоту тона, громкость, тембр. Проще говоря, она исследует, как наш мозг интерпретирует звук, а не просто фиксирует его физическую природу.
Человек обладает двумя ушами не случайно. Бинауральный слух позволяет определять положение источника звука в пространстве благодаря двум основным механизмам:
Разница во времени прихода (ITD) — звук от источника, расположенного сбоку, приходит в ближнее ухо на доли миллисекунды раньше, чем в дальнее. Мозг анализирует эту задержку и определяет направление.
Разница в интенсивности (ILD) — голова создаёт «акустическую тень», поэтому звук в дальнем ухе оказывается чуть тише. Этот эффект заметнее на высоких частотах.
Даже если частоты присутствуют, мозг может «перестроить» восприятие в зависимости от фона, уровня громкости или ожиданий слушателя. Это объясняет, почему одному человеку «басов не хватает», а другому «низких частот».
Эффект привыкания тоже важен. Если долго слушать с искажениями — например, с чрезмерным V-образным эквалайзером — уши начинают воспринимать это как норму. А возврат к нейтральному уровню может поначалу показаться «тусклым».
Слуховая усталость — ещё один индикатор, довольно часто после 30 минут прослушивания хочется снять наушники — значит, что-то в звуке раздражает: возможно, переизбыток высоких частот (ВЧ), искажения, избыточное давление на барабанную перепонку.
Практические советы
Теперь, когда теория ясна, рассмотрим конкретные шаги, которые помогут существенно улучшить звучание аудиосистемы с наушниками воздушной или костно-воздушной проводимости звука.
1. Используйте файлы высокого качества, т.е. избегайте MP3 с битрейтом ниже 320 кбит/с. Лучше всего — использовать FLAC или другой формат без потерь. Эти записи можно найти на специализированных сайтах, приобрести в онлайн-магазинах, оцифровать с оригинальных СD дисков.
2. Проверьте качество ЦАПа Если вы слушаете музыку с ноутбука— велика вероятность, что встроенный ЦАП уступает по качеству даже недорогому внешнему устройству. Простые USB-ЦАПы от надёжных производителей могут дать прирост по всем параметрам. Особенно это заметно при использовании чувствительных наушников.
3. Используйте подходящий внешний усилитель или качественный плеер, который рассчитан на работу с конкретными наушниками. Проверяйте, соответствует ли мощность УНЧ требованиям ваших наушников. Например, высокоомные требуют мощного усилителя. В то время как низкоомные модели могут работать и с портативными устройствами, но всё равно выиграют от правильного усиления.
4. Выбирайте наушники по измерениям. Не полагайтесь только на отзывы в интернет магазинах. Ищите обзоры с измерениями АЧХ, уровней искажений, импеданса. Особенно полезны графики, где можно сравнить поведение разных моделей.
5. Слушайте в тихом помещении. Шум — главный враг вне зависимости от вида музыкотерапии и способа ее организации. Даже небольшое фоновое шипение, гул или посторонние звуки искажают восприятие, особенно в тонких нюансах. Прослушивание на наушниках с пассивной или активной шумоизоляцией поможет минимизировать влияние внешней среды.
6. Грамотно используйте эквалайзер плеера или компьютера. Если нет возможности изменить аппаратные компоненты, то можно прибегнуть к программной настройке звучания. Эквалайзер позволяет «выровнять» АЧХ, если он правильно настроен, подкорректировать звучание под индивидуальные особенности слуха. Но важно не перегружать сигнал, иначе можно получить дополнительные искажения. Лучше всего использовать параметрический эквалайзер, где можно точно задавать частоту, ширину полосы и уровень усиления/ослабления.
Технические характеристики большинства наушников
Естественно, что для эффективного решения определенных задач специалисту необходимо ориентироваться во всем многообразии технических решений. Однако ознакомившись с материалом выше, можно все структурировать в виде таблицы.
Роль акустической среды
Даже если у вас идеальная звуковая система (плеер, наушники, материалы для прослушивания), плохая акустика помещения может свести все усилия на нет. Это особенно важно при прослушивании через акустические колонки, однако и в наушниках влияние окружающей среды минимально, но не полностью исключено — особенно в случае открытых моделей, через которые может проникать внешний шум.
Наушники кажутся простым устройством, но в действительности их поведение очень тонко зависит от многих факторов: формы и размера уха человека; качества прижатия к голове, особенно если в душку вмонтированы динамики костной проводимости звука или ЭЭГ электроды нейроинтерфейса; материала амбушюр и сами конструктивные особенностей.
ЧЕК-ЛИСТ ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ
Чтобы не потеряться в технических деталях и не утонуть в бесконечных нюансах, вот упрощённый, но при этом достаточно полный пошаговый алгоритм. Он подойдёт для любого, кто хочет обеспечить качественное воспроизведение звука — будь то специалист по нейробиоуправлению (ЭЭГ-БОС, БАК), аудио-визуальной стимуляции (АВС), аппаратным решениям ДПДГ или пассивной музыкотерапии.
Источники звука
Используйте файлы без потерь (FLAC, WAV, ALAC) или стриминг с высоким битрейтом (например, TIDAL, Qobuz, Apple Music в Lossless-режиме).Устройство воспроизведения
Избегайте встроенных звуковых чипов дешёвых плееров, смартфонов или ноутбуков — они сильно ограничивают качество. Если Вы хотите применять комбинированные (КП+ВП) или высокоомные наушники с системами БОС, АВС и пр.. Используйте внешний ЦАП, а для пассивной музыкотерапии плеер с качественным встроенным ЦАПом и усилителем. При возможности включите режим «битовой прозрачности» или «аудиофильский режим», если он есть.
Усилитель НЧ
Для высокоомных наушников (100 Ом и выше) усилитель обязателен — звук без него будет плоским. Выбирайте УНЧ по параметру мощности на канал при заданной нагрузке. Убедитесь в совместимости усилителя и наушников по уровню выходного сопротивления (чем ниже, тем лучше — в идеале <1 Ом).
Наушники
Убедитесь, что выбранная модель имеет ровную АЧХ или хотя бы не выраженных провалов/пиков. Подбирайте устройство под задачи и возраст, универсальную посадку и анатомию уха: даже хорошие наушники могут плохо звучать, если они не плотно прилегают, или утомлять, если сильно сжимают уши.
Акустическая среда
Обеспечьте максимальную тишину в помещении, если нет такой возможности, используйте наушники с активным шумоподавлением.
Настройки системы
Отключите системные улучшения звука: «объёмный эффект», «улучшение баса», «динамическая нормализация» и прочие — они почти всегда ухудшают точность. Используйте прямой режим (direct, pure) в плеерах или ресиверах, если такой имеется. Проверьте, чтобы частота дискретизации на выходе соответствовала частоте файла: не нужно воспроизводить 44.1 кГц через 48 кГц и наоборот.
Слушание
Начинайте с знакомой музыки, но в хорошем качестве. Обращайте внимание насколько легко «увидеть» каждый «инструмент». Не бойтесь экспериментов с эквалайзером, если уши не «принимают» звук — мягкая коррекция в нужном диапазоне частот может быть полезна.
Помните, что хороший звук не всегда означает дорогой.
Учитесь слушать — слух поддается тренировке!