Что может эквалайзер: 55 пар наушников до и после EQ

Мы взяли 55 моделей нашего тир-листа, у которых есть EQ-пресет, рассчитанный из того же измерения АЧХ, что и рейтинг предпочтения. Из коробки 85 из 100 и выше набирают 6 из них, после пресета 52. Средний рейтинг растёт с 73,5 до 92,5.

В «Кривой Harman» мы писали, что отклонение от целевой кривой исправляется эквалайзером, а искажения нет, и приводили три модели S-тира с низким рейтингом: 7Hz x Crinacle Zero:2, Audeze LCD-5 и Sennheiser Momentum 4 Wireless. После пресета у них 89,9, 90,3 и 79,7. Эквалайзер меняет АЧХ вместе с откликом во времени, потому что наушники ведут себя как минимально-фазовая система.

Пресет у каждой модели состоит из 2–8 фильтров параметрического эквалайзера под ту же целевую кривую, по которой считается рейтинг: Harman OE 2018 у полноразмерных наушников и гарнитур, Harman IE 2019 v2 у внутриканальных и TWS. Рейтинг после пресета мы считаем той же формулой по измеренной АЧХ с наложенными фильтрами. Пресетов нет у наушников Apple: адаптивный DSP в них сам перестраивает АЧХ, и статичный пресет по одному измерению к ним неприменим.

Сильнее всего пресет поднимает беспроводные наушники (пять полноразмерных и одни TWS), в среднем с 62,0 до 92,4, и игровые гарнитуры, с 65,0 до 92,4. Проводные внутриканальные и полноразмерные стартуют с 78,2 и 77,0 и приходят к 91,7 и 94,1.

Можно ли верить рейтингу после пресета

Рейтинг предпочтения — прогноз по статистической модели Harman: как слушатели оценили бы в слепом тесте наушники с такой АЧХ. Применять его к АЧХ с пресетом можно при одном условии: наушники, приведённые эквалайзером к какой-то АЧХ, слушатель должен оценивать так же, как наушники, у которых эта АЧХ своя.

Это условие Harman проверяла, когда обосновывала метод «виртуальных наушников». Одни наушники-репликатор эквалайзером приводили к измеренной АЧХ каждой тестируемой модели, и слушатели вслепую оценивали настоящие модели и их виртуальные копии. Если оценки совпадают, для предпочтения важна АЧХ, и эквалайзер её переносит.

В работе 2013 года (Olive, Welti, McMullin, 51-я международная конференция AES, Хельсинки) сравнивали шесть полноразмерных моделей от $115 до $995, копии воспроизводили на Sennheiser HD518. Корреляция оценок настоящих и виртуальных наушников r = 0,85. Все расхождения, по словам авторов, «ограничились одной позицией в ранжировании», и часть из них они объясняют тем, что в обычном тесте слушатели узнавали одну из моделей по весу и прижиму.

В работе 2016 года (Welti, Olive, Khonsaripour, AES 141st Convention, доклад 9658) метод проверили на двенадцати внутриканальных моделях от $6 до $1000. Настоящие наушники и их копии записали на стенде, и 10 тренированных слушателей оценивали записи через один и тот же выровненный репликатор. В запись настоящих наушников попадают АЧХ, фаза и нелинейные искажения, в запись копии только АЧХ и минимально-фазовый отклик. В аннотации авторы пишут: «виртуальные наушники получили практически те же оценки, что и настоящие: корреляция Пирсона r = 0,98».

Саму модель рейтинга те же авторы вывели на таких же копиях. В 2017 году 71 слушатель оценивал 30 внутриканальных моделей от $26 до $1000, каждую через репликатор, выровненный под её измеренную АЧХ. В 2018 году так же сравнили 31 полноразмерную модель от $60 до $4000, среди них 10 Bluetooth и 5 с шумоподавлением. Оценивали 130 слушателей, репликатором был AKG K712. Настоящих наушников в этих тестах не было: формулу подбирали по оценкам наушников, которые эквалайзером привели к чужой АЧХ. Наушники с пресетом устроены так же: их АЧХ задана эквалайзером.

Нелинейные искажения и утечку метод не переносит. В 2013 году авторы писали: «наши виртуальные копии не учитывали нелинейное поведение наушников. Мы не считаем, что в наших тестах это было существенным фактором, но у некоторых наушников на высокой громкости нелинейные искажения могут стать проблемой». Утечку в 2016 году исключили специально: посадку у каждого слушателя проверяли микрофоном внутри репликатора. По словам авторов, чтобы метод стал полезнее для сравнения наушников, он «должен учитывать утечку, измеренную на настоящих наушниках и реальных слушателях». АЧХ копии и оригинала в обеих работах хорошо совпадают до 10 кГц, выше точного совпадения авторы не добивались из-за погрешности измерений и разброса положения наушников. Наш рейтинг тоже не учитывает АЧХ выше 10 кГц.

Раз пресет и рейтинг используют одну целевую кривую, высокий рейтинг после пресета отчасти заложен в сам расчёт. Автор AutoEq Jaakko Pasanen на просьбу показывать рейтинг до и после эквалайзера ответил: «Каким эквалайзером? Конволюционный эквалайзер каждый раз может выдать почти идеальный балл. К тому же выше 90 баллы мало что значат, так что показывать их с EQ смысла нет».

Наш пресет ограничен: не больше 8 фильтров, Q-фактор от 0,5 до 1,5, центры фильтров не выше 8 кГц, поправка к АЧХ не больше +6 дБ вверх и −10 дБ вниз. Ошибку в полосе 6–10 кГц подгонка учитывает с пониженным весом. С такими ограничениями рейтинг после пресета у 55 моделей лежит от 79,7 до 100. В 100 упираются пять полноразмерных моделей: формула Harman для полноразмерных при идеальном совпадении с целевой даёт около 114,5, и сайт обрезает рейтинг на 100.

Рейтинг после пресета показывает, насколько АЧХ модели можно приблизить к целевой кривой простым пресетом. По работам Harman, слушатель оценит такую АЧХ примерно так же, как у наушников, которым она досталась с завода, если у модели низкие искажения и плотная посадка.

Антитоп: худшие модели выборки

У Momentum 4 рейтинг 24,6 даёт измерение GadgetryTech с включённым шумоподавлением. Два других измерителя в том же режиме получают 58,1 (boizoff, эквалайзер приложения в нуле) и 53,8 (kuulokenurkka). Пресеты, посчитанные по каждому из трёх измерений, дают 79,7, 100 и 95,9. До пресета измерители расходятся на 33,5 балла, после пресета на 20,3: разброс меньше, но не исчезает.

Ниже 80 после пресета из всей выборки остаётся только Momentum 4 по измерению GadgetryTech. В самом глубоком месте АЧХ этого измерения ниже целевой на 16,8 дБ, а поправку вверх пресет обрезает на 6 дБ.

CMF Headphone Pro у boizoff измерены с шумоподавлением на максимуме и заводским пресетом «Pop» в приложении, и наш пресет исправляет АЧХ именно в этом режиме. У kuulokenurkka в том же режиме 31,3, у Pragmatic Audio с эквалайзером приложения в нуле 45,2, после пресета 94,4 и 87,0. То же у Arctis Nova Pro Wireless и FiiO JT1: до пресета разброс между измерителями 8,6 и 18,8 балла, после пресета все варианты от 83,6 до 98,1.

Потолок: у лучших моделей прирост маленький

Модели, близкие к целевой кривой из коробки, от пресета получают мало: EPZ K9 88,9 → 93,6, HiFiMAN Sundara 89,5 → 94,3, Truthear Nova 88,2 → 93,4, меньше всех Moondrop Variations 89,9 → 92,7. После пресета 52 модели из 55 оказываются между 85 и 100, поэтому прирост почти целиком определяется стартом: корреляция прироста с исходным рейтингом −0,95. Средний прирост по выборке +18,9, медианный +15,9, самый большой у Momentum 4, +55,1.

У Variations пресет даёт меньше, чем разница между измерителями и амбушюрами: 89,9 у Unheard Lab, 87,6 у boizoff с амбушюрами TENNMAK SoFoam, 83,8 у Paul Wasabi. Пресет прибавляет к Variations 2,8 балла, так что таким моделям он необязателен.

Чего пресет не исправит

Нелинейные искажения эквалайзер не убирает: он меняет только АЧХ, а искажения зависят от драйвера и громкости. Подъём фильтра повышает уровень сигнала в своей полосе, и драйвер работает там с большей амплитудой. По выводам Harman, в их тестах искажения на оценки не повлияли, но слушали при 78 дБ в 2013 году и при 82 дБ в 2016-м, а авторы второй работы уточняют, что такая громкость и всего две музыкальные записи могли ограничить слышимость искажений. Данных по искажениям наушников на сайте нет, и рейтинг после пресета о них ничего не говорит.

Утечку при неплотной посадке пресет тоже не исправит. Он рассчитан по стенду, где наушники сидят плотно: в названии измерения CMF Headphone Pro у boizoff так и написано, ideal seal. Внутриканальным, по работе 2016 года, плотная посадка нужна для баса ниже 500 Гц. Harman в 2013 году назвала утечку одним из самых трудных для контроля мешающих факторов, потому что она «меняется от слушателя к слушателю в зависимости от формы и размера головы и ушей». Если с пресетом баса всё равно мало, сначала подберите амбушюры, потом поднимайте басовый шельф.

АЧХ выше 10 кГц пресет не выравнивает, её правят на слух. Там на измерение сильнее всего влияют резонансы каплера и ушной раковины и положение наушников, и АЧХ на стенде расходится с АЧХ в конкретном ухе. Центры фильтров пресета не выше 8 кГц, потому что фильтр с низким Q на 8 кГц уже захватывает 10 кГц. Q-фактор не выше 1,5 из-за того же разброса: посадка, экземпляр и каплер сдвигают узкие пики и провалы на доли октавы, и узкий фильтр под измеренный провал попал бы рядом с настоящим.

Разброс экземпляров и измерителей пресет не учитывает: он посчитан по одному экземпляру на одном стенде. У HiFiMAN Sundara пять измерений дают от 79,3 до 92,9, и партия 2020 года у двух измерителей получает 89,5 и 81,0.

Цена пресета: громкость

Чтобы подъёмы фильтров не перегружали цифровой сигнал, в начале пресета стоит отрицательное усиление, preamp. Оно равно максимуму суммарного подъёма всех фильтров, поэтому клиппинга нет, но всё звучит тише. Медиана по 55 пресетам −4 дБ, диапазон от −1,1 дБ у EPZ K9 и Moondrop Variations до −6,5 дБ у FiiO JT1.

У 37 моделей выборки есть паспортные данные для расчёта громкости. На слабом донгле с чипом CX31993 (около 1 В на выходе) preamp ухудшает вердикт калькулятора мощности у 11 из них. У семи «запаса хватает даже на самые громкие моменты записи» меняется на «хватит для умеренной громкости, в громких местах запаса нет»: 7Hz x Crinacle Zero:2, TIN HIFI C0 Elf, EPZ K9, Sennheiser HD 560S, HiFiMAN Sundara, FiiO FT3 (350 Ом) и Audeze LCD-5. «Может не хватить» остаётся только у MoonDrop Para, восьмиомного планара, и так было ещё без пресета: максимум 94 дБ до и 88 дБ после. На донгле уровня FiiO KA13 максимальная громкость после пресета у всех 37 моделей от 98 до 140 дБ.

Для своей пары посчитайте максимальную громкость в калькуляторе и вычтите из неё preamp пресета.

Как применить пресет

Файлы лежат в карточке модели на главной и на странице её измерений, например Sennheiser Momentum 4 Wireless: блок «EQ-пресет» с рейтингом после пресета и двумя кнопками.

• «Peace / APO» — текстовый файл формата Equalizer APO для Windows. Его открывают в Peace, оболочке для Equalizer APO, или подключают к Equalizer APO напрямую. Первая строка файла — preamp, её не удаляйте. Частота, усиление и Q каждого фильтра записаны открытым текстом, их можно перенести в любой параметрический эквалайзер, в том числе в эквалайзер ЦАП или DSP-донгла.
• «Wavelet» — файл для импорта AutoEq в Wavelet на Android.

На macOS системного эквалайзера нет, нужен сторонний: например, OnlyEQ для macOS 14.4 и новее импортирует файлы Equalizer APO. Про iPhone в вики AutoEq сказано: «iOS не позволяет приложениям перехватывать аудиопотоки других приложений, поэтому системные эквалайзеры невозможны». Обходной путь оттуда же: DSP-донглы со своим параметрическим эквалайзером, Qudelix 5K и miniDSP IL-DSP.

Фирменные приложения гарнитур часто дают только графический эквалайзер. По обзорам, у Momentum 4 в Smart Control пять фиксированных полос, и восемь фильтров пресета с заданными частотами и Q переносятся туда только приблизительно. Беспроводным наушникам пресет ставят на источнике: в Peace на компьютере или в Wavelet на телефоне. SteelSeries Sonar параметрический, до 10 полос, и фильтры пресета в него помещаются: их не больше восьми.

Пресет рассчитан на режим, в котором модель измеряли: для Momentum 4 это включённое шумоподавление, для CMF Headphone Pro шумоподавление на максимуме и «Pop» в приложении. В другом режиме или с другим эквалайзером приложения АЧХ может отличаться от измеренной.