DF + тильт: почему комнату нельзя уложить в АЧХ

DF + тильт — целевая кривая, к которой за последние годы пришла часть IEM-сообщества: поверх Diffuse Field кладут ровный спад от НЧ к ВЧ, около 1 дБ на октаву. Спад обосновывают предпочтениями слушателей из работ Harman и сходством с АЧХ хорошей колонки в комнате. Сам Harman объясняет эти предпочтения тем, что музыку сводят на колонках.

Наклон в комнате создают отражения: они приходят позже прямого звука, с других направлений и с меньшим количеством ВЧ, и слух обрабатывает их отдельно. Тильт-фильтр в наушниках кладёт тот же спад в прямой звук. В слепом тесте PEQdB прямой наклон проиграл Harman: JM-1 с наклоном −10 дБ набрал 0,51 балла против 0,94 у Harman IE 2019.

Что такое DF + тильт и JM-1

Diffuse Field — АЧХ у барабанной перепонки для звука, который приходит равномерно со всех направлений. Особенностей направления звука в ней нет, остаётся усиление ушной раковины и слухового прохода с Ear gain около 3 кГц. Гюнтер Тиле в начале 1980-х предложил выравнивать по ней студийные наушники: в наушниках звук локализуется внутри головы, и любая подсказка (отклонение АЧХ зависимости от положения источника относительно слушателя) направления в АЧХ слышна как окраска.

JM-1 — DF для измерительного стенда B&K 5128, его собрал Joel Merrifield. Собственный DF у 5128 ярче среднего уха, поэтому JM-1 взят из DF 47 человек по ISO 11904-1, где вес около 3 кГц и 8–12 кГц сдвинут в сторону DF самого 5128, чтобы приблизить влияние его слухового прохода. В графическом инструменте hangout.audio (Crinacle) для 5128 JM-1 до 2,5 кГц расходится с DF стенда не больше чем на 0,61 дБ, а на 5 и 8 кГц ниже него на 2,35 и 2,36 дБ (кривые совмещены на 1 кГц).

Тильт кладут сверху: в этом инструменте JM-1 по умолчанию стоит с наклоном ровно −1 дБ/окт. Кнопка «Harman 2018 Filters» ставит вместо наклона шельфы: бас +6,6 дБ, ВЧ −3,0 дБ и провал −1,8 дБ в области Ear gain. Сколько наклона нужно, сторонники не договорились: JM-1 с наклоном 10 дБ от 20 Гц до 20 кГц часть обозревателей называет «new meta», в статье headphones.com встречается −0,8 дБ/окт, Resolve пишет «between 8-10dB». Crinacle в IEF Preference 2025 на основе JM-1 заменил наклон шельфом −4 дБ на 2,5 кГц (Q 0,4) и отдельным басовым шельфом: по его словам, тильт плохо сочетается с подъёмом баса.

Griffin Silver из headphones.com в статье «The Shape of IEMs To Come» называет DF «a more ‘psychoacoustically headphone-relevant’ flat-speaker measurement», аналогом ровной колонки для наушников, а наклон поверх DF — поправкой, чтобы АЧХ больше нравилась среднему слушателю. В статье о DF он сравнивает АЧХ наушников за вычетом DF с расчётным откликом колонки в комнате, и по этой аналогии наклон соответствует спаду комнатной АЧХ колонки.

Откуда наклон у колонки в комнате

В заглушённой комнате АЧХ колонки в точке прослушивания совпадает с осевой. В обычной к прямому звуку добавляются отражения, и АЧХ, зафиксированная всенаправленным микрофоном, идёт вниз к ВЧ. Тул называет три причины: с ростом частоты колонка становится направленнее и отдаёт в комнату меньше энергии, отражательная способность комнаты растёт к НЧ, воздух поглощает ВЧ.

Тул описывает комнатную кривую хороших колонок прямой с наклоном −0,4…−0,5 дБ/окт, Олив в статье 2022 года пишет про спад «about 1 dB per octave from 20 Hz to 20 kHz».

Прямой звук у колонок с высокими оценками ровный, и Тул делает вывод «The true target is a flat direct sound»: цель — ровный прямой звук, наклон в комнате получается из него сам.

Что из этого слышит человек

Тембр колонки слушатели оценивают в первую очередь по прямому звуку. Слышимый баланс, который рисовали тренированные слушатели, по оценке Тула лучше всего совпадал с осевой АЧХ и окном прослушивания, хуже с наклонёнными PIR и звуковой мощностью. Для оценки тембра, пишет Тул, «no additional information from room curves is necessary» (комнатная кривая не нужна).

Отражения приходят в два уха по-разному. В статье 2015 года Тул пишет, что «the direct and reflected sounds generally come from different directions, which a microphone cannot differentiate, but binaural hearing can» (микрофон направления не различает, бинауральный слух различает).

В опыте Олива и соавторов 1995 года (в пересказе Тула) 20 слушателей оценивали 3 колонки в 4 комнатах вживую и по бинауральным записям. Когда слушатели успевали привыкнуть к комнате, значимым фактором была только колонка. Когда те же записи перемешали так, что привыкнуть было нельзя, главным фактором стала комната (p ≤ 0,001), а колонка значимость потеряла.

Разделение неполное. Эффект предшествования подавляет направление отражений, но сами отражения слышны, и от нескольких сотен Гц до нескольких кГц, по Тулу, «everything matters»: тембр там учитывает и прямой звук, и отражения. У Pike, Brookes и Mason (2013) на бинауральных записях разница между лучшей и худшей комнатой составила 36 баллов из 100 при сравнении подряд и 7, когда комнаты менялись между блоками с 10-минутными паузами. Поэтому получившаяся АЧХ в комнате не описывает то, что слышит человек: часть вклада отражений слух относит к комнате, часть остаётся в тембре.

Harman тоже вырос из комнаты

Наклон пришёл в таргет Harman из теста комнатной коррекции 2009 года: восьми тренированным слушателям больше всего понравилась коррекция с широким спадом АЧХ в комнате, меньше всего ровная. У лучшей, в пересказе Олива 2013 года, наклон −10 дБ от 20 Гц до 20 кГц.

Первый таргет наушников Harman (AES 134, 2013) измерили в комнате: колонки в Harman Reference Room выровняли по всенаправленному микрофону, шельфами добавили комнатную кривую RR1 из теста 2009 года и измерили АЧХ на месте слушателя пенопластовой головой с микрофоном GRAS 43AG. Получилась кривая RR1_G со спадом −9 дБ от 20 Гц до 20 кГц: бас около +4 дБ, ВЧ около −5 дБ. В двойном слепом тесте она выиграла с 7,03 по 11-балльной шкале, у лучшего DF было 4,75, у FF 1,39.

Во второй работе (AES 135, 2013) Sennheiser HD 800 выровняли под ровную АЧХ колонки в комнате, измеренную у барабанной перепонки (по словам авторов, это близко к DF), и 11 слушателей ручной настройкой подбирали два шельфа: бас на 105 Гц и ВЧ на 2,5 кГц. На колонках слушатели выбрали бас +6,6 дБ и ВЧ −2,4 дБ, в наушниках бас +4,8 дБ и ВЧ −4,4 дБ.

В наушниках срез ВЧ вышел сильнее, чем на колонках, и это главный контрдовод: такое предпочтение измерено в самих наушниках. Авторы назвали это неожиданным и не объяснили. Перепад между басом и ВЧ у колонок и наушников совпал: 9,0 и 9,2 дБ.

Сторонники DF + тильта считают Harman тем же DF с наклоном, и грубо так и есть. От 100 Гц до 10 кГц разницу Harman OE 2018 и DF стенда GRAS KEMAR (кривые AutoEQ) описывает наклон −1,03 дБ/окт с остатком 1,02 дБ RMS, на B&K 5128 −1,02 дБ/окт и 0,75 дБ. Этот наклон дают края: хвост отдельного басового шельфа (на GRAS +4,88 дБ на 100 Гц и +0,9 дБ на 500 Гц) и спад выше 8 кГц.

Будь Harman DF с прямым наклоном, тот же наклон был бы и между краями, в 1–8 кГц. У Harman там −0,31 дБ/окт на GRAS и −0,53 на 5128. На GRAS ровная линия описывает полосу не хуже наклона −1 дБ/окт (остаток 1,21 против 1,35 дБ), а вместо спада провал: −3,66 дБ на 2,5 кГц и −0,49 дБ на 5 кГц.

Ни кнопка наклона, ни шельфы «Harman 2018 Filters» не превращают JM-1 в Harman IE 2019 из этого инструмента: на 5 и 6,3 кГц JM-1 с наклоном ниже него на 5,02 и 5,88 дБ, с шельфами на 4,73 и 5,19 дБ.

Сторонники тильта взяли у Harman обоснование «комната», а форму, которую слушатели Harman подбирали шельфами на слух, упростили до прямой.

«Записи сводят на колонках»

Главный довод за наклон в таргете Олив сформулировал в 2013 году (AES 134) и повторил в 2022-м в Acoustics Today. Стереозаписи оптимизированы под колонки в полуотражающих комнатах, поэтому «they should sound best through headphones that emulate this sound field» (лучше всего они звучат в наушниках, которые имитируют это звуковое поле).

Мониторы по неписаному правилу делают с ровной осевой АЧХ, чтобы прямой звук был «a close replica of the timbre of the recording» (близкой копией тембра записи). Олив в 2013 году (AES 135) писал, что записи при работе слушают через «non-standardized, un-calibrated, loudspeakers and rooms». Контрольные комнаты в измерениях Mäkivirta и Anet (их приводит Тул) калибровали на ровную измеренную кривую, без наклона.

Из этого не следует, что итоговый спектр комнаты надо накладывать на прямой сигнал наушников. Тильт-фильтр кладёт спад в прямой звук, в момент t = 0 и с того же направления, туда, где комната его не создаёт. У фильтра нет задержки, направления и различий между ушами, всего, по чему слух отделяет комнату от колонки. Опора у Harman эмпирическая: наушники с его таргетом больше нравятся слушателям.

Тул переносит вывод на наушники: «the best sounding headphones sound like good loudspeakers in a good listening room» (лучше всего звучат наушники, которые звучат как хорошие колонки в хорошей комнате). Как колонки в комнате звучат наушники с бинауральным рендером. В 2007 году Harman проверил систему BRS с бинауральными импульсными откликами комнаты и трекингом головы: у девяти тренированных слушателей оценки колонок в комнате и через BRS в наушниках практически совпали («virtually the same results were obtained in these two cases»). Для таргета потребительских наушников Harman взял статичный фильтр. У Fraunhofer в 2012 году, где комнату подавали в сигнале бинауральными откликами пяти колонок, в число лучших вошёл ISO DF без добавочного наклона.

В самой связке DF + тильт основа и уточнения обоснованы противоположно. Silver обосновывает DF доводом Тиле, а Тиле строит DF на том, что «our hearing cannot be conceived as a microphone with a fixed weighting filter» (слух нельзя представить микрофоном с фиксированным взвешивающим фильтром). Тильт обосновывают предпочтениями из работ Harman, а те восходят к АЧХ, зафиксированной всенаправленным микрофоном в комнате.

Слепые тесты: шельфы против прямой

Голый DF проигрывает лучшим кривым во всех найденных нами тестах, кроме опыта Fraunhofer 2012. В тесте Олива 2024 года на 5128 (32 слушателя, внутриканальные) он набрал 17,96 из 100. В тесте SenseLab 2023 года (56 слушателей, полноразмерные) DF занял 24-е место из 32 кривых. У beyerdynamic в 2026 году 40 экспертов, в основном звукорежиссёры сведения и мастеринга, оценивали нейтральность, переключаясь между наушниками и колонками студии: колонки получили 7,86 из 10, Studio Target (усреднённая АЧХ мониторов восьми контрольных комнат на стенде B&K 5128) 6,81, Harman 6,25, DF 5,89.

Free field проигрывает ещё сильнее: последнее место в обоих тестах Harman 2013 года и у SenseLab. Если тембр слышен по прямому звуку, побеждать должен бы FF, прямой звук колонки в безэховой камере. Ответ у Тиле: в наушниках слух не снимает фильтрацию наружного уха для какого-то направления, и особенности FF (пик 17 дБ на 3 кГц у Лоро против 12 дБ у DF) слышны как окраска.

Направление правок у слушателей одно: больше баса и меньше 2–5 кГц, чем в DF. Величина разная: у Лоро (Nokia, 80 слушателей) лучший пик на 3 кГц около +3 дБ, на 9 дБ ниже, чем у DF. У beyerdynamic слушатели, начавшие с DF, подняли бас на 2 дБ и убрали 1 дБ около 3 кГц.

Единственный найденный нами слепой тест DF с прямым наклоном провёл PEQdB (Sharur): онлайн, на 403 слушателях, без рецензирования, и собственные кривые PEQdB в нём выигрывают (подробно — в разборе кривых PEQdB). На внутриканальных JM-1 с наклоном −10 дБ набрал 0,51 балла по модели Брэдли — Терри при 0,94 у Harman IE 2019. IEF Preference 2025 с ВЧ-шельфом вместо наклона оказался последним с 0,37. На полноразмерных последним с 0,20 стал DF стенда KEMAR (KB50xx) с наклоном −10 дБ, у Harman OE 2018 1,16. Лидеры внутриканальных, HiFiEndgame и PEQdB IE (2,54 и 2,13), тоже построены на DF, но с шельфами и фильтром в области Ear gain, без наклона.

В тестах Harman DF с прямым наклоном не было. Олив в 2024 году сравнил с Harman DF с шельфами: DFMod, приближение Harman для полноразмерных через DF с басовым шельфом +6,4 дБ на 125 Гц и ВЧ-шельфом −1,4 дБ на 2,5 кГц, на внутриканальных набрал 56,75, меньше Harman IE 2019 (65,69) и SoundGuys (65,97). Отставание значимо по тесту Тьюки, по непараметрическому тесту только от SoundGuys. Harman OE 2018 для 5128 (APHar2018Ver2) набрал 48,10, меньше DFMod, а 28 % слушателей, в среднем на 10 лет старше остальных, оценили DFMod выше всех кривых.

Ровный спад до 20 кГц не подтверждается. У SenseLab у лучших кривых выше 6 кГц больше энергии, чем у Harman 2018, и авторы предполагают, что дело в меньшей точности старых стендов GRAS на ВЧ. У Knowles (Miller и Downey, 2022) слушателям почти без потерь слуха нужно примерно на 12 дБ больше на 16 кГц, чем в кривой Олива для внутриканальных. У PEQdB Diamond β поверх DF стоит ВЧ-шельф +2,7 дБ на 4,4 кГц.

Что из этого следует

Количество баса в этом споре нет смысла обсуждать. Ниже 200–400 Гц комната становится частью звука: слушатели реагируют на АЧХ в комнате, подъём баса набирается быстрее 200 мс и слышен как часть прямого звука. В наушниках его дают отдельным басовым шельфом, тильт для этого не нужен.

На СЧ и ВЧ результаты тестов поддерживают срез 2–5 кГц относительно DF и не поддерживают линейный спад до 20 кГц. Если тильт в таргете обосновывают комнатой, это отпечаток измеренной АЧХ под всенаправленным микрофоном: такой таргет кладёт в прямой звук наушников спектр, который в комнате приходит с отражениями. У Harman то же комнатное происхождение, но его форму подбирали слушатели, и в слепом тесте PEQdB прямой наклон поверх JM-1 ему проиграл.

Поэтому рейтинг предпочтения в нашем тир-листе и на страницах измерений считается по Harman: OE 2018 у полноразмерных, IE 2019 v2 у внутриканальных. Как устроены кривая Harman и рейтинг, мы разбирали в отдельной статье.

Данные: Olive S. E., Acoustics Today 18(1), 2022; Olive et al., AES papers 7960 (2009), 8867 и 8994 (2013), 7034 (2007), 10193 (2024); Toole F. E., «Sound Reproduction», 3-е изд., 2018, JAES 63(7/8), 2015, и AES preprint 5201, 2000; Theile G., JAES 34(12), 1986; Ravizza et al. (SenseLab), AES Express Paper 127, 2023; Förster, Keppler (beyerdynamic), AES Express Paper 423, 2026; Lorho (Nokia), AES 7770, 2009; Pike, Brookes, Mason, AES 8971, 2013; Fleischmann et al. (Fraunhofer IIS), AES 8740, 2012; Miller, Downey (Knowles), AES 10615, 2022; PEQdB, «Comparative Evaluation of Headphone Target Curves Using Virtual Listening Tests». Кривые: AutoEQ, SenseLab (Zenodo), hangout.audio (Crinacle).