Testy i dlaczego w audio się nie testuje

Testuje się wszystko i wszędzie z dwoma wyjątkami. Nie testują marketingowcy i audiofile. Czemu nie testują marketingowcy? Oni mają za zadanie reklamować, zachwalać i sprzedawać. A czemu nie testują audiofile i w ogóle czemu się nie testuje w audio?

No jak to, przecież w audio się testuje! Testuje się, ale wyniki tych testów nigdy nie trafiają w ręce kupujących sprzęt. Producenci, ci poważni, testują ale zachowują wyniki dla siebie. Do Kowalskiego docierają zaś teksty sponsorowane i zakamuflowany marketing. Wydaje ci się, że masz masę testów, bo kupujesz magazyny audio? Niestety muszę cię rozczarować. To nie są testy, co prawda są tam często nawet jakieś dane pomiarowe, ale faktycznie jest to rodzaj zasłony dymnej, pozór rzetelności i profesjonalizmu.

Czy ktoś ma dane testowe zniekształceń wzmacniacza dla wszystkich poziomów mocy i całego zakresu częstotliwości? Ma ktoś dane jaki jest poziom zniekształceń dla 20 kHz i pełnego wysterowania? Albo 100 Hz i mocy 0,001W? A może wie jaki jest odstęp od szumów dla mocy 0,1W? Albo przy 10W? Niekoniecznie. Ale producenci, ci którzy testują, bo są i tacy którzy tego nie robią, mają. Tylko, że nie udostępniają. Nikomu.

A może ma ktoś dane dotyczące zachowania głośników przy 50 Hz takich jak zniekształcenia harmoniczne i intermodulacyjne? Dla różnych poziomów głośności? Albo chociaż wie jaka jest częstotliwość rezonansowa górna i dolna? A jak wygląda charakterystyka bez wygładzania i uśredniania?

Ktoś może podać z jaką częstotliwością pracuje DAC w jego odtwarzaczu? A jaka jest częstotliwość filtru dolnoprzepustowego, albo jak stromy czy odwrotnie, łagodny jest ten filtr?

Co my w ogóle wiemy o naszym sprzęcie? Nic nie wiemy. Niektórzy wierzą, że coś wiedzą, innym się wydaje, ale tak naprawdę nie wiemy nic. Jeśli ktoś jest uparty, może zdobyć schematy i po kolei sprawdzać specyfikacje poszczególnych elementów. Ale jak to działa jako całość i jakie są testowe dane pomiarowe tego się nie dowie o ile sam nie zmierzy. Tylko czy samemu można coś zmierzyć?

Oczywiście, że można. Trzeba wiedzieć co i jak mierzyć i mieć czym. Sprzęt pomiarowy jest drogi, zmierzenie wszystkiego wymaga sporych zakupów i może się okazać, że mamy zestaw audio za "ileś tam" pieniędzy, natomiast sprzęt pomiarowy do przetestowania tego zestawu będzie kosztował "ileś" razy 10.000 lub jeszcze więcej.

Więc jakie mamy dane o naszym sprzęcie, który gra nam na co dzień? Takie, jak się zdecydował pokazać dział marketingu. Czy mają one jakieś odniesienie do faktycznych pomiarów? Oczywiście, że mają. Ale co z tego, skoro nie wiadomo jak pomiary zostały wykonane i nawet nie wiadomo dokładnie co mierzono. Podano ci moc, ale dla jakich zniekształceń? Podano ci pasmo, ale dla jakiej tolerancji? Podano ci odstęp od szumu, ale przy jakiej mocy?

Osobną ligę tworzą testy odsłuchowe. To one wzbudzają największe emocje i dyskusje. I to właśnie ich się w audio nie robi. Producenci, niektórzy, wykonują testy odsłuchowe, ale oczywiście nie znamy ich rezultatów. Przypuszczalnie łatwiej będzie się komuś dowiedzieć co jest w strefie 51 niż poznać wyniki testów jakichś urządzeń audio.

W magazynach audio w każdym razie nie wykonuje się testów odsłuchowych i jest tylko jeden powód. Są one całkowicie nieprzydatne marketingowo. Zamiast testów dostajemy coś w rodzaju radosnej twórczości niespełnionych literacko bajkopisarzy. Opisują swoje wyobrażenia o brzmieniu ze słuchania jakichś nagrań, jeśli w ogóle czegoś słuchają i w ogóle widzą sprzęt o którym piszą. Chociaż nie, tak było kilkadziesiąt lat temu Teraz istnieje już pewien schemat co powinna zawierać "recenzja" sprzętu. Jakich frazesów należy użyć, jakie słowa-klucze muszą się znaleźć, jednym słowem literatura-makulatura musi sprostać oczekiwaniom kupujących. Musi trafiać w ich potrzeby i odpowiadać aktualnie obowiązującej modzie.

A jakie są potrzeby kupujących? Chcą się czuć kimś wyjątkowym, kto się świetnie zna - bo opanował nowomowę - i mieć poczucie posiadania jakiegoś super wypasionego i posiadającego niesamowite właściwości sprzętu, który uczyni ich jeszcze bardziej cool i trendy. Tylko czy można zaimponować komukolwiek, zwłaszcza samemu sobie, jeśli sprzęt ten wyszukany, wymarzony, wyśniony i strasznie drogi nie daje nic poza tym, co zwykły telefon, przenośny odtwarzacz plików i słuchawki? A czy będziemy podziwiać kogoś, kto wydał masę pieniędzy na wzmacniacz i kolumny, skoro taki sam efekt - na ucho, nie na oko - gwarantuje sprzęt za ułamek tej sumy? Za jedną setną? Albo nawet jeszcze mniej, są przecież zestawy za milion dolarów i więcej.

Magazyny branżowe nie testują, bo sponsorzy nie za to im płacą. Producenci owszem testują, ale nie udostępniają wyników. Czy wobec tego można testować samemu?

Nie damy rady przetestować żadnego urządzenie w sensie pomierzenia jego parametrów. Tak samo nie uda się sprawdzić osiągów własnego auta. Do takich celów potrzebny jest sprzęt, a ten sporo kosztuje. Poza tym wymagane jest doświadczenie i jeszcze kilka innych rzeczy.

A co z testami odsłuchowymi? Czy może być coś trudnego w tym, żeby posłuchać i wydać werdykt? Jest coś trudnego. Jest wiele trudnych rzeczy. Kilka z nich jest tak trudnych, że praktycznie niewykonalnych.

Co to w ogóle jest test odsłuchowy? Można podać kilka typów testów w zależności od tego, do czego mają służyć. Zazwyczaj myśli się o takim teście, który odpowie na pytanie jak dobra jest jakość, inny test odpowiada na pytanie co jest lepsze. Są też testy mające wykazać różnice. Żadnego z tych typów testu nie uda się nam wykonać w warunkach domowych. Zresztą jakikolwiek test byśmy zamierzali przeprowadzić w warunkach  domowych w którym do oceny będzie służyć słuch, musi się on skończyć niepowodzeniem.

Gwarantem niepowodzenia, nawet jeśli wszystko inne by poszło dobrze, a dobrze pójść nie ma prawa, jest fakt, że z całą pewnością nie spodobają nam się wyniki testu i zaraz po jego zakończeniu zaczniemy planować inny. Taki który da lepsze wyniki czyli te, które chcemy otrzymać.

Amatorski test odsłuchowy nie może się udać również z tego powodu, że sędzia nie może sądzić we własnej sprawie. Obejść tą zasadę można w ten sposób, że sędziego sądzi jego kumpel konkretnie ten, na którego podsądny ma haka. Jeżeli oceniasz swój sprzęt nie będziesz obiektywny. Poza tym oceniając swój sprzęt mamy chęć "podglądać". Kumple, którzy biorą udział w teście też nie będą pomocni. Twój sprzęt ma być lepszy niż mój?

Testowanie ma sens tylko wtedy, kiedy są spełnione pewne przesłanki, a najważniejszą z nich jest taka, że ani ten co testuje, ani ten co prowadzi test nie wiedzą co testują. Wynika z tego, że do wykonania testu trzeba mieć zewnętrzną, niezależna instytucję, a to wyklucza test we własnym zakresie.

Kolejną przeszkodą o którą się rozbijają amatorskie testy jest statystyka. Statystyka i rachunek prawdopodobieństwa nie są bardzo trudne, ale wymagają pewnej wiedzy. Żeby wykazać, że coś rzeczywiście gra inaczej i się coś słyszy, a nie zgaduje, trzeba odpowiedzieć poprawnie wymaganą ilość razy w wymaganej ilości prób. Amatorzy, którzy czasem coś "testują" nie uznają statystyki, albo jej nie uwzględniają. Wobec tego wykonują 3 próby z czego 2 razy udało się odpowiedzieć dobrze. Czy to znaczy, że się coś usłyszało? To nic nie znaczy. Można wziąć monetę i odpowiadać tak, jak ona upadnie i mieć "świetne" rezultaty, przykładowo właśnie 2 dobre na 3 próby. Żeby wykazać, że się naprawdę słyszy, musimy wykonać znacznie więcej prób niż 3. Co najmniej 10. A poprawnie odpowiedzieć co najmniej 9 razy. 2 na 3 można odgadnąć rzucając monetą. 9 na 10 już trzeba naprawdę wiedzieć. Jeśli prób będzie 20 to musisz odpowiedzieć dobrze 15 razy.

Nawet gdyby komuś udało się przebrnąć przez te wszystkie przeszkody, pozostaje jeszcze kilka innych. Największym problemem pozostają jednak właściwości słuchu. Chodzi o to, że słuch nie ma właściwości liniowych. Żeby to zrozumieć musimy koniecznie zrozumieć poniższy wykres.

Zrozumienie sensu linii na powyższym wykresie jest absolutnie konieczne do tego, żeby zorientować się w jaki sposób można wykonać poprawny test odsłuchowy. W tym miejscu mamy na myśli test porównawczy dwóch urządzeń na przykład wzmacniaczy.

Jeśli klikniemy w grafikę i otworzy się nam jej pełnowymiarowa wersja, będziemy mogli odczytać wartości liczbowe na osiach. Na osi pionowej mamy wartości w decybelach od zera do sto czterdzieści, a na poziomej w Hertzach od 20 Hz do 20 kHz. My przeanalizujemy kształt pierwszej szarej krzywej nad dolną czerwoną linią.

Krzywa ta zaczyna się od 80 dB dla 20 Hz następnie stale opada aby osiągnąć minimum dla poziomu 0 dB (zero dB) przy 3 kHz a następnie wznosi się, aby osiągnąć maksimum dla 15 kHz na poziomie około 40 dB. Co to znaczy?

Oznacza to, że tony testowe o głośności 80 dB i częstotliwości 20 Hz; zero dB i częstotliwości 3 kHz oraz 40 dB i 15 kHz będą tonami najcichszymi jakie tylko jesteśmy w stanie usłyszeć, a ponadto, i to jest sedno sprawy, te tony testowe o różnych głośnościach nasz słuch odbiera jako dźwięki o takiej samej głośności.

To jest bardzo ważne: dźwięki o różnych częstotliwościach o głośności 80 dB, 0 dB (zero dB) oraz 40 dB są odczuwane jako równie głośne.

Jeśli zwiększymy równomiernie głośność każdego dźwięku o 10 dB, okaże się, że przestaniemy odbierać te dźwięki jako takie, które mają taką samą głośność lecz uznamy, że częstotliwość 20 Hz i 20 kHz są głośniejsze niż 3 kHz. Jest to skutkiem tego, że słyszalność tonów niskich i wysokich narasta szybciej niż średnich.

Ta tendencja do coraz lepszego słyszenia dźwięków o niskich i wysokich częstotliwościach utrzymuje się aż do dużych głośności, i odwraca się nieco dopiero dla najgłośniejszych dźwięków jakie jesteśmy w stanie odbierać bez narażenia się na uszkodzenie słuchu przez nadmierny hałas.

W odniesieniu do testów porównawczych, w naszym przykładzie odtwarzaczy, konsekwencją będzie, że jeżeli jeden z odtwarzaczy będzie grał głośniej, to basy i soprany usłyszymy jako wyraźniejsze. Z kolei jeśli jest więcej basów i sopranów inna jest odczuwana barwa dźwięku. Z praktyki wynika, że prawie zawsze głośniejsze urządzenie, głośniejsze brzmienie, jest oceniane jako lepsze. Ponadto zmiana barwy skutkuje tym, że dźwięk czyli muzyka, brzmi inaczej.

Jeśli więc słyszymy, że jedno z urządzeń gra głośniej z łatwością zauważymy zmianę źródła dźwięku, a towarzysząca temu zmiana barwy tylko to ułatwi. W przypadku kiedy nasz test miałby wykazać, czy uda się odróżnić od siebie dźwięk dwu odtwarzaczy, jeśli któryś z nich będzie nieco głośniejszy, nie będzie z tym najmniejszego problemu.

Odtwarzacze, które mam różnią się poziomem dźwięku prawie 6 dB. Odróżnienie najcichszego i najgłośniejszego odtwarzacza jest prostsze niż odróżnienie wody od oranżady.

Jeśli chodzi o wzmacniacze, ich porównanie jest trudne z tych samych względów. Jeśli nie uda się ustawić jednakowej głośności, wzmacniacz grający głośniej będzie łatwy od odróżnienia od cichszego. Inna głośność oznacza inną barwę. Te dwa czynniki pozwolą na bezproblemowe odróżnienie wzmacniacza A od wzmacniacza B.

Test porównawczy, kiedy się konfrontuje dwa różne wzmacniacze i dwa różne odtwarzacze jest jeszcze bardziej skomplikowany. Różna głośność we wzmacniaczach i różny poziom w odtwarzaczach czyni takie porównanie w warunkach amatorskich całkowicie niemożliwym.

Doświadczalnie ustalono, że jesteśmy w stanie podświadomie wychwycić różnice głośności o wartości około 0,2 dB. Żeby przeprowadzić testy porównawcze przyjmuje się, że głośność dźwięku musi być wyrównana z dokładnością większą niż 0,1 dB.

Co zatem zrobić, żeby jednak test wzmacniaczy lub odtwarzaczy mógł się odbyć? Trzeba mierzyć poziomy, Najlepiej do tego się nadaje oscyloskop. Ma on taką przewagę nad woltomierzem, że można zobaczyć czy wzmacniacz pracuje w zakresie liniowym. Jeśli przesadzi się z głośnością, będzie widać, że wzmacniacz obcina wierzchołki. Jest to o tyle ważne, że porównując dwa wzmacniacze, które zupełnie nie przystają do siebie pod względem mocy łatwo jest o spowodowanie przesterowania tego słabszego. Dość karkołomne, z pozoru, wydaje się postawienie obok siebie wzmacniacza o mocy 40W na kanał i zestawy przedwzmacniacz z monoblokami każdy o mocy pół kilowata. Mimo wydawać by się mogło bezsensowności, takie porównanie jest zupełnie możliwe jeśli zaczniemy od ustawienia poziomu wysterowania dla słabszego wzmacniacza.

Osobnym zagadnieniem jest ustalenie poziomu głośności dla porównania. Typowe zakresy mocy, w których pracują wzmacniacze w warunkach domowych, które zapewniają zgodne z praktyką poziomy głośności, to kilka, najwyżej kilkanaście watów przy stosowaniu kolumn o wyjątkowo małej sprawności. Typowo słucha się z mocami nie przekraczającymi jednego wata.

Jeżeli nie dysponujemy oscyloskopem, można użyć woltomierza, ale z kilkoma zastrzeżeniami. Musi być to urządzenie profesjonalne, a dlatego, że nie wiadomo czy wzmacniacz pracuje jeszcze normalnie, czy już wystąpił clipping, nie można ustawiać zbyt dużych głośności. Mierząc napięcie na wyjściu trzeba przeliczyć z jaką mocą mamy do czynienia i ocenić czy jest to optymalny zakres dla wzmacniacza. Ma to szczególnie duże znaczenie dla testów wzmacniaczy lampowych, które dysponują czasem mocą kilku watów.

Wydawać by się mogło, że skoro możemy zmierzyć poziomy, bo mamy oscyloskop, to wykonanie testu nie sprawi problemu. Niestety jest jeszcze kilka innych przeszkód. Pierwszą z nich jest regulacja głośności. Niestety w większości wzmacniaczy nie uda się nam osiągnąć wymaganej dokładności poniżej 0,1 dB przy użyciu pokrętła głośności. Regulacja głośności wzmacniacza gwarantuje dokładność do jednego dB, tj. dziesięciokrotnie za mało. W związku z tym trzeba użyć dodatkowego stopnia przed wejściem wzmacniacza, gdzie dopasuje się poziom dokładnie po zgrubnej regulacji potencjometrem głośności.

Ten sam problem występuje dla odtwarzaczy, które również wymagają wyrównania poziomów. Jednak jeśli odtwarzacze grają z różną głośnością, powstaje pytanie, czy w torze z głośniejszym odtwarzaczem możemy pozostawić głośność "jak jest" i zająć się regulacją wzmocnienia we wzmacniaczu, a w drugim zestawie z innym lub podobnym wzmacniaczem, ale znacznie cichszym odtwarzaczem dojdziemy do porównywalnego poziomu w taki sposób, że wzmacniacz będzie pracował z większym wzmocnieniem? Jeśli w jednym zestawie mamy głośny odtwarzacz a w drugim cichy, oba wzmacniacze pracują w innych warunkach. Ten, który jest sterowany przez cichy odtwarzacz musi pracować z większym wzmocnieniem niż ten, który ma podłączony głośny odtwarzacz.

Aby porównanie było sensowne, do obydwu wzmacniaczy musielibyśmy podać taki sam sygnał. Można zastosować dodatkowy, regulowany z wymaganą dokładnością, przedwzmacniacz. Zdarza się również, że czasem wzmacniacz ma specjalnie regulowane wejścia i istnieje możliwość wyrównania czułości. To jednak wyjątek od reguły, gdyż większość wzmacniaczy nie ma regulacji czułości wejścia.

Warto jeszcze wspomnieć, że chociaż w większości wzmacniaczy da się ominąć regulację barwy, ale nie we wszystkich. W związku z tym mogą się pojawić trudności. I na koniec dodajmy, że chociaż wzmacniacze mają bardzo liniową charakterystykę, to jednak nie wszystkie. Jeśli ktoś będzie miał życzenie porównanie wzmacniacza tranzystorowego z lampowym, może się okazać, i będzie tak z bardzo dużym prawdopodobieństwem, że wzmacniacz lampowy dla zastosowanych kolumn nie będzie mieć płaskiego przebiegu częstotliwościowego. Taka sytuacja czyni wszelkie porównania nonsensownymi. A gwoli ścisłości należy dodać, że przed wykonaniem testów należałoby sprawdzić sprzęt na okoliczność liniowości, zniekształceń itd. już tylko po to, aby mieć pewność, że jest sprawny.

W warunkach domowego testu raczej nie będziemy mieć możliwości sprawdzenia wszystkiego, co sensowność testowania czyni małą.

Jak widzimy testowanie niekoniecznie polega na włączeniu muzyki i posłuchaniu...

Ostatnim ogniwem, który się testuje są kolumny głośnikowe. Tutaj sprawy się komplikują. Zagadnienie wymagałoby napisania nowego posta. Oczywiście uwagi dotyczące testowania odtwarzaczy lub wzmacniaczy też są lakoniczne, ale testowanie do kolumn jest bardziej złożone.

Jeśli chodzi o kolumny sprawą zasadniczą jest stanowisko do testowania i jego akustyka. Stanowisko do testowania kolumn to skomplikowane urządzenie, które pozwala zamienić miejscami testowane zestawy. Czyli w miejsce jednej pary "wjeżdża" inna. Dziać się to musi szybko i z dokładnością do milimetrów. Koszt takiego stanowiska przewyższa cenę większości zestawów głośnikowych z wyjątkiem tych, za które trzeba zapłacić sumy np. sześciocyfrowe.

Osobną sprawą jest akustyka stanowiska do testowania kolumn. Tu obowiązuje zasada całkowitego wytłumienia odbić i osiągnięcie rzeczywistej RFZ tzn. znaczy strefy wolnej od odbić dźwięku. Osobiście znam tylko jeden rodzaj pomieszczeń, gdzie jest coś w rodzaju RFZ i myślę tu o reżyserkach dźwięku, przy czym większość z nich nie spełnia do końca wymagań, nawet nie spełnia w części. Ale nie przeszkadza to ludziom w takich warunkach pracować, więc nie dziwi w tym kontekście jakość dźwięku, którą oferują polskie rozgłośnie radiowe i studia telewizyjne.

Odsłuchanie kolumn głośnikowych w sensie porównania ich z inną parą jest niezwykle skomplikowanym przedsięwzięciem. Sprawa komplikuje się tym bardziej, bo nie można dla kolumn ot tak po prostu ustawić jednakowej głośności. Podanie tej samej mocy nic nie da, bo skuteczność jest inna. Ustawienie identycznej głośności dla jakiejś częstotliwości, np. 1 kHz też nie załatwia sprawy, bo dana kolumna może mieć dla 1 kHz "górkę" a inna wręcz przeciwnie. Jak już pisałem charakterystyka kolumn przypomina raczej pejzaż alpejski. Wobec tego ustawienie jednakowej głośności wymaga innego podejścia, które uwzględni znacznie szersze spektrum częstotliwości.

W czasie porównywania kolumn należy też ograniczyć do minimum własne ruchy. Chodzi o to, aby pozostać w miejscu nazywanym Sweet spot czyli miejsca optymalnego odbioru w którym mamy najlepsze skupienie dźwięku. To z kolei skutkuje tym, że obie pary porównywanych kolumn należy właściwie nakierować na słuchacza.

Generalnie porównywanie kolumn nie ma w warunkach domowych większego sensu. Amatorsko można, a wręcz jest to konieczne, porównanie różnych typów kolumn w sklepie. Zasada jest taka, że wybieramy do odsłuchu możliwie najlepszą parę i kilka innych, które znajdują się w naszym zasięgu jeśli chodzi o finanse. Kolumna najlepsza będzie tą referencyjną, a z tych dostępnych cenowo powinniśmy wybrać takie, które w porównaniu z nimi nie odstają zbyt w poszczególnych aspektach. Porównywanie głośników w sklepie jest jak jazda próbna różnymi autami. Profesjonalne testy to jakby znalezienie różnic w osiągach takich jak moc, spalanie, czystość spalin, poziom hałasu itd. O ile jazda różnymi typami aut da nam pewien o nich pogląd, co umożliwi dobry zakup, jednak czegoś dokładniejszego i szczegółowego się w trakcie przejażdżki raczej nie dowiemy.

Na koniec kilka słów o testach, które w warunkach domowych można wykonać. Jest to porównywanie brzmienia różnych plików. Przykładowo flac vs. mp3 w różnych przepływnościach. Generalnie obowiązują dwie zasady. Pliki muszą odpowiadać sobie poziomem głośności oraz musimy użyć narzędzia do testu ABX. Można użyć programu foobar2000 i wtyczki ABX.