HTRC: quando um fone pode soar como caixa acústica

Por Alexandre Algranti*

Uma caixa acústica ideal deve apresentar uma resposta de frequência plana quando medida com microfone em uma câmera anecóica. Neste ambiente também ideal, toda a energia acústica gerada pela caixa é absorvida pelas superfícies e o ambiente não interfere no processo de medição.

No mundo real, a caixa real que foi medida no ambiente ideal terá a sua resposta influenciada pela sala de audição, onde por exemplo podem surgir ganhos em baixas frequências ao posicioná-la em um canto da sala. Até chegar aos tímpanos, a energia sonora da caixa também sofre a influência do torso, da cabeça, da borda (“flange”) e do orifício (“concha”) da orelha e finalmente do canal auditivo, resultando em uma curva de resposta na região dos tímpanos que não tem nada de plana.

Dr. Sean Olive

Ou seja, os tímpanos estão acoplados a um filtro fisiológico acústico com o qual nos acostumamos e construímos a nossa experiência e memória sonora. Por consequência, um fone de ouvido ideal deve possuir uma curva de resposta que seja similar à do filtro fisiológico, para que soe correto. É como se o fone compensasse a falta do torso, cabeça, borda e concha. Parece coisa de louco… E é!

Bem-vindo à “Curva de Resposta Alvo para Fones” – HTRC (“Headphone Target Response Curve”), para os mais íntimos – uma família de curvas de resposta de frequência que vem sendo pesquisada pelo cientista canadense Dr. Sean Olive, da Harman. Pela teoria, quanto mais próxima a curva de resposta de um fone estiver da HTRC, maior a sensação de se estar ouvindo com o mesmo nível de qualidade – e prazer – um par de caixas acústicas de referência em uma sala também de referência.

Segundo Olive, existe necessidade urgente de algum tipo de direcionamento científico no projeto e no teste de fones de ouvido para se atingir o melhor resultado sonoro. Prova disto está em duas grandes pesquisas recentes, baseadas em medidas objetivas e subjetivas, que não apontaram uma correlação entre o desempenho e o preço dos fones contemplados (!), como dr. Olive explica nesta entrevista exclusiva.

Alexandre Algranti – Como a cabeça, o torso e orelha afetam a resposta de frequência do ouvido?

Ressonâncias advindas da cabeça (1), torso (2), concha (3), flange (4) e canal auditivo (5)

Dr. Sean Olive – Edgar Shaw, pesquisador do laboratório de acústica do National Research Council, do Canadá, fez muitas pesquisas sobre o ouvido externo que resultaram no gráfico ao lado.

O gráfico ilustra os ganhos das contribuições da cabeça, do torso, da concha, da borda e do canal auditivo. A curva superior sintetiza o efeito combinado. Note que até 100Hz o ouvido se comporta de maneira omnidirecional, e em 3kHz temos um ganho máximo devido ao canal auditivo.

AA – Como é a última iteração da HTRC da Harman?

Curva HTRC

DSO – Existem curvas separadas para fones in-ear (IE) e fones over-ear (OE). O gráfico acima mostra a evolução das curvas para fones over-ear nos últimos 5 anos devido às pesquisas e testes. Todas as medições foram realizadas com o sistema GRAS 45 CA.

 

AA – E como se chegou a elas?

DSO – Começamos com a suposição de que a curva alvo para reprodução estéreo deve emular a reprodução a partir de alto-falantes em uma sala de referência. Então, medimos a curva no tímpano com o dispositivo GRAS 45 – que inclui uma pina precisa e um acoplador que simula as propriedades de um ouvido típico – a partir de um par de caixas muito precisas em nossa sala de referência. Na sequência, realizamos uma série de experimentos com os ouvintes, que podiam ajustar os níveis de graves e agudos com diferentes programas musicais. Finalmente, validamos a aceitação da curva alvo ao testá-la contra diversos fones de ouvido, com ouvintes treinados e não treinados. Concluímos que as preferências quanto aos níveis de graves e agudos não variaram muito, mas estão relacionadas com a idade, o nível de experiência e o sexo. Os mais jovens e com menos experiência, por exemplo, tendiam a preferir mais graves e agudos que os mais velhos e mais experientes. Quanto maior sua experiência, maior a tendência de atenuar os graves e agudos. Os maiores de 55 anos tendiam a reduzir os graves porém acentuar os agudos, para compensar as perdas auditivas. As mulheres tendem a gostar de menos graves e agudos do que os homens.

AA – Existe algum Viagra para perda auditiva?

DSO – Prevenir a exposição aos sons altos e ruídos é a melhor maneira de prevenir a perda auditiva (risos). O seu estilo de vida pode ajudar na prevenção da perda.

AA – O quão longe estamos de um fone de ouvido que cria a mesma ilusão que um par de caixas acústicas? Um smart headphone sentiente que conheça o ambiente no qual está, meça os parâmetros do usuário de forma contínua…

DSO – A reprodução em estéreo através de fones de ouvido é desprovida de espacialidade quando comparada à reprodução com caixas acústicas. Ouvimos as imagens auditivas na maioria das vezes nas proximidades ou dentro da nossa cabeça versus a sua externalização a nossa frente causadas pelas caixas. Existe também a falta de reflexões ambientes, que dão um sentido de espaço e largura da imagem. Podemos corrigir isto em gravações binaurais com rastreamento da cabeça, ou processar as gravações estéreo digitalmente (DSP) de maneira a emular as respostas de impulso binaurais medidas com duas caixas em uma sala. É importante incluir o rastreamento da cabeça para se obter uma boa externalização do som. Um benefício adicional está na personalização da experiência com o processamento dos sinais usando a sua própria HRTF. No futuro, teremos produtos que terão ciência do ambiente, do ruído de fundo, que irão identificar as fontes sonoras. No campo da realidade aumentada, teremos a possibilidade de dar um zoom em uma fonte sonora.

AA – Já não está na hora dos fabricantes incorporarem os aspectos da HRTF em seus projetos? Com diferentes geometrias, orientações, DSPs embarcados e outros?

DSO – Sim, penso que isto irá acontecer nos próximos anos, primeiro em aplicações com games e realidade virtual, mas também em música e cinema com estéreo e surround virtuais. A idéia da personalização baseada na HRTF do usuário e em outras preferências pessoais na qualidade sonora pode surgir em produtos futuros.  É algo para ficarmos de olho. A empresa IDA Audio (www.idaaudio.com) já utiliza um celular para filmar a sua cabeça e a partir do vídeo levanta as curvas HRTF da sua cabeça.

AA – Crianças e adolescentes que escutam arquivos de áudio comprimido com fones in-ear de baixa qualidade irão comprometer sua referência auditiva no futuro?

DSO – Esta questão foi de grande interesse há alguns anos atrás, quando o professor de música Jonathan Berger, da Universidade Stanford, reportou que os jovens estão tão acostumados com áudio comprimido em MP3 que eles de fato o preferem. Eu realizei um pequeno estudo publicado pela AES (Audio Engineering Society), que demonstrou que, em testes cegos, os jovens no ensino médio e na universidade preferiram o áudio de qualidade CD sem perdas ao áudio MP3 com bit-rate de 128kbps. Além do mais, eles preferiram os alto-falantes mais precisos e neutros. Parece que quando eles podem comparar diretamente o som de qualidade com o som ruim, geralmente preferem o som de qualidade. Nove entre dez jovens escolheram o áudio de melhor qualidade. O desafio que nós temos é educar o consumidor sobre o que é o som de qualidade e como atingi-lo. Com o fim dos varejistas dedicados de áudio, é provavelmente algo que tenhamos de fazer online.

AA –  Na minha opinião devemos manter arquivos de áudio comprimidos fora do alcance das crianças… Assim como fazemos com fósforos, álcool de cozinha, etc…

DSO – A boa notícia é que os custos de armazenamento e de banda vêm caindo, então ao invés de guardar diversos arquivos comprimidos localmente no dispositivo pode-se utilizar serviços de streaming de alta qualidade, como Tidal e iTunes Music; este último, com o formato AAC de 256Kbits, é bem transparente.

AA – O fone de ouvido é atualmente a interface homem-máquina definitiva neste mundo multimídia? Eu gostaria de ver aplicações do tipo “audição aumentada”, da mulher biônica. Você quer escutar uma conversa, então lança o aplicativo e o fone concentra o áudio…

DSO – Isto vai acontecer. Os fones de ouvido já estão se fundindo com os aparelhos auditivos. E se você juntar com tecnologias como o Google Translate…

Dispositivo de medição GRAS-45

AA – Desde quando a AKG incorpora as suas descobertas em seus fones de ouvido? Existe algum modelo flagship que sintetiza o seu trabalho?

DSO – O modelo AKG M5005, que foi lançado neste ano. É um fone in-ear com cinco transdutores, um transdutor dinâmico para reproduzir os graves e quatro do tipo “balanced armature” para os médios e agudos.

AA – Quais modelos da AKG você recomenda para uso com arquivos de High Res Audio?

DSO – O M5005 tem certificação HiRes, o padrão japonês, uma jogada de marketing. O fone tem que responder a 40kHz, porém não especifica a tolerância em dB. Outro modelo é o N90, que inclusive possui um DAC de 24/96.

AA – O que faz um grande fone de ouvido?

DSO – Primeiramente, tem que ter uma resposta precisa. Nossa pesquisa mostrou que sem uma curva precisa nada mais importa. Ela tem impacto no timbre e nos aspectos de espacialização. Em segundo lugar, tem que ser confortável e vestir bem: sem um bom vestimento, pode vazar e o vazamento tem grande impacto na reprodução dos graves.

AA – Qual é a sua ergonomia preferida?

DSO – Quando viajo, prefiro os in-ears pois são portáteis e isolam o ruído. Com as ponteiras do tipo “comply” temos uns 30dB de atenuação. Em casa, eu vou com os over-ears, depende da aplicação. Os on-ears são os que menos gosto por uma questão de conforto. Uso também o novo modelo da AKG N700 nas minhas viagens, ele possui  ANC, é confortável e chega o mais perto da curva HTRC da Harman dos fones que já testamos.

AA – E o que faz os fones da AKG tão especiais?

DSO – Nossa pesquisa em andamento, que leva a fones de ouvido precisos, com transparência, que entregam o que o músico pretende.

AA – O que está rolando no seu dispositivo móvel?

DSO – Os clássicos, jazz, tudo que for bem gravado. Eu toco piano, então Beethoven e Chopin.

AA – E os clássicos Rush, Triumph, Mahoganny Rush, The Guess Who, April Wine? O Glenn Gould? Estes para mim são os verdadeiros clássicos canadenses…

DSO – Gosto muito do Glenn Gould, Diana Krall, Bruce Cockburn. O Canadá tem grandes músicos, a Joni Mitchell e o Neil Young.

AA – Muito obrigado, Dr.Olive. E se a Harman no futuro tiver alguma tecnologia de fones de ouvido com implante neural, por favor me envie um email que eu já sou voluntário!

*Alexandre Algranti é o Chief Headphone Officer do site fonesdeouvido.com.br. Leitores deste blog tem 10% de desconto em qualquer compra no site com o código HT2018.

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