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一间房的高、阔、长的比例是十分重要的。大套组合在一间理想的房子里,重播时便有最佳的频率响应宽度(Frequency Response Range)。换句话说,组合所能播放的最高至最低频率也可以尽情发挥,平衡度亦高,驻波情况极微。第一反射音波(Primary Reflection)和多次反射音波(Secondary Reflkection)的互相干扰情度不至造成混乱。基音(Fundermental)和谐波(Harmonics)的结合又能尽善尽美。
Acoustics是一门几乎是难以捉摸,莫测高深的学问。多年来,Acoustics专家都费尽心思找寻最理想的比例,也就是发烧友口中的“黄金比例”了。 关于“黄金比例”各专家都有不同的说法,其中有一个是我比较倾向的,那就是0.618:1:1:10618, 也就是高8尺,宽13尺,长21尺,空间体积2,184平方尺。
0.618:1:1.618这一比例是最古老的一个传说,源自Leonar Do FiBonacci。他在十二世纪时到埃及采取金字塔建筑的秘密。他得到了1:0.618的数字比例。三百年后,数学家LUCAS PACIO >CIOL 深入研究。最后成为ACOUSTICS 多个学说中的一个,即0.618:1:1.618。
曾经有人用这比例以粗铁线制成金字塔外形的物体,据说用来藏放轻易变坏的东西有更持久的作用,例如食物、刀片等等。有人做过这样的试验,把两张湿了水的刀片分别放在塔内和塔外。外边的一张在五天后开始生锈。塔内的一张竟然锋利如昔, 直至个多月后才见锈迹!
在同一房高的比例中,空间越大,重播的空间感也越大, 低频的重播也越理想,周频也比较小空间来得低。高频的周波很短,所以一般大小的房间对高频重播没有影响。但低频却是另一回事,20HZ(周)的正负波长一共达到56尺之巨!当然长度足够单一个正波也可以收到20周。这也需要28尺的长度。但这个长度并不是直线量度的,音波并不是我们可以从测量器显像屏的一种平面波形。而且从声源物体(单元)以最大角度向四面八方作约半球形扩散。以书本理论而言,一个10尺高、16尺阔、26尺长的房间就可以有27.7尺的对角长度,也可以听到21至22周的超低频了。
由此看来,房间对声十分重要。组合的可否作全面性发挥主要是“房”。房间虽然越大越好,不过,以市面买得到的后级输出功率为准。“空间体积”应该不能超过两万立方尺。而这类体积的高、深、阔也足以用器材重播几可乱真的现场感,无论音场深阔度和空间感都有幻真的感觉。房间越静,后级的输出功率的应对效能越轻松。所以,隔音设计越好越有利。ACOUSTICS可以进一步把“房”的效应提高,不但改善驻波、音波互扰等一切的常见问题,更可以制造比实际体积更大的幻觉空间,从而得到更超卓的现场感受。
| 校音的几点体会 | 选择了一套配搭好的音响组合,并非就此万事大吉,因为还有许多变数会影响聆听效果,所以,往往有下列情况,明明在试音室听的时候很满足,一搬回家中就完全不一样,越听越觉得烦,这究竟是何原因呢?
第一大原因,是你的听音环境没有搞好,而音响店的试音室是经过调整搞好了的;第二,你买回的器材未必是完全和音响店试播的相同,不过你以为那些是小问题,无关大局而忽略了而已,例如线材,你应注重音响店使用的信号线和喇叭线,也许那一对线比你整套器材还要贵;第三,音响店有可能使用的脚架,垫机的钉。你家中用的是什么脚架,CD机,前、后级有没有用校声的钉垫起来呢?以自己的经验,我认为用不同的物质作垫都会有不同的声音,会影响整套机的平衡度和通透度,用不同脚架承放音箱则影响更大,坚固、厚重的脚架会给你干净坚固的低频和开扬的音场,你可切勿轻忽。
音响的恶声很大程度是由于不平衡造成的,以一套合格的器材来说,在生产时是按技术指标做出来的,用仪器又测试过,但一接上扬声器后,放到一个现实的家居环境,而不是一个已消除了驻波的音响实验室,问题就会出现,任何最高明的音响工程师他在设计一套音响时都不可能考虑到千差万别的聆听环境、空间。之所以音响好玩,就因为要校好声是颇具挑战性的。君不见《恼人的63Hz》,我也到那位花了几十万大元的朋友家里去听过,我觉得他的环境确实没有发挥出这套高价器材应有的水准,谁都不敢去怀疑这套参考级的器材。我还有位朋友,买一部3万多元的名牌合并机,放在新装修好的房子里开声,惨,简直是惨不忍听,比套装机还差,那些装修材料完全不适合于听音室,天花、石膏、空空洞洞,低频要站到凳子上才听到,一切都乱了套,要听到好声,除非把漂亮的装修打掉。现时的房屋设计和装修设计都没有把音响效果考虑在内,有些人认为,木板会有靓声,于是全部用木来装修,但因为变数太多,出来的效果也仅仅是碰运气而已!摆在我们前面前的问题就成了色与熊掌,不可兼得,要漂亮;又伯不好声,弄坏了声场……照我的看法,音响房的装修以尽量简单为奸,适当的美化地板、天花,尤其是天花,松泡泡的材料,影响是极坏的。不是每个人都可以拥有或借到昌业公司的测试器材,去找到那恼人的63Hz,也许是100Hz,那么怎样去解决这个问题呢?我自已有一点小经验。
我利用《雨果发烧碟(一)》,最后的频响测试来校声,无独有偶,我可以从听感上感到63H2也是非凡强,那里有一个峰,而100Hz左右却有一个谷,因为我的Quad 34前级有音调可调,于是我试调高音电位器,提升一格,又试将低音音调电位器衰减一格,这样再放出来的测试后果就显得比原来均衡,再按低通滤波1,中频的声音就更平顺。用《蔡琴老歌》第1首的人声去试听,不作音调调整时,蔡琴的声音偏而利,作了以上调整后才变厚而略有沙声。同样,听小提琴也可以听出明显的变化,不作调整时,小提琴声音光辉而尖利、干涩,但在音调上作了调校之后,提琴声音柔顺而不干涩,有木味而又有光泽,请注重是光泽而并非 光辉,泽者是润泽,辉则会眩目而刺耳也。也试过换不同的讯号线,从CD机到前级,前级至后级,每换一条都给你不同的声音,你应有一个标准,以人声或乐器作准,尽可能选用最为平衡的线材。我的体会是,不一定贵的就好,前后级之间的线材,以屏蔽较少则声音显得自然,少了束缚的感觉,各位不妨一试。
| 声音听觉理论 | 由于人耳听觉系统非常复杂,迄今为止人类对它的生理结构和听觉特性还不能从生理解剖角度完全解释清楚。所以,对人耳听觉特性的研究目前仅限于在心理声学和语言声学。人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。在人耳的声域范围内,声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音,故又称为声音“三要素”;而在多种音源场合,人耳掩蔽效应等特性更重要,它是心理声学的基础。下面简单介绍一下以上问题。
一、声音三要素
1.响度
响度,又称声强或音量,它表示的是声音能量的强弱程度,主要取决于声波振幅的大小。声音的响度一般用声压(达因/平方厘米)或声强(瓦特/平方厘米)来计量,声压的单位为帕(Pa),它与基准声压比值的对数值称为声压级,单位是分贝(dB)。对于响度的心理感受,一般用单位宋(Sone)来度量,并定义lkHz、40dB的纯音的响度为1宋。响度的相对量称为响度级,它表示的是某响度与基准响度比值的对数值,单位为口方(phon),即当人耳感到某声音与1kHz单一频率的纯音同样响时,该声音声压级的分贝数即为其响度级。可见,无论在客观和主观上,这两个单位的概念是完全不同的,除1kHz纯音外,声压级的值一般不等于响度级的值,使用中要注重。
响度是听觉的基础。正常人听觉的强度范围为0dB—140dB(也有人认为是-5dB—130dB)。固然,超出人耳的可听频率范围(即频域)的声音,即使响度再大,人耳也听不出来(即响度为零)。但在人耳的可听频域内,若声音弱到或强到一定程度,人耳同样是听不到的。当声音减弱到人耳刚刚可以听见时,此时的声音强度称为“听阈”。一般以1kHz纯音为准进行测量,人耳刚能听到的声压为0dB(通常大于0.3dB即有感受)、声强为10-16W/cm2时的响度级定为0口方。而当声音增强到使人耳感到疼痛时,这个阈值称为“痛阈”。仍以1kHz纯音为准来进行测量,使人耳感到疼痛时的声压级约达到140dB左右。
实验表明,闻阈和痛阈是随声压、频率变化的。闻阈和痛阈随频率变化的等响度曲线(弗莱彻—芒森曲线)之间的区域就是人耳的听觉范围。通常认为,对于1kHz纯音,0dB—20dB为宁静声,30dB--40dB为微弱声,50dB—70dB为正常声,80dB—100dB为响音声,110dB—130dB为极响声。而对于1kHz以外的可听声,在同一级等响度曲线上有无数个等效的声压—频率值,例如,200Hz的30dB的声音和1kHz的10dB的声音在人耳听起来具有相同的响度,这就是所谓的“等响”。小于0dB闻阈和大于140dB痛阈时为不可听声,即使是人耳最敏感频率范围的声音,人耳也觉察不到。人耳对不同频率的声音闻阈和痛阈不一样,灵敏度也不一样。人耳的痛阈受频率的影响不大,而闻阈随频率变化相当剧烈。人耳对3kHz—5kHz声音最敏感,幅度很小的声音信号都能被人耳听到,而在低频区(如小于800Hz)和高频区(如大于5kHz)人耳对声音的灵敏度要低得多。响度级较小时,高、低频声音灵敏度降低较明显,而低频段比高频段灵敏度降低更加剧烈,一般应非凡重视加强低频音量。通常200Hz--3kHz语音声压级以60dB—70dB为宜,频率范围较宽的音乐声压以80dB—90dB最佳。
2.音高
音高也称音调,表示人耳对声音调子高低的主观感受。客观上音高大小主要取决于声波基频的高低,频率高则音调高,反之则低,单位用赫兹(Hz)表示。主观感觉的音高单位是“美”,通常定义响度为40方的1kHz纯音的音高为1000美。赫兹与“美”同样是表示音高的两个不同概念而又有联系的单位。
人耳对响度的感觉有一个从闻阈到痛阈的范围。人耳对频率的感觉同样有一个从最低可听频率20Hz到最高可听频率别20kHz的范围。响度的测量是以1kHz纯音为基准,同样,音高的测量是以40dB声强的纯音为基准。实验证实,音高与频率之间的变化并非线性关系,除了频率之外,音高还与声音的响度及波形有关。音高的变化与两个频率相对变化的对数成正比。不管原来频率多少,只要两个40dB的纯音频率都增加1个倍频程(即1倍),人耳感受到的音高变化则相同。在音乐声学中,音高的连续变化称为滑音,1个倍频程相当于乐音提高了一个八度音阶。根据人耳对音高的实际感受,人的语音频率范围可放宽到80Hz--12kHz,乐音较宽,效果音则更宽。
3.音色
音色又称音品,由声音波形的谐波频谱和包络决定。声音波形的基频所产生的听得最清楚的音称为基音,各次谐波的微小振动所产生的声音称泛音。单一频率的音称为纯音,具有谐波的音称为复音。每个基音都有固有的频率和不同响度的泛音,借此可以区别其它具有相同响度和音调的声音。声音波形各次谐波的比例和随时间的衰减大小决定了各种声源的音色特征,其包络是每个周期波峰间的连线,包络的陡缓影响声音强度的瞬态特性。声音的音色色彩纷呈,变化万千,高保真(Hi—Fi)音响的目标就是要尽可能正确地传输、还原重建原始声场的一切特征,使人们其实地感受到诸如声源定位感、空间包围感、层次厚度感等各种临场听感的立体环绕声效果。
另外,表征声音的其它物理特性还有:音值,又称音长,是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长,音则长;反之则短。从以上主观描述声音的三个主要特征看,人耳的听觉特性并非完全线性。声音传到人的耳内经处理后,除了基音外,还会产生各种谐音及它们的和音和差音,并不是所有这些成分都能被感觉。人耳对声音具有接收、选择、分析、判定响度、音高和音品的功能,例如,人耳对高频声音信号只能感受到对声音定位有决定性影响的时域波形的包络(非凡是变化快的包络在内耳的延时),而感觉不出单个周期的波形和判定不出频率非常接近的高频信号的方向;以及对声音幅度分辨率低,对相位失真不敏感等。这些涉及心理声学和生理声学方面的复杂问题。
二、人耳的掩蔽效应
一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声音(掩蔽音)影响的现象称为人耳的“掩蔽效应”。被掩蔽音单独存在时的听阈分贝值,或者说在安静环境中能被人耳听到的纯音的最小值称为绝对闻阈。实验表明,3kHz—5kHz绝对闻阈值最小,即人耳对它的微弱声音最敏感;而在低频和高频区绝对闻阈值要大得多。在800Hz--1500Hz范围内闻阈随频率变化最不显著,即在这个范围内语言可储度最高。在掩蔽情况下,提高被掩蔽弱音的强度,使人耳能够听见时的闻阈称为掩蔽闻阈(或称掩蔽门限),被掩蔽弱音必须提高的分贝值称为掩蔽量(或称阈移)。
1.掩蔽效应
已有实验表明,纯音对纯音、噪音对纯音的掩蔽效应结论如下:
A.纯音间的掩蔽
①对处于中等强度时的纯音最有效的掩蔽是出现在它的频率四周。
②低频的纯音可以有效地掩蔽高频的纯音,而反过来则作用很小。
B.噪音对纯音的掩蔽噪音是由多种纯音组成,具有无限宽的频谱
若掩蔽声为宽带噪声,被掩蔽声为纯音,则它产生的掩蔽门限在低频段一般高于噪声功率谱密度17dB,且较平坦;超过500Hz时大约每十倍频程增大10dB。若掩蔽声为窄带噪声,被掩蔽声为纯音,则情况较复杂。其中位于被掩蔽音四周的由纯音分量组成的窄带噪声即临界频带的掩蔽作用最明显。所谓临界频带是指当某个纯音被以它为中心频率,且具有一定带宽的连续噪声所掩蔽时,假如该纯音刚好能被听到时的功率等于这一频带内噪声的功率,那么这一带宽称为临界频带宽度。临界频带的单位叫巴克(Bark),1Bark=一个临界频带宽度。频率小于500Hz时,1Bark约等于freq/100;频率大于500Hz时,1Bark约等于9+41og(freq/1000),即约为某个纯音中心频率的20%。 通常认为,20Hz--16kHz范围内有24个子临界频带。而当某个纯音位于掩蔽声的临界频带之外时,掩蔽效应仍然存在。
2.掩蔽类型
A.频域掩蔽
所谓频域掩蔽是指掩蔽声与被掩蔽声同时作用时发生掩蔽效应,又称同时掩蔽。这时,掩蔽声在掩蔽效应发生期间一直起作用,是一种较强的掩蔽效应。通常,频域中的一个强音会掩蔽与之同时发声的四周的弱音,弱音离强音越近,一般越轻易被掩蔽;反之,离强音较远的弱音不轻易被掩蔽。例如,—个1000Hz的音比另一个900Hz的音高18dB,则900Hz的音将被1000Hz的音掩蔽。而若1000Hz的音比离它较远的另一个1800Hz的音高18dB,则这两个音将同时被人耳听到。若要让1800Hz的音听不到,则1000Hz的音要比1800Hz的音高45dB。一般来说,低频的音轻易掩蔽高频的音;在距离强音较远处,绝对闻阈比该强音所引起的掩蔽阈值高,这时,噪声的掩蔽阈值应取绝对闻阈。
B.时域掩蔽
所谓时域掩蔽是指掩蔽效应发生在掩蔽声与被掩蔽声不同时出现时,又称异时掩蔽。异时掩蔽又分为导前掩蔽和滞后掩蔽。若掩蔽声音出现之前的一段时间内发生掩蔽效应,则称为导前掩蔽;否则称为滞后掩蔽。产生时域掩蔽的主要原因是人的大脑处理信息需要花费一定的时间,异时掩蔽也随着时间的推移很快会衰减,是一种弱掩蔽效应。一般情况下,导前掩蔽只有3ms—20ms,而滞后掩蔽却可以持续50ms—100ms。
| Bi-Wired的迷思 | 许多消费者在购买扬声器时,除了价格、音质与外观之外,通常关切的问题还包括了是否配备有Bi-Wired(双线输入)或Tri-Wired(三线输入)端子。其实会使用双线接驳的消费者并不多,大多数的音响迷多半使用厂家随机附上的跳线(铜片或是粗铜线),而店家在介绍扬声器时,也会非凡强调它的Bi-Wired端子配备(所以卖你贵一点是应该的)。我想,可能有些店家都搞不清楚Bi-Wired的好处为何?但是一想到可以多卖一对喇叭线,当然就会非凡强调Bi-Wired装置。
假如扬声器是以Tri-Wired设计,强调多线输入优点的音压肯定超过96dB(注1)。问题是,高级扬声器是否就一定要具备Bi-Wired或Tri-Wired端子?具有多线输入的扬声器,音质就一定比单线输入(Single-Wired)来得好吗?笔者也常被问到这个问题。现在,就让我们来探讨一下Bi-Wired设计方式的优缺点为何,以及我们使否能藉此发挥扬声器的特性与潜能。
多线接驳
Bi-Wired的定义是什么?它的中文解释为:双线接驳(也可称为『双线分音』或『双线输入』)。假如我们查看扬声器背板的接线处,会发现二组接线端子配置其上,同时标示着「Hi-Pass」、「Low Pass」,或是「Hi-Frequency」和「Low-Frequency」的字样。这种设计代表的意义,就是分音器高通及低通线路是完全分开的;假如是Tri-Wired设计,那么高音、中音和低音的分音器部分就各自独立。
就分音器来说,Bi-Wired和大多数的Single-Wired最大不同处,在于地线的连结设计。一般而言,Single-Wired的地线接驳是各音域共享的,但是这样的接法却很轻易产生串音(试想,工程师千方百计用高级零件且精密的计算零件数值,就是要让单体在设定的音频内工作,假如产生串音,那不是很冤枉吗?)。某些扬声器的设计,是将高音单体的正极接到分音器的负极去,若是如此,那真的是提到肉粽头 - 一大串了:当二个单体除了分音器区隔的频率以外,再混入串音所造成的另外一只单体负责之频率,此时单体本身已有频率加倍或抵销等电能转换为声能后,又和另一只单体互相干扰进而造成音质的渲染。
音质的无形杀手
反过来看,多线输入的高音和低音分音器是完全分开的,各自拥有专属的地线,分层负责。从输入端以后就独立分频,其中并无任何零件相连,所以可以大幅降低串音干扰,音质也会相对的提升。但是这样的设计,王子和公主就可以各自独立快乐的生活吗?让我们更进一步的观察。一般的分音器(无论是Bi-Wired或Tri-Wired),都建构于同一块电路板上,或多或少都还是会产生电气性串音。举个例子来说,当我们检视一只具有Bi-Wired的扬声器时(高通和低通电路共享一片电路板),假若我们将高音单体与分音器间的接线、Bi-Wired的跳线或短路棒通通拿掉,再从背板上的高音端子输入讯号,这时因为高音已断路,理论上是不会发出声音的;但是我们却可以从低音单体听到相当稍微的声响,这就是所谓的「电气性串音」。那么,这种「电气性串音」要如何排除呢?其实很简单,只要我们把电路板切开成二半,再将二片电路板分隔10公分以上,如此一来就可以大幅降低「电器性串音」。但是,不管你用什么方法处理(切、锯、剪、割、雷射、水刀……),当你动手修改或是「升级」以后(注2),你就自动放弃原厂保固的权利。唯一可靠的办法,是先把原厂的分音器取出,画下原设计之线路图并标示零件数值,另外制作一个分音器,而原厂的分音器千万要保留起来,假使扬声器不慎故障,还可加以还原。
电磁性串音
好了,现在王子和公主终于可以各自独立生活了吗?还早呢!为什么?因为我们磁场大哥,不时还会施以干扰,因为当感应电流运行时,会生成磁场(同时电容器和电阻也会有磁场发生,但可以用零件材料来解决)(注3),进而影响旁边的电感,我们称之为「电磁性串音」。要解决这个问题也不难,只要把零件相距15公分以上,就可以将电磁性串音大幅降低。虽说有些扬声器的内部空间不大,实行上会碰到困难,可是也有解决的办法,只要记得把零件相互以90度错开就行了。
另外,分音器的位置对电磁性串音也有相当程度的影响,最好尽量将其远离喇叭单体,因为单体的磁场也会影响分音器正常工作。假如您是使用书架型扬声器,尽量不要将分音器安置于底板上,因为市面上的脚架都是使用铁为材质,虽然分音器位置远离了喇叭单体,但是铁脚架却会被喇叭单体感磁。这时候,假如分音器放置在底部,就会因为脚架的感磁现象而对分音器产生不同程度的干扰。当然,若是使用木制脚架,或将喇叭直接摆放在书架上,就可避免这个问题。
High End?
Bi-Wired对声音表现真的能有所提升吗?就理论上来说,Bi-Wired的确能有效的降低串音的生成,相互干扰的程度上也能有效地抑制,所以声音是会比较好听的(注4)。但是,若要达到High End级的水准,单单具备Bi-Wired或Tri-Wired是不够的,以上的串音及干扰因素,都必须排除才能称为名副其实的High End。很可惜的是,一般扬声器都不会花费太多成本在分音器上,因为分音器放在音箱内,消费者无法一眼就看见,绝大多数的厂商宁愿多花一些成本在音箱的制作。
至此,我的结论是:喇叭内在的分音器设计,远比外在来得重要的多。近期市面上有二款扬声器,笔者认为可以视为分音器设计的最佳典范:B&W Nautilus 801与Dynaudio Contour 1.3SE,非凡提出供读者们作为参考。
注1:音压96dB称为「临界音压」,当数值高于96dB时,人耳就会感到很吵。
注2:经常有人会改机,但是都没科学根据或仪器测量,愈摩声音愈坏,所以常叫作「摩迪坏」(Modified)。
注3:大部份分音器内电阻都是线绕电阻,通电后会有电感生成,但也有些品牌生产无感电阻。
注4:但是有些喇叭例外,如Thiel与新款的Avalon等,因为它们虽然只有单线输入,但是在分音器的设计上都是独立的,电气性串音和电磁性串音都能够加以避免。
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