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  • 关于Hi-Fi | 激光数码初阶(二)

    尽管印刷品上看见图片是要「落网」造片才能印得清晰的「半色」有微粒画面,但今天印得最精美的「微微粒」画面已经可以和「全色」图片媲美。条件是,微粒的数量,在同一个单位面积之内愈多愈好。以前,报纸印刷用的电版是用 60 网,即每 cm 含网点 60 粒,60 网印出图片不仅缺乏色调对比,而且,肉眼可以看得见网点与「黑」位之间的空白位。进步的印刷,用每 cm 含 140 点网片,肉眼望去,这些图片画面便看似具持续性,色调对比亦十分接近「全色」照片矣。

    为甚么花这么多时间在「Hi Fi 基础谈」内向各位解释印刷技术?因为这是明了数码录音与模拟录音分别的快捷方式。数码录音的基本技术,是将连续性的音波曲线斩为一粒粒。我们不难想象,曲线之重造质素,当然是斩得愈细,微粒愈多,就愈是看(听)似原来的曲线,而且,色调(音色)的对比也就愈接近全色(现场)。

    把仿真式的音波曲线,先经「切碎」处理,斩成一粒粒数码(0 与 1),这程序要经过一个「模拟→数码」(A→D)转换器。

    把数码还原为模拟,以便输入扩大器,扬声器变回原来的仿真音波,就要通过「补镬」处理。这程序是要经由一个「数码→模拟」(D→A)转换器还原了。

    至于还原的工夫做得到几多成,就要视乎「切碎」操作把每秒钟的声响斩为几多粒。粒数愈多,就愈是接近原音。

    先前说,印刷图片的网点数若细至 140,则属高级品。音响的「切细」率,数码技术称为取样(Sampling)。举例:激光数碟的取样频率是 44.1KHz,即是说,CD 碟的数码讯号每秒钟「切细」(样本化)44,100(四万四千一百)次。为甚么会采用 44.1KHz 为国际标准呢?据说(信不信由你),数码波重组过程里,每个波(Cycle)最起码要有两个样本(Samples)才能还原为「象样」的模拟波。换句话说,如果CD碟的频率响应是以 20KHz 为上限的话,一定要 40KHz 以上的取样频率去取得「两个以上」样本。44.1KHz 的厘定,是要在高过 40KHz 的最起码标准及 50KHz 难度极高的一级标准上取得妥协。

    讲到此处,看官当已明白 CD 碟是由每秒钟「开关」44,100 次的取样体系处理的脉冲(数码)制度。但这并不代表目前数码录音的取样频率就都是 44.1KHz。

    CD 碟贮藏的数码讯号,是把声波化成每秒钟开关四万四千一百次的脉冲,这也是数码录音技术之基本理论。数码录音技术,是先将声波化成脉冲,然后纪录在磁带上。44.1KHz 取样频率,在专业数码录音技术上看,水平殊不高。目前一些先进的数码录音机,取样频率是 50KHz。即是将声波化成每秒钟开关五万次的脉冲。取样频率若能再提高至 60KHz,所得数码纪绿必提供还原得更精细—传真度更高—的声波。

    是否,数码录音就是将声波化成每秒四万几次脉冲那末简单呢?非也,这只是将声波无分音量强弱(电平高低)的数码化。数码技术上表示(或纪录)音量强弱的方法,就是本篇一开始时以 0 与 1 两个数码表现由 0 至 9 十个数字的二进制之温故知新了。用 0 与 1 代表由 0 至 7 数字需要 3 个数字就足够:000=0,001=1,010=2,011=3,100=4,101=5,110=6,111=7。

    这条数好简单:数字(Bit)愈多,所能表现的音量强弱范围就愈大。每增加一个 Bit(译「比特」),表现数值便加大一倍:3 位数表现 0-7,4 位数表现 0-15。数码录音的音量强弱,即动态范围,每加一个比特便加强 6dB。一般专业数码录音机和激光数码碟都采用 16 比特体制,最高可用的动态范围是 96dB 左右。而 16 比特的 0 与 1 表现数值,是(2 的 16 次方)65536。电声学界尚且对目前的 16 比特数码录音体制未尽满意,希望短期内能拓展至统一 18 比特体制。但,可想而知的是,甚至现用的 44.1KHz,16Bit 数码录音体制已经是八零年代计算机科技的尽头。因为,尽管好多人仍然对 CD 不满,一部 CD 机里的译码器,每秒钟需要准确处理的数码量,是 16X44,100=705,600!我们先要造成一个每秒钟能准确地开关七十万零五千六百次的开关掣。最新的 128 倍超取样,那 D/A 掣每秒钟会开关 90316800 次!

    记得,有位银行家对雷明说:「你们讲Hi Fi的都是厄神骗鬼,口口声声说二十至二万。我问你世上有乜嘢每秒钟震得二万次的?你震比我睇呀!」

    真是秀才遇着兵,他不知眼看的波震几多次,是因为看不见。你讲他知 CD 机里有一堆每秒钟开关起码七十万次的电掣,你猜他会怎说?

    他会说:「有何好处?」

    是呀,数码录音机需要频率响应达米格级的磁带录音机,究竟有何好处?

    发烧友说,RCA 在六十年代初用的 Ampex 真空管磁带录音机,频应只去到 18KHz,却录出了后无来者的靓声。电子学家却不辞辛苦去研究把数码代替声波,所为何来?请看下回分解。

    (原文刊于1987年10月号《Hi Fi Review》,作者雷明先生)

  • 关于Hi-Fi | 激光数码初阶(一)

    激光数码碟是飞利浦替 CD(Compact Disc)译出来的中文名,有人叫它做激光碟,因为这片直径只有 12cm(4188; 吋)的银碟所贮藏之讯息,不可能不是数码化,激光名称之来由,是 CD 体系以低电压激光管用光学形式拾取在旋转中的银碟上之讯号,但,巧合的是激光碟亦为飞利浦另一发明 Laser Disc(LD)的英文名称,后者是 31cm(12 吋)直径,有音响有画面的电视碟,所以,激光碟既可是 CD,亦可是 LD 的译名。为了避免混淆,我们就把 CD 称为激光数码唱碟,而 LD 呢,应该是激光影视碟较简明了。

    激光和数码两种技术合一,是二十世纪末尖端科技的越级成就。为甚么越级?那是飞利浦发明出来的构思及概念,暂时还未能在实践方面做足一百分。不过,目前好的 CD 已非常非常的好,对大部份发烧友和一般家庭,CD 体系无疑已是优点多于缺点了。

    作为一种贮藏音响的软件,CD 当然比 1948 问世的33转长寿碟(LP)具有更接近理想的条件。

    本文是一个连载,藉有限篇幅,以最简单,希望大家都容易看得懂的语法,向各位读者由头开始解释激光和数码两种尖端科技的梗概。

    人类已进入一个以计算机技术为主宰的时代,短期内,音响行、电器业的推销技术,势必要相当的电子科技常识为根基。香港一些先进的电器代理商,早已把实用电子科技常识有系统地强迫推销队按时学习,在销货方面反映出来的成绩有目共睹。至于安在家中欣赏电视节目的消费者们,平时多认识点有关新时代新科技的常识,对生活享受情趣均有一定的催激作用。千祈咪落伍!

    人类听觉系统是?100%?数码式

    CD 碟和数码录音,不是鸡和鸡蛋。肯定是没有数码录音就根本不可能有 CD 碟。

    数码(Digital)是一项利用脉冲讯息来纪录数据的技术。数码录音是将音响通过转换方式变成一连串脉冲然后纪录在磁带上的先进技术。因此,又称为(脉冲编码调制)(PCM)录音。本来,数码这名词应指由 0 至 9 的十个数目字。要简单地有个数码概念,就应先知道由 0 至 9 的十进制数目均可用 0 或 1 的二进制数码代替之。用 0 与 1 的配搭,逢二进一,就可以表达无穷讯息。例如 1 = 1,10 = 2,11 = 3,100 = 4……我们看到,由 1 至 4 的「数码」表达方式,已由 1 数字增至 3 数位。由此可知,0 与 1 配搭的数字愈多,数码的表现能力就愈大。为甚么要用 0 与 1?因为,0 与 1 可以用个最基本的电掣一开一关来代表。「关」就是 0,「开」就是 1。

    数码录音磁带上,就是贮存了无数亿万次从音响翻译过来的「开」与「关」(0 或 1),就是这样简单。

    话说,音乐与音响都是属于持续(Continue)性的模拟式(Analogue 或译「模拟」)讯号。把音乐分解成 0 或 1 的断续数码(或脉冲)讯号,在重播时又必须还原为模拟式,究竟会不会影响 HiFi 传真度呢?

    把音乐变为数码的第一人,不是历史上记载的日本「天龙」或英国「BBC」,而是香港名歌星徐小凤。她把王昭君的一段唱成:「43420,024,43420……(白)得闲打电话嚟啦。 」

    当然在听者脑子里无法还原为本来的歌词。但,以 80 年代尖端科技,0 与 1 的断续脉冲,通过一连串精密处理,却可以给重组为持续性的声波。

    不过,在继续往下讲之前,我想各位先接受一件事:人脑处理由耳膜接收到的仿真声波之程序,倒是百份百数码式!人脑听觉翻译操作,是包括一个 A – D 部份(模拟至数码转换)和一个 D – A 部份(数码至模拟转换)。人脑做得到的工作,计算机应份做得到,而且更好。只是 80 年代的计算机能做到几许?

    照片与印刷品之比

    仿真和数码的分别,举个实例,好比一张菲林拍出来的照片和从照片翻出来给印在报纸刊物上的网片之分别。凡从事印刷行业或对印刷技术有知识的人,都马上弄清楚这比较的定义。从菲林冲出来的照相,理论上亦有微粒,其实也是数码式。但单凭肉眼已看不出微粒之存在,肉眼对照相的直觉判断,它已是持续的模拟形象。印刷品由于技术限制,暂无可能重现照相同样精细的微粒。制片时必需「落网」,把照相的形象分化成肉眼可见的「粗粒」(即微粒),印刷愈是精美的刊物,采用「网片」的微粒愈是精细,肉眼所见,这些愈是精细的微粒便愈是与原照片接近了。今日尖端科技,已能印出微粒精细程度与原照相「几乎」没有分别的「网版」。

    但,无论如何网版图片在学名上还是被称为「半色」(Half Tone)。而照相呢,学名就叫「全色」(Full Tone)。我们不妨暂时在心中记着这个比较,把仿真式纪录音波的技术叫作「全色」音响,因为它是持续的完整的纪录。而把数码式纪录音波的技术叫作「半色」,它属于半是「0」半是「1」断续的「不」完整的纪录。

    是否数码录音所记下来的东西只得一半(另一半是 0)?答案:Yes & No。印刷出来的网片只能保持原照片的一半传真度的说法,也是一样不尽不实。

    (原文刊于1987年9月号《Hi Fi Review》,作者雷明先生)

  • 科普 | 环绕AV功放都已经有“自动音场校正”了,还要注意喇叭摆位吗?

    科普 | 环绕AV功放都已经有“自动音场校正”了,还要注意喇叭摆位吗?

    现在环绕AV功放具备的“自动音场校正”功能,主要是针对聆听位置到每支喇叭之间的距离、每声道的音压大小进行调整,以及判断最合适的低频分频点。 如果喇叭(通常是前方三声道)可以发出足曲深沉的低频,它会设定“Large”也就是全频段发声的意思,不会有分频点。 并且能依照“聆听位置”量测到的频率响应结果加以修正。 主要修正的频率范围为低频段,通常是超低音喇叭负责的范围,仅少部分机种会针对多声道喇叭的相位问题加以修正。

    上述功能并不包含喇叭摆位,如果想让音场听起来更为深远,各频段量感分配更为平均,最好还是透过移动摆位的方式。 如果你将喇叭紧靠着墙面,并且两声道距离过远或者过近,发出来的频率响应曲线通常会有“峰值”或“凹陷”。 “峰值”代表某个频段的量感过多,虽然能用“等化”功能尽量减低该频段的量感,但是使用过头有可能带来相位失真的问题。 而“凹陷”的频段如果发生在低频,想透过等化功能来填补,那代表将会加重超低音喇叭内建功放与单体的负担,衍生出更多失真。 因此,透过喇叭摆位让频率响应曲线尽可能平直,再以等化功能来修正剩下不够平直的部分,对于声音的影响才是最少的。

  • 关于Hi-Fi | 相位

    关于Hi-Fi | 相位

    相位问题及各种形式的相位失真问题成为了影响扩音质素及听音室环境的重要关键。

    相位是音波推进的动态 / 时间特性。先用简单例子解释;两个人在同一起点向同一方向同一速度出发,他们的动态 / 时间特性是“同相"(严格地说要同时起同一只脚才算)。若一切条件不变,而出发方向不同,便产生“相位"偏差。方向相差 45 度,便有 45 度相位的差异,两人以相反方向出发,便出现 180 度相位差,构成“正相”与“反相”之分别了。音波的相位问题,比上述两个缺德鬼的关系错综复杂十万倍。音波是一群由 20 至 2 万赫之间基周?+ 谐波的连锁反应。在演奏现场,我们听到由音乐台上传来的“直射波"与音乐厅四周反弹回来的“反射波"之混合体,其相位结构简直“错乱"到无法形容。但,我们的耳朵却最喜欢这种活生生的音响。

    用烛光实验解释相位

    为什么会讲音乐厅的音响相位结构错乱?直射波与反射波在空中相冲的结果,会产生新的音波,这就是上期提及的“和差音"(Sum and Difference)。两个同相音波相遇,产生一个新音波,频率是两音波的总和:正 500Hz 与正 700Hz 相“加”,差生 1.2KHz 的和(Sum)音,反之,两个反相音波相遇,便产生一个频率为两音波差值的差(Difference)音。我们念小学上物理课时,一定亲自做过“烛光实验";一块纸片在两枝燃点的蜡烛间移动,在一个中央点上,纸面的正反两面都看不见有烛光透过,这是证明光波相位作用的原始试验。光波射在纸片正反两面的亮度相等时,产生抵消作用。依此类推,两个同等强度,同样周率,但相位相反的音波,在空间相遇便互相抵消。“和差音"的反应,跟核爆的连锁反应有得比,所不同者,是音波连锁反应能量衰减程度很快。和差音的活动情况,绝非相差 180 度的正、负相位那末简单。因为,相位的差别由几度至几秒钟不等。在教堂里演奏音乐,直接音与反射音(是回音而非残响了)的混合,会是三秒钟以上的相位时间差异了。音乐演奏所产生的和差音和超低频(Sub-sonic),超高频(Ultra-sonic)音域范围,会由直流(0Hz)开始至十几万赫。算它是 1Hz 至 100,000Hz 吧,这超听频的音波结构形态,数十年来一直是电声学界相当所谓“音乐厅临场感"的来源。人耳听不到这些和差音,但却可以体验到它们的存在。Hi Fi 回放软件,例如 CD,却只带给我们 20KHz 上限。又怎会提供“音乐厅临场感"呢。

    Hi Fi 回放,起码要将在音乐厅现场所录到的 20 至 2 万赫相位形态原原本本从扬声器上交待出来。任何部份与原音有所出入,就叫做“相位失真"。

    几乎每一个 Hi Fi 组合的环节都有相位失真,唱头,讯号线,扩大电路,CD 机的解码器,喇叭……上述各环中,CD 机和喇叭一直是相位失真最攞命的东西。

    喇叭的相位失真,主要来自声盆响应之不够敏捷和分音器。分音器的结构,好比一道水闸,把由水管(喇叭线)导入的“水"分高低闸开。若一组三路分音器是要经两道闸的话,第一道闸将高中音“留后",先让低周通过。第二道闸再将高音“留后",让中音通过。可见,高、中、低音进入各该单元的时间已有先后之分。

    此外,多单元体系每只单元本身的相位特性也不尽相同。犹如一队纪律不良的军队,士兵在踏步时步伐及速度不统一,自然阵容凌乱。

    相位失真与瞬态失真(Transient distortion)在技术上是两个题目。但本质上都是相位(响应时间)的失真。机械性的瞬态失真(唱头、喇叭)通常较难对付。但 CD 解码器引起的相位/瞬态歧变,却是电子方面最令专家头痛的失真。

    Absolute Phase 绝对相位

    前些时,有朋友发觉有些唱片回放效果不理想,在无计可施之余,姑且把扬声器接线全部正负对调接,竟然发觉反相驳接之后音色比原来有改进,这个现象,就是音响回放专家们近年的新话题“绝对相位"。

    绝对相位的简单定义,是扬声器所播出音响之相位状态与录音时咪高峯收入音响之相位状态相同。咪高峯收入一个正相音波时,扬声器也应该播出一个正相音波。

    虽然时至今日仍有电声学家坚持扩音器及扬声器的相位失真并不影响听觉,但另一派人士早就已坚持回放绝对相位的重要性。美国发烧写稿佬把绝对相位被反转了的现象称为“倒后"(Backward)。即是说,咪高峯拾得一个“向前"(Forward)的波形时,扬声器却播出一个“倒后"的波形。

    绝对相位影响回放的真实感,是容易理解的。一个“倒后"体系,理论上是在回放现场音响的“倒影"。扬声器在应该作凸出活动时反为变成凹入。听得出这些分别的人更绘声绘影地描述连那倒后音波所凑合的“倒后音场"都能听得出。记忆中,最先论及绝对相位之人是 Sound Advice(执笠发烧刊物)编辑,亦即 Spectral 控音器设计人添文?马田(D.Martin)。后来,Absolute Sound 的皮亚逊和林莉就不停地讨论它。

    事实上,绝对相位的反应并非每位发烧友每套发烧机都能够听到。你只要学那位朋友一样,拣张件头较少的发烧碟(最有效的是人声钢琴伴奏,或大小提琴/钢琴,或木管乐/钢琴,用一对咪或三枝咪的立体声录音),先听一段,然后将喇叭线全部反相驳再听(多路电分音玩家最简单做法是将唱头线相位掉转。MM 头不适用此法。),如果听出了分别,那是意味着体系本身的相位关系并不算太复杂。相位关系最繁复的是多路多单元电分音扬声器,同一路里的一串单元之间已出现相位参差,一串相位偏差达 ±10 度的高中音单元,不仅音色有宽阔感,而且音质有流畅感。

    低音与中音或中音与高音单元之相位飘移,更动辄超过 ±100 度。因此,将唱头全部反相所做成的 ±180 度相位转移,在一柱本身已有超过 ±120 度相位飘移的扬声器上恐怕好难听得出分别。多路电分音扬声器耦合的相位问题,来自电分音器线路及单元特性的错误匹配,是多路电分音的致命缺点。我玩了二十年电分音,最后终于放弃多路体系,乖乖的玩二路,也是因为单元匹配及分音器的相位问题无法改善。环观今日扬声器分音器结构之进步,电子分音器的停滞不前实在是个倒退!

    唱头极性影响音场

    言归正传,如果你的体系的确分得出“向前"及“倒后"音色的分别时,你就应该注意绝对相位的重要性了。

    研究绝对相位,先要考虑所采用的放音软件之相位真实性。既知多路分音多单元扬声器很难建立起明确的相位统一状态,就不难推想到多咪多频道式录音技术基本上是没有绝对相位的技术。人耳在音乐厅里欣赏音乐是可以体验到完整的相位结构,但如果你是一个长有 24 只耳朶的航天员,而你在地球的音乐厅里欣赏音乐时又可以把这24只耳朶随意分布在乐队的周围,那末,这 24 只耳朶所集合起来的情报就出现错纵复杂的相位偏差。24 只咪高峯散布在乐队周围进行录音,足以做成 200 度以上的相位偏差。录音师在将这 24 个频道的讯号混合时,又可以自由营造相位效果以臻达某种需要的立体声“分隔"感。例如,将右声道小喇叭专用的频道反相混入,这小喇叭就产生了超越左右扬声器距离之“极右"音源。此外,就算在聆听任何录音时将唱头反相都会听出这个分别,但颇难判断那一个“极向"才是绝对。简单说一句,在制造唱片印模的过程中,有几个步骤可能将绝对相位弄错的,而有关的技师根本就不理会这些细节。

    最有趣的一点,是市上有多款“上榜"名唱头,都是特意在制作时“倒后"装嵌出厂的。据 Absolute Sound 测试报告,光悦、Accuphase AC 2 和范登豪 EMT、Shure U-500 等皆属“倒后"的唱头。光悦拥趸,大概都相信它是菅野刻意制造出来的“特性"。如果阁下是光悦头的拥有者,不妨将光悦的相位反转试试。在我的组合上,把光悦头输出端红与绿对调,白与蓝对调,效果是整个音场扯向前方。协奏曲的独奏乐器被推出在扬声器的前面,而且响度加大,而乐队的响度却相对地降低。中间声道显得更坚实,极左极右的情报量却似乎减少了。在另一位朋友家中试验,结果也是一样。有理由相信上述三种名唱头是将绝对相位反转企图获得更有“深度"的效果。假如你认为 Dynavector 音色太推前,请先勿把原因委诸红宝石杆。把相位反转,它的弦乐音色就不觉得推前了。

    肯定是采用绝对相位方式臻达最佳效果的唱片,是犀飞叻“大力咳"(Sheffield Lab)。其他软件未必能确立出绝对相位的好处。可能是听音室环境未够绝对吧。

    绝对相位状态,被一些发烧 CD 机制造者看中了,拿来做绰头。据说,CD 碟的绝对相位好多时都是反转者。正确的绝对相位,可以降低 CD 中、高音的不良刺耳声及获得深度更好的层次。你试过没有?

    无可否认,相位失真严重影响 CD 音质。因此,多路电子分音,百鸟归巢式扩音器羣,配成队兵咁多单元之扬声器的组合,唱 LP 或会好声(但定位随音压之变化而走动是可肯定),唱 CD 就没可能了。

    (原文HiFi基础谈 六:相位,刊于 1986 年 10 月号《Hi Fi Review》,作者 雷明先生)

     

  • 关于Hi-Fi | dB(deci-Bel)

    关于Hi-Fi | dB(deci-Bel)

    今期先讲 dB。上期已说到,dB 是英文 Decibel 的缩写,特点是细楷 d 加大楷 B。中译分贝两字之来源,其实是早期把 Oxford 译牛津,或贝多芬译贝路域那班八股佬的遗产。原来,前人是用 Bel 为比较音量强弱的单位,及后科学日渐发达,Bel 的单位量变得太大,遂将它分成十份,每份称为 deci-Bel,即十分一个 Bel 之谓。中文的“分",想必是尺、寸、分或両、钱、分的“分"吧。我们不妨把 10dB 称为“贝"或“寸贝",100dB 便是尺贝或両贝了。总而言之,“分贝"译名不现代化,又鉴于 Bel 的原名已无人再用,今日 Hi Fi 界已忘了分贝一词之来源矣,我们还是用 dB 吧。50 年代之前,decibel 的缩写法仍未统一,有人写 d-b-,也有写 D-B-。那时,讲几多赫和几多周都以 Cycle 去称呼,易起混淆。令天,我们用 Hz 来代表音波、电波、光波每秒震荡次数,就可清楚表达出“一千赫音波的五个周"即是五个一千赫音波;半点不含糊。

    话说 dB 只是比较音响强度的名词,而这强度的计算方法又与电流及功率没有直接关係。那末,难道dB是按听觉敏感度订出来的标准了吧。是又不然。以听觉敏感度为标准的音量单位是 Phon。人耳最敏感的频率范围是中间週率,对一高一低的频率就没有那末敏感。举例说,我们若要一个 30Hz 的音量听来与一个 1KHz 同样响度比如 40dB/SPL 的话,1KHz 的 40dB 响度也是 40Phon,而30Hz 的 40dB 响度就需要 105Phon。换句话说,要发出一个响度与 1KHz 相等的 30Hz,功力的增加需要 40dB。

    右表列出 dB/功力/电流之间的数据关係,看过第二期 Hi Fi 基础谈的读者,应记得我说过 dB 与电平,功率无直接关係,而是级值的比较(1, 10, 100的增益级数)。

    图1:功率/dB/电流/电压的级数关系

    从(图1)可知,由 0dB 增至 3dB 响度需要双倍功率,而由 0 至 6dB 却要 4 倍功率!所以,发烧友计婆乸数说每增加 3dB 就是双倍功率的传统,也有不对。另一方面,由 0dB 至 6dB 的电压、电流增幅,则是双倍。

    表的下半部,就看出瞄头了。原来,响度增强 10dB,功率的增加就是一级。如此,10, 100, 1000, 10000 个单位的功率递增,是同量的响度增益。

    可见,由 0dB 增强至 90dB 响度,功率的需求是100,000,000 — 1亿倍。

    扬声器频应曲线

    dB 是比较响度所用频率响应曲线的必用单位。每一种音响器材都以它的“频应曲线"(Frequency response curve)去表现本身的响应特性。

    图2:一只普通扬声器的频应曲线

    (图2)是一只普通质素扬声器的频应曲线,是这扬声器在响应一个固定响度的输入讯号时,所产生的响度与原输入讯号之比较。在(图2)中,输入讯号是由 20Hz 至 20KHz,扬声器的响度,是在 1m 距离,1KHz 频率,0 度射角位置上测得 30dB 为标准,这曲线的解释是这扬声器 50Hz 以下及 11KHz 以上开始迅速衰减。但在 50Hz 至 11KHz 之间,其响应曲线为 ±5dB。这曲线,是在一间专为测量扬声器特性用的“无余响室"(Anechoic room)内所测得。

    扬声器的频应曲线,若由 40Hz 至 20KHz 之间,以 1m,30dB 响度测出 ±5dB(即有 10dB,或 100 倍功率差距上落)的话,也应属于线性(Linearity)平顺的产品。音响器材之中,以扩音器之响应为最平直,一部普通后级扩大器,轻易做到由 5Hz 至 30KHz,±0.5dB 的线性频应。

    自己的线性准则

    响应曲线愈平直的器材,只表示它的线性优异,而线性优异只是 Hi Fi 基础中一个不大重要的一环。线性的变化,代表该重播器材在放音时各段频率部份与原输入讯号比较在比例上强了或弱了多少。受影响的是乐器的谐波结构(音色)和平衡度问题。人耳在分辨线性变化方面可说是十分的迟钝,是要在即时 AB 比较情形之下才变得敏锐一些。换句话说,假定我们的组合只有线性失真(Linear Distortion)而没有其他失真的话,扬声器上播出 20Hz 至 20KHz,与原音差异达 ±5dB 线性的音乐时,在没有比较的情形之下,我们可能毫不知情。但世上只有线性失真而无其他失真的音响器材绝不存在。

    音响线性准确度的认识,要受过相当时间的磨练。资深发烧友,一听人家的组合就知道那一部份週率多了几个dB,多数是拿人家组合的线性跟记忆中自家组合的线性,在印象中比较。老实说,可靠性不敢恭维。发烧友最熟识的频带线性,总是自家组合的线性,而非吸收自音乐厅的真实音响线性。由于其自家组合的线性也绝不平直,又怎有资格去判断人家? !所以,单讲加减(±)几多 dB 的原始规范,便已经要以“绝对音响"为准则。绝对音响是临场聆听的真实演奏音响,每队乐队,每隻琴,每个演奏厅的线性都不同,但万变不离其宗,总之是绝对音响。一隻三百元的小提琴和一隻三百万元的小提琴发出的都是绝对音响。Hi Fi 组合,若能把三百元小提琴发音美化成三百万元小提琴发音,也是失真而已。

    培育音乐修养

    我本人是由欣赏音乐开始而转变为发烧的爱乐者,对古典音乐兴趣及认识较多,Hi Fi 是帮助我欣赏更美好音乐的工具。玩 Hi Fi,一定要多多接受活的演奏,久而久之才掌握到比较准确的判断力。发烧友之口味与判断力的问题,我在三十年写稿生涯中讲过几十次了,真是十分劳气。

    玩 Hi Fi,自己听,阿叔话点都得。这是口味,但玩 Hi Fi 能使自家组合营造出像真音色,便是判断力。“绝对音响"之追求,是优良判断力加高品味。判断力不可能来自唱片,或靠咪靠喇叭的活演奏。因此,优良判断力之来源端赖其人对活的古典音乐演奏有几多认识。好多专家们开口音色埋口音色,但连管弦乐团裏各款乐器的名字都不十分清楚。正因为好多 “Hi Fi 专家"都甚少听活音乐会,而且连听古典音乐唱片都只听一段爆棚就算。所以,香港 Hi Fi 文坛绝少人同意我的主观。

    Hi Fi 基础写到第三期,刚刚开始讲 dB,就已涉及整个 Hi Fi 宇宙。请各位音响迷抚心自问,您的 Hi Fi 乐趣如果纯粹来自音响,而无精神上艺术价值的支持的话,您的 Hi Fi 生活是否单调了一点?

    专家的反驳

    dB 的用法,我们大致上已知道。我们再看图5,可知它是以绝对响度 30dB/SPL 作为图表横轴的中心点。我们也可以将这点称作 0dB 点,在0dB 以上的是加(+)值,0dB 以下是减(—)值。在 AB 比较两个强度不同的音响时,一般人可分辨 2dB 的声压差异,资深者可察觉 1dB 的上落。在没有 AB 比较的环境下,监听者就要凭大脑裏预存的“绝对线性"资料去与所听到的东西比较了。在最敏感的中间週率(1K 至 3K)部份,±3dB 的偏差有可能被察觉,但在听频的两端部份,±5dB 上落就很难被发觉了。我知,此话一出,肯定受到专家的反驳。因为有人认为,10KHz 部份若突出 5dB,就会是十分刺耳的音色。

    专家是对的,我们暂且不讨论这问题,卖个关子,下期续讲失真的形态。

    本期引入名词:

    Bel:音量比较单位

    decibel:dB(十分之一个 Bel)

    phon:音量强度单位

    cycle:週(有别于 Hz)

    Frequency response curve:频应曲线

    Anechoic room:无余响室

    Linearity:线性

    (原文:HiFi基础谈 三:dB(deci-Bel)刊于1986年7月号《Hi Fi Review》)

  • 关于Hi-Fi | 听音室与驻波

    关于Hi-Fi | 听音室与驻波

    今日的Hi-End组合,频率响应动辙向低拓展至 1Hz 的直流数值(直流电,DC 是 0Hz)。不过,一般来说,扩音体系能够播出 20Hz 以下无失真音波者,总是吃力不讨好的事。首先,我们应考虑到听音室要有几大的体稹才有足够空间去形成一个似模似样,不受环境影响,没有畸变的 20Hz 波形。

    图 1

    图 1

    重播 20Hz 的条件

    声波是空气震荡形成,声波在空气中运行的速度,约为每秒 1,120 呎,温度上升则速度加快,但计算音波长度是以 1,120 呎为标准(或 344m/S)。用频率数值除以声波速度,即获得 图1 声波的长度。

    可知,一个 20Hz 声波全长有 56呎4 吋。大部份发烧友都不知道低音的重播需要有足够空间去让它形成,有部份专家更认为地方愈大,Hi-Fi 重播之“劲”度便有所损失;这是非常反理论的主张。事实上,地方愈大,扩音功率愈要以级值增大(级值是 1,10,100,1K)。地方浅窄听 Hi-Fi 所得之“劲”,是“撞声”。另一部份专家,则认为一个 20Hz 声波需要有56呎长的房间去重播。

    以上两说,都是真正曾出现在香港 Hi-Fi 专家的文章上。喜欢撞声撞得应夹劲的专家,根本不知声波长度的计算。说要 56 呎长度去重播 20Hz 的专家,根本不知声波物理。

    声波的扩散,不是平面的,而是立体的。声波以发声体为核心,向空间的四面八方以 360 度全球形扩散。声波特性与光波一样,也受障碍物的干扰产生反射和折射。因此,声波频率愈高,它向前方推进的“集射”现象便愈强。因为,发声体本身的面积,已足够把高频声波向后推进的物理现象完全阻隔了。

    为什幺把声音称为声波?是因为它的推出形态像波浪有起伏,起的部份是正波,伏的部份便是负波。

    图 2

    图 2

    图2 显示一个单声波(即纯正弦波 Pure Sine Wave)在频率产生器的荧幕上呈现的状态。辣鸡友看惯了这些“蛇仔”,都是平面图形,久而久之,都忘记了音响学是立体的物理学。

    声波在空间只要有足够地方让它形成半个波形(正波或负波),听觉便能分辨得出它的音高(Pitch)。换言之,你的听音室只要有一个 56 呎除 2,即 28 呎空间,你就可以听到真正的 20Hz。

    其实,28 呎的空间,也不需要28呎长或阔的房间,只要由一边地角至斜对角天花顶有 28 呎便行(这是一间房间距离最远的对角线)。以香港一般高级住宅的11呎楼面计算,一间15X20呎的大厅也没有28呎的对角线。20X25 呎就足够有余(至于听音室长、阔、高的比例,暂时不谈)。

    香港有几多发烧友拥有 20×25 或 15×30 呎的听音室?好少,但 28 呎空间仍有其他折衷办法去求取的。最简单是把窗门打开,但就分分钟准备同隔离“开片”!

    退而求其次吧,15X20 或 12X15 呎的房间怎样?前者有足够条件让你听到良好的 40Hz 低频了。凭良心说,一套功能回放优质 40Hz 低音的体系都求诸不易啦。

    Absolute Sound 的专家,据说以 Infinity IRS 为参考喇叭,又说录音上含有 6Hz 的低频可以“感觉”得到等。Hi-Fi News 的 Ken Kessler却报导那摆IRS的听音室只宜听SL 6书架式扬声器,真的一塌糊涂。

    让我们先以40Hz为全世界大部份Hi-End体系的“最适宜”回放频率下限吧,这已是不错的妥协。因为,由20Hz至40Hz之间这20个周波,若要回放得准确,今日以每个周波1,000港元的代价也不易为之。5,000元就够!

    驻波的真正定义

    讲是这样讲,任何发烧友却绝不肯接受自己的器材不宜回放20至40Hz声波这个残酷现实。

    何不先粗略了解一下听音室与声波之间的关系,然后逐步探讨扬声器回放20至40Hz的功能。

    上文说,声波只要有让它形成半个波的空间,就具有可闻的条件。IQ人便会问:“其他的半个波又走到那里去了?”

    这一问,问出了聆听环境所遭遇的一半音响学难题。

    假定,听音室的天花是9呎;那是一般香港楼宇的平均高度。

    9呎是64Hz半波的长度。由扬声器播出来的64Hz,在抵达天花时即被反射到地板上。注意,反射波是直射波的倒影。如果射上去是正波,反射下来的就是负波。而在时间上,这反射回来的负波却刚好与扬声器(说时迟,那时快)播完正波之后,接着的负波重叠,音压也增加了一倍。想想看,这64Hz的反射及重叠,在听音室里会持续几多回?而现实里,音乐的回放又绝非纯音波那末简单。于是,墙壁与墙壁之间,天花与地板之间就出现某些周率(例如上述之64Hz垂直重叠,或15呎阔房间的水平重叠周率是38Hz等)。

    这些因听音室的平行反射面而形成的重叠周率,从物理学上看,是停留不动的周率,因此就被叫做驻波(Standing wave)。

    其实,天下间那有停留不动的声波。驻波的命名人有份幽默感,Hi-Fi专家(土产)们却真的以为那是像部频率分析器般把声波“蛇仔”打在萤光幕上静止不动叫“驻动”。驻波的驻,是常驻候教的驻。小姐晚晚返工叫常驻候教,但若静止不动,呆若木鸡,又怎能有声有色?你要喇!

    各位可按自己听音室的长、阔、高度粗略计算出有那几个明显驻波周率。房间大不一定无驻波,驻波若低至25Hz的听音室跟驻波高至160Hz的同样麻烦。

    hifibasic-2_3

    什么是dB ?

    驻波的干扰,等闲可以将该部份周率之响度增加10dB。实际测试,19dB的增幅亦非罕见。

    到这里、或有人问dB是什么了,dB是凡玩Hi-Fi之人都挂在口头上的东西,但,太多人对它的真正定义一知半解。dB的全文是Decibel,中译分贝。

    dB是音量单位。它与电平及功率没有直接关係,因当有人提及电平衰减2dB,或功率增加3dB时,所牵涉的音响 / 电子 / 数据问题,实在麻烦,玩Hi-Fi的可以少理。不过,dB的常识不可无,否则好容易闹笑话。

    音响学上,dB的用途主要显示音量的响度,或用作互相比较的单位。响度是绝对(Absolute)的。以0dB为最低单位,人耳所能抵受的最强响度,在1m距离之内,约为130dB,超过了这响度的声压(SPL, Sound Pressure Level),就会对耳朵带来永久性的损害。但,这数据在70年代之后有向上推高的趋势。证明了人耳在二次大战之后日渐习惯了响度更劲的声音。

    下期内容将集中讨论dB常识。

    (原文:HiFi基础谈 二:听音室.驻波,刊于1986年5月号《Hi-Fi Review》)

  • 关于Hi-Fi | 音响器材的维护及其使用十大要点

    有很多发烧友都不知道如何去维护音响器材,还有很多一些使用方也是的,还有一些基本使用常识问题,有很多使用不当而使其音响器材报废的也不在少数,所以笔者下面给大家带来一些常识性的问题。

    第一、温度:声响器材正常的工作温度范围18℃-45℃。温度过高容易烧坏元器件,即使不会烧坏,也会提前老化;温度过低会导致某些机器的灵活度。在夏天要特别注意温度这方面。

    第二、声响器材切忌阳光直射,也要防止靠近热源,如取暖器。

    第三、在开关声响电源之前,一定要注意把功放的音量电位器旋值最小,这样能有效的保护功放和音箱。在此时分功放的功率放大简直为零,假如在误操作的时候也不至于对音箱造成危害。

    第四、声响器材用完后,各功用键要复位。假如功能键长期不复位,其牵拉钮簧长时期处于受力状态,就容易形成功能失效。

    第五、机器要常用。常用反而能延长机器寿命,如一些带电机的部体(录音座、激光唱机、激光视盘机等)。假如长期不转动,局部机件还会变形。

    第六、开机时由前开至后,即先开CD机,再开前级和后级,开机时把功放的音量电位器旋至最小。关机时先关功放,让功放彻底关闭,这时您再关掉前端设备,不论产生再大的冲击电流也不会秧及功放和音箱了。同样关机时要把功放的音量电位器旋至最小。

    第七、要定期通电。在长期不运用的状况下特别在湿润、高温时节,最好每天通电半小时。这样可应用机内元器件工作时产生的热量来驱除潮气,防止内部线圈、扬声器音圈、变压器等受潮霉断。

    第八、每隔一段时间要用洁净湿润的软棉布擦拭机器外表;不用时,应用防尘罩或盖布把机器盖上,避免灰尘入内。

    第九、从电子学的原理来说,任何电子设备在带电工作状态都不应该衔接或断开其它设备,这一点我想不用太多阐明也能了解,带电插拨有源设备是非常大的风险,以至麦克风这样的无源设备也不倡导带电插拨。需求提示的是千万不要开着功放去接音箱线,由于音箱的接线柱间隔都很近,音箱线又是两条紧紧地并行的,接线时常常会不当心将喇叭线短路,其结果将是烧毁功放。虽然有的功放设有短路保护,但有的HI-FI级纯功放为了提升音质,减少不必要的音染,常常会省掉这部份维护措施。因而”关机再接线”这句话早已成了发烧友必需注意的一条了。

    第十、懂音响器材保养的人在放大器热机的时候不会开很大的音量,也不会放一些爆棚的音乐,因为开始功放元器件刚开始时处于冷状态,假如此时让其大电流工作会缩短其寿命。因此在刚开启音响器材半个小时内,只放一些轻柔的音乐与用中等音量听音乐,等机器热身之后。