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爱hifi音响平价屋 > 爱HIFI理念传播&HIFI音响知识 > [查看完整版本]几则常识
作者:平价HIFI 2006-5-13 4:27:17    您是本贴的第 个阅读者
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频/比特处理释疑


近年来,业内掀起了一股对数字音响器材进行“升频 (up-ampling)”和“升比特(up-bit)” 处理的热潮(为便于阅读,下文统称其为“上变换(up-conversion)”处理)。究其起因,乃是由于DVD碟片上出现了以 96kHz /24bit规格录制的音频信号,以及某些公司在做产品推广时,宣称他们的器材内使用了Snell & Wilcox插补器来对图像信号
进行倍线处理,令画质得到了有效地提高。

本文的目的旨在替您解开一些围绕在“上变换”处理技术周围的谜团。首先,所有线性 PCM(脉码调制)数字录音里的信息量都是有限的。如果录音室里的整









套录音设备都处在最理想的条件之下,那么这些音乐信息记录的多寡与否便只受制于取样频率(每秒钟从原模拟波形中提取多少个样本)和取样深度(用多少数据来描述那些样本。又称“量化精度”,以 bit为单位)。我们所熟悉的CD唱片的标准取样频率和取样精度,被规定为每秒44100次和16bit/样本。

提升取样频率和取样精度都能带来可察觉的音质改善,但前提必须是原始模拟信号在被转换成数字信号以前,它的信息通路上没有重大的限制因素——因为一张用廉价麦克风来录制的96kHz/24bit唱片,听起来决不会比以44kHz/16bit规格录音的版本好多少。不过,一旦当你捕获了某特定的取样频率和取样精度所能容纳的全部信息以后,所有在录音之时就丢掉了的信息便再也找不回来了。用音频系统进行回放的时候,关键就在于要还原出数字录音里的每一个细节,以便尽可能多的重造出录音时想要抓住的原声信息。

1982年,当Sony和Philips联合推出C D系统时,两家公司在如何将音频信息最好的保存下来这一问题上,出现了分歧。鉴于当时技术的局限性,Sony认为最佳的办法是采用 44.1kHz/16bit标准的数模转换器;而Philips则坚持采用14bit的转换器,但是取样频率却高达176.4kHz,是44.1kHz的4倍。同时,Philips 还专门为此开发了一种被称为“超取样(oversampling)”的技术,那就是在原录音的样本之间再插入 3个取样点。该过程的实现运用到了许多与高等数学相关的理论与技术,创造出了一个介于“真”声和原取样信号之间的信息还原状态。说得形象一点,此项技术的效用就好比是一个小孩在用画笔作曲线的连点游戏,在
经过了“超取样”之后,他在单位距离内有了更多的点可连。既然点的密度高了,那么连起来的线看起来自然就比原先的更加平滑。而从技术上来讲,现在这条线拥有了4倍于原样本的取样点,也即我们所说的“4倍超取样”。

其实,Sony和Philips在1982年所提出的两种CD规格在音频信息量上是一致的,只不过Philips采用的是较高的取样频率和较低的量化精度把音频信号处理成了另一种格式而已。这种做法的优势就在于:当数字信号被转换回模拟信号以后,设计者能够使用音频特性更加优异的模拟电路。这里也许得花些时间来解释一下。由于经过了对取样后的脉冲信号进行四舍五入取整数的量化过程,在数字信号被转换回模拟信号以后,它已不再像原取样信号那样保持连贯、平滑的波形了,取而代之的是一连串充满了细小“阶梯”的弧段。这些尖锐的梯状边缘所引至的失真将以取样频率和取样频率的整数倍频率为中心,对称分布开来。以 44.1kHz取样率录制的唱片为例,这些失真带会出现在44100Hz ± 20000 Hz的宽广范围内,同样受到影响的当然还有44100 Hz的倍频,如:88.2 kHz, 132.3 kHz, 176.4kHz等等。

不知道您注意到没有,那些失真频带的最低端已经“侵袭”到了24.1kHz(44.1kHz减去20kHz)。毫无疑问,这一频带距离人耳的听音范围实在是太近了,必须要用滤波器将它们有效地过滤掉,以避免音质受到严重的损害,比如: IMD互调失真,高音单元过载(甚至烧坏),放大器接收到大量的超声波信号等。正因如此,Sony在它们的第一代CD机上使用了被称为“砖墙式滤波器”的滤波元件组:9-11 阶的模拟滤波器以极复杂的方式累加在一起,对音频信号进行滤波。在实际情况中,这一安排大大的劣化了音质,因为它会导致严重的相位漂移,以及频带内的涟波干扰等诸多问题。

相较而言,Philips的设计思路则是要欺骗数模转换器,让其以为它正在处理的是 176.4kHz的信号。这就意味着,那些具有重大失真的频带都被推到了176.4kHz和它的倍频附近。由于此时受影响的失真带宽仍然保持为±20 kHz,所以这些频段的最下端到 156.4 kHz时就已完全截止,距人耳最敏感的听音频段已非常遥远。而且这样一来还使得设计方可以采用结构更加简单、性能更加优异的模拟滤波器。

Philips 的设计方案在此后相当长的一段时期内受到了全球厂商的广泛青睐。因为自 1982 年以来,为了能够使用结构简单、性能优异的模拟滤波器,几乎每台CD 机都运用了超取样技术。近些年来,能够以更高的转换频率(4倍、8倍,甚至16倍超取样)还原出所有16bit信息的 DAC芯片已经能在国际市场上找到。而随着科技的发展,大量的18-bit DAC,20-bitDAC,以及24-bitDAC又陆陆续续的面世了,这些芯片均能够在非常高的转换频率下运作并保持极佳的精确度。现在,即便是市场上最便宜的DAC也在诸多方面超越了 1982年最高技术所能提供的一切。

那问题的关键究竟是什么呢?

关键就在于:为了利于数模转换,对数字音响器材做“上变换”处理,已成为许多厂商在设计产品时的唯一主导思想。从1982年开始,这项技术就被某些人称作“超取样”,但不管是你把它叫做“oversampling(超取样)”,或者“upconversion(上转换)”,或者“upsampling(上取样)”,还是其它的什么东西,它们指的都是同一件事:为获得更高质量的数模转换而将原取样数据转换为取样频率/比特数更高的信号。

至今仍有人在向我们询问:“Mark Levinson何时会出一台能让我44.1kHz/16bit规格的CD,听起来具有 96kHz/24bit音效的上变换处理器?”要知道,现役的所有 Mark Levinson解码器都会根据原输入信号的特性,将数字信号超取样(也可以说是“升频”)至352.8或384kHz。那么,为何你还想要我们把重播标准降低到只有96kHz或192kHz呢?

人们对于“上变换”技术的理解偏差主要来自于这样一个事实:听音者可以(使用某些器材)即时改变“上变换”数字滤波器或是它的滤波特性,并通过比较来认定哪种状态的音质最好。不可否认,音质上的差异确实存在。我们自己在研发产品时,就已经觉察到了使用不同的数字滤波器在主观听感上所反映出来的巨大差异。倘若我们在自己的处理器上加装一个按钮,让您能对机内的数字滤波器做某种程度的改变,那您也一定会听出相当的差别。又或者,我们将该过程“机外”化,令它独立的成为一款产品,并放到市场上去大赚一笔。但是这样做对我们客户的利益没有任何好处。

说到底,假如我们(或是其他的厂家)拥有一个运算能力极强的处理系统来进行这一工作的话(我们也的确拥有),那么,将产品研发过程中所淘汰掉的“失败技术”保留在机箱内,并通过比较来反衬出我们经过了甄选的“优越技术”如何的更好,是









否有违追求原音重现的本意呢?再者,我们又是否应该为那些只被人们用来短暂地测验一下便弃置一
旁的东西而收取消费者大量的金钱呢?我们已认定了要不断地提高我们的先进科技,并确保产品中有且只有我们最尖端的技术。某些人可能会认为我们太过天真(或理想化),但实际上,我们只是不愿为了让经过优化的音响表现听起来更悦耳,而急于在我们的产品上提供一个非最佳音效的对比选择而已。

那噪声整形(noise shaping)又是怎么一回事呢?

噪声整形(又称:调制)的确在很大程度上限制着低bit数 DAC的性能,尤其是对于那些普通的廉价1比特DAC而言。这些被称为“Sigma Delta”或“Delta Sigma”的 DAC,将Sony/Philips设计中的数字交换发挥到了极至:它们用较高的取样频率来和大量的bit数做交换。但即便如此,它们也未能达到足够高的转换速率去补偿1比特与16比特之间所存在的巨大差距,更不用说是24比特了。所以,它们需要通过噪声整形来将大量的噪声挪移到人耳敏感的听觉范围以外。不过,就算是目前最好的1比特DAC,在略高于20-30kHz上面一点儿的频带内,仍存在着大量的噪声,并且统统需要被过滤掉。

当弄清楚了这些会导致声音听起来不一样的因素之后,专业唱片录音市场便采用了不同的噪声整形器创造出了不同的“声音”——就像使用均衡器之类的电子效果器。少数几家公司为一些录音室设计出了这样的外置式数字效果器。这部分器材必须要具备数字输出端,以便它们的“效果”信号能被送往其它器材做更进一步的处理。而且,那些输出信号
还必须是拥有极高取样频率 /比特数的数字信号,原因很简单,如果没有增加数据信息量,你就不可能进行有效的噪声整形。

比特数的音频信号的,而其中的一些厂家已把噪声整形和上变换功能,定位成了一种原理类似于视频倍线器那样的音质改善途径。不幸的是,部分消费者盲从的去购买某些器材,但却不知道它们究竟是怎样改善音质的。倍受争议的“上变换”产品乃用户可调式超取样滤波器。(对于一个好的超取样滤波器来说,噪声整形仅仅是众多影响它性能表现的参数之一。)为什么要为制造商已经包含在他们解码器中的那些东西再花去数千美金呢?外置的超取样解码器是为唱片录音室所设计。因为在那儿,作为整个录音技术处理的其中一个环节,它们会被用来改变唱片录音的音色,而这些解码器与普通民用解码器唯一的不同就在于,它们的超取样滤波系统是用户可调的。

相比之下,我们是在进行了大量深入的聆听测试,并确定了哪一套参数组合听起来最中性以后,才引入这一“超取样”功能的。在更加愤世忌俗的心情影响下,我们有时甚至在想:究竟我们是否可以在处理器上加一个“demo mode(示范模式)”,以在不作超取样处理的情况下转换原始的 44.1kHz信息。到时,你将会(或者你是否会)为超取样所带
来的巨大音质改善而惊讶不已!坦率的说,如果我们的用户想要通过一些比较特别的方式来改变它们系统的主观听感的话,建议他们最好还是去买台数字均衡器。

注意:此中文译本只作参考,如有错漏,请以英文原版为准www.madrigal.com/UPCONVERSION.htm)

Mark Levinson







音响空间十五守则
文/刘汉盛

几年前,我写过「音响空间二十守则」,以实际的经验讲述如何处理音响空间。几年过去,我又多了一些音响空间的实战经验。这期间也曾写了「刘氏好声歌」,以最简单的方式来说明一些好声的原则。刘氏好声歌虽然简短,但却是我听音响多年来所累积的经验,不知读者们是否知道那里面的每一个字都是有意义的。
最近得闲,我仔细的将我所遇见过的音响空间经验又做了一次脑中浏览,再次的认为,虽然音响空间诸事非常复杂,而且变量极多,难以掌握。不过,其中仍然可以理出清晰而重要的大原则。如果能够掌握这些大原则,至少音响迷就不会因为走错方向而白花精力与财力。为此,我写下了以下的几条大原则。
为了让读者们能够对这些大原则充分掌握,我还是与前次一样,几乎完全不去碰触公式或理论性的叙述。读者中如果有想深入了解声学理论者,大可自己到书店找一些相关书籍来研究,相信必有所成。在此我所期待的,是读者们能够先清楚的掌握大原则,然后尽量发挥自己的想象力与创造力,为自己打造出一间兼具实用与美感的个人音响空间。

一、 每个音响空间都有其不同的声音特性

每一个音响空间就好像每一个人,都会有其不同的声音特性。人会因为声带的结构,胸腔腹腔的不同共鸣而产生不同的声音。同样的,每一个音响空间也会因为不同的空间大小、比例、室内装潢而拥有自己独特的声音特性。换句话说,很少有二个人的声音听起来是一样的:同样的,也很少会有二个音响空间的声音听起来一样。
基于以上的认知,音响迷可以清楚的知道,即使使用完全相同的音响器材,只要是音响空间不同,就会产生不同的声音特性。这些不同的声音特性就好像不同的音乐厅,只要是成功的音乐厅,就会拥有它们各自迷人的声音魅力。相同的,只要是成功的音响空间,也都会拥有自身迷人的声音魅力。通常,成功的音响空间就好像成功的音乐厅,是可遇而不可求的。您必须经过周详的计划去建构一个音乐厅或音响空间,但是这并不保证您一定可以获得迷人的声音特性。

二、 理性的音响迷应将自身的排他性降到最低

每一个音响迷,难免会因为长期处于自己的音响空间中,而产生适应自身音响空间的聆乐习惯与偏好。同时,也很自然的会以自身的聆乐习惯与偏好为基准,去评断别人的音响空间与别人的聆乐习惯、偏好。当您以自身的「音响空间声音特性」、「聆乐习惯」以及「偏好」为标准,去对别人做负面评断时,不要忘了,别人也同样可以利用这样的立足点对你做负面评断。因此,当您听到不同于自身的声音表现时,首先要做的并不是油然而生的排他论断,而是反思。藉由反思,尝试的去发现别人音响效果的美处。

三、 音响空间的音响效果应以现场音乐为标准,而此标准并非唯一

到底音响空间中音响效果的好坏有没有一个认定标准?如果没有,岂不是众说纷纭,莫衷一是?音响效果当然有一个好坏的标准,但是请注意,这个好坏的标准并不是唯一的,而是多重的。音响效果好坏的标准在那里?在于现场音乐的演奏效果。任何罐头果汁喝起来像不像原来的水果,都必须以新鲜的水果风味为标准去评断。同样的,任何的音乐软件回放的音响效果好不好,也必须以现场音乐的表现为标准去评断。
然而,现场音乐的音响效果之美并不是唯一的,而是多重的。就古典音乐而言,世界上有许多公认音响效果杰出的音乐厅,它们各有不同的声音特性。有的温暖,有的饱满,有的澄澈透明,有的低频丰富,有的声音亲密性高(听起来包围感很好,乐器好像离您很近)。无论如何,这些音乐厅的声音特性各有所美。
而在音响迷的家中,由于经过「不可知的录音场地声音特性」,「录音器材声音特性」、「回放音响器材声音特性」、以及「自身音响空间的声音特性」等四重影响,使得音响迷根本没有资格去讨论谁家的音响效果为「真」。音响迷所能够着力的,就是讨论谁家的音响效果为「美」。而这个「美」的标准就是以现场音乐的表现为准,而且是多重的美、多重的标准。

四、 软调空间比硬调空间好

什么是软调空间?地板、天花板、四壁属于夹板或石膏版或木板钉成者,就是属于软调空间。什么是硬调空间?天花板、地板以及四壁都以钢筋水泥或砖砌的空间,就称硬调空间。大部份台湾的居住环境都属于硬调空间;而大部份欧美、日本的居住空间都属软调空间。
为什么软调空间会比硬调空间好呢?因为硬调空间无法适量的吸收过多的高频段与中低频段,造成聆听音乐时高频段过于刺耳或中低频段过于压迫的缺点。是否软调空间就毫无缺点呢?不!软调空间可能也会存在低频段吸收过量,产生低频不够结实的缺点。不过,二者相较,软调空间还是比较适合聆听音乐。

五、要如何把硬调空间转变为软调空间

台湾一般住家都是以钢筋水泥建成的公寓或透天厝,如果要将将硬调空间转化成软调空间,首先可以动手的就是四面墙壁。这四面墙壁可以请木工师父用石膏板钉一个夹层,夹层里铺玻璃纤维棉。这样的作法既不会耗去太多夹层空间,也可以多一层的隔音效果。
石膏板比木心板好
或许您会问,为什么不用一般木心板或薄夹板来钉夹层,而要用石膏板或夹板?因为薄夹板或木心板容易吸收中频段,而听音乐时中频段的饱满非常重要,所以我们可以避开用薄夹板或木心板。而石膏板由于质量较重,所吸收的中低频比较多,对于我们聆听音乐的负面影响比较小。再者,石膏板是防火材料,家里使用它来做夹层会比较安全。在此,我提供石膏板与夹板的几个吸音率以供您参考:
同样是9mm板厚,空气层约45mm厚时,石膏板在125Hz时的吸音率为0.26,可以多吸收一些中低频驻波。而夹板的吸音率才0.11。而在250Hz时,石膏板的吸音率就降低了,才只有0.13。到500Hz时吸音率则更低,只有0.08而已。相反的,夹板在250Hz时,吸音率就高达0.23。假若夹板的厚度降低为6mm,它在250Hz时的吸音率更高达0.33。从以上的吸音率来看,您应该了解为什么我会建议采用石膏板。
至于天花板与地板的作法,它们与四壁的作法又有不同。先说地板。台湾由于气候潮湿,使用地毯比较不适当。否则,地板上铺厚地毯也是软化空间的方法之一。通常,一般居家的地板都是铺磁砖或再钉一层实木地板。您可以在这样的地板上铺上一块厚厚的羊毛地毯,地毯的大小最好是大约与喇叭至聆听位置这一块空间的大小相近。这一块地毯的作用在于吸收一些从喇叭射到地板、以及从天花板反射到地板的声波。通常,这块地毯只会对中频以上的频率有效,对于中低频、低频是没有什么吸收效果的。不过,因为它吸收了中频以上的频率,因此也就改变了人耳对于中频以下频率的听感,所以听起来好像整体都会改变一般。
矿纤板便宜好用
再来说到天花板,最便宜的方法就是轻钢架加矿纤板。它的作用主要在适量的吸收中高频以上频段,对于中频以下的频段影响并不大。假若您嫌矿纤板不够好看,也可以请木工用薄夹板做天花板造型。请注意要避免凹型的造型,多做凸出的造型或弧形。因为凹型会使声音聚在某处,而凸型或弧形可以扩散声波。还有一点要注意的,这些天花板上的造型最好不要一整片连在一起,这种作法会使其吸收的频率范围降低,影响了中频段的饱满。正确的作法应该是将天花板分割成几个区,以每区互不相连的原则来设计造型。


六、硬调变软调之后,空间的表面要如何处理

将音响空间由硬调转为软调之后,接着可以按照「刘氏好声歌」的原则,以「前硬中吸后扩散」的方法来做表面处理。
喇叭后墙要硬
所谓「前硬」指的是房间的前段(也就是喇叭后墙与喇叭之间那段)最好尽量不要做太多吸收的装置,因为这样的作法会吸收喇叭所发出的声能,使得扩大机必须有更大的输出功率我们才会觉得声音够结实。如果这段墙面是硬的,我们只需要较小的扩大机,再藉由后墙的反射,结合成足够结实的声音。
在此会有一个疑问?前面不是说四壁要钉石膏板变成软调空间吗?这样岂不是与现在所要求的「前硬」相互矛盾?是否矛盾要依实际情况来判断,假若喇叭后墙刚好是落地窗,当然不能钉石膏板。假若喇叭后墙是半窗,石膏板可以不钉,也可以钉(避开窗户来钉,千万不要将窗户封死,这样有碍光线与空气。)以上二种情形都还能令后墙保持在硬调的状态。
比较需要考虑的是喇叭后墙本来就是一面墙时,到底要不要钉石膏板?如果您的扩大机功率不算大,喇叭也不算大,我建议这面墙不要钉石膏板。反之,就可以一并钉起来。
话说回头。如果您在听音乐时,已经在二侧墙做吸音处理之后,还是觉得声音太尖锐太前冲,此时就必须在喇叭后墙挂一块比较厚、具有吸收高频特性的材料。这样的作法只会吸收中高频段以上的频率,对于中频段以下不会有负面影响。因此它并不违背「前硬」的原则。
二侧墙要吸收
所谓「中吸」,就是在喇叭与聆听位置之间的二侧墙做吸音表面处理。为什么这一段二侧壁要吸音呢?因为这个区域是喇叭发出声音后,第一次反射音的来源。而第一次反射音如果过强过多,会对直接音造成干扰,影响定位感的清晰。此外,因为第一次反射音过多,也会造成中高频以上对人耳的压力,最直接的感受就是声音太亮太刺耳。
常见许多音响迷在这一段二侧墙摆了木质或保利龙的二次余数扩散板,这是错误的作法。因为木质或保力龙的扩散板无助于第一次反射音的吸收,它们只有扩散的作用。如果要用二次余数扩散板,则应该使用表面厚布包起来的软质扩散板,它除了扩散作用之外,还对中高频段具有吸收作用。
有关「中吸」的作法很多,个人巧妙不同。高明者可以结合室内装潢,产生令一种美感。一般人如果想要简单行事,也可以吊挂一些软质材料,同样可以达到「中吸」的要求。在此要提醒读者们,一般的窗帘布对吸收起不了什么大作用,因为它们太薄了,而且多数并非高纤软质材料,您只是白花钱而已。如果您想在二侧壁挂吸音材料,至少都要像厚绒布那样的材料才有效。
就我所知,最便宜而有效的材料就是玻璃纤维棉。以厚度为5cm,每立方公尺重量为20公斤的玻璃纤维棉为例,它在500Hz以上的频率都有高达0.85的吸音率。您可以将玻璃纤维棉框起来,包起来(千万不要裸露),作成像画框一般。这就是效果相当好的二侧墙第一次反射音吸收体。
聆听位置后面要扩散
什么是「后扩散」呢?所谓后扩散就是从聆听位置开始到后墙的这个区域来做扩散。近年,大家都知道二次余数扩散板是很好的扩散工具,不过,并不知道使用扩散板的数量要够多才会有效。常见的情形是只摆了一个扩散板在那里,这种作法只会产生心理的自我安慰效果,并无法做到足够的扩散效果。比较正确的作法应该是后墙的二个墙角各摆二个扩散板,后墙的中央再摆一个扩散板,这样加起来总共五个才能发挥真正的扩散功效。
或许您会问,到底扩散的好处在那里呢?如果声波能够得到均匀的扩散,理论上您在聆听区域各处所听到的声波反射都很平均,您的聆听位置就不会只局限于一个「皇帝位」。再者,声波在音响空间内得到均匀扩散之后,明显的会提升音质、音色以及层次感、深度感等「音响二十要」的表现。
在此要提醒读者二件事:第一、并不是只有二次余数扩散器材有扩散声波的效果,任何的斜面、凸面或圆弧都会有扩散声波的效果。只不过二次余数所扩散的频率范围比较宽而已。所以,在您的音响空间中,您大可搭配各种的造型以达到扩散声波的要求。第二、如果您做了各种处理,仍然觉得声音太尖锐,此时,聆听位置后面这个区域恐怕就要做吸音处理了。此时,您的音响空间就会形成「前端活、后端死」的情况,这样听起来声音会结实有力而不吵杂。

七、反射、吸收与扩散三者必须巧妙运用

以上所谈的「前硬中吸后扩散」原则,事实上就是音响空间中「反射」、「吸收」与「扩散」三种表面处理大原则。这三种手段必须灵活运用,并尽量在大原则的范围之下发挥您的想象力。在此我要提醒您,当您想模仿别人的处理方式时,一定要先仔细评估,自己音响空间的声音特性、各项条件以及本身好恶是否与别人相同。否则,胡乱模仿的结果通常会以失败收场。例如,如果您已经按照以上原则去处理之后,还是觉得高频段太亮太刺耳,此时可以学本刊顾问刘仁阳,在房间内施盖大量绿布,以吸收高频段。反之,假若您已经觉得声音有点闷,不够亮丽,此时如果再大量盖布一定会适得其反。
请记住,我们精心的调配反射、吸收与扩散声波,为的就是要得到「温暖」、「饱满」、「柔和」、「丰润」、「清澄」、「透明」的声音。如果您听到的是尖锐、刺耳、单薄、白热的声音,那么听音乐将成为痛苦的试炼,而非轻松愉快的享受。

八、二次余数扩散器十分好用

在说二次余数之前,先说扩散。所谓扩散就是喇叭发出的声波无论从那个方向射入一个反射体,那些声波都会均匀的向各个方向反射。所以,扩散可以说是无指向的。而一般的声波反射呢?通常是定向的。例如利用一个斜面来反射声波。理论上,只要是一个反射面的长度大于声波波长,则所有波长比反射面小的频率都会被反射到某个方向。
从以上的叙述中,您可以了解,在音响迷的音响空间中,我们需要的是扩散,而不是定向的反射。因为扩散会使室内的声波更均匀,而定向反射只会对某个局部达成影响。
再来,什么是二次余数呢?它的英文是Quadratic Residue。这个名称来自于计算公式hn = (λ0/2N).Sn中,Sn就是以n平方除以N的余数而来。式中λ0是想要扩散的中心频率波长(例如以1000Hz为中心频率),N是您决定的扩散器格子数(也就是踏步)。请注意,踏步的数目必须是质数,例如7,11,13,19,23,29…等等。n则是0,1,2,3,4,5,6,7,…。hn则是n那个踏步的高度。
好处是扩散范围很宽
其实,告诉读者们二次余数扩散的简单公式,可能无助于您对于声波扩散的了解,我主要的目的是要让您了解这个名词的由来。以这种理论为基础的扩散器种类很多,其中有专门扩散用的,也有扩散与吸收二者兼用的,更有扩散、吸收与反射三者兼用的。此外,除了供墙壁使用之外,也有供天花板使用的。
为什么二次余数扩散器会在近年倍受欢迎呢?因为它有一个扩散特性:如果以中心频率为准,它扩散范围的低限可以向下延伸到中心频率以下约半倍频(假若中心频率为1000Hz,半倍频就是750Hz),上限则很高,可以达到中心频率的(N-1)倍。假设中心频率为1000Hz,该二次余数扩散器的踏步为7,则扩散范围的上限约6000Hz。
看到这里,我想您已经了解,一般外面所见到的二次余数扩散器几乎都是针对中频以上的频率;而且踏步数越多(这里指的踏步数是单组的数,而不是二组三组的总和),扩散频率的上限也就越高。此外,为什么没有人会做三个、五个踏步的?因为它扩散的上限比较低。

九、 大空间比小空间好

为什么大空间会比小空间好?道理很简单,因为大空间的容积较大,喇叭发出来的声波受边界(六面墙)扭曲程度比较小,您所得到的声音将会比较正确。这也是为什么如果我们使用计算机软件做喇叭测试时,通常都必须要求在越大的空间下测量。因为声波少了边界的干扰扭曲,测试结果才会越准确。很多人不知道,其实许多喇叭计算机测试软件的有效值只在300Hz以上而已,低于300Hz的频率因为波长较长,容易受空间内边界的干扰,以至于造成测试值的不可信。而无响室所要达到的目标,其实就是在理论上完全消除空间边界的干扰,使得测试结果准确可信。
在一般人的家中,大空间就是客厅与餐厅共享的开放空间,小空间就是特别设计的音响室或一般房间。在大空间中,我们所需要考虑的是空间的多功能共享、聆乐时的干扰、以及喇叭的低频量感是否足够等问题。如果能够适当调配,您所得到的声音通常都会比较轻松、均匀与正确,而且低频向下沈潜的能力会更强。至于驻波,即使大空间也不可能完全避免,不过危害的程度会相对的降低。
在小空间中,喇叭发出的声波受边界扭曲得很严重,驻波的危害也远大于大空间中,低频段的延伸也永远受限。不过,小空间由于容积小,可以不必使用大功率扩大机与大型喇叭,空间的布置也比较省事。

十、 东西多比东西少好

这里不是指器材越多越好,而是音响空间里的东西越多越好。不过,东西越多越要整理,不要随便乱丢,造成满室脏乱。为什么音响空间里的东西越多越好呢?因为这些东西会对声波产生自然的吸收与反射作用,达到自然调节室内残响的作用。请记住,质量越重的东西对于中低频或低频越会产生吸收作用,有时候可以解决一些中低频驻波的问题。例如柜子、沙发、书架、CD架等都具有这种功能。而表面多纤维、多孔软质的东西则对高频具有吸收作用,例如绒布沙发的表面,地毯厚绒布等等。
假若音响空间内东西很少,只有一套音响以及几张CD、一张沙发,这么阳春的空间很容易产生回音过长,高频太亮,声音虚而不实的缺点。同样的,如果音响空间里的各种柜子都装上玻璃门,也会产生过多的高频反射。所以音响空间内的各种柜子最好都不要有玻璃门。

十一、音响空间的比例重要吗

所谓音响空间的比例,一般人都会习惯的称为「黄金比例」。事实上这里「黄金」二字只是代表珍贵难得而已,与真正的「黄金比例」无关。为什么音响空间要讲究长宽高的比例呢?如果比例正确恰当,可以将音响空间内的驻波强度降到最低,减少中低频驻波对于聆赏音乐的干扰。所以,如果您有机会装修一间不受干扰的专用音响室,当然要顺便讲究空间的长宽高比例。先天条件先具备,加上后天的布置调整,音响空间的效果当然就会高人一等。
到底怎么样的比例才是最好的黄金比例呢?如果要简单点,只要是长宽高的数值不要互成倍数就可。说得白话些, 这三个数值相互无法除尽即可。若是讲究些,则要背一些简单的数字,这些数字都是以计算机计算过,驻波强度很低的相关数字。您可以记住以下三组:A. 1.00 : 1.14 : 1.39;B. 1.00 : 1.28 : 1.54;C. 1.00 : 1.60 : 2.33。以上三组数字的1.00代表着房间的高度,其余二个分别为宽与长。从数字上看,您可以发现这是三个容积大小不同的空间比例,到底要用那一种比例,那就看您有多大的空间而定了。

十二、 驻波只宜智取,不要蛮干

驻波是什么玩意?简单的说,驻波就是赖着不走的声波。赖在那里不走呢?赖在二个对立的平行墙面之间。一个空间有三组对立的平行墙面,所以,一个音响空间就会有三组驻波混在一起。
其实,驻波就是空间的共振现象,只要二对立平行墙面的距离等于半波长的整倍数,就会产生共振,也就是驻波。、例如,一个5公尺长的距离就是34Hz的半波长(声音的速度每秒340公尺除以频率34Hz就是全波长10公尺),这样的长度就会在34Hz的2, 3, 4, 5, 6, …倍处产生驻波。也就是在34Hz, 68Hz, 102Hz,136Hz…等处产生驻波。
假若,空间内三组平行的墙面个别所产生的驻波有相互重迭之处,那就会形成更强的驻波。这个更强的重迭驻波就是我们音响迷俗称的驻波。例如,如果三个平行墙面恰好都有102Hz的驻波,那么,这个音响空间中最强烈的驻波就是102Hz。
事实上,音响空间内的驻波不仅会发生在平行墙面上,也会发生在对角线的长度上。所以,当喇叭在播放音乐时,音响空间内所产生的驻波是非常复杂的。幸好,音响迷并不需要了解那么复杂的驻波,您只需要知道驻波形成的原因就可以了。
为什么我说驻波只宜智取,不要蛮干?第一,驻波并不是只有单一频率而已,它的范围很广,您无法以某种设施去准确的「抵销」它们。第二,驻波的能量很强,通常会比正常音乐的音压还高十几dB以上。这么强的音压根本不是以用来「微调」的调声秘技所能够应付的。所以,依我多年的经验,音响迷对付驻波最好的方法就是避开它。用什么方法避开呢?用喇叭摆位以及变换聆听位置的方式来避开。
假若我硬要用某种措施来降低某个强烈的驻波,是不是可以成功?如果您想不计代价去做,当然有许多前人研究出来的方法。例如假若要吸收102Hz,就要利用公式计算,用什么吸音材料、怎么安置法,用量多少去吸收它。在录音室中,多少都会有这种吸收中低频与低频的设施。或者,您也可以设计一个很大的二次余数扩散器,专门扩散较低的频段。不过,还是那句老话,吸收的量不仅无法精确的控制,还会对邻近频段做负面的影响。
在此我要再度强调:对付驻波最有效的方式就是建造一个比例恰当的音响空间。假若没有机会建造,最省事、最聪明的方法就是以「喇叭摆位」与「变换聆听位置」来避开它。许多人很「铁齿」,偏偏不信邪,就是想要与驻波正面交锋。老实说,我已经「铁齿」过了,我的经验就是老人言。如果您不听老人言,吃亏就会在眼前。

十三、音响空间要考虑残响时间问题吗

什么是残响?「残响」英文是Reverberation,中文也有称混响或余响者。表面上看,残响好像与回音、堂音是相同的东西,实则不然。回音是指当一个声音发出后,我们可以在稍后听到另一个相同的声音,就好像声音跑出去后又回来了,所以叫回音。堂音(Ambience)指的是在音乐厅中音乐的包围气氛,它是由声音发出之后的第一次反射音以及稍后的反射音组成。藉由第一次反射音传回耳朵的时间,我们可以概略的判断该空间的大小。

残响有严格的定义

至于残响,顾名思义,它当然也是声音发出之后残留在空间中的响应。不过,它还附带了一个严格的规定,那就是:当一个声源发出声音之后,声音强度降低到只有最初的负60dB强度时的时间,我们就称它为为残响时间。注意到没有,关键的数字就是「负60dB的强度」。这也就是一般人所称的RT-60。
到底残响时间对于听音乐有什么重要性呢?虽然它不能代表声音表现的一切,但是它对于声音的「质」具有很大的影响力。例如声音听起来温暖与否、饱满与否、清晰与否;或者是比较明亮的、华丽的等等。在现代的音乐厅设计中,残响时间通常都订在2秒左右。而歌剧院的残响时间就需要比较短,大约1.5秒左右。不过,即使同样的残响时间,每个音乐厅所展现出来的声音特质还是不会一样。这也显示残响时间无法说明所有的声音特质。
说到这里,我想您必定明白,即使在自己的音响空间中,适当的残响时间是很重要的。当然,由于我们的音响空间很小,所以不需要像音乐厅那么长的残响时间。到底我们要多少残响时间呢?一般家庭音响空间的残响时间视空间大小而有不同,通常可以定为0.2-0.5秒之间。残响时间越长,声音越华丽;残响时间越短,声音越厚实。
残响时间很难精确计算
既然我们知道要多少残响时间,但是我们要如何来控制、得到自己所需的残响时间呢?理论上,残响时间可藉由公式来计算。最早的残响计算公式由Sabine推出,后来Eyring又在Sabine的基础上做修正。基本上这些公式都要先知道室内物体表面材料的表面积、吸音系数、室内总吸音量、室内容积等,然后带入公式计算。问题是,在很多因素的影响下(声源的指向性、扩散性、材料吸音系数的误差等),经过计算得来的残响时间往往无法精确。所以,我辈音响迷即使知道怎么计算,也没有多大用处。
既然残响时间那么重要,我们却又无法掌握,到底我们要怎么办呢?我想,最终只能靠我们自己的耳朵来调配室内各种反射、吸收与扩散材料。在此我有几个原则提供读者们参考:如果在音响空间内讲话略感吃力,就是吸音过多;声音略干,就是残响时间不够长;听起来有鼻音,就是中频段有音染。如果拍手声音清脆,就是残响略长;掌肉声丰厚,就是声音饱满。

十四、 隔音很重要,但是又无奈

居住在公寓里,音响迷最怕的就是吵人与被吵。因此,大部份音响迷在听音乐时,都会把门窗紧闭,以免自误误人。除了吵人与被吵之外,隔音对于听音响还有实质上的意义,那就是因为噪音降低之后,相对的动态范围就增加了。例如原来未做隔音前,室内噪音大约有60dB,做过隔音处理之后,噪音值可能会降低到50dB。如此,您就增加了10dB的动态范围。
公寓隔音到底要怎么做?通常,窗户会是最大的噪音孔道,最简单的方法就是换个双层铝窗或更好的气密窗。它所费不多,但是效果很好,是投资报酬率最高的作法。
再来,音响空间的门要做隔音吗?我可以告诉您,如果要替门做隔音,那可要花很多钱,算起来非常不划算。何况,被吵的是自己家人,他们会原谅您的。但是,如果您的音响空间是客厅,这时可就要替门做一些隔音装置了,否则对面邻居难免要抱怨。通常,客厅的门不论是木门或铁门,几乎都没有隔音效果(包括号称可以隔音的昂贵铁门),邻居在走廊的谈话隔着门听得清清楚楚。比较有效的隔音方式是在里面再作一层隔音比较好的门框与门板,但是这样在实际使用时会非常不便。所以,如果您真要解决客厅门的隔音问题,唯一的方法就是请专业人士,将整个门框连门板都换掉,取而代之的是真正的隔音作法。我估计这样做下来至少也要十万台币。
花这么多钱就能够保证将音乐阻隔在自己家里吗?不!您的音乐还是会透过墙面、地板与天花板的振动而传到邻居家里,尤其是低频更难阻隔。这么说来,真的无法做隔音吗?您不可能为了听音乐而把自己的音响空间做得像录音室吧?录音室的隔音作法等于就是在房间中再建一个悬浮的房间,它所耗去的空间与金钱绝对不是您愿意付出的。
所幸,我在前面已经说过,您可以在音响空间中加钉一层石膏板,石膏板与水泥墙之间的空气层会阻隔一些声波的传递。再加上双层窗或气密窗,这样您已经可以向邻居交代了。
请记住一个原则:双层中间夹空气层的结构永远比单层的结构对隔音来得更有效。不过要注意的是双层板之间不能有太多角材相连,否则声波的振动还是会透过角材从一面传递到另一面。

十五、 即使有完美的空间,也要找对器材搭配

很多人以为,只要将音响空间理想的布置好,就可以随便选用音响器材。其实,这是错误的。无论您怎么布置,每个音响空间难免都会有自己的声音特质。这些声音特质还需要找到适合的喇叭,才能发挥红花绿叶之效。我们只能说,如果将音响空间尽量理想的布置好,我们的搭配范围会宽广得多。反之,如果音响空间布置得不理想,一定会产生严重的偏颇。此时,我们只能找到少数的器材来适应这样偏颇的空间。
再者,每个人的音响空间大小都不同。不同的空间大小也要搭配不同尺寸的喇叭。通常,小空间配大喇叭、或大空间用小喇叭都会增加困扰。如何替您的音响空间找到最适合的喇叭尺寸?我认为非得有丰富的经验无法成事。请记住,喇叭过小,您将会过度的驱动喇叭,引起喇叭严重的失真而不知。喇叭过大,您也将会为了如何消化过多的声音能量而伤透脑筋。
从来没有自己动手微调过音响的音响迷,充其量只是个纸上谈兵的将军;从来没有自己动手打造过音响空间的音响迷,也仅是计算机族中的苹果族,充其量只知其然而不知其所以然。音响之所以迷人,不仅是让我们享受到美好的音乐而已。更重要的,是让音响迷得到不断超越的那份成就感。您想超越自我吗?请先从「新音响空间十五守则」超越起吧!

本文载自台湾《音响论坛》网站








电源虽然相当无奈,但还是要做

文/刘汉盛

说起电源,我相信每一个人都有同样的心情:但是又何奈。明明知道,电源可说是一切的基础,如果电源不足,扩大机就吃不饱,吃不饱的马儿怎么能跑得好;如果电源肮脏,噪声流窜其中。血管中如果杂质过多,人怎么健康得起来?所以说,每个人都知道电源是最重要的事,问题是,怎么作才能把自己的电源弄好。
在此,我想与读者们谈谈我自己的经验与看法。不过,您可别期望过高,因为,我也是与您一样,面对电源,可用的筹码很少。不过,我比各位幸运的是我有过许多次装潢的经验,每次都会遇上不同的情况。累积起来,我的经验可能就比您丰富了。以下,是我认为一般人可以做到的几个原则。
模拟与数字分道
首先,电源第一要务就是「人车分道」,对不起,是「模拟与数字」分道。而这模拟与数字的含意很广,不仅代表音响而已。这话怎么说呢?先来看看室内的照明设备。在一般家庭中,大概会有日光灯、卤素灯、省电灯泡(假的白热灯泡,其实也是日光灯)以及白热灯泡等四种。这四种,除了白热灯泡是靠烧钨丝来发光之外,其它都要藉助于变压器,以另类方式方光。这也就是说,除了白热灯泡之外,其它的灯具都会因为60Hz的闪烁动作或变压器发热之后所产生的噪声而影响到电源的纯净。此外,调光器本身也会发出噪声。像这些不够干净的照明用具不仅影响电源而已,它们还会发出噪音,影响聆乐的安静程度。如果您不信,请在夜深人静时打开日光灯,听听看是否有很小声的高频噪声。从以上的叙述中,您会发现白热灯泡的发光状况是连续性的,也就是模拟的;而日光灯所发出来的光线是不连续的快速闪烁,它是数字的。所以我说,在照明上,模拟与数字也要分开。我的意思是:如果您在听音乐时,最好只开白热灯泡。等到要看气氛时,才把其它的灯聚打开。
此外,我也说过多次,凡是有马达的电器用品都不要与音响电源串在一起。因为只要这些电器用品一启动,噪声就源源不断的进入您的音响电源中。或许您没有试过这样会有什么影响,在此我举另一个例子来说明:我的VTL350曾经因为某个开关接触有问题而在喇叭里发出很小声的噪声,当我把手提电脑电源插上同个插座、并打开计算机电源时,喇叭里的杂音马上就增强了。关掉计算机电源,杂音又恢复小声。您看,即使是高级的手提电脑,把它的电源与音响接再一起,都会产生这种影响,更不要说冰箱洗衣机烘衣机冷气之类的东西。
再来说到音响器材的模拟数字分道。由于数字线路很怕干扰,而且它们也会干扰别人。这也就是说,数字器材很孤僻,所以,孤僻的人就让它孤单,以免它不合群。音响的数字器材就是这样,最好给它们一条独立的电源,不要与其它的音响混在一起,免得自误误人。
大人与小孩分桌
所谓大人,就是大功率的后级;所谓小孩,就是前级。大人与小孩如果同一桌吃饭,大人总是吃得又多又快,小孩永远只能捡剩的。虽然说前级所耗的电源很小,怎么样都够用。不过,当有些纯A类大功率后级随时都在吸食电源时,家里供电紧张的时候的确也会影响前级。所以,前级单独拉一条线给它用,后级单独也给它一条,这样彼此不会抢食,大家相安无事。
电源箱越远,电源线要越粗
一般人家里的电源箱与您的音响室应该不会再一起,有时候,电源箱在客厅,音响室在最远的房间里,二者海角天涯各据一方,此时就是音响迷最头痛的时候。想要从电源箱拉电源过来嘛,路途遥远,而且还要穿墙打洞,既不美观工程又浩大。如果委屈自己用墙上的插座嘛自己明知道根本不够用。怎么办?当然只有二个作法,聪明人看开一点,就用墙上的插座再拉牌插好了,反正我的音响没那么好听。像这样的人就不会有困扰。然而,有些人偏偏就是追求Hi End精神,一定要把电源弄到自己满意为止。此时,唯一的办法当然就是请电匠来拉线了。
由于线要拉得很长,很长电流就会耗损,所以一般而言线径粗一些有好处。多粗呢?我的经验是:如果电匠告诉您「一般多粗就够」,您就加上三倍粗,这样一定够用。电源线要怎么走?为免影响观瞻,我的经验是走地板墙边比较不显眼,而且最好是把电源线用电工用的软铁管保护起来,以免自己把电线弄破皮;或者被老鼠当作磨牙工具。由于这种软铁管直径有限,如果用它,您就无法拉很粗的电源线。其实,我认为不必很粗也已经够用了。通常,您告诉电匠要多粗,电匠就会告诉您,电力公司没有给您那么大的电,用了那么粗的线也是白用。这话是真正有道理的,不过音响迷大部份听不进去。我的看法是:电匠根本不了解音响迷所需要的除了实用价值之外,还有心理安慰补偿的作用。
电源线不要首尾串起来
我的意思是,电源线不要从电源箱拉一条出来后,就一路分了很多插座,这样的话到了管线末端,电压就会不够。最好的方法就是从电源箱中一齐拉出几条线,每条线就是做一个插座。这样一来,每个插座的电都是足的。当然,如果您要这么做,必须有一个先决条件,那就是您的音响室与电源箱在一起,才有办法这么拉。否则,一次拉那么多组线出来,我看这些线要怎么走?
以上我所说的,都是一般人可能可以做到的。其它像打地棒拉真正的地线,根本就没有几个人能做到。或者是向电力公司申请一个电桶,那非得特权阶级才有办法。至于一般人喜欢用的电源处理器,那就不在本文的范围中。我的看法是,很少电源处理器能够全面有效,而且没有副作用的。所以,与其后天吃补,倒不如先天把身体练好,用足够且干净的电源来代替电源处理器。
或许有人会说,就算我自己把家里电源弄好,但是邻居的电源噪声就不会串到我家里吗?在公寓内,我想这是难免的。既然这样,上面我所说的岂不是白说了吗?话不是这么说,如果您做了,事情可能不会那么糟。如果您不做,事情就会更糟。何况,这样做也花不了多少钱,说不定少买一条讯号线费用就有着落了。像我,由于拥有二个独立的电源箱,所以我拿一个来给音响用,另一个则给家里所有的电器用品、照明使用。我想,不会有多少人家里拥有二个电源箱的吧!不过不必羡慕我,我住的也是公寓,您有的问题我还是会有。

本文载自台湾《音响论坛》网站