浅谈音响知识

jrbok01 · 发表于 2005-8-13 00:08:00

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浅谈音响知识

想看懂频响曲线？
想知道音箱功放如何正确搭配？
想知道听感和数据有什么关系？
这篇文章将会解答你的疑惑
貌似在网络上搜索音响入门知识，总是星星点点的，而且很多主观意念的知识，本文的内容主要是想尽量全面的讲解比较客观准确的音响知识，包含了一些专业书籍中的知识和我的积累。本人才疏学浅，能力有限，错误在所难免，希望大家指正。由于知识面比较广，想要理清思路是很困难的，我还是尽力把文章流程写得清晰，凌乱之处请多多包含。
插一句话很重要！：音响的听感（音色）分为两部分--主观听感和客观听感，本文先讲解了音响性能对客观听感的影响，最后讲解了主观听感部分（心理暗示/实验者的期待效应），请不要将两者混淆或误以为主观听感就是听感的全部（例如听出线材的差别是主观听感的差别而不是客观听感差别），谢谢。
第一章---音响知识
  既然是音响知识，我们就从源头说起吧，这里简单讲声学。声音怎么来的？物体震动产生声波，在空气中传播到耳朵里，让耳膜振动转换为信号传输给大脑，我们才感觉到声音。当声音不够大时，我们用麦克风功放音箱把声音放大，这样路径就是：物体震动产生声波通过空气传播给麦克风麦克风振膜震动转换为电信号，功放把电信号放大推动音箱，音箱的喇叭震动产生声波传入耳中。
  录音就是把麦克风接受的声音保存下来，以前是模拟方法用磁带，现在是数字格式了，这里不具体讲，然后通过解码前级功放音箱重放出来。
  录音机原理就不说了，过时了。说说解码吧，数字录音技术把模拟音频信号转换为数字信号记录下来，简单讲模拟信号就是正弦波，数字信号就是1011011010这样的控制占空比的方波信号，音乐文件例如MP3格式保存在电脑硬盘里，当你用音乐播放器打开这个音乐文件时，声卡就把数字信号转换成模拟信号然后通过信号线传输到功放部分了。
  接下来是音箱，喇叭震动发声，我相信这不用再讲了，但是我们有必要知道几个重点，频响曲线和失真曲线，以及指向性等问题，频响曲线让很多人苦恼：一条曲里拐弯的线到底什么意思啊！通常情况下，我们总是没仔细观察，那就是横坐标是频率纵坐标是声压级，说白了，横坐标就是声音震动的快慢，纵坐标就是声音的大小，频响曲线的专业名称是幅频特性曲线也就是幅度与频率的关系，下面我在一个频响曲线中画2条绿线
这里就很明显了，频响曲线是由点组成的，每个点是每个频率对应的声压级大小，上图中45hz频率对应75db声压级 60hz频率对应85db声压级，  如果是一条水平直线的频响曲线就意味着各个频率的声音一样大就是保真的频响，那么像上图波纹状的频响曲线就能看出不同频率声压级不一样，我们还可以看出4khz有一个凹陷这就表示4khz的重放声音会小一些，4khz正是齿音的附近我们就能知道这个音箱齿音会稍微弱一点。偏离直线的频响曲线就是音染，也就是说改变了原始的声音不保真了。从上面的频响曲线还可以看出，大约低于平均频响曲线3db的频率是80hz和35khz，那么这就是这个音箱的频响范围 80hz-35khz -3db，频响范围决定了这个音箱有能力重放声音的范围，就是高音能放多高低音能放多低。频响曲线能客观看到音箱的音色，这就是频响曲线的含义。如何通过频响曲线看出音色呢？这个需要经验，建议使用foobar播放器的均衡器调节各个频率声压级，然后感受每个频率的多少对音色的影响，例如3-4khz频响峰齿音就重。
对于频响曲线和电声数据的争议很多，很多人认为电声数据没用，那就大错特错了，我要从两个方面说：第一点，频响曲线是判断保真度的重要指标之一（注意“之一”二字，频响曲线并不完全代表音箱的性能，还有失真等各个数据，请某些人不要断章取义），通过频响曲线是否平直可以直观看到音染大小，这是判断监听音箱的指标之一。第二点，频响曲线和实际听感的关系到底是怎样的，首先我表示当不考虑其他电声参数时判断频响曲线和实际听感的关系时，频响曲线完全客观反映了音箱的实际音色，但是由于人类的大脑不能完全将看到的频响曲线模拟成实际听感，所以频响曲线只能做个参考，然后当我们考虑所有数据时，频响曲线只是反应音箱性能的指标之一，还要加上失真度等数据。这里我的结论是：频响曲线是准确的，是人脑无法准确模拟出来（包括其他数据），频响曲线只是数据之一，要综合所有参数才能判断音响实际性能。
  下面说一下房间的声学特性，也就是房间的频响曲线，有时候大家在音响店试听一套音响觉得声音不错，买回家声音就变了，这是因为房间各个墙面的反射造成了音染，下面我来实测一下我房间不同位置的频响，测试器材我diy的索威4寸同轴，测试工具 clio电声测试系统以及clio mic02标准传声器
结果，红线是近场测量结果  绿线是听音位置的频响，可以看到低频驻波导致了频响波动，这就说明了房间的声学特性会改变音箱原有的音色，要想听到音箱的本身音色就要对房间做吸音等声学处理，这里是音响知识教程我就不多说了。结论：一套音响系统音箱和房间各占一部分音色，要重视房间声学特性。  那么这个房间的本身的频响曲线是如何呢？用clio后处理一下得到下图结果。
对于声压级的概念很多人都模糊极了，不知道到底是个啥概念，就像想体会10cm多长就买个尺子一样，你需要一个声压计（噪声计）也就100元左右，但是这能帮助你切实体会声压级的概念，而且可以让你知道自己的环境噪声以及听音声压级。另外一个体验声压级的方法是用foobar播放器的音量控制条，它是以db标注的你可以增减音量体会db于实际听感上声音大小的联系。
另外，声压级增大3db 功率要乘以2，并不是功率乘以2 声音大小也乘以2
下面讲失真，简单讲失真就是播放的声波和原始信号不一样，产生了多余的分量，例如我们听到的音箱的破音噼啪声就是失真了，失真一般指谐波失真（还有互调失真等等，谐波失真最严重），，谐波失真THD用%表示，一般认为小于10%的谐波失真是音响系统的容忍度，那么人耳到底能分辨多大失真呢？由于多余变量和不可控因素（包括听觉特性：掩蔽效应等等），暂时没有证据证明人耳可闻失真的确切数字，我们一般追求更低的失真让音箱的失真小于1%，但是事实是厂家不会轻易把实测失真曲线拿出来这会暴露产品的缺陷导致销量下降，下面随便找个失真曲线看看
失真度曲线很容易看懂吧，右边纵坐标写着百分之几只要看各个频率的失真有多少就好了，这个音箱的失真度在50hz-20khz看起来不错失真小于1%，不过不要庆幸，这只是厂家在小音量下测得的，在最大声压输出时失真会增大很多很多，因此  我到目前为止没有看到敢把最大声压级输出的失真曲线拿出来的厂家
紫色失真曲线是90db声压级的实测而黄色失真曲线是106db声压级的实测，可以看出低频部分失真度直彪100%。
下面讲瞬态响应，瞬态响应就是音响能不能重放好一个突发的声音，例如一声枪响。如果枪响是非常利索的就啪的一声那说明音响的瞬态很好，如果你听到了啪~~~~！这样很长时间的枪响也就是拖尾  那就说明音响瞬态差不能快速反应突发信号，瞬态差就像山谷里的回声你在山谷里说话停止时回声还在响。反应瞬态响应的电声数据有阶跃响应和累积频谱衰减图，先讲累积频谱衰减吧，下面再贴个图

人说了频响曲线好不容易才看懂这个曲线这么复杂怎么学啊！我想说不要担心，只要你看懂了频响曲线这个就是多了一个东西--时间。首先我们看横坐标hz 和纵坐标db，那么这就是频响曲线的坐标，我们看到的千层饼一样的频响曲线实际上是反应了不同时间的频响曲线，说白了就是音响刚发声的时候测一条频响曲线对应0.00秒那条，等0.59毫秒再测一条频响曲线再等几毫秒再测一条对应0.59毫秒那条，这就反应出音箱什么时候才停止发声，这就是前面说的瞬态响应，那么看看上图中右边的z坐标就是往里面看的，最里面是0.00秒就是刚开始对应的频响曲线面向自己出来的频响曲线是0.59毫秒对应的频响曲线，到了1.91毫秒基本停止发声了。那么怎么通过累积频谱衰减判断瞬态好坏呢？很简单除了最里面0.00毫秒那条频响曲线，多余的都是拖尾，简单吧？也就是说拖尾越少音箱的瞬态就越好。同样累积频谱衰减也只有屈指可数的厂家敢拿出来。
瞬态响应的第二个电声数据是阶跃响应，这个数据我从来没看到哪个厂家主动拿出来看下图这是国外烧友自己测的
阶跃响应怎么来判断瞬态呢？很简单第一个波后面的波形越小越好，看第一个图片波形很小瞬态不错，第二个图片波形很大说明瞬态很差严重拖尾，阶跃响应更多的信息是判断低频瞬态的，这里可以估计第一个是密闭箱体第二个是倒相箱体，好了说到这里就过度到了音箱原理（我也没想到），下面就说说密闭和倒相吧，这里为了省事我把我监听低音音箱的介绍搬过来了。
在介绍密闭倒相原理之前先说说为什么要箱体，因为低频的波长很长所以会发生绕射那么低音喇叭前面的声波就会和后面的声波抵消，所以用一个密闭的箱子把喇叭背部的声波阻隔，就剩下前面的声波了。先说密闭音箱  密闭音箱阻隔了扬声器背部辐射声波防止低频绕射到前方声短路抵消低频，在动态时气压差会将振膜快速复位能快速重放连续变化的低频有着极快的瞬态响应。但是密闭效率极低，而且扬声器低频振幅大非线性失真和谐波失真也大，这就造成了密闭音箱声音做不大下潜做不低低音浑浊就连瞬态响应快的优点也无济于事。这里特指低音音箱工作的频率极低振幅极大书架密闭箱并不严重。
倒相音箱利用了扬声器背部声波效率提高体积减小，而且分担扬声器振幅失真明显下降，但是为什么实际听音低频还是浑浊？这就是倒相的原理了：倒相管和箱体通过谐振把扬声器背部辐射声波延迟半个波然后辐射出去，加上谐振不会马上停止一般功放停止驱动音箱后倒相管的辐射声波要等40毫秒才停止发声，这个拖尾不但掩盖低频细节而且会在复杂的快速变化的低频中与下一个低频混合，造成浑浊，这样造成瞬态差不能反映快速变化的低频声波
这就是为什么上面冲击响应反映出密闭和倒相的瞬态不同。
说到这里有必要说说市面上的音箱类型，因为倒相的高效率，目前的监听音箱和hifi音箱几乎被倒相音箱占据，密闭箱很少，所以追求澎湃低频的烧友可以选择倒相，追求准确瞬态好的烧友可以选择密闭。

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