HiFi基礎談 一:High Fidelity 20至20000

HiFi基礎談 一:High Fidelity 20至20000
八月 09 13:53 2016

什麼是Hi Fi?這問題,解釋好簡單,也好複雜。50年代,當Hi Fi一詞開始為中國人所知時,人們會說:Hi-Fi?就是二十至二萬囉!估不到,直至今日CD世紀來臨,Hi-Fi仍然是二十至二萬。玩Hi-Fi,只要發過一年半載的燒,就有資格做專家。二十至二萬之間包括的人類自有留聲機以來之一切電聲學、物理學?管他的娘!玩三幾年Hi-Fi,就可以著書立說,自己不識的東西,以為人家一樣不識。亂放厥詞,攪到香港”Hi-Fi文壇"黑比烏鴉。這篇連載,不僅獻給初入門的朋友,同時也獻給資深發燒友。

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High Fidelity 20至20,000

Hi-Fi就是高度傳真。無論視覺、聽覺,或睡覺,均可以Hi-Fi為形容詞。但,今日一般人講Hi-Fi就多指音響的重播、聽覺的享受。據非正式紀錄,全世界第一篇中文Hi-Fi報導,以“什麼是Hi-Fi?怎樣才算Hi-Fi?"為題,見於1955年3月24日香港華僑日報音樂雙週刊。作者雷明。

Hi-Fi這名飼,是40年代大戰後美國人從High Fidelity二字縮寫成的新術語。但,早在30年代,英國的無綫電製造廠商已經用High Fidelity一詞去宣傳他們的產品。Hi-Fi風吹到香港是LP(33轉單聲道)發明後的事。這以前,香港人玩78轉碟的高級人,為數不多,很捨得花錢,但目的是音樂而非音響,也不流行把Hi-Fi一詞掛在唇邊。

Hi-Fi,是一般高度傳真擴音體系的統稱,音響器材,要具有高度傳真性能,我們聽到的音響,才有真實感。音響組合,應該能夠將人耳所聽得到的聲音準確地播放出來。人耳的聽頻範圍,是每秒鐘振動16次至每秒18,000次的音波。音波的單位,被國際公認為赫(Hertz,簡寫Hz),以記念發現這一切物理現象的人赫茲。在50年代,我們一般仍把Hz稱為週 / 秒(CPS)。Hi-Fi重播範圍,由16-18,000Hz改至較“順口"的二十至二萬赫,也不是沒有理由的。

Hi-Fi體系,是要把聽頻音波以無失真(Distortion)狀態重播出來。“無失真"理想,自1859年愛廸生製造留聲機開始,至今仍未竟全功。Hi-Fi之道,就是要怎樣去對付失真,消滅失真,或,用新潮方式形容之;怎樣去製造更悅耳的失真。

講到失真,本是研究Hi-Fi之基礎,奈何今日文壇上寫稿寫到成名的一些某君,還真的連一般常見“失真"之定義都弄不清楚!

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音波是一切

在講及失真之前,先讓我們由第一課說起,認識一下音波Sound waves是什麼。

有一個發燒友常問的題目:他想知道,在一個三路三單元的揚聲器中,小提琴的聲音是從那個單元出來。或銅鈸聲音又從那個單元出來。又,有發燒友著書云,人耳是比任何儀器都有靈性的東西。因為,它可以分辨得出鋼琴的一千赫與小提琴的一千赫之不同。而儀器卻只知道它們是一千赫!

諸如此類,往往令有知之人聽了讀了覺得啼笑皆非。如果他們明白音波構成的原理,他們也就不致擺烏龍。寫Hi-Fi稿可以憑一句話暴露了本身的無知,各位仝人小心為盼。

地球上(或其他星球)所以有音樂之誕生,皆因音波結合的幾萬種變化所致。若果鋼琴的一千赫跟小提琴的一千赫都只是一千赫那末簡單,男人和女人的聲音也沒有分別,小鳥和老虎所發出的聲音也將一樣,只有調子(Pitch)高低之分。世界會變得極單調,沒有音樂這樣東西,有三份一以上的人類要改變他們的職業。明白了音波的組成後,人們自然知道鋼琴及小提琴的標準音階上根本就沒有一千赫那個音。原來,自然界一切聲響的發生,都不會是單一個純音波的振盪,而是由一個基音(Fundermental)帶動一連串諧波(Harmonics)的複式振盪。而基波 / 諧波的混合,就是天下間一切美麗的、或醜惡的音響泉源。諧波是從基音身上生長出來的副產品,諧波的頻率,是基波頻率的倍數。例如,1,000Hz的基音,就會帶來一堆2千,3干,4千Hz……的諧波。諧波的稱呼,以第2諧波(2nd harmonic)為開始,並沒有第一諧波這名稱,因為它就是基音本身。1千赫,即1KHz的第2諧波就是2KHz。基音與諧波混合的成分比例,就是構成億萬種不同音色的基本原理。基音的重要性,是決定一個音的音高(Pitch)。但,基音不一定是製造音色的主角。每種不同的樂器,人聲都有它本身的基音 / 諧波混合性格。只有基音沒有諧波的純音波,是電聲科技的“非自然"產品,我們在玩“訊號產生器"時,扭1KHz掣就聽到1KHz純音波或正弦波(Sine wave)。我們在聽收音機:“當報時訊號一響,就係幾點鐘"的報時訊號,應份是1KHz正弦波純音。嚴格地說,正弦波經揚聲器及空氣傳抵聽者時,純度已受環境干擾。所以有人說,純音波只能在完全受控制的無餘響室(Anechoic room)內聽得到,此話有根據。

聲音之結構

音色的性格,往往在最初的第2次,第3次諧波比例就定了型。所以,要分別不同樂器或不同人物的發聲,並不牽涉20至2萬的全聽頻範圍。尤其是人聲,只需要聽中“要害" 就分得出是誰。電話是一種頻率響應範圍(Frequency response range)頗狹窄的通訊器材,但我們所聽對方聲音,仍不難認得那是闊別多年的露絲,或前天才分手的瑪莉。

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附圖(1)

附圖(1)是一節小提琴短暫發音的分析:上端曲綫,是這個音在訊號分析器螢光屏上的全貌,以下是2至6次諧波音量的比例,可見第3諧波佔較大份。假如我們用頻譜儀分析大提琴發音,則可見到基週所佔的比率非常微細。錄音工程師對這些樂器的基諧音結構最緊要熟識,他們清楚知道要令音色變冷變熱、變光變暗的奧秘。早期錄音,甚至有將大提琴的基週濾去以提供較清晰透明畫面者。原因是早期78轉碟時代,唱頭循行性能普遍地差,若給它150Hz以下低音,爆棚時必跳綫。那時的喇叭,亦很少出到100Hz,所以錄音師多把低頻濾去。甚至在33轉LP時代之初期,(LP於1948由CBS首創)立體聲錄音已在與單聲道平行推進,RCA的真空管機無杜比磁帶錄音已臻達50-18,000Hz頻應,但唱頭 / 唱臂的響應仍普遍地低不過100Hz。故此,48-58年之間的大部份單聲道LP仍以100Hz為底限。我們玩普通的Hi-Fi的,若擁有愛羣代理的Connoisseur唱頭 / 唱臂 / 唱盆組合(可唱33轉及78轉雙速,唱頭是插入式分33及78),已經很高級了,但仍唱不來低頻太多例如Mercury牌子的唱片。但,100Hz以下基音,除管風琴之外,其他樂器都不是那末重要。當年我們聽那些止於100至150Hz的78,及LP,在沒有比較的情形下,根本不覺得有很多樂器:大提琴,低音提琴,吐巴管,低音巴松、大鼓、鑼……)的基週被切去。

R‧史特勞斯(Richard Georg Strauss) Also sprach Zarathustra, Op. 30

R‧史特勞斯(Richard Georg Strauss) Also sprach Zarathustra, Op. 30

上述樂器之中,管風琴若被切了基音,例如R‧史特勞斯Zarathustra(發燒友不識此字者普遍叫此碟為2001)開首的低C音,基音為32.7Hz,它是與低音提琴C弦一同奏出的。甚至在今日,用高級機唱此碟時,人們也經常只知有低音提琴聲而不知有管風琴,50年代更估不到此曲一開始就有管風琴Low C最弱音與Double bass合奏。為什麼要舉這個例?因為,這說明了錄音(或擴音)可以刪掉Double Bass的基音,而聽者絕不會覺察音色或音高被改變(理論上,這就是100%失真!因為擴音體系播出的基音高了100%)。但管風琴的基音若被刪掉,這樂器就乾脆從音響畫面上失了蹤。

(原文刊於1986年4月《Hi Fi Review》創刊號)

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Hi-Fi 音響
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Hi Fi音響 (Hi Fi Review) 於 1986 年 4 月創刊,以月刊形式發行,至今逾 30 載。

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