HiFi 基礎談 八:相位常識之實際應用

HiFi 基礎談 八:相位常識之實際應用
三月 17 14:16 2017

上期談過擴音器的負回輸問題,今期繼續講的也是相位及瞬態的常識,讀者們玩揚聲器時,若對這些常識有具體概念,不無幫助。

音響學(Acoustics)是基本的物理學,是音響在空氣中傳播的原理。任何揚聲器要發出聲音,任何唱頭,唱片的工作原理,均根據原始的音響物理學。近十年來,電聲界才開始將先進的音響學應用在唱盆和唱臂方面。十餘年前,如果有人說你的唱盆沒有低音,你定會說他是癲的。Shure V、The Arm、ET 臂等發展,都是先進音響學的成果。有人認為唱臂的理論已經落伍,不用提。其實,不溫故怎知新?玩 Hi Fi 應該知其所以然,基本理論是重要關鍵。

細房不宜大喇叭

已知,一個音波在空氣中之形成,一定要有足夠製造其半波的空間。因此,低週重播之極限,就受到聽音室體積的影響。體積細小的房間不宜用大直徑的超低音,其理在此。

有發燒友認為體積細的房間爆起來有 Punch,在 200 呎面積的聽音室裏裝一隻 18 吋 JB 超低音,而且,據耳朶印證,說是一隻18吋超低效果勝於兩隻 15 吋。立體聲左右兩聲道所錄的超低音本身存在頗顯着的相位問題。若把左右聲道的訊號先混成單聲道再輸入超低音,就肯定先在綫路上預先損失了一些左右反相的訊號。簡單說,左、右獨立的超低音組合所提供的訊源,肯定比左+右中間聲道之訊源豐富得多。專家若以為左右獨立超低音重播在空氣中相遇也產生相同效果的話,那就大錯特錯了。

事關,立體聲錄音的左右聲道咪高峯通常距離十幾二十呎起碼,各咪所拾得訊號狀況,當然不同。最容易忽略的一點,是左咪拾得右聲道和右咪拾得左聲道之相位分別,應以左右獨立喇叭處理重播,才能夠提供更迫真更臨場的定位感。有好多 pop, rock 的多頻道錄音(古典也有),為了臻達更明確立體聲效果,經常把些少屬於A聲道一件樂器的訊號,反相混入 B 聲道。這些特技,是要變成音波在空氣中互相調制才有效。

若先把它們在電路裏作 A+B 結合,以單聲道播出,訊號本身就早已在結合過程中消失大半。很多人以為,超低音是沒有方向性的,書本上明明寫着 100Hz 以下的聲波在空中運行是失去方向性的,所以超低音不用分左右,一隻就行。實用上,不錯用一隻超低音的確可以獲得所需要的低頻增益,但對立體聲 Sound Stage 和 3D 畫面卻沒有幫助,其至很可能出現怪現象,例如有些低音樂器的焦點被扯近超低音等。可知,超低頻雖無方向性,超低音喇叭的音響卻有非常明顯的方向性。

超低音也有方向性

為什麼?因為超低音喇叭也有中音出,以前流行一時的 24 吋 Hartley,甚至有個 1KHz 的諧震峯,那不是用濾波器可以消除的。超低音所用的分音器,曲綫斜度一般用 12dB / Oct,比如分音點是 100Hz,那低音單元在播 100Hz / 100dB 響度時,其 200Hz 響度仍有 78dB, 400Hz 有 66dB。若以再低的 75Hz 為分音點,那末 75Hz / 100dB 時,150Hz 亦是 78dB。讀上述數字,便明白把超低音分頻點降低也不就等於用一隻相當於兩隻,或如專家所講一隻 18 吋勝於兩隻 15 吋。任何人都不能不同意,78dB 響度的 150Hz 或 200Hz「中間聲道」是有方向性和破壞性的東西,假如這些訊號本應屬 A 或 B 聲道的話。

超低音的相位匹配

玩超低音,最緊要是分辨清楚主喇叭與超低音喇叭之間的相位關係,連接關鍵全靠玩家自己一雙耳朶。超低音與主喇叭的關係,錯縱複雜,一匹布咁長。連超低音的製造商也不能肯定告訴你駁甚麼主喇叭是同相,甚麼是異相。理論上,一道訊號通過分音網絡,分開高/低兩瓣頻段後,互相之間便出現時間及相位之差異。普通 12dB / Oct 的分音網絡會把訊號分成相位互差 180 度的兩份。把其中一份反相,兩份訊號便出現同相而有半波時間差誤的關係。

有些先進精密設計,還用延遲電路把時間也一併糾正了。有些較落伍的設計,分音綫路產生 90~140 度相移,沒有延遲電路。玩這些超低音,便需要較多的常識、經驗和耐性。大部份人玩超低音都是按圖索驥般輸入輸出駁好各插座,把主喇叭和超低音作同相接駁(即由擴音器至喇叭的駁接大家都是紅駁紅,黑駁黑)便算大功告成。

自從在紐約 Lyric Hi Fi 聽過 Entec 超低音之後,深感這是唯一夠快可與靜電喇叭聯用的超低音,回來向一些朋友講及 Lyric Hi Fi 的裝備。現在,知道的人都會在逛紐約時把 Lyric Hi Fi 列入朝聖節目之一Entec 超低音現由百搭音響代理,據百搭負責人說,用家一致讚美。細一款 Entec,駁好之後,要勞玩家將喇叭綫的紅黑位對調試聽,以決定應該正相或反相駁。至於大的一款,就在揚聲器上裝有相位調換掣,比較起來更方便。

ENTEC SW-1 超低音喇叭

超低音的絕對相位

幸勿以為主音喇叭和超低音之間的相位關係很容易聽得出來,事實上好多時連老貓都燒鬚。記得有位 Hi Fi 老師傅有一回到舍下聽音,發覺我的主喇叭與超低音之間以反相接駁,經解釋後認為滿意。稍後,在他的音響室聽一對加料的小喇叭,鄧麗君一出,我就說超低音與主喇叭之間反了相。走近一看,原來老師傅學了我以反相方式駁。他這回真正得到的也是反相效果,而他聽了幾天仍然不知道呢。

好難怪,因為,主喇叭與超低音相位互異所產生的效果,不少人認為是「低音比另一個駁法更多」!理由好簡單;反相的超低音令音響損失最嚴重的一般以為是低音。相對地,由於中低部份凹陷,聽起來低音倒覺多了。最直接的匹配超低音方式,是利用粉紅噪音頻率產生器(Pink Noise Gen)。私以為 PNG 是一種高級發燒友必備的測驗工具,奈何擁有的人不多,肯研究怎樣用這東西的人更少。

測聽主喇叭與超低音之間相位關係是否正確,要揀中低音去聽。有時,中低音凹入會予人更乾淨的感覺,中低音相位正常化也會把箱聲、駐波音染等雜物提高。不過,對音樂有認識之人總會較容易分辨出甚麼是甚麼來。

喇叭綫的匹配

潮流興玩 bi-wiring,有人主張高、中、低音採用粗幼各異的導綫,CC 潘卻認為由於集膚效應,高音也不能用幼綫。關於綫的學問,真是愈來愈複雜。有人認為集膚效應是超高頻的效應,對音響頻率的傳導並無影響,但私認為用幼綫走高音肯定不會比用粗綫好聲。注意,粗和幼應該是股數多而股徑幼者為佳。這裏又再返回到相移的問題。辣鷄朋友口頭禪總是:「電在電綫裏走得一樣快。」(見上期負回輸)。音響頻率在導綫裏運行,產生相移。低音走得比高音慢,因為低頻是鑽進導綫的芯裏走,週率愈高,即愈是“集”結在導綫的皮“膚”表面走,這就稱為集膚。

我看它不限於影響超高頻,因為專家們已設計出粗幼芯混合的導綫證明這理論好聲(Monster, MIT)。玩超低音的朋友,不妨注意把通至主喇叭的綫加長,令它走的路略長於低頻,也可以把低音略為調快一點。注意,左右聲道的喇叭綫不宜用“長短棍”方式,這樣會引至中間聲道結像力受破壞。

(原文刊於 1986 年 12 月號《Hi Fi Review》,作者 雷明 先生)

標題圖片來源:wikimedia.org

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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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