Hi Fi 基礎談 十一:HI-FI 毒藥‧再談駐波

Hi Fi 基礎談 十一:HI-FI 毒藥‧再談駐波
六月 22 14:25 2017

相信發燒友們都知道玩 Hi Fi 要講究聆聽環境的音響特性(Acoustic),而且明白聆聽環境會深刻地影響 Hi Fi 的音質。但一般說認真在這方面致力改善的人絕無僅有。不少發燒友明知道自己的 Hi Fi 房真正具有音響學上的毛病,亦知道怎樣去醫治這些毛病,可是他們卻不去着手做,理由是害怕發現事實的真相。他們不敢正視自己那間 Hi Fi 房的音響曲線(Acoustical Response),因為看到了以後,就可能患上憂鬱症:明明自己那套 Hi F i組合由頭到尾每件東西的頻應都是由二十至二萬加減 0.5dB,怎的用儀器在聆聽位置上測量卻是加減 15dB!十餘年來一向認為自己那套 Hi Fi 全世界最靚(而且每次換一件東西就更靚),怎的自己竟然欣賞了十幾年加減 15dB 的音響重播!

勿再做鴕鳥

醒來吧,朋友!不要再把頭埋在沙堆裏面了。讓我們面對現實,研究一下廳房環境能夠改變 Hi Fi 擴音的線性和平衡度到甚麼田地。

首先,我們必須沉痛地接受一件事,普通一台擴音器配一對喇叭的組合,是無論如何不可能在一個位置上享受到正負 4dB 的頻帶。如果你的房間在諧振點上只讀到一個 +8dB 的波峯,你還是幸運的。香港地有間 160 平方呎的 Hi Fi 房算是比下有餘,而這個面積房間的諧振周率 60 或 90 赫之間所出現的波峯,達到 +18dB 的數字是不足為奇。

如果我說聽慣了 90 赫音波被強調了 18dB 的發燒友根本像吃白粉一樣非此不歡,那是很容易了解的。但這班發燒友們卻絕不肯客觀地接受他們聽 Hi Fi 時從未聽過大合奏樂段裏低通 90 赫的低音。因為,在他們的 Hi Fi 生命裏,「低音」是那末的頂心頂肺,天崩地裂。何況,當他們用正弦波試音唱片放唱 40 赫那一段時,揚聲器播出的胡胡聲也清晰可聞。

「遮蓋」效果

他們忽略了音響重播技術上「線性」的重要和聽覺反應上「遮蓋」效果(Masking Effect)的原理。當一大堆音波一齊振盪時,這些音波的強弱比例是重播時必須準確地再生的。這就是線性(Linear)的重播。非線性重播是電路上和物理上的強調或衰減作用,把頻帶上某部分有所加多減少,做成大聲蓋細聲的反應,使我們聽不到應該聽到的音響。非線性的強調作用只要超過 +3dB 的強度,它的鄰近頻率就被遮蓋效果所掩沒,開始在聽覺上消失。如果你的房間或揚聲器有 +18dB 的 90 赫高峯,或簡單的說,如果你承認你的 Hi Fi 有低音「箱聲」或「撞聲」,你就認真要檢討一下究竟在爆棚時你聽到多少 90 赫以下的真正低音了。

講到 Masking Effect,其實聽覺心理和聽覺系統的天然平衡度也有影響。各位看官不妨用自己的 Hi Fi 做個簡單實驗,以判定遮蓋效應對你有幾重要。如果你的前級附有高、低音調節的話,你只要揀張高低音都豐富的碟放唱(例如天方夜譚終章),把低音調節由“關盡"慢慢扭至“開盡",如果你聽到低音開盡時除了低音份量大大增加之外,高音份量同時相對地減少的話,那多數是你的聽覺系統具有較“寬頻"的遮蓋效應。屬於這類的人,在一個全音域喇叭之外,不經分音,再加上一隻超低音,他也馬上覺得超高音濛了。

把「箱聲」和「撞聲」一併作低音辦

可喜的是,發燒友中真正講得出「箱聲」和「撞聲」是甚麼的人佔少數,而把「箱聲」和「撞聲」一併作為低音辦的人則佔多數,所以有箱聲的揚聲器就經常比無箱聲的揚聲器暢銷。同時,佔了音響市場百分之九十的「Mid」Fi,得以靠一百赫以上的「勁」聲日益繁榮。

要明白音波在一間密封的房間內的走勢,我們不妨以一片小石丟進一個水盆中所引起的漣漪作比喻。這些此起彼伏的波紋在浮至盆邊時就被反彈回來,與迎面接踵而至的波紋構成一幅錯綜複雜的圖案,乍看之它們就像「停駐」在水面上一般。揚聲器音圈在空氣中振動的作用和石塊投入水中的作用是一樣的,只是前者卻形成了立體的空氣擴張和反彈。所形成「停駐」在空間的音波,就是音響學上被稱為「駐波」(Standing Wave)的奇妙東西。

在一間 Hi Fi 房內,我們聽到的音響成分大多數是經過一次或多至二十次牆壁及其他物件表面反射的音波,只有小部分是由揚聲器直達耳朶的直射音波。反射音波事實上是屬於餘響(Reverberation)或迴聲(Echo)成分,它抵達耳朶的時間比直射音波有些少延遲。音響學上「餘響」、「駐波」和直射波等混淆在一堆就產生一些匪夷所思、光怪陸離的效果。

任何房間必存在無數強調點或衰減點

房間的任何兩個相對面都是個諧振器,對某段頻率或其諧波(Harmonics)產生激烈的反應。計算諧振周率的公式十分簡單;兩個相對平面的距離,就是諧振率的半波長度。例如兩面距離 4 公尺牆壁所構成的諧振波長就是 8 公尺,周率約為 40 赫。反之,兩面距離 4 公尺牆壁也對 4 公尺波長(80 赫)的音波具有抑制「衰減」作用。由此可知,任何一間房間對音頻重播必然存在數之不盡的強調點或衰減點。這種非線性的峯谷凹凸,與原音比較等閒有 20dB 的差誤。20dB 這數目,若以音量強度來表示,就是跟原音(訊源)的響度有加或減一百倍的分別!

有的聆聽室,“沒有"低音,把揚聲器擺去另一面牆的前面就“有"低音,亦是駐波的和差效應。發燒友有幸有不幸,有的一擺就好聲,有的攪幾年都不好聲。

為了使各位更容易理解一間普通體積的房間對 Hi Fi 重播所引起的諧波反應,我在這裏算出了一間 15 x 11 x 8(高)英呎房間的十三個低頻諧振約數。它們是 36、51、63、68、78、86、92、101、104、110、112、113、114、119 赫。輕而易見地,這間 15 x 11 呎的房間的音響反應十分強調由 100~120 赫之間的音波。此外,60 赫的諧振又很容易與揚聲器聲箱的諧振點互相連結而興風作浪。體積愈大的房間,諧振周率也開始得愈低。一個音樂廳的體積,當然是龐大到沒可能引起聽頻範圍內的諧振。以今日的錄音及重播水準來說,一間諧振點低至 30 赫的大廳,也會嚴重影響低音重播的清晰度。

(原文刊於 1987 年 3 月號《Hi Fi Review》,作者 雷明 先生)

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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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