Hi Fi 基礎談 十六:音色

Hi Fi 基礎談 十六:音色
十一月 24 11:02 2017

玩 Hi Fi 的人,似乎個個都知二十至二萬是怎麼的一回事。但講深一層卻又覺得香港人對音響的物理常識實在不求甚解得很。小學及中學的課本,對音響學常識的提供是膚淺得可憐。唸電工電子專科的青少年更不注重音響學。二十至二萬,對一般人來說,是人耳聽覺的敏感範圍,那是聲波每秒鐘振盪的次數。人耳可以聽到頻率由 20 赫至 2 萬赫之間的音響,數目低的頻率是低音,數目高的就是高音。大提琴出低音,「丁丁查查」出高音。所以,大提琴的聲音是從低音喇叭播出,丁丁查查的聲音是從高音喇叭播出……於是,就不斷有人問:「長笛的聲音,是屬於那隻喇叭的範圍?」或者:「中音喇叭壞了,會影響那幾件樂器的聲音?」

好多人都以為,各種樂器之間音色的分別是因為它們發出的聲音頻率高低不同。他們對音響的構成根本毫無認識。事實上,如果自然界一切音樂的形成都像這些人所想的那末簡單的話,這世界就不可能有音樂的存在……小提琴發出的 A=440 赫,和長笛奏出的 A=440 赫音響將完全沒有分別。它們跟訊號產生器發出的 440 赫正弦波聽起來也一模一樣。換句話說,世界上一切音響的成份都只是純正的弦波。人類語言的音色再無男女老嫩你我之分。甚至,你的叫聲和狗吠聲也一模一樣!

一件發音體在空氣中振盪,它本身及環繞着它的空氣都會產生一連串頗為複雜的反應。音響的構成,殊非多少「赫」那末簡單。我們日常聽到的一切音響,都是由一羣頻率不同及響度各異的音波合成。這個自然現象,正好比把一塊石子投入水中,水面形成的波紋是環接着一環向外擴散,同時中間又夾雜無數細微的水紋。

基音與諧波

我們把一個音響的最低頻率稱為「基音」,則基音之上,一定附有很多諧波(Harmonics),諧波的波長,依次是基音的一半,三份一、四份一……等。換言之,諧波的頻率,都是基音的倍數。每一個音響的基音,諧波和泛波等音構合的成份不同,就是自然界億萬種不同音色的來源。一般人或以為構成音響的最重要部份是它的基音,這是不正確的,很多種樂器的音色,基音只佔全個音波的極少百份率。在重播這些音響時就算將基音完全濾去,聽者都不會發覺,這真是不能想像的奇妙現象。因為,一個 50 赫的音波如果被移去了基音,它根本就是一個以第二諧波(2nd Harmonic)為基音的 100 赫音波,連音調都升高了,耳朵仍然可能不覺察。可見,人耳的敏感度有時也很遲鈍。

總言之,Hi Fi 之所以能夠成功,全然是因為聽覺的愚蠢及妥協性。人耳聽音樂,只要有幾成似就過得關。電話聽筒傳輸的週率不外乎整個聽頻帶的十幾二十份之一的範圍,人耳卻有本事從這狹窄的區域裏分得出人聲的音色甚至大部份樂器的音色。即是說,一台普通的三路揚聲器,如果把它的高音及低音單元關掉的話,中音單元的有限度重播也已經有條件表達出大部份的樂器的音色。因為,一切樂器的基本發音,佔了極大部份都是由二百赫至三千赫之間的音波。連丁丁查查的發音都以中音為基本。事實上,丁丁(即三角鐵)在敲下去的瞬間所猝發的音波,低至 1.2K~1.5K 赫。它的「聲尾」卻高至 10.4K 赫。而查查(即銅鈸)在對碰時所猝發「襟」一聲的「聲頭」,亦約只是 2K 赫,它的「聲尾」就扳升至 20K 赫。

講到「聲頭」和「聲尾」,終於入題了。原來每一種樂器或自然音響(除正弦波。其實,在日常生活環境裏,我們好少機會聽到純音波。就算用頻率產生器經揚聲器出來的純正弦波,經過空氣進入耳膜之時已被環境的反射改變了它的純度),它的結構都有聲頭聲尾之分,聲頭才是決定音色的重要部份。把查查的聲頭除去,它的音色就不再是「查……」而是「沙……」。把丁丁的聲頭除去,它的音色就不是「丁……」而是「英……」很多樂器的發音,又例如小提琴和長笛,它們的音色分別,在於聲頭;聲尾的音波結構就頗為相似。一字咁淺,Hi Fi 重播之道,貴乎要準確地再造出一切聲頭的音色。聲頭音色的建立,永遠都要靠快過閃電的一剎那。Hi Fi術語,稱為瞬態響應。

神經綫音色之謎

發燒友一聽講瞬態,就完全明白曬,甚麼 TIM,甚麼 Slew Rate……口水多過茶,講成日都得矣。TIM 是瞬間互調失真,特性很難準確地紀錄下來。Slew Rate 是擴大器在一個單位時間內所能處理的電壓升降率,比較貼切的中譯是「變壓率」。

瞬態特性優異的擴音器,只是發燒器材必備的一環。其他一切配搭,只要有一件東西慢了一慢,最終的重播質素亦必蒙受不可救藥之破壞。Hi Fi 重播和接力賽跑的分別在此。接力賽裏,如果其中一名運動員跑得稍為慢半秒,他無疑影響整段賽績,但卻不致影響其他隊友的速度。Hi Fi 環裏,唱頭的瞬態是一定影響後級的瞬態,因為後級的性能再好,也無法把交到手上本來就已經是慢了的訊號「加速」。

神經綫音色之各有不同,也是在傳送聽頻訊號的速度在不同週率有分快慢之不同。筆者完全相信這是影響導綫音響個性的主因。一切電阻、電抗、電容,接觸點等等,都干擾某部份頻率運行的速度。這解釋正好把最複雜的千頭萬緒歸納在一個結果上。導綫沒有將訊號放大的本事,只能將訊號衰減或使訊號與放大器之間互相調製產生鈴震、諧震。這些問題,和揚聲器連在一起,便演變成亂世佳人。但,守則仍然在:已經損失了的或被拖慢了的訊號,不能再準確地尋回或重新加速。

喇叭是 Hi Fi 接力賽程上的最後一棒,由 CD、MC、LV 或 LP 來的音訊,都在這裏盡情宣洩,也是玩弄音色之人的最佳栽剪工具。由二千至五十萬元,都有其本身音色。老爺古董獨有的某類失真,可能是一些發燒友死攬住一對喇叭二十年不放的原因。

尊耳生在閣下的骷髏上:死無對証。

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Archimedes
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