Hi Fi 基礎談 三十四:瞬態響應及音響台 Transient Response & Sound Stage

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上期講完了 Acoustics,其實有餘未盡。基本上,聽音室的駐波,諧震形成波峰及直接/反射波互相碰撞而形成的迴響(Echo)和抵消(Cancellation)作用,究非換線或換 amp、喇叭所能補救得來。但,玩 Hi Fi 都像五柳先生,不求甚解,概有所得便信現眼表面景象。例如某人換了個唱盤之後,低頻房間諧震大見改善,自忖新盤沿用舊盤唱臂、唱頭,但換了對新訊號線,於是將這耳朵聽得好清楚的低頻收緊(瞬態加速)效應(少說也有 10dB!)歸功於新訊號線。依我看,訊號線的配搭無疑可令器材之間的 interface 條件改變,但本案的焦點卻應份在舊盤有回授(Feedback),新盤則有非常顯著的進步,所以低頻諧震降低了很多。

瞬態失真即延遲效應

唱盤的設計結構,直接影響唱頭響應及能量傳輸,干擾組合之瞬態響應,每款唱盤均有其本身之音染及頻應特性,它們又對不同種類的臂與頭有不同之影響。

推而廣之,Hi Fi 重播質素之好與壞,早二、三十年是取決於組合失真的多寡。今日,互調失真及諧波失真已逐漸受到技術控制,音樂工程學上極待克服的“Hi Fi"是瞬態(Transient)失真。

瞬態響應是指一件音響原件或器材在收到訊號時作出本份反應的敏捷程度。在電器化擴音的初期,電聲學上沒有瞬態這回事,人們相信電子的響應是以電的速度衡量,電與光每秒鐘運行地球七框半,區區 20 至 2 萬 Hz 之聽頻,在以擴音器材電頭至尾的旅程上,又焉有快與慢之分;大家都是即時響應。只有牽涉到機械化的原件,例如唱頭、喇叭等環節,才需要談及瞬態。

50 年代,最大聲講瞬態的是喇叭廠。那時候的唱頭設計大概渣到連瞬態都不敢提。時至今日,唱頭的瞬態響應卻因物理限制較易克服而超越了喇叭。

瞬態響應是物理對訊號響應的延遲(Delay)狀態,我們還未知道世界上有輸出比輸入更快的瞬態現象。如果有,那是宇宙中令電與光走得更快的“黑洞"。因此,電聲學上一切瞬態失真都是聽頻(及附近)範圍內的延遲效應。相信畸變也屬於延遲響應。

延遲作用令不同的訊號線產生不同音色,有不同的平衡度。在測量儀器上,具有某頻段延遲作用的原件可以提供非常平直的響應曲線,但憑耳朵聽時卻明顯覺得它的頻應的變動,這是十分惹起爭論,引起誤解的話題。

事實上,任何音響專家都不會造一條在聽頻範圍內非線性響應超過 3dB 的導線,但發燒友在 AB 比較兩種導線時卻誓願聽得出平衡度上重大分別,理論上應份超過 3dB 的響應畸變。

發燒友口頭上說某導線某頻段較“前",某頻段較快,盡是瞬態現象之干擾。因為聽覺是一樣容易受到掩蓋效應(Masking)愚弄的觸覺,當某段頻率發生延遲作用時,人耳便清楚覺得那沒有延遲的頻段較響。

箱聲可增強低音?

喇叭的延遲效應更被與頻率響應齊齊用來標榜它本身的性格(Signature)。不過,喇叭的延遲現象卻清楚的能用猝發音波(tone burst)測試,在螢幕上目睹聲盆、音圈的滯後現象。

延遲性格顯著的喇叭,遲滯作用多在 1KHz 以下改變音色,主要是把聲音拖長。很多人喜歡聽拖長的低音,尤其是 Rock & Roll 音樂的愛好者,特別喜歡延遲的 120 至 160Hz 的“Bass”,其實這怎算是低音。

延遲效應又引申至房間駐波問題,其實強烈的駐波也是一種來得較遲但賴著不走的音波。有人特別喜歡駐波加上喇叭延遲那很長很長的低音,這種低音狂所聽到的其實不是真正低頻而屬低中頻。發燒黨若喜歡將巨無霸級喇叭困在小房子裡欣賞它“撞聲"的,準屬低中音狂。

喇叭的延遲效應,產生掩蓋作用,令耳朵損失了“拖長波"附近的真低頻及中頻,音色混濁,畫面模糊。有一點發燒友普遍認為本來沒有低音的單元,要借重聲箱振動去加強低音才夠。因此,小口徑單元就要靠“箱聲"去幫低音。事實上,只要冷靜的客觀分析比較,即清楚知道箱聲雖然令“假"低音有所增加,但經處理而降低箱聲的小喇叭卻提供更優異的音響質素。

此項簡單實驗,只需比較加釘腳與不加釘腳的喇叭演出分別。不錯,發燒專家認為“虛不受補",書架式小喇叭加了釘腳之後第一時間印象是低音少了,甚至被形容為音色薄了。但若仔細 AB 幾次,便不難發覺加了釘後更真,由單元造出來的基本低音並沒減少,另外,加了釘的喇叭卻提供較闊、較深的音響台。

在“Hi Fi基礎談"裡不止一次說過了,再強調一次。喇叭重播低週的功能,被物理條件所局限。6 吋直徑低音單元,基本上沒有機會重播出準確的 50Hz 以下頻應。君不見幾多監聽級的名貴 12 吋單元,其最低重播週率都標示 40Hz。若想小口徑單元書架式喇叭像 Spica,ProAc,LS3/5A 等世界名器有靚低音,除非加超低音,否則都是加釘比不加釘好聲。

喇叭絕對要釘腳

為什麼?因為箱聲及其泛音產生掩蓋效應,箱聲是一種延遲震盪,當它發出音響時,喇叭本身已發出領先了的其他音響。最值得注意的是,那些緊隨主音而出的餘音,就是被箱聲所掩蓋的東西。餘音是殘響、是樂器與樂器之間距離之空氣感,是錄音所捕捉的反射音、二次音,是重整音響台相位結構的致命成份。箱聲既然掩蓋了上述這些產生 3D 感的微妙配方,那末,箱聲愈多,喇叭提供的立體感當然愈少。箱聲是影響喇叭真正質素的瞬態失真。

所以,把喇叭加上釘腳是絕對應該做的好事。一盒代價小小的 Hi Fi Tips,可以大大改善喇叭的音響台。如要改善低音,摩分音器,改孖線分音都有幫助。最徹底的,是加超低音玩 Bi-amp。

喇叭單元本身的瞬態響應,也是影響喇叭立體音響台效果的重要因素。聲盆分裂(cone breakup),分音器相位畸變,和音圈的響應遲鈍,都產生瞬態失真。有人形容音色清爽的喇叭做“快",這是描述瞬態敏捷的詞彙。但音色柔順透明的喇叭通常比清爽光輝的喇叭更“快"。

同樣,電子器材的瞬態失真產生掩蓋效果,亦嚴重影響到音響台的重播。理論上,重播音響台闊、高、深度能力愈強的擴音器,也是瞬態愈超卓的擴音器。換言之,也是最快。故此,筆者過去幾十年總認為一部高性能的膽機肯定快過一部缺乏立體感的石機。也許膽機輸出變壓器所帶來的延遲效應頗為線性,超高頻滾降率溫和,而半導體線路產生的延遲效應卻只限於某個頻段,甚至大部分頻段均沒有延遲失真。所以,儘管早年的半導體擴音器有平直的超寬頻響應,極低的線性失真、互調失真,它們聽起來多有刺耳的音色,不完美的諧波結構,和缺乏立體感的音響台。比對起來,反為比膽機“慢"了。瞬態響應是 Hi Fi 科技上舉足輕重的環節。

(原文刊於 1991 年 2 月號《Hi Fi Review》,作者 雷明 先生)