HiFi基礎談 一：High Fidelity 20至20000
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。
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！
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。
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。
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）
