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发表于 2021-5-14 08:03:15
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声波受影响会因而增加或减少
声波随着不同的波长、幅度、方向和相位关系,会互相减弱或加强。对任何房间,某些声音的波长,会是房间的一个或多个方向长度的整分数或倍数。当声音音调中,包含有相同的波长成份时,而且连续发响,房子的边界就会把声音来回反射,而这些声音一次又一次地走着重复的路径,并且以很精确的间隔形成某些地方很弱,另一些地方很强 (对于一些所谓瞬变的声音来说,则无此现象,因为反射声音来到之前,声源早已消失) 。其中,最强音的地方叫做波腹,最弱的地方叫做波节,整个现象称为驻波 (standing wave) 。房间会产生驻波现象的特定音调,叫做表征音调。声音的频率低于200 Hz时,它的波节最容易被觉察出来,在大多数的是方形聆听室,沿着长、阔、高三个方向长度的1/8,1/6,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4,5/6和7/8等地方,就是波节的地方,离开这些地方,就会有清新的回放声音。这就是我们在聆听室里摆放音箱设备,聆听者的「皇帝」位置等设定依据。
另外,表征声音的其它物理特性还有:音值,又称音长,是由振动持续时间的长短决定的。持续的时间长,声音便长;反之则短。从以上主观描述声音的三个主要特征看,人耳的听觉特性并非完全线性。声音传到人的耳蜗内经过处后,除了基音外,还会产生各种谐音,及它们的「和音」和「差音」,并不是所有这些成分都能被感觉。人耳对声音具有接收、选择、分析、判断响度、音高和音品的功能。例如,人耳对高频声音信号,只能感受到对声音定位有决定性影响的时域波形的包络(特别是变化快的包络在内耳的延时),而感觉不出单个周期的波形,和判断不出频率非常接近的高频信号的方向;人耳对声音幅度分辨率低,对相位失真不敏感等。这些涉及心理声学和生理声学方面的复杂问题。
我们读到这里要注意的是:“声音除了基音外,还会产生各种谐音,及它们的「和音」和「差音」” 这些「和音」和「差音」都是我们的聆听室最不欢迎的声音,它们会扰乱了我们所聆听到的回放出来的声音的准确性,破坏了一切我们所希望有的、美丽的聆听感觉,「贵气」当然亦包括在内。最好的方法就是要将音箱扩散出来的第一、二次反射波尽量设法吸收,不能让第一、二次反射波,将音响器材在聆听室里回放出来的声音扰乱,或者因此而产生声音的和差综合作用,将原始声音完全变形。我们能够重点地解决掉声音的「和音」和「差音」问题,聆听室里回放出来的声音便会变得清晰纯净,「贵气」弥漫了。
听音环境的黄金比例
一间房的高、阔、长的比例是十分重要的。大套音响组合在一间理想的房子里,回放时便有最佳的频率响应宽度(Frequency Response Range)。换句话说,这样的组合也可以尽情发挥回放声音的最高至最低频率,声音的平衡度亦会较高,产生驻波的情况极微。 第一反射音波(Primary Reflection)和多次反射音波(Secondary Reflection)的互相干扰情度不至造成混乱。基音(Fundamental)和谐波(Harmonics)的结合又能尽善尽美。声学处理 Acoustics treatment 是一门几乎是难以捉摸,莫测高深的学问。声学处理专家都费尽心思找寻最理想的聆听室房间比例,也就是发烧友口中的「黄金比例」,其中有一个是人们最常用的就是0.618 : 1 : 1.618, 例如高 8 尺,宽 13 尺,长 21 尺,空间体积2,184 立方尺。在同一房高的比例中,空间越大,回放出来的空间感也会越大, 低频的回放响应也会更加理想,低频频律也比较在小的空间会潜得更低。高频的周波很短,所以一般大小的房间对高频回放没有影响;但低频回放却是另一回事,20 Hz 频率的正负波长是 56 呎;要听到20 Hz频率的声音,房间长度要足够容纳半个正波长的度--28 呎。但这个长度并不是直线量度的,音波并不是一种平面波形,它是由声源物体(单元),以最大角度向四面八方作半球形的方式扩散。例如一个10 ×16 ×26 呎体积的空间,就可以量度到 27.7 呎长度的对角线,也可以听到 21 - 22 Hz 的超低频了。
房间对声音的重现十分重要。音响组合能不能作全面性发挥,主要的影响因素是「房间」。房间虽然越大越好,不过要以市面能买得到的后级输出功率为准,「空间体积」应该不能超过两万立方呎。而这类空间的高、深、阔的乘积,也足以令器材回放出的声音达到几可乱真的现场感,音场深阔度、空间感等等幻真的感觉。房间处理得越宁静,后级的输出功率的相应效能越轻松。所以,隔音设计越好越有利。声学上的处理,可以进一步将「房间」的效应提高,不但改善驻波、音波互扰等一切的常见问题,更可以制造出较实际体积更大的幻觉空间,从而得到更超卓的现场感受。
聆听室音响的回放出来的声音不好,很大程度是由于房间声音反射的平衡造成的。以一套合格的器材来说,在生产时是按技术指标做出来的,用仪器又测试过。但一旦接上音箱,放到一个现实的家居环境,而不是一个已消除了驻波的音响实验室,问题就会出现。任何最高明的音响工程师,他在设计一套音响时,都不可能考虑到千差万别的聆听环境、空间。音响好玩,就是因为希望能够调校出一种组合,能够回放出好听的声音来。这是一件颇具挑战性的事情。
这里我不是推崇大的聆听室较好,我知道一般人拥有的聆听室体积也不会太大,我现行的聆听室也不超过 30 米²,我自己一点也不气馁,反而极力设法去改善它。结果我找到了方法,将本来想将它拆墙扩大到 50 - 60米²的计划取消了,省了不少钱。这就是声学处理的效果,它把我的聆听室神奇地变大了!
聆听空间对「贵气」的影响
现在谈论的问题渐渐具体了,是一件发烧友知道但忽略而又不懂得应该怎样去做的事,是一件发烧友追求「贵气」立即要做的事--聆听室的声学处理问题。这是一件非常重要的事,要聆听声音好的音乐,就不能忽略去正视的事情。对音响聆听室做了声学处理的后的回放效果改善,会令你惊诧得目瞪口呆、拍案叫绝!花费不多 (我现行聆听室的面积不到30㎡,我只需要花了八千多元制造了一批扩散板,就能够将聆听室的体积扩大了一倍),效果奇大,可以说是化腐朽为神奇--聆听室变得宁静了,音乐精致清晰了,音场清楚玲珑浮凸,几乎可以触摸得到,花这些许钱真是十分化算。音质和音色提高了,在听录音好的软件时,「贵气」自然随着而来。下文作一个简单的描述:
「风闻我的音响系统有大跃进,小镇里的请缨的志愿军来了不少。七八名发着烧的大汉,七手八脚的将全部扩散板摆放在计划的位置后,该是聆听付出的金钱和劳动能收到怎样的效果的时候了。
「开声后的第一个感觉是:整个聆听环境忽然变得宁静寂穆了(不单是七八名发着烧的大汉鸦雀无声,瞠目结舌不作声,而是整个聆听环境本身完全没有背景声音了) ;另外一个方面,音乐的节奏聆听起来似乎变得比较「慢」了--它实际上并不是真的变得比较慢了。事实是音响系统在诠释音乐的时间空间,彷佛忽然间变得充裕起来,不必匆匆的去处理,有很多时间去作细致分析,宁静寂穆令回放出来的声音显露得更清晰玲珑、纤毫毕现。弱音乐段的迅态,是一种很难呈现得令人信服的音响回放特性,这时变得轻而易举,我在我的音乐软件中,挖掘出很多以前忽略了的迅态信息…
「习惯了聆听匆匆而过的声音分析的人,骤然聆听到这种颇为陌生的演绎,难免不引起产生这种「慢」的感觉。这是一种就像是从以往的简单的听热闹,升级到细品音韵;从纷乱烦嚣的「急功近利」华尔街股票联合交易所,忽然置身在一个寂漻无为的「看破红尘」寺院里;从吵闹嘈杂进入到空灵宁谧;就像彻头彻尾的一种人生观概念的骤变,不由不感到陌生。「这种从容不迫的、优游豁达的、闲云野鹤的、逍遥怡然的、淡漠超脱的、慢条厮理的、悠闲潇洒的、一尘不染的、抽丝剥茧的、纤毫毕现的处理音乐讯号的姿态,是我个人最为向往的、可遇不可求的、可望不可即的、雍容高雅的气质风范。它是音乐再生十分珍贵的「贵气」呈露!
「我的Restek Exponent后级放大器的储备裕量(head room) ,在这里发挥了它的无比功力,将仅有0.83灵敏度的Dynaudio Consequence音箱,驱策得淋漓尽致。因为聆听环境忽然变得宁静寂穆了,1800瓦输出功率的Restek Exponent后级放大器的力量变得十分充沛,将Dynaudio Consequence音箱推动得更加挥耍自如,不再需要较大的空间,也能舒展出Consequence音箱的本色。」
为什么音响的声音会不好听?我要先为「音响不好听」下个简单的定义。所谓「音响不好听」,指的是声音听起来让人感受到不舒服、心浮气躁、听不到几分钟就想关机;亦即是听到的声音尖锐刺耳、干涩、一点也不甜美、单薄、生硬;或死板、缺乏活泼生动、光泽和丰润、浑浊不清、高中低声音不平衡、某几个低频频率音量压过其它声音的等等。我建议发烧友朋友们在聆听室听音乐时,不妨抱着一只小猫在膝,假如小猫在你怀里乖乖的熟睡不走,好,你的音响系统回放出来的声音一定是悦耳的,奇次谐波不多!我真的试过这样做,我测试的是「仿真」和「数字」讯源的分别,结果小猫在回放「数字」讯源的时候挣扎着跑了,我好奇地跟踪它究竟想到那里去?原来它跑到另外的地方去睡,大概不是我的膝盖太峥嵘,睡起来不大舒服的原因吧!事实说明:小猫的耳朵是灵敏的、分辨得出声音剌不剌耳这回事的。
音响声音好不好听,除了影响我们对音乐的感染力之外,还有什么关系呢?根据我多年聆听的经验,当我们在听好听的音响时,心情会不自觉地愉快起来,对人对事变得更乐观;反之,当我们长期处于不好听的音响之下时,心情容易低落,对人对事都会变得缺乏耐性,脾气也容易暴躁。所以,音响迷人千万不要小看声音好听与否,长期的聆听结果对自己生理、心理所产生的坏影响,会是根深蒂固的。
音响声音好不好听,空间因素影响最大( 据很多国内外的音响专家的见解,聆听空间因素的影响约占60 %)。了解声音好不好听的基本定义、以及声音对生理、心理的影响之后,接下来我们要探讨,到底是什么因素让音响的声音变得好听?或变得不好听?在此,首先从不好听的角度切入,这样比较容易让大家有「切身之痛」的了解。我认为影响声音表现的因素,依其影响的深浅重要程度次序排列应该是:空间因素、器材搭配与调整适宜因素、和器材本身的质素好坏因素。器材本身的质素好坏因素,会选择的话,相对来说还是比较容易解决--用钱就可以解决。器材搭配与调整因素,如果没有相关知识,就算有钱买回来了很好声的器材,但除了器材本身的好坏因素影响很大外,还要使用者搭配调整的功力要高(在再谈音响「贵气」一文中的Gryphon + K2音箱例子说得很清楚),好的器材全部加在一起,回放出来的声音不一定就必定好听,尤其是如果器材本身质素很差,空间布置得再好、一切的努力也是枉然。
有机会我们或者会在 “四、五…谈音响贵气” 中详细讨论,不过谈的已经变为老陈皮了,因为我曾接触到的音响设备都是老一辈的,从来没有多大机接触到国产的新产品,因此所想谈的相信对大家帮助不大。在这三项主要因素中的空间因素也是最难以克服的因素,也是这次我们重点针对音响空间,寻找一个最便宜的解决办法。
怎样的音响聆听室形状,会导致音乐不好听呢?通常,要判断一个音响空间到底能否发出好听的声音,除了用耳朵聆听之外,有经验者也可以用眼睛来观察。形状不对时如果不加以改善,我想就算是换了贵达数百万的音响器材也是枉然。一间空荡荡的聆听室,里面除了音响器材与椅子之外,什么都没有的空间,最大的问题就是残响时间太长,尤其是高频段的残响时间更长,这使得音乐听起来不仅吵耳,声音含混不清。残响时间太长,音量无法调大去听音乐,显得中频段与低频段都会虚弱而不丰盈。以这种空间听音乐,就算花再多的钱购置音响设备,都无法获得美妙好听的声音。
有一项屡试不爽的处理音响空间法门是:「聆听室的东西放得越多、放得越凌乱;回放出来的声音,比较东西放得少和东西放得整齐好听」。所以,下文中附着说明的我的聆听室照片中,除了上文说的杂物之凌乱外,墙壁上摆着的扩散模板间隔格里,我都放置了杂物,地板上也乱放杂物,这些物品也都有助于声波的吸收与扩散。
城市里大部分住宅都是钢筋水泥建成的,所以墙壁与天花板当然都是水泥灌浆、或由砖块砌成、玻璃窗间隔而来;地上铺的作多数是磁砖,这样构成的空间可说是「硬调」的(Hard room硬调空间 :指这个空间的表面对声音的吸收值很低,因而令声音高度反射 )。( Reflection声音的反射: 声音的反射即某一数量的声波能量,一个表面上反射而去。声音与于光线的反射一样,声音的入射角等于声音的出射角。坚硬和非多孔性表面的反射多于软性多孔性表面。有些声音反射能将音乐或说话声音讯号迭加起来。) 与北美或欧洲的发烧友朋友相比,他们的聆听室结构多数是以木头、夹板构成,就连地板也是木板铺成, 而四壁则以石膏板钉成,天花板是木架子钉上薄夹板的结构,这是「软调」空间( Soft room软调空间 : 即是说这空间带有高度吸音的表面 )。这种软调空间最大的好处,就是声音听起来不刺耳,相当温暖;不过它也有害处,就是低频频段,因为缺乏坚硬墙壁或地板反射而显得软弱和缺乏力度;由于木板容易因为振动而吸收低频,所以听起音乐来的低频,总是比不上具有硬调空间性质的「扎实」。
高频频段在硬调空间容易受到光滑、坚硬墙壁的反射(音箱的第一、二次反射,见第五页的解释),因而产生大量超过耳朵负荷的高频量感;低频段也会因为空间低频驻波的关系,而产生过度的低频量感。试想,高频段量感多得刺耳,低频频段量感多得浑浊有压迫感,而中频段却被夹在这二个变形频段之间,这种整个高、中、低频段被严重扭曲,声音的整体平衡被破坏了的音乐怎能会好听呢?
高、中、低频段的量感平衡被破坏,音乐听起来当然不会好听!这就是我们常遇到的硬调空间聆听室的问题结征所在。很多发烧友朋友都会踫到过这种的经验:怎么换过好几套音响系统,在这个空间中听起来声音特性都差不多?都一样会尖锐刺耳难听?因为每个空间都会有不同的长、宽、高比例,应用了不同的建材和装潢材料,所以不同的空间处理,产生不同性质的声音特质。硬调空间的声音特质是:高频段尖锐吵杂刺耳,中频段不够丰润,低频频段会在某频段处显得浑浊、某频段处量多而缺乏弹性,低频频段完全丧失了解析力、浑浊而毫无细节。
设法将「完全硬调」转变为「软硬适中」,硬调空间就有可能聆听得到好的声音。要做到「软硬适中」,需要懂一些相关知识:如对吸收声波材料的掌握、对声波扩散的了解和怎样去摆放这些声学处理材料等等。我在广州海印音响城就看到许多现成的空间处理商品,它们是针对「软硬适中」空间而设计的,例如二次余数扩散板块 ( 简化了的 )、泡棉吸音板 ( 仿制RPG的Skyline )、各种形状的吸音柱以及「低频陷阱」等等,我认为制造商本身对自己的产品认识不深,仅是见有利可图而抄袭出来,仅样子有点像,效果却大打折扣。
其实买家也是一知半解,听说有改善音质作用,就买回来试用吧了。如果能够正确的使用这些市售现成品,有机会得到「软硬适中」的空间。不过,这类空间处理商品必须使用相当的数量,才能达到适当的声波吸收、反射、扩散的效果,才能把「硬调」空间转换成「软调」空间,这样将要花一大笔钱。
我们在家中听音乐的地方比原来录音的场地细小得多。天花,地板和四壁的音波反射距离短了很多倍。喇叭发出的直接音波,和反射音波到达人耳的时间跟实际录音环境会有差距。而这些差距却足以扰乱录音原载的定位,音场,层次,亦同时影响音色,共鸣,甚至音质的结构肌理 ( Texture )!
改善的方法主要有三个,就是吸音Absorption,漫射(或扩散)Diffusion和反射Reflection。只用吸音物质而不用漫射物体的毛病,是应用不法时会造出「死声」。最可惜的是漫射物质过往只供专业人仕应用,因为售价高昂一般人不敢罔效。
我处理我的聆听室的声学方法,是自己画图纸叫木工师父去做,这样就节省得多金钱,相信效果会较买成品好得多。记得十多年前翻译那篇介绍RPG产品文章时,就对Diffractal测试效果十分满意,但代理的订价一块要港币八千多元,怎能买?能买多少块?我现在自己做,花了仅是从前1 / 20的价钱就能有一块,还会在乎用多少块?总之,用多少块才会有好听效果,就做多少块啦!看来用以前买一块Diffractal约价钱,差不多就能够将目前的聆听室的声学处理做妥,这一点点钱该不该舍得花?
当年我翻译这些文章后,自己当然是见猎心喜,但计算下来要花十多万元去买材料,才够我的聆听室摆布,因为当时我的音室空间还未达理想,花这些钱是否值得,何况这些东西完全可以仿造的?便搁置下来。现在想起来有点后悔,因为自己错失了好多年聆听精致音乐声音的宝贵时间。现在的聆听室还不是同样不十分足够空间?结果放了这些仿造的神奇音色调节板后,效果不是很好吗!事实上这时的聆听室,还未能说达到百分百的调校妥当,仅达70 % 吧了。因为聆听室的天花、四边墙的高端、地面…我还未有作适当的处理。
在这里,我引入一个聆听室的「残响」问题。残响的英文是reverberation,表示:一串正在消散着的回声,有恰当的空间与时间去让它们彼此互相融合而渐渐衰败。聆听室有适当的残响时间,音乐听起来就会清晰、丰富、温暖。残响时间过长则:音乐听起来吵杂、混浊与虚软。残响时间过短时:音乐听起来会感到干涩、死板、单薄。
我想发烧友朋友多数不可能拥有残响时间测试的仪器,我们只能够以自己的耳朵来判断残响时间是否适当、过长或过短。通常,我们讲话时的声音如果觉得相当丰润,说话时不会感到吃力,拍掌时空间中没有高频的回响,仅听到掌肉的拍击的掌声,这样的残响时间就可以说恰当了。如果一进房间讲话就感到吃力、或讲话会带有浓重的鼻音,那就是残响时间大长了。
残响时间太短,音乐听起来干干死死的,不够丰润饱满,就应该采用表面光滑的二次余数扩散模板,必须分散使用,因为这样可以提升吸收或反射、扩散的「效率」,可以用比较少的材料面积,得到更大的吸收、反射、扩散效果。二侧墙「软硬适中」的原则是吸收、反射、扩散总面积各占三分之一,第一区最靠近音箱处是反射区;第二区在二侧墙的中段处是吸收区;第三区在靠近聆听位置处是扩散区。最有效的扩散声波方式就是应用二次余数扩散模板。音箱后墙与聆听位置后墙,是最容易产生驻波的地方,降低驻波的能量(驻波无法完全消除,只能降低能量)是首先考虑要点。音箱后墙要保持坚硬的墙面以提高反射能力,这样才能把音箱的能量毫无损失的传送出来。假若音箱后墙用厚夹板钉成,会严重吸收中低频以下的频率,让低频不够扎实有劲;同时会吸收过多的中频,让中频段乐器形体变得细瘦,钢琴与人声不够饱满。
我现行使用的二次余数扩散板块的表面是光滑的,也会有反射作用。反射区里,我同样摆放了二次余数扩散板块Diffractal,效果不错!以声波扩散的角度来看,用扩散来取代反射,其声波扩散的效果将会更好。不过我考虑的是,一旦室内使用太多的二次余数扩散板块,这些扩散板块都是木板做成,它们是否会吸收掉太多的中频段与中低频段声音呢?这中频段与中低频段被吸收得太多,听起音乐来就会不够有劲,不够饱满,这是我所担心的。当然,实际听起来并没有产生这种情形,看来更多的扩散板块能保持更丰富的回放能量,这是始料不及的额外收获。
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