Distortions found in audio equipment


 

 

音響一般由音源、功放、音箱三部分組成。據測算,功放與音箱的失真度占整個音響系統的80%以上,因此功放和音箱的素質顯得尤為重要。

功放是功率放大器的簡稱,旨在把音源讀出的微弱音樂訊號放大至能推動音箱發聲。從元件上分類可分為:電子管功放和電晶體功放。工作原理上可分為:甲類、甲乙 類、乙類三種。從理論上講,甲類功放諧波失真很小,因此傳真度相當高。甲乙類功放傳真度低於甲類。如製作工藝很高,也可以達到較高的傳真度。

功放的失真就是輸出訊號波形中出現了不希望出現的波形變化,引起了聲音失真,主要有諧波失真、互調失真、瞬態失真和相位失真等等。

諧波失真又稱諧波畸變,指音響設備重放後的聲音比原有聲源訊號多出的額外諧波部分,負反饋網路的缺陷或功放的非線性均可引起諧波失真,以新增加的諧波有效值總和占原有訊號強度的百分比來表示。一台高傳真功放的諧波失真在全頻範圍內應低於0.6%,否則聲音聽起來發幹、發硬。一般來說,在1000Hz是功放失真最小 的頻率,因許多廠家把這一頻率的失真作為標準,這是不全面的。

互調失真是指兩個振幅按一定的比例(常取4:1混合的高低頻訊號)通過音響設備後,產生的新非線性訊號的現象。用非線性訊號有效值總占原高頻訊號振幅的百分比來表示。通常大多數功放的互調失真都略大於諧波失真,對高傳真功放而言,互調失真不應比諧波失真大很多,最好不大於10%。在諧波失真小於一定值時,訊號的傳真度在很大程度上取決於互調失真。

瞬態失真也稱瞬態回應,通常以輸入方波訊號或具有方形包絡的正弦訊號波列(碎發聲,如爆炸聲、槍聲、鼓聲等等)在通過音響設備後,其波形的保持形狀能力。瞬態失真有瞬態互調失真和轉換速率過低失真兩種。瞬態互調失真的產生是由於功放的負反饋設計有誤或甲類功放工作點不當等等引起的。通常電晶體功放採用大環路 深度回饋,這種情況下一個訊號必須先經過功放放大,然後再回饋到輸入端,由於“時間差”的原因,兩種波形步調不一致(理論上應一致)導致互調失真。由轉換速率過低引起的瞬態失真是由於功放跟不上訊號迅速變化,出現的“反應慢”現象。一般情況功放轉換速率最好不低於20V/us(即功放在1微秒內電壓從0升 至20V,優質功放可達100V/uS)。從聽覺上判斷,瞬態失真會使聲音高頻分辨力變差,影響聲音的清晰度,使音樂失去透明感,聲像也模糊。相位失真是指由於不同頻率的訊號重放後,時間關係不對應所形成的失真。在音樂重播時,相位失真將會直接影響“聲象”的品質和方位,因此購買功放時一定注意“聲象”的品質和方位如何。

音響系統的雜訊一般來自於兩部分。一個是由系統外部的干擾,另一個是系統內部產生的,即由組成系統的各種元件本身所產生的雜訊。外部雜訊消除後,系統內部噪聲就顯得尤為重要。通常功放的雜訊大小常用訊號的最大電平與雜訊電平比值的對數即分貝表示。其比值稱作“訊號雜訊比”,簡寫為S/N或SNR,簡稱訊噪比。大多數優質功放的訊噪比能達到90dB以上。

音箱看似簡單,卻體現了極其高深的聲學學問,一個著名品牌的音箱不僅僅體現了高深的聲學學問,也散發出強烈的民族氣息。

失真是一個令人害怕討厭的詞語, 大概是由於它的負面意義吧。一直以來,在電聲產品上,失真都是一個重要的指標。但對發燒友來說,失真的真正意義在哪?

當一個訊號經過傳輸,或經過放大,理論上來說要保持和原訊號完完全全不變是不可能的,故此,從技術的角度看,人們總希望它的失真度越小越好。可是近年大部份資深發燒友都會同意,在聽感上來說,失真度這指標卻不能有效地反映器材的好聲程度。如剛才說過,既然訊號經過傳輸或放大不能保持和原訊號完完全全一樣,期間一定出現一些變化,這變化是什麼呢?大體不外乎"加多"和"減少"。"減少"這概念較容易明白,就是原訊號在傳輸或放大過程中遺失了一些東西。至於"加 多"就有較複雜的內容了,簡單來說,就是在傳輸或放大過程中,衍生出一些既源于原訊號又有別于原訊號的東西。由於這些都是原來沒有的,故也只能是失真的部份內容。 在聽感上,這類衍生物有時竟會有神奇的作用,譬如說,一些新增的諧波,明顯起了像味精的作用,喜歡的人會覺得加了聲音更音樂化。又如話筒效應 (microphonic)又提供了一些發燒友用作調音的一種有效手段。甚至乎相移(Phase Shift),這個一聽起來都不像是好東西,也可以巧妙地被用來美化音色。在錄音過程中加進激勵效果,使低音衝激力更大更結實,就是運用了相移這東西。於是有一派以最後聽音為取捨的,大叫失真無傷大雅,因為如果把失真換成"美化物",或"味精",相信人們對之的抗拒會大為減少,而另一派主要是工程師,卻大 聲說:"數字勝於雄辯"(numbers don't lie)。這樣的爭論,曠日持久,究竟誰是誰非? 

這裡,我們先不用發燒友這概念,因為一般人可能會傾向于認為發燒友是一些走火入魔的怪人,上面的爭論會對什麼人有最大的影響呢?答案是喜歡音響的人,這也就是英文的Audiophile,音響愛好者了。 至於誰是音響愛好者,這本身已有很大爭議。這應該涵蓋一切喜歡音響技術和聽音樂的人,而不應把它局限於擁有價值連城的Hi End器材的一小撮。相信大部份讀者發展音響的愛好,往往都是由喜歡聽音樂開始,而最先接觸或使用的都會是一些普及的器材。較年長的朋友可能還記得在小時候跟鄰家的大孩子一起自己弄礦石收音機,那時候從晶體耳塞傳來的音樂令人至今難忘,當然晶體耳塞根本不能提供什麼低頻,可是它的中頻瞬變,與及高音的表現,都不是一 般晶體管收音機的小揚聲器所能比擬。雖然後來才知道AM廣播的高頻只有7 KHz,連諧波也不會高到10 KHz,但那個時代的簡單礦石收音機卻開始了許多人往後漫長的發燒歷程。

還記得多年前香港電臺第4台的每月音樂會,在不太大的一個錄音間裡聽鋼琴獨奏。當時的感受非常美好,音色通透自然。於是心想,如何在鋼琴前放兩支主咪,第三支掛高以收取堂音,在混音之前經膽器材調校…想得很遠。但當回到現場的樂音中,很快明白,要重現現場的效果,要重拾現場聆聽者的感受,恐怕人類還要作很大的努力。

說回先前的爭論,以發燒友為主的一派,大可稱之為主觀主義者(subjectivist),他們堅持現今對失真的瞭解和運用還很有限,故失真的測量並不是故事的全部。至於以工程師為主的一派,可稱為客觀主義者(objectivist),他們堅持以科學手段去測量和區分器材的優劣。現實可能確是由矛盾組成,綜觀各種失真的被發現,被測量,以至人們找出對策,諸如總諧波失真,當改善它之後,原來帶來了TIM瞬態互調失真;又譬如CD的jitter,被發現和對付,還只是很近年的事。

至於兩派誰對,顯然兩者各有各對,因為他們爭論的不是同一樣東西。發燒友其實不自覺在聽感上找尋自己的喜好,而工程師卻力圖客觀地找出衡量器材的標準。故此爭論的答案是客觀測量標準並不能決定主觀的個人喜好。 有人喜歡無源前級,有人反對,一下子大家都升級到什麼音樂感等抽象名詞上爭論,其實這只是兩種個人喜好的爭論,是兩種不同的主觀立場。說實在一點,他們爭論的,其實不是音樂重播的表現,而是兩種前級本身的特有音色。究竟訊號經過這兩者,有多少"加多",有多少"減少",工程師插到其中,又能否排難解紛,抑或是會使渾水更渾。這一切,由大家自己下結論好了。