要做到高保真放聲,首先要對決定音質的四個主要方面,即音強(振幅)、音高(頻率)、音色(頻譜)和音品(波形包絡)有較深入的瞭解。 音強、音高、音色和音品是聽音的主觀感覺,它包括了心理和生理的因素在內。 而振幅、頻率、頻譜和波形包絡是聲音信號的物理量,是可以進行客觀技術測量的。此外，聽音節目的混響狀況，聽音房間的混響特性以及放音設備的指向性等，對聽音的音質也有很大的影響。
HIFI高保真放音技術 第一章 音質
一、音強（振幅）
音強即響度，是人兒對聲音強弱的主觀評價尺度，其客觀評價尺度是聲波的振幅。音強與振幅並不一致。
聲音震動的頻率範圍很寬，由0Hz到100kHz以下，但人耳可聽得頻率範圍較小，只有18Hz到18kHz左右。18Hz以下是次聲，20kHz以上是超聲。人對次聲和超聲是聽不見得，因而次聲、超聲得振幅再大，響度也是零。
很多動物與人不同。例如：海豚可以感受到次聲，因而他能感覺到海洋中遠處颱風形成的次聲震動，從而能夠預先躲離颱風中心。蝙蝠和一些鳥類能夠聽到超聲，因此可以在機場設置超聲驅鳥器。
將人耳剛好能夠聽到的各個頻率的最低聲壓畫出一條曲線，叫做聞域曲線，它顯示了人耳對中頻最為靈敏；聲音太大，人們也會產生難受的感覺，把人耳對各個頻率產生難受感覺時的聲壓繪製一條曲線，叫痛域曲線。
聞域曲線與痛域曲線的一端相交於20Hz左右，另一端相交於20KHz左右，它把人的整個可聞聲範圍包圍在內。在兩條曲線的兩個交點以外，是不可聞的次聲與超聲。
聲壓的單位是dyne/cm2(達因/釐米2，亦即μbar(微巴)'，1kHz聲音在聞域曲線上的聲壓是2×10-4μbar。人們把這一聲壓定為聲壓級的0dB，正如把0.775V定義為600Ω電路中的0dB一樣。不用聲壓而用聲壓級來表示聲音的振幅有明顯的好處，因人耳能聽到的聲壓範圍很大，約2x10-4ubar到2x103bar左右,對如此大範圍的變化,計算很不方便。 用聲壓級表達就比用聲壓方便多了。
聲信號振幅亦可用功率來表達。 聲波在大氣介質中傳播當聲壓在2x10-bar時,相當於垂直聲波傳播方向的單位面積聲功率流量為10-16W/om(焦耳/秒/釐米2),正如電壓0.775V在600電路中相當具有1mW電功率一樣。
人耳聽聞所需的聲功率是很小的,往往以μW(微瓦)或mW(毫瓦)作單位來計量。 例如,人們對話的平均聲功率只有30~100mW左右。
在18Hz~18kHz可聞聲頻率範圍內, 聽音者感受到聲刺激的響度,並不與聲振動的振幅一致。響度與聲音的頻率有關,人耳對中頻段1~3kHz的聲音最為靈敏,對高、低頻段的聲音,特別是低頻聲變得特別遲鈍。 人耳對高頻聲音的靈敏度還與人的年齡有關,兒童可聽到20kHz左右,中年人可聽到16~18kHz左右,而很多老年人僅可聽到12~13kHz。人耳還有一種特徵,即對高聲壓級的聲音信號,感覺其響度與頻率的關係不大,同振幅的各頻率聲音,聽起來感覺響度差不多;但對低聲級信號的響度,則感覺與頻率關係甚大,對低、高頻段聽音的靈敏度比中頻段大大降低。 聲音振幅愈小,這種降低愈厲害。
把許多聽覺正常的人的這種聽音特徵進行平均,得出等響曲線。 等響曲線是反映人對聲音振幅範疇心理和生理因素的曲線。
圖1-2等響度曲線
圖中每條曲線上不同頻率的聲壓級是不相同的,但人耳感覺到的響度卻是一樣的,所以叫做等響曲線。 每條曲線上注有一個數字,稱作響度級,它的單位是 phon(方)。很明顯,任何聲音的響度級等於與此聲音一樣響的1kHz聲音。的聲壓級。 因此,1kHz聲音信號的響度級(phon)總是等於它的聲壓級(以2x10-4bar為0dB的相對分貝數)。
由圖1-2曲線族可知,聲壓級低時,等響曲線上各頻率聲音的聲壓級相差很大,甚至差別50dB以上。 聲壓級高時,等響曲線近似一條平線, 亦即等響度的各頻率聲音的聲壓級基本相同。 另外,曲線族在高頻段不論是高聲壓級或低聲壓級,曲線的斜率以及等響曲線間的間隔幾乎相同,這說明聲壓級變化時,響度級的變化幾乎相同。 而曲線族的低頻段,低聲壓級曲線的斜率大得多,等響曲線間的間隔也小。 這說明低頻率低聲壓級時,聲壓級有一點變化,響度級變化會很大,而低頻率高聲壓級曲線則近似為平線,與高頻段情況相近。
等響曲線概念在高保真放聲技術中是十分有用的。 現舉例說明。 當我們重放高保真音樂節目時,如把音量開得較大,則感覺高、低音均很豐滿,如把音量關得較小時,則感到頻帶變窄,高、低音都減少了,特別低音幾乎聽不出來。 於是,有一相當流行的說法: 這是由於音量小,推不動揚聲器,低音出不來。 顯然,這個概念是不正確的。 事實是: 當音量關小時,低音與中音均按比例減小,由於人耳等響曲線所示現象,低聲壓級時,低音的響度級還要再降下許多,因而產生上述現象。例如當響度級為90phon時,1kHz聲壓級為90dB,100Hz聲壓級也基本上是90dB。 但從等響曲線族可看到,當音量關小為50phon時,1kHz聲壓級為50dB,100Hz則要求有67dB聲壓級才能同樣感覺50phon 的響度級,亦即聲壓級要求高17dB。但此時的100Hz聲壓級仍為50dB,所以人耳聽起來100Hz聲音象是比中頻段衰減了17dB,因而聽不見了.
為防止低聲壓級聽音樂時高低頻響度下跌問題,人們設計了響度控制器。 當音量關小時,同時按等響曲線需要提升高、低頻。 所以,響度控制器對喜歡關小音量聽音樂的人們是十分必要的。
對音樂的正常聆聽,最好不要關得太小,保持85 phon左右的響度級最好。 太響了也容易使人疲勞。 人們日常生活中常遇到聲音的聲壓級如圖1-3所示。 人耳對聲壓級和響度變化的最小分辨力一般約為1dB左右。
1-3 各種日常聲音的聲壓級
圖1-4 便攜式聲壓計
聲音的聲壓級與響度級均可藉助聲級計進行測量。 圖1-4是便攜式聲級計。 測量聲音響度時,儀器內應接入等響曲線特性網絡,這叫做等響計權。此時,聲級計的讀數便是響度級了。 由於等響曲線是一種連續的曲線族,因而只能選出代表性的三根作響度測量的計權曲線,如圖1-5所示。 曲線A(40 phon)是低聲級計權,亦即聲壓級在22~55dB之間時用此檔。 曲線B(70phon)是高聲級訃權,亦即聲壓級在55~85dB之間用此檔。 曲線C(頻響平線)是很高聲級計權,亦即聲壓級在85~140dB之間用此檔。A、B、C三檔曲線藉助轉換開關進行選擇。 進行響度測量前,首先需要測得聲壓級,然後按此聲壓級選擇計權曲線。
圖1-5 等響度計權曲線
圖1-5 等響計權曲線
閱讀更多 山與山峰 的文章
