Acoustics是一门PhD级学问,绝非Hi Fi写稿佬可以在基础谈用三几千字讲完的题目。最可悲的,是发烧友十居其九不理acoustics理论,以为Hi Fi可以用其他八宝搭够,由不好声变成好声才是高手。私以为,音响学是必须正视的东西,胡乱摸象鼻象尾巴,於事无补,甚至弄巧反拙。
玩Hi Fi需注意的基本音响学理论,不是神话,是科学家们在过去几世纪以来积累的经验及数据,加上近年甚嚣尘上的“听觉心理学"(Psycho-acoustics),问题变得更有趣。
音响主要是由空气震荡而产生。没有空气,震荡也可以在液体或固体中进行。可是,没有震荡,却没有音响。
音波的形态,和将一粒小石投在水面所产生可见的波纹一样。但最要紧记的,是音波以震荡点为核心产生360度扩散的立体波辐,而肉眼所见的水波却是平面的。
音波与电波、光波震荡特性完全相同,在碰到阻碍时会有影子、折射、反射,透射或吸收的应变。因此,在居室里,扬声器放射出的声波就形成了错纵复杂,极不规则的图形。
「Hi Fi基础谈」在《Hi Fi音响》创刊号中第一节就企图向读者解释音响的物理特性。今天不打算从头再开始讲过了,姑且假定读者们已升了级,有了基本常识吧。
Hi Fi之道,是要耳朵从器材上听到现场声响之原本。
现场声响之处理,可能是即场转播,或实况录音,或录音里经过预调而臻达录音师所需的录音。不论声响的来源,总之耳朵听到的Hi Fi,与原音不能有加多或减少。现场所发生的全部声响,包括了咪高峰所拾得的直接音及间接音(即反射音),后者包括第一次、第二次或更多次的反射音,视乎声音衰减率之强度。声音在空间进行的衰减度,是以Log为单位,它在空中走得愈远,便需要愈大的能量将音波填满立体空间。空间愈广阔,衰减也愈迅速。
居室音响特性
声波的密度,可以用人工控制,自古以来,人类已懂得把双手套在咀巴前面形成一个号角形,将叫声的集射力增强,令它以直线向前方传得更远。声波愈高,波长愈短的音响,也更具向直线推进而不作立体扩散的特性。后生仔用舌头顶住齿颊间鼓气,可发出音调极高集射性极强的声音,由地下打上十几楼,叫上面的兄弟落街玩。这种极高频不像在楼下大声嗌那样骚扰邻居,由于集射力强,隔离单位已可能听不到这讯号。
北欧维京人有件长逾7尺的传统号角,能发出密度最高的中频,立体扩散,在峰顶吹奏,方圆数里范围内听得清清楚楚,这是充份运用音波扩散及回音反射效果的中古acoustics科艺。
上述实例,说明了人类怎样利用音响特性在不同环境达到不同效果。这是acoustics的物理本能,换了不同环境,它也产生不同反应。在瑞士一间夜总会里吹奏维京长号,音响画面跟在阿尔卑斯峰顶吹奏绝对是两回事。在家中听芝加哥交响乐团在芝加哥Orchestra Hall的录音,跟在现场听真实演奏又怎会是一回事哉。
理由太简单了,是因为家中听Hi Fi时耳朵听到音乐厅acoustics加上听音室acoustics,其他扩音失真不存在的话。
因此,听音室acoustics是影响Hi Fi素质最重要的物理反射;绝不能用甚么了哥八宝可以消灭之。
因此,聪明的发烧友(例如50年代初的我)也一定联想到,无残响室(anechoic chamber)才是听到100%现场音响画面的Hi Fi房。
可惜,这附会是错误的开始。
建造一间无残响室,费用当然高。但半无残响室却相对地容易造,价钱也平宜得多。一般录音室的音响控制方式,也就属于半无残响室。我们后生时听单声道Hi Fi,全室满铺所谓“隔声板",地台满铺地毡,也算是半无残响室。这些听音室,多数只消除了100Hz以上的反射波,人走进去,但觉耳膜有少少痛,连呼吸起来也有真空感。建造这类听音室的人,起初总认为只有“无特性"、即“无残响"的聆听环境,方克提供原汁原味绝无半点渲染的真切音响回放。
消灭驻波方法
现实里,一对喇叭在无残响室里播出的音响画面,是两点式二声道,左+右的物理作用,可提供非常清晰的左至右定位,但由于缺乏反射波,3D音响台建不起来,左至右音场阔度很难阔得过喇叭的距离,乐器定位都是一粒粒,分不出乐器件头的大与细。
这已是控制得好的例子了,在更差的场合里,居室满铺吸音物的吸音曲线与周率成正比,令居室变成了有强烈驻波,低音混浊,中音乾硬,高音刺耳的垃圾房。
因为,我们日常所应用的吸音板,或吸音发泡胶,其吸音曲线均与周率成正比。而且,所能处理的频率均在100Hz以上。一般8至9尺楼面的box式屋宇,驻波周率是40至60Hz,任何吸音板或发泡胶面对如此低的周率,都是束手无策的,这包括别超代理的凹凸板RPG在内。唯一目前在韍上买得到,能有效地吸收100Hz以下的现成东西,是Tube Trap。Tube Trap的结构,是让无孔不入的低周从Tube的顶端钻进去捕杀之,它的圆柱表面,却对中、高周有反射特性。
RPG及其他材料,经处理后也可产生吸低音功能。基本原则是反射高中音而让低频鑽入吸音物的内部不再出来。一般播音室的墙壁,有10寸厚,内藏吸音棉,低音能穿过表层的有孔板,便被吸收。
一间8至9尺楼面的Hi Fi房,如想没有(或很少)驻波,最佳方法是对症下药,用仪器测知驻波周率,用适合的Tube Trap在墙角捕杀之。其次是将部份墙壁加厚至10寸,照播音室规格造吸低音板。
有一个旁门左道的消灭驻波方式,笔者认为绝对要不得,但好多发烧友都用。办法简单「有效」,只须在有驻波的墙角搁一块薄夹板。据说,薄夹板有吸低音功能。事实上,薄夹板产生本身的谐震周率比驻波高,相对地在整个低频(例如40 ~ 120Hz)范围音量增大,听起来好像驻波被吸收了(或能量被换移了)。结果呢,是墙角多了块发音膜发出线性谐震,破坏了喇叭的定位感分析力。何况,40至120Hz谐震令你听不到真正20至40Hz低音。
吸音板或发泡胶在控制调节音响效果方面的应用要极谨慎,一不小心就弄巧反拙。因此,没有文化的发烧友才批评用Sonex的人没有文化。事实上,愈有文化之发烧友在Sonex的应用方面愈成功,但首先要弄清楚问题在哪里。
吸音/反射匹配要适当
好声的听音室,一定要具有适当的残响。美国专家们提供过的Live end dead end,笔者实实在在试过了,结论是“活"好过“死"。太活的听音室可以逐少加以控制,太死的一开始就无药可救。只有适当的吸音/反射匹配,才克臻至音响画面的连贯性及流畅性。
所谓黄金比例,若应用在8至9尺楼面的屋宇里,绝对不能解决40至60Hz驻波问题。笔者的经验,在Tube Trap未发明之前,消灭驻波的最佳妥协办法是用测量仪找到它的基周,然后用1/3 Oct. EQ把波峰尽量割去。驻波的基周一被控制后,它的谐波峰也显著改善。1/3 Oct. EQ只适用于100Hz以下,因为EQ有明显相位失真。换言之,削驻波的EQ,只宜用于bi-amp的低频扩音部份。
我听音室的驻波基周是45Hz,+15dB。经悉心裁剪后,低周20Hz至100Hz的80dB响度回放曲线是±3dB。因此我认为我的组合有能力回放线性颇佳(而相位失真略高于一般超特级超低音)的20Hz。当听到别处的40Hz驻波或“不要低音、没有驻波"的两个极端时,就比较敏感。
“不要低音、没有驻波"派系,与“宁要驻波、也要低音"是格格不入的。但归根到柢,这两派也很难听到真正低至20Hz的低周。前者不用说,根本要将组合在60Hz以6dB/Oct.开始滚降,故绝无低周。后者却有机会听到基周比率极强近纯sine wave的低频,例如管风管和Synthesizer的16Hz及32Hz两个C音。(C3=32.7Hz,C4=16.4Hz)
用Tube Trap试图降低驻波量,也得花点“尝试及错误"时间。但要记住,Tube Trap也影响中高音的。
只有特别度身定造的无平行面听音室才能杜绝驻波。
(原文刊于1988年11月号《Hi Fi Review》,作者雷明先生)