首页 > 案例展示 > HIFI 音乐厅案例

「知识」HiFi漫谈——声的相位

相位问题及各种形式的相位失真问题成为了影响扩音质素及听音室环境的重要关键。

相位是声波推进的动态 /时间特性。先用简单例子解释;两个人在同一起点向同一方向同一速度出发,他们的动态 / 时间特性是"同相"。若一切条件不变,而出发方向不同,便产生"相位"偏差。方向相差45度,便有45度相位的差异,两人以相反方向出发,便出现180度相位差,构成「正相」与「反相」的分别。声波是20至20000Hz之间基周+谐波的连锁反应。在演奏现场,我们听到由音乐台上传来的"直射波"与音乐厅四周反弹回来的"反射波"的混合体,其相位结构是错乱的。但我们的耳朵却最喜欢这种错乱的声音。

01 用烛光实验解释相位

为什么会讲音乐厅的音响相位结构错乱?直射波与反射波在空中相冲的结果,会产生新的声波,这就是"和差音"。两个同相声波相遇,产生一个新声波,频率是两声波的总和:正 500Hz 与正 700Hz 相「加」,差生 1.2KHz 的和音,反之,两个反相声波相遇,便产生一个频率为两声波差值的差音。我们在物理课时曾做过"烛光实验":一块纸片在两根点燃的蜡烛间移动,在一个中央点上,纸面的正反两面都看不见有烛光透过,这是证明光波相位作用的原始试验。光波射在纸片正反两面的光度相等时,产生抵消作用。依此类推,两个同等强度,同样周率,但相位相反的声波,在空间相遇便互相抵消。相位的差别由几度至几秒钟不等。比如在教堂里演奏音乐,直达声与反射声的混合,会是三秒钟以上的相位时间差异。音乐演奏所产生的和差音和超低频,超高频音域范围,会由直流开始至十几万赫,即算作1Hz到100000Hz,这超听频的声波结构形态,数十年来一直是电声学界所谓"音乐厅临场感"的来源。人耳听不到这些和差音,但却可以体验到它们的存在。Hi Fi回放,例如CD,却只带给我们20KHz上限。又怎会提供"音乐厅临场感"呢。

Hi Fi回放,起码要将在音乐厅现场所录到的 20 至 2 万赫相位形态原原本本从扬声器上交待出来。任何部份与原音有所出入,就叫做"相位失真"。

几乎每一个 Hi Fi 组合的环节都有相位失真,唱头,讯号线,扩大电路,CD 机的解码器,喇叭...... 上述各环中,CD机和喇叭一直是相位失真最核心的东西。

喇叭的相位失真,主要来自声盆响应不够敏捷和分音器的存在。分音器的结构,好比一道水闸,把由水管(喇叭线)导入的"水"分高低闸开。若一组三路分音器是要经两道闸的话,第一道闸将高中音"留后",先让低周通过。第二道闸再将高音"留后",让中音通过。可见,高、中、低音进入各该单元的时间已有先后之分。

此外,多单元体系每只单元本身的相位特性也不尽相同。犹如一队纪律不良的军队,士兵在踏步时步伐及速度不统一,自然阵容凌乱。

相位失真与瞬态失真在技术上是两个题目。但本质上都是相位(响应时间)的失真。机械性的瞬态失真(唱头、喇叭)通常较难对付。但 CD 解码器引起的相位/瞬态歧变,却是电子方面最令专家头痛的失真。

返回顶部