怎样令聆听室回放出美妙的泛音和谐波 [复制链接]

怎样令聆听室回放出美妙的泛音和谐波

术语「和音」有精确的意义，意思是说振动物体的基音与谐波频率的复合的、完整的（整数）的声音氛围。

术语「泛音」是习惯于在基音谐波频率上面，累加任何的共振频率：一个泛音可能或不可能是和音。

管弦乐队的许多乐器 , 那些利用弦或空气柱产生基音谐波频率和谐波，它们的泛音可能被说是谐波的。其它的声音讯源，如薄膜或其它的敲击的讯源的，可能有不是他们的基音谐波频率的整数复合的共振频率，它们被称为非谐波的泛音。所有的谐波都是一种露天空气柱，或一个弦的泛音。关闭式的空气柱，只能够生产奇数的谐波。 一个矩形薄膜可以产生谐波，同时也产生一些其它的泛音。

基音和谐波：振动物体的最低的共振频率，叫做它的基音谐波频率。大多数振动物体有超过一个共振频率，而且那些在音乐的乐器，是以基音的谐波典型地振动发出声音。一个和音的定义是一个完整的（整数）、复合的、有基音谐波频率的事物。振动的弦、开口圆筒形的空气柱、和锥形空气柱，将会在基音的所有的谐波振动。与被关闭的一端的圆筒，将会以基音的只有奇数的谐波振动。

振动的薄膜在典型地震动时会产生谐波，但是也有一些共振频率不是谐波的。只有一个级别振动的泛音才变成有用的，其它一些是非谐波的泛音。

第 n 个的谐波 harmonic ＝ n x 基音谐波频率。

『5120 Hz以上所听到的都是乐器的「泛音」。基音给予固定的音高，而泛音则是乐器不同音色的来源。

在这极高频的泛音范围中，任何人都无法由乐器演奏的基音，去判知8000 Hz或是16000 Hz （除非用信号产生器发生基音，但那已与音乐无关）。但是，5120 Hz以上的频率却是造成「声音甜美」、「弦乐有光泽」、「透明感十足」等等形容词主因，所谓「不够透明」、「没有光泽」、「粗干尖锐」等来描述音乐时，它所代表的就是「极高频不足」。

这就是我为甚么提倡发烧友朋友们多增加上一对超高音单元的原因，它也是音响「贵气」所不能或少的要素之一。这一段文字里所提及的一些聆听音乐时的技术词语，不也是不可或缺的吗？朋友们不难也会发觉近几年来推出市场上的音箱，不少也附设了超高音单元吗？

刚好在手收集到一些有关超高音单元的数据，这里特意将它们辑录下来，给大家参考。

超高音音箱的重要性

超高音单元是改善音色的基音和各阶次的谐波，因为它们的频域延伸到无限，现在市面的超高音单元最高能达到35k Hz而已，除非能买到空气离子的超高音单元，才能冲击这个极限。我聆听过惠威的铝带超高音单元，因为我居住这小榄镇里有一位发烧友所设计及制造的大型音箱，选用了惠威产品两个型号的铝带超高音单元。因此，我建议读者想要尝试一下的话，不妨花数百元暂且选用惠威产品，因为国外产品价格都很贵。我现用的两对超高音(ESS和Pyramid，均是美国制造的) ，价格每套都超过万多元港币，它们的效果很好，物有所值。

听到飘逸细致的高音如铜钹、三角铁、小提琴泛音、竖琴拨弦的尾韵…尽管声音很薄但非常清晰、玲珑、透明…这是一种高级享受的景界…我的印象中，只有自从我拥有了Consequence这对音箱后，才从新进入过这种景界，是在回放Virgin 编号V2402的Ennio Moreicone电影原声黑胶唱片时，其第二面声轨中的飘逸铜钹声，真是令人陶醉(它们能够把弱音的迅态回放细致的表露无遗)。由此，我认识到超高音单元对音乐的聆听的重要性，没有它，聆听音响就存在缺憾了。我拥有的Consequence音箱已经有超高音单元，但我额外再连接上一对外置超高音单元后，整套音响系统回放出来的声音的氛围充沛了，人、乐器的声音显得更真更自然，对外置超高音单元从此便永远的再没有可能将它们卸下，否则聆听起来，你会觉得回放出来的声音说不清楚究竟缺少了些甚么，完全不对劲！

超高音单元的种类在市面并不多，最普通的是铝带及静电发声的。铝带单元标榜其极轻的振动质量，和平均直接的驱动方式，这是它先天的二大优点。但缺点便是低磁束密度造成的低效率，因为在先天的结构中，单元的磁极必须离开得较远，以便让出空间提供给振膜运动和发声。铝带及静电发声用在高音单元倒是非常适合，磁力不足的问题可用一些昂贵的Neodymium磁铁，再配合适当的振膜面积，其灵敏度效率甚至可达100 dB左右。我的两对 超高音单元就是用了这些昂贵的Neodymium磁铁，手腕里戴了腕表的朋友，千万不能靠近它们，否则腕表便会报销了。高磁力强度的超高音单元，它的灵敏度才会高，回放出来的效 果才会理想。要想听到它们的声音究竟怎样是不可能的(只能听到嘶嘶声)，因为它们所发出来的声音，已经超越我们的闻阈，你只能感觉到这种声音的存在，丰盛了整个回放出来的声音的音色。

一般常见的铝带超高音都是垂直的长条形状，悬挂在左右水平的磁场中。如此安排主要是因为可以同时获得较大的驱动面积和总磁通量，还可以利用这样的形状，达到接近「线状音源」的扩散模式，狭窄的垂直扩散，能够令到声音音压的衰减，趋近于与距离成反比，相较一般单元的点音源扩散(与距离的平方成反比)，能够以较轻松的方式傅送到远方。线音源再加上双向发声的魅力实在是不容忽视。

是否我们就只用铝带超高音就好了。中低音量是用一般动圈单元，各取所长，好像不错!不 是。好的动圈单元，在脉冲响应和回复时间的表现上，不见得较铝带差(同频率的测试条件 下)。关键在于刚刚提到的点状音源和线状音源扩散模式不同。

第一、在音圈的整合上，难以取得平衡。你要取数米的聆听距离? 背波算不算? 空间反射算不算? 怎样的空间? 无残响室? 你的客厅? 还是你的卧室?

第二、在分频点附近重叠的频段，会产生极坐标响应的不规则复杂波形，严重影响离轴响，有效聆听区会缩得很小。为了和一般的动圈单元好好地相处，就必须放弃、或降低铝带单元的线状音源特性，才能在极坐标响应上避免难以收拾的混乱。亦即将铝带的长度缩短，使其扩散模式较接近点状音源。

但缩短铝带后阻抗便太低了，要加上阻抗匹配的变压器，才能与—般的放大器一起工作。只有这样才能保有铝带单元的魅力。如早年Infinity的Kappa系列音箱上装置的EMI T K铝带高音，或更早的傅奇性Decca铝带超高音、它们都非常的甜美飘逸，和其它频段的衔接也没有问题。与一般喇叭比较，感觉它们的声音更加细致和高贵。缺憾是小面积的驱动，效率不高，低端频域的延伸有限。尤其是Decca加了号角负载还是不太响。可惜!

除了少数采用昂贵磁铁的超高音外，较短的铝带超高音，仍存在有效率不够的问题。继EMI TK铝带超高音之后，Infinity又推出了1时直径的圆形平面的超高音，接来的Genesis也延续了这种设计，勉强可说是铝带的一种变体，将特殊的螺旋状的音圈，贴附在振膜上，再悬挂于特别安排的磁回路中。严格地说这不能归类于铝带单元，因为它不是以振膜本身来驱动自己，而是用变体螺旋音圈。优点是驱动力较一般圆顶形单元要均匀得多，分布于整个振膜上，而非只有外围一圈。而且，成本较铝带单元低。

虽然频率上限可突破30K Hz，但比起铝带单元动辄40K Hz以上的频宽，和相对较大的驱动面积，这种设计不敌铝带单元的轻松和飘逸。

记得有一次印象非常深刻的、完全无音染的聆听经历，有机会聆听到ESS的Transar音箱的回放。算起来已经有二十多年了，这对音箱100 Hz以上的单元，全部由海耳博士(第二次世界大战时，V-2火箭专家其中之一，大战结束后，美国接收的科学家之一)，100 Hz以下由辅助超低音推动。海耳设计这对音箱时，将上述的音箱内部矛盾都解决了，令它们成为没有内调失真的音箱。这里我不想花篇幅去详细介绍这对Transar音箱，因为相信就算写数万字，这也不一定解释得透彻清楚，简单地说：海耳设计上高音振膜，是向左右方向开闭而将空气排出，推向前方及后方，令到左右两方面的运动力互相抵消，障板上完全没有反作用力；中低单元振膜则作上下方向运动，音箱仅存在垂直方向的反作用力，这个方向的作用力所产生的不纯净声音，如果不经射射，没有理由会传送到前方给聆听者听到，这就是完全没有内调失真的原因。我非常存疑为甚么这对音箱怎会不太通行。这里提的主要是在我买了这一对音箱所用的同样ESS高音单元，因此特别谈谈它的设计结构。

海耳这个高音单元设计可以说是「神来之笔」，他将铝带折迭起来，令到发声的正面面积可以大幅减少，更甚的是单元的灵敏度，较直线型铝带单元提高达95 dB/W，频宽则由1k Hz伸展至24k Hz以上(以当时的材料技术) ，若将发声面积加大，单元可以作为中音。折迭的方式可以垂直或水平，与声波传播的方向成垂直，相邻的两边互相靠近，压缩或互相远离舒张时，挤压或吸引空气发出声音(看下图)，振膜的运动和空气分子的方向彼此垂直。它最大的优点是振膜只需小幅度的振动，就能将空气大幅的挤压出来，或反向的吸收，从而高效率、低失真地产生声波。

幸运地我竟然买到了这对ESS高音单元，它已经是后期产品了，已经采用了强磁力的磁铁 Neodymium。自从我用两套纯银的丝带型音箱线接上，开机回放各类型音乐唱片，发觉回放 出来的泛音、聆听室的空气感增加了，余音绕梁，充斥了整个聆听室空间。这一安装上去却是没法再将它拆卸下来了，因为一旦拔掉音箱线，回放出来的声音就彷佛全变了样，不但完全不对劲，而且缺少了很多东西，聆听室像是变得空洞了。

几年前，偶然在二手店里看到了一对ELAC牌子的360º 4π扩散的铝带超高音箱，订价不到一万，于是将它们买了回来。这对超高音单元后来转让给一位本地发烧友朋友，因为他的那 对McIntoch 290音箱缺乏超高音。

E1ac香菇4π超高音的发声原理，其实和其它垂直长条形的铝带超高音是一样的，巧妙的是 它将这长条弯曲成一个圆圈，再将它旋转了90度成水平方向，便形成了360度发声的环形振膜。它后方有一块小小的区域不像银灰色铝振膜的而是黑色，它便是相当于长条形铝带的 起始点，连接讯号输入的地方。

当然，如此运作，振膜震动起来的状态会随着这个圆圈直径大小而改变，为了因应这种动作，因此振膜的形状加以小幅度的波浪状加工，以承受振膜的变形。另外，振膜所相应产生的背波，此时被关在香菇圈内部，所以必须加上适当的吸音和阻尼处理。香菇头上面的里面，是磁铁及相关的结构，透过香菇圈内部的圆筒形极片，将磁力绕到振膜下方，而在振膜的垂直方向形成磁场，整体设计极尽巧妙之能事。而它的360度发声更是魅力四射，除了轻松自然，细腻飘逸，极其开阔的空间感实在是其它音箱难以企及的。可是，和一般的中低音单元相配合时，虽然在听感上不会有什么不妥，但你会在沉醉于道个完美高音之余，想要中低音也有这样的特性，而不是只有高音这样。还有，它实在不太便宜。

终极高音。甚么，还有更高档次的? 我本来不想再提，但市面上有German Physic的产品在 销售，怎能不提？

驱动空气的介体最好的还是用空气…因为传播声音消除了介体的污染。电离子高音单元就 是将空气分子离子化，令这些带电的离子，随着磁场的变动而运动，邻近气体离子的空气分子，就被驱动而发声。频宽是无限、失真没有仪器可测量出来…吸引力真是致命性，因为它可以将聆听室的氧气变为有毒的臭氧。我在网站里收集了许多电离子的超高音单元数据，可以ＤＩＹ，有兴趣的朋友可以来函索取。

通常高频的气息比较能体现贵气，延伸好，泛音足并且质感细腻。音频的高次谐波是声音音质的灵魂，人声、各种乐器声以中央C为准，各自发声时都是261.6Hz，为甚么我们能丝毫不误地分辨听出来：那是邓丽君、这是腾格尔；这是横笛，那是法国号…的声音？这完全是因为附着他、她、它们声音的泛音及高次谐波不相同之故，令我们清晰地将它们分辨出来。所以说：能回放出来泛音和高次谐波，对HiFi质素有直接关系。

换句话说：选择器材时要注意它们的重播音域必需广阔！我选择的器材就是这样：前后级的频域是：10-100K Hz以上，远远超越人的闻域。我的Dynaudio Consequence 音箱本来已经有超高音单元，但是加上了ESS或Pyramid超高音，Dynaudio Consequence 音箱回放出来的声音，显得更加完美丰盈了。

这就是为甚么现在出厂的新型音箱多数都增加了超高音单元的原因。其实Dynaudio的 Consequence已经有超高音单元的，并且有了一对无以伦比的中音单元，因此，这些都是Dynaudio的 Consequence声音特别诱人的原因。