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原声态音响与高传真音响的差异
传统的电声传真音响的实际声乐表现能力在数十年来几乎没有进步,甚至有倒退的趋向。不管多么顶尖的音响系统或器材,始终存在明显的声音缺陷。晶体管及数字音响的发明,虽然在理论上器材的失真度指标和讯源的技术规格上有大幅提升,但是声音缺陷并没能减少,反而有所增加,被贬称为“晶体管声”和“数码声”,使得已成古董的真空电子管应用死灰复燃。传统电声音响声乐表现缺陷是客观存在的,不仅人耳听得出来,而且还可以通过一定的(非常规)技术手段测量出来,比如功放带实际负载扬声器(音箱)方波测试方法。与传统方法测试波形的对比差异之明显发人深省,也是最直观的证明。
声乐表现缺陷主要是由于讯号信息缺失导致频率响应不平衡,电声传达出来的往往是单薄的、粗糙的、尖锐的,缺乏丰满细节和感染力的声乐。真实正确的高中低声乐表现应该是细密、圆润、丰满的形态。比如一幅画,根据信息量多少可以有素描、油画、高清摄影等,由于摄影的画面信息最丰富所以形态也最真实。声音的原声态犹如高清摄影画,能如实响应、还原声乐讯号中包含的所有信息。无论音量大小其声乐的平衡形态是相同的,声乐各频段的信号能量比例是恒定的。传统电声理论所谓的人耳有响度缺陷是一个谬误,实际上是电声系统缺陷造成的误导。正常我们远远听到的小乐队声乐演奏,虽然音量很小但是高低频却是清晰可闻的,特别是低频丰厚的鼓音与低频能量的跃动感。而在我们的电声HI-FI音响表现中却始终感受不到,往往在小音量状态下频响失衡,细节严重缺失,越低级的音响状况越明显。故通常可采用对比低音量下声乐表现力高低的方法来鉴别音响优劣。
传统的高传真音响系统或器材往往在不同的使用条件(环境)下会有不同的声乐表现即频响特性。此频响特性并非通常指的听音空间声学特性,而是指扬声器前端器材的动态工作频响。通常采用传统的测量方法来测量器材的频响曲线都非常平直完美。其结果误导了人们,认为那些设计生产出来的成品音响器材的频响平衡是没有问题的,因而爆出了音响技术领域的大乌龙。在实践中我们只要更换高级音响系统中的一条信号连接线往往就会引起声乐非常明显的听感(频响)变化,即使用再精密的仪器都无法单独测量出这两条信号线之间存在频响特性的差异。事实上造成频响不均衡的因素并不是单一的,而是有系统关联性的。例如信号传输导线对声乐的影响往往和其所连接的器材与系统相关,即使同一线材在不同的系统中应用效果也不尽相同。因此有经验的音响用家往往通过更换不同声音特质的线材来调校系统频响。根据自身经验采用各种调校(校音)手段来调整音响系统的频响,通常情况下也只能调校宏观整体上大致的平衡,而局部的、细致的、微观的不平衡,是由丰富的微弱信息缺失导致的,根本无法通过后天的手段来弥补,即使采用专业精密的均衡器来调整亦然。这就是传统高传真音响系统始终存在声乐缺陷的重要原因之一。
影响音响系统频率响应平衡特性的主要因素是电路中存在的非线性特征,如电容、电感、惯性谐振特性等等。宽频声乐信号电流电压不能始终保持线性关系,导致音响制作材料的震动声学特性及音响空间谐振特性对声乐信号产生调制,破坏了信号的频响平衡。声乐讯号是电压的动态函数,电路中一旦出现非线性电流就很容易导致信号动态电压函数的错误(频响失衡),特别在施加大环路负反馈的放大电路中,由非线性电流经电路阻抗所产生的非线性电压会对声乐弱信号能量产生挤压、调制、掩盖、助强凌弱等效应,导致信息能量缺失,从而严重影响声乐宽频信号的频响平衡。声音被压缩放不开,显得紧张冷硬且稀疏单薄,这就是传统HI-FI乃至HI-END普遍存在的明显声乐缺陷。
当今的所谓高传真电声音响hi-fi无论是设计理论及其方法还是产品最终的声乐表现都存在明显偏差与不足,方向性的错误导致还原天然的原声态声乐无法实现,离真实的声音相距甚远。理论指导上的偏差与错误必然导致缺陷产品的大量生产。当今的音响器材对于处理还原高信息量的声乐信号捉襟见肘力不从心,从如实还原信息的角度来评判只能算是残次品。其所呈现的声乐不耐听,容易让听音者产生紧张、烦躁、疲劳等不适、不利身心健康。
传统音响传真设计的分析测试信号对象只是单一的正弦波或者频率相对静态的方波,与实际处理的动态多频率复合的复杂声乐信号有本质的区别。方波可以用频率相对静态的傅里叶级数来展开,而声乐信号却是类似频率实时动态变化的动态函数(犹如动态多重傅里叶级数)更具复杂性,需要有更针对性的处理方式。
笔者经过多年的实践研究,有的放矢地寻找解决方案并进行反复实验推导,找到了影响音响系统频率响应平衡的关键因素及机理,提出了“原声态音响”新概念。“原声态”指自然声乐中原有信息能量的线性比例、平衡的形态,即讯号所包含的完全信息。犹如原生态天然有机食品中自然含有丰富微量元素,不仅味道好且有益身体健康。“原声态音响”能忠实还原、体现声乐信号中固有的、自然的、丰富的微量信息。这些符合自然规律的微量信息,能够降低人脑CPU听音时的占用率,可减缓疲劳、愉悦身心、品味天然,即为“原声态音响”,称得上是健康音响。
与传统测量方法不同的是,我们是在电路带实际负载(扬声器或容感性负载)的状态下测量电路输出的扫频或方波信号,以此来观察发现音响电路的带实际负载与标准纯电阻负载之间测量结果的细微差别,用以对比参考判断电路的实际动态频响特性,得出的结果与人耳听感相吻合。传统的常规高频方波测试波形往往出现的缺角现象(带宽不足),传统理论不以为然,而原声态音响的设计理论认为是空间信息的缺失。因此原声态的测试特征是能够将数字音响数模转换之后的阶梯波形完整地放大并传输至扬声器(音箱)输入端口,结果是广受诟病的“数码声”彻底消失,取而代之的是更模拟、更精致、更宽松的声乐,既出乎意料又合乎情理。
原声态音响要求必须提高信号处理电路对输入声乐信号的绝对线性输出控制能力,杜绝外部因素对讯号产生影响。传统的半导体音频信号放大电路的主控制管其动态工作电流往往是处在某个局部区间范围内(区间工作方式),只要输出电流发生变化必然影响输入的工作(区间)点,从而影响输入与输出信号之间的线性关系。因此设计中必须令放大器的主控制管随时处在点工作状态,使得放大器输入电压与输出电流彻底隔离,亦可看作是输入与输出阻抗的动态隔离,使得放大器在其工作频段内具有平直的输入与输出阻抗特性。
音响的直流稳压供电环节至关重要,是外部因素影响系统频响的关键。通常传统的稳压电路设计只要求其低频直流参数而忽略了其高频特性,导致外部的高频干扰通过稳压电源进入信号处理电路环节,产生非线性调制。我们可以通过高频示波器观察到直流电压上叠加的高频毛刺波形,虽然只有毫伏或微伏级别,却是影响电路输出频响的罪魁祸首之一。因此必须提高稳压电路的高频处理能力,彻底隔断高频杂讯的通过路径。实践证明,将音响系统的低频稳压电路改换高速稳压电源后,其声乐还原的细节及平顺性获得大幅提升。
在解决音频声乐讯号传输环节的损耗问题上,除了尽量缩短讯号路径,减少线间分布电容等常规措施以外,必须采用和传统单线传输电路不同的双线传输电路,让不同方向的电流各行其道分开传输,既提高了速度又减少了损耗,可使传输线材影响声乐的问题得到根本性解决。
原声态音响的发明促使电声音响声乐品质大幅度提升,对音响使用环境及使用者的要求大大降低,无需繁琐的调校就能够随时随地忠实还原声乐的形态,轻松获得音乐带来的至高享受。
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