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    詳細闡述高保真音響的頻率響應

    時間:2012-12-05 14:44:37  來源:中樂影音科技有限公司  作者:中樂影音

    頻率響應
    高保真音響系統所要還原的音樂信號是由許多頻率組合而成的非常復雜的信號。由于音響系統總是存在著電容或電感性元件(如晶體管自身的結電容和寄生電感等),他們對不同頻率的信號所呈現的阻抗不同,使得系統對于不同頻率的輸入信號就有不同的響應能力,從而引起重放信號的畸變。這種失真并不產生新的頻率成分,屬于線性失真,也稱頻率失真。
    頻率響應(簡稱頻響)就是用于表征音響設備對音頻信號中不同頻率分量的響應能力的一個重要指標。放大器的頻響是指其增益或輸出信號電平隨頻率的變化情況,而揚聲器或音箱的頻響則是其靈敏度隨頻率的變化情況。


    普通的放大器通常用所謂“通頻帶”來表征其頻率響應特征,它定義為增益下降不超過3dB的頻率范圍,如圖1所示。但是許多實際情況下,在通頻帶內的頻響曲線并不是平直的。圖2是具有兩個相同通頻帶指標的放大器頻響曲線,但實際對信號的放大情況卻不相同。所以,要準確地表示高保真音響設備的頻率響應,既要給出其頻率范圍,還要給出在這個頻率范圍內信號電平的不均勻量。例如,某音響設備的頻率響應為20Hz-20kHz±2dB,表示該設備的適用頻率范圍為20Hz-20kHz,其輸出信號電平對基準電平的波動在正負2dB以內。11.jpg


    當然,更能直觀而細致地表征音響設備頻響特性的應該是頻率響應曲線。從像圖2那樣的頻響曲線中,我們不僅能夠看出在特定頻率范圍內放大器增益變化的最大范圍,而且能夠了解各個頻率點增益的相對增12.jpg加量或者衰減量。


    雖然人類的聽覺范圍為20Hz-20kHz,但是為了改善瞬態響應和如實反映各種聲頻信號的特點,對放大器的要求有更寬的頻帶寬度,例如從幾赫茲到100kHz以上,帶內不均勻性應小于1dB。眾所周知,各種樂器的音色不同是由他們的頻譜構成來區分的。許多樂器(如二胡、大竹笛)的高次諧波已進入超聲頻,要想得到重放,放大器就必須能夠響應出來。頻率帶寬上限的延伸,可保證放大器高音頻諧波的重放;下限的擴張,可保證超低音頻次聲波的重放。進來有專家證明,認得耳朵能感覺到20kHz以上的超聲波,并稱這種超聲波會對人的大腦起作用,產生一種放松的感覺,稱之為“腦波”;至于低于20Hz的次聲,人耳聽不到,但人體能感到一種特有的震撼效果。不過,頻響范圍過寬有時也會帶來不利影響,如導致信噪比惡化或引起高頻自激等。


    如果視聽室音響系統的頻率響應不夠寬,響應又不均勻,放音時會感覺到聲音干硬,甚至一些音色相近的樂器齊奏時分辨不出來。這說明代表樂器本質的基音出來了,但代表他們特色的泛音(各個高次諧波)被削弱了。音響系統只有具備了足夠寬的頻響,大腦才可感知更豐富的音樂成分,從而使各種樂器的音色更豐滿、清晰、動聽。當然,反映頻譜更復雜的自然聲更需寬頻帶了。
    放大器的頻率響應不僅要有足夠的帶寬,而且在整個帶寬范圍內各個頻段的強度要均勻。無論是高頻、低頻或中頻,任何一個局部頻段的過強或過弱都會使總體音質遭到破壞;疽纛l范圍內可分為四個頻段,即30-150Hz的低頻段、150-500Hz的中低頻段、500-5000Hz的中頻段和5000-18000Hz的高頻段。低頻段是聲音的基礎,使聲音有一定的厚度;中低頻段使聲音有一定的力度;中高頻段使聲音有一定的明亮度;高頻段使聲音可分層次,有一定色彩。低頻、中低頻過強時,會造成聲音的混濁,清晰度較差;低頻、中低頻過弱時,則聲音單薄、乏力,缺少豐滿度。高頻、中高頻過強時,則聲音發尖,有刺耳聲;高頻、中高頻過弱時,又會造成聲音發悶,不明朗,缺少層次。
    總之,如果用數值來表征高保真放大器頻率響應,既要給出其頻帶寬度,也要同時給出在此頻帶寬度內不均勻度,帶寬越寬越好,不均勻性越小越好。高保真放大器的頻率響應的基本要求應該是20Hz-20kHz±1dB,目前設計精良的發燒級功放的頻率下限可達1Hz以下,頻率上限達200kHz,不均勻度小于±0.2dB。
    值得提醒消費者注意的是,選購視聽室高保真放大器時,不應該相信不帶±dB數的頻響指標,而且還應綜合考慮頻帶寬度和變化量指標。如果兩臺音響設備,一臺頻響指標為“20Hz-20kHz±4dB”,另一臺頻響指標為“40Hz-18kHz±2dB”,前者的頻帶更寬些,但不均勻度較大;后者雖然頻道稍窄,不均勻度卻小得多,建議還是選用后者。
    在實際的聽音過程中,還可根據音樂節目的特點和聽音者的不同愛好,利用頻率均衡器、等響度控制器和聽感激勵器等裝置,對家庭影院音響系統頻率響應做適當的調節,以取得良好的聽音效果。例如,若對某一音樂感到亮度不夠,可對中高頻段作適當提升;如果感覺語言節目中的齒音太重,可適當衰減高頻成分信號;如果要在一首音域寬廣的交響樂中,得到高音明亮、清晰、層次豐富的效果,可適當提升中高頻率成分。

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