提問音視頻專業人員:“保真度”到底有多重要?

奥格斯堡战绩 www.rmxxyd.com.cn 時間:2019/06/12 來源:專業視聽網

關鍵詞: 易科國際、音視頻

作者:Richard Honeycutt                           編譯:易科國際

保真度,對于音視頻專業人員而言,是個熟悉且重要的術語?!霸黽踴蛘吒謀潯U娑?,真的會對系統整體產生影響嗎?”如果會,代價是什么?Richard以他多年的實踐經驗給我們帶來了一些思考。

我們音響行業的很多怪咖(年齡在50歲以上)最初都癡迷家庭音樂系統的音頻,受此影響。我們垂涎于許多一線大牌音頻產品,狼吞虎咽地研讀不同產品冊。然后我們萌生這樣的想法:現實應用中的音響系統必須擁有平坦的頻率響應,從直流電到燈光,并且總諧波失真必須遠低于0.1%。人們不怎么強調互調失真(IMD),我們也沒聽說過瞬態互調失真(TIM——也被稱為轉換失真:SID)。

那時候幾乎沒有廠家能為家庭應用場景制造帶指向模式的揚聲器。雖然參數表上常列出揚聲器的頻響,但是那些數據大都基于市場營銷需求,而不是基于實際測量而得。以往規格參數表上很少提及揚聲器失真。

后來我們開始了專業音頻職業生涯,其中很多人都抱著之前習得的知識/觀點來工作,很少甚至幾乎沒有批判性思考。我們理所當然地認為,一個好的專業音響系統不過就是優秀家庭系統的擴大版本!最重要的自然是頻率響應,然后是失真電平。但再看看美國統計協會(ASA)、美國音響工程學會(AES)和其他專業協會雜志上發表的長達半個多世紀的研究成果,我們早期的觀點中有多少仍然站得住腳?

隨年齡產生的聽力下降

還是業界新人時,我們認為,既然人的聽力范圍是20-20,000Hz,那么音響系統的響應至少也要覆蓋這個范圍。雖然當時我們已經知道,年長者的聽力沒那么靈敏,我們卻還不清楚他們對高頻段的聽力損失更嚴重,不知道我們常聽大音量搖滾音樂會損傷自己對高頻段的聽力。

圖 1: 聽力損失 vs 年齡 (圖片來源://www.roger-russell.com/hearing/hearing.htm)

圖1顯示,65歲男性的平均聽力靈敏度比20歲男性低大約40 dB;女性的聽力損失沒那么嚴重,不過也損失近25 dB。我們年輕時候主張音樂功放至少應該保持在±3dB范圍內的平坦性,最好能在±1dB范圍內。和這種主張相比,這樣的聽力損失簡直不要太大。(請注意這些只是平均值,對于懂得避免暴露在過大聲音環境,且未受疾病影響或未被耳毒性藥物損傷聽力的人,他們在老年時對高頻的聽力損失可能更小。)

頻率響應

這對專業音響系統設計有什么啟示呢?如果聽眾的平均年齡為35歲,系統高頻響應擴展到8 kHz就已經很優秀了。BBC(英國廣播公司)曾在二十世紀六十年代做過測試,參與者有受過訓練的聽眾,也有未受訓練的聽眾。那些測試結果顯示,幾乎沒有人可以區分哪只是平坦響應為15 kHz的錄音室監聽揚聲器,哪只是低通濾波到12.5-kHz截頻點的揚聲器??悸塹獎塵霸胍艉突煜?,對于禮堂或教堂圣所的音響系統而言,高頻擴展更加沒那么重要了。

至于低頻擴展,測量表明,大多數原聲樂器很少包含40 Hz以下的能量(4弦的電貝斯或低音提琴使用標準調諧)。即使是這些樂器,也很少帶基波能量,所以二次諧波——80 Hz及以上——成為有效的低頻下限。但這樣,就得有系統必須能夠重現合成器和聲音效果。我有一張CD,前幾分鐘在20 Hz含有強勁的分量;還有帶爆炸聲的影片,具有大量低至次低頻的能量。所以,所需的低頻下限取決于音響系統的使用。

說回我們所重視的±1dB或±3dB響應平坦度容差。圖2為當今市場上最好的一款專業揚聲器的頻率響應。

圖 2:某款優秀揚聲器的頻率響應

從50 Hz到18 kHz范圍內的響應平坦度大約為+3.5, -5 dB??梢怨鄄斕?,平坦的頻響圖上的主要偏離,都為很窄的頻段。根據我設計、建造和測量揚聲器的經驗,我發現,很難聽辨在1/3倍頻程之內的響應“偏離”。而且偏離范圍越窄,它的表現可能越極端,但是卻仍舊無法聽辨。(確實,有時揚聲器的共鳴會造成很窄的極端響應峰值,這只揚聲器不斷持續發出該頻段的聲音,這種聲音很惱人,但這是該頻率阻尼欠佳結果,阻尼欠佳源于響應平坦度差)。

失真

現在,我們討論其它讓剛入行的新人們討厭的大麻煩:失真。在過去數年,調研者已經揭示了諧波失真和調制失真的感知閾值,包括0.03% – 10%范圍內的諧波失真,以及0.1% - 1%范圍內的調制失真(或互調失真)。它們的結論各異,原因可能是缺乏統一的測試協議標準。我自己的經驗是,諧波失真要達到大約3%以上,我認真辨別才能發現它。如果我把注意力放在音樂的流暢度上,那么除非諧波失真達到5%以上,我都可能不會發現問題。我本人對IMD的敏感度是比較高的。

我去過很多音響系統備受聽眾贊譽的場地,但其實它們的失真度讓我很不舒服。在20世紀50至60年代,人們常使用削波限幅器來制作軍事訓練電影,它會讓聲音峰值產生5%到10%的失真。據稱,測試表明這種失真實際上增加了語音清晰度——大概因為稍微增強了高頻的能量。在以高電平工作時,大多數揚聲器都會在低頻產生大于5%的總諧波失真。并且人類的耳朵在收聽超過一定電平的聲音,比如聲壓級90 dB的聲音時,也會產生互調失真。

到最后,我們也就發現,我們不得不承認頻率響應和失真并不是衡量音響系統質量的唯一標準。場地中存在很多同樣重要的聲學因素。不過這是另外一個話題了。

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