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音響部件聲音特徵 在音頻市場，我們可以找到各種設備的很多相關介紹。通常，他們會描述設備中的各種正面特性，而很少解釋特性背後的負面影響。然而，這些負面因素控制了音樂播放功能的質量。要得到你期待的音效，您便需要充分了解設備。在接下來的內容中，我們將技術性分析設備中仍有哪些不足之處，對功能品質會帶來什麼影響，由此會出現怎樣的聲音特徵。 我們無意去評估設備的質量，也不是要非議設備的缺陷。這裡只是從原理的角度來介紹一下這些設備的聲音特點，讓大家在使用這些設備的時候，可以充分發揮它們的長處，揚長避短地運用設備。必要時，還可以根據這些特徵來快速、準確地確定音響系統音效問題的位置。必須知道，與其他事情一樣，音響設備沒有絕對的好或壞。在日常的音樂欣賞中，只要哪設備能夠滿足您喜歡的音效，它就是您音響系統的好設備。 各種事物皆有解釋，音響系統也不例外。音響設備是電子技術的產物，其各種現象必然符合物理原理，並應能從技術上加以解釋。原則上，各類器件都有它各自物理特性所產生的音效特徵。雖然，同一類器件的設備，每個設備都有自己的個性音效，但它們器件類型的共同特徵仍然會存在。 在下文中，我們將使用術語微動態。微動態是一個時間間隔上的兩個電壓（或聲壓）量值比例。在某些情況下，它也相當於音響愛好者所說的微動態。區別僅在於時間間隔的長度。一般人耳從聲音中確認存在兩個聲壓強度（或那裡有兩個聲音）的最小時間間隔為0.1秒。我們這裡所指的微動態包括非常短的時間間隔，並擴展到人耳可以分辨的範圍。 在以下的描述中我們還會使用到聲態這一詞語。聲態——聲音的情緒狀態。技術表達：聲壓值會隨時間變化。這種變化關係表達在幅度縱軸和時間橫軸的坐標圖上，會產生一條聲壓值隨時間變化的軌跡。聲態----聲壓值隨時間變化軌蹟的形狀。 在產品介紹中，我們可以找到一些與設備相關的技術指標。指標將如何影響音質？它的影響有多大？哪個指標影響最大？這是音響愛好者經常關注的話題，不時被討論。 音響系統的相位特性將直接影響聲態。相位失真不可避免地會影響音樂電信號中的某些頻率分量，導致它們在時間軸上錯位。這會改變某些時序位置的聲壓瞬時值。即，產生了極短時間間隔的微動態失真。 非線性（諧波）失真會使一些不在原信號中的頻率成分出現在信號頻譜中，從而改變聲音的音色。與互調失真不同，非線性失真產生的頻率分量數量與原信號頻率分量數量呈線性關係，但互調失真所反映的關係卻是指數關係（準確的說，是數學上稱為組合的關係）。 失真指標的意義（The
significance of distortion indicators） 有非線性失真的節段電路不可避免會產生互調失真。包含兩個或更多頻率分量的信號，通過有非線性失真的節段電路，將不可避免地要產生一些原信號沒有的頻率分量。這些互調失真產物一旦出現，就無法從信號中分離或去除。 互調失真和非線性失真密切相關，但它們有不同的含義。如果放大器處理的信號是正弦波（只有單個頻率成分），非線性失真指數就有一定的意義。如果這是一個音樂信號（包含兩個或兩個以上的頻率成分），互調失真的指標將能夠更充分地反映放大器的整體特性。 關於技術指標（The technical indicators） 我們可以以運算放大器為例討論這個問題。如果將同一公司、同一型號、不同產地，甚至同一型號但不同批次的運放安裝在一個典型的音響電路上進行測試。對於目前用來衡量音響設備的一些技術指標，我們都可以測出相同的值。但是，當我們將這些運算放大器安裝在同一個音響設備上進行聲音比較時，我們會聽到不同的聲音效果。 對於音響設備，以上例子已是一個普遍現象。它說明了這些指標仍未足夠去完全反映音響器材的實際工作質素。工業生產中使用了很多的靜態指標來測量音響設備。然而，除了相位特性和互調失真能夠較直接反映音響設備的聲音品質以外，大部分靜態指標都將隨著信號的交變速度加快以及動態的增強而逐漸失去意義。所以，僅憑現有的技術指標，音響愛好者可能仍無法有效地評定器材於實際運用中的確實質素。 同樣，僅憑這些指標我們也無法有效分析音響設備的聲音特徵。下面，我們將根據物理原理（電子原理服從物理機制）來分析設備聲音特徵的必然性。 請注意：使用WRT Cable時，可以準確呈現下述設備的聲音特徵。音響系統使用其他線纜，聲態可能會出現一些扭曲，特徵的表觀程度可能會有所不同。 接地（Grounding） 放大器（Amplifier） * 音響設備中使用的低頻模擬電路通常需要採取一些措施來濾除噪聲、過沖和高頻干擾。不管添加這些措施的初衷是什麼，它們都會相應地產生一些微動態過濾的負面影響。弱的微動態過濾只會減少聲音細節。當強度達到一定水平並結合環路反饋時，可產生壓縮信號動態的效果。 在這裡順便說一個經常聽到的話題“沒有反饋的放大器”。這個反饋當然是指負反饋。因為正反饋就是振盪器了。我們需要明白一個簡單的概念：線性電路。線性電路也稱為模擬電路。傳統的放大器就是模擬式放大器。模擬放大器又被稱為反饋放大器或線性放大器。因為沒有任何一種器件能夠有完全線性的放大特性。放大器要達到線性就必須引入負反饋。所以任何線性放大器都肯定是反饋放大器。 每一個放大器設計都希望在聲音的流暢度、音樂的細節、速度感、微動態等方面達到平衡。由於功率放大器需要驅動複雜的感性和容性負載，難以滿足這種平衡。因此，一些前置放大器的設計增加了匹配某些功放特性的考慮，以在系統的整體協調中達到這種平衡。有效利用這一點，我們就可以找到許多能相互匹配的放大器組合。 前置放大器（Preamplifier） 後期生產的前置放大器。隨著信號源逐漸變得單一，很多前置放大器的電路結構在設計上更接近於線路放大器。電路結構變得更簡單，結合元件質量的提高和技術的進步，可以更加人為地控制放大器的音色。因此，有更多具有各種音效的前置放大器可供我們選擇。 有部分前置放大器配置了音調或工作頻帶寬度控制的功能。這些功能將會改變放大器的相位特性，從而改變聲態。 市場上有一些用於替代前置放大器的無源音量控制器。使用此類設備將需要： 1）高質量的信號互連線，其長度應盡可能短，尤其是輸出端互連線； 2）接收端設備需要具有高輸入電阻和低輸入電容。然而，大多數半導體設備沒有高輸入電阻； 大多數真空管設備沒有低輸入電容。因此，這種類型的設備要獲得完美的配合將更加困難。如果不滿足上述條件，使用此類設備後，音響系統的頻率響應和相位特性將發生相當大的變化。 均衡器（Equalizer） 功率放大器（Power amplifier） 如果我們從另一個角度看揚聲器，我們可以將其視為線性運動的電機。這樣，我們可以進一步了解驅動性能的重要性。驅動性能與控制的有效性有關。不少這樣的情況，揚聲器的振動系統失去控制，導致機器般的慣性振動，被認為是音樂的原始低頻成分。事實上，這是驅動性能不佳的一個例子。這類聲音的特點是以單一頻率為主要成分，並在一個短暫時段內保持相同的聲壓幅值。它類似於房間中的聲共振，我們可以很容易從音樂聲音中把它們識別出來。 驅動性能不一定與器件類型相關。但是要達到同樣的性能，不同的器件類型還是有一些區別的。電子管放大器有一個輸出變壓器，由於受阻隔，其驅動力會較弱一些。如果功放的內阻較大，並搭配高順性的喇叭，會出現較長時間的欠驅動。另外，由於放大器採用了輸出變壓器，揚聲器阻抗的變化將相當於功放管負載在容性和感性之間交替變化。這很容易導致信號的相位失真。面對這些情況，電子管功放的驅動性設計會遇到更多的困難。如果要求電子管放大器具有相同的驅動性能，其設計也需要解決它們相對較多的不利因素。任何帶有輸出變壓器的功率放大器都必然遇到上述問題。避免使用高順性的喇叭和選擇阻抗特性比較平坦的音箱，可以降低他們對功放驅動性能的要求。這種選擇對於任何類型器件的功率放大器同樣有效。 驱动性能是一个技术話題。它是指放大器对状态做出适当响应以維持應有驅動的能力。这涉及到控制技术的很多方面，不属于本页内容，在此不再赘述。 大功率功放的优点是与音箱匹配后，功放的输出可以有更宽的范围保持优良的电/声转换线性度。但是，这只有在比较相同品牌和相同系列的产品时才有意义。不同品牌或不同系列的产品可能有不同的电路结构或使用不同的技术。它們性能本來就已經有差別，也就沒有這樣的必然性。 大功率放大器沒有絕對的優勢。在相同功率輸出的情況下，大功率放大器會對能源供應產生更大的擾動，並給系統中的其它設備帶來更大干擾。增加電源濾波電容或修改其內部電源都不能有效改善這種干擾。這需要降低供電網絡的內阻來解決問題。找出街道電網變壓器到家裡的距離有多遠，供電線路經過了多少用戶等，這些都是電網內阻和外界干擾的因素。某些電源濾波器也可能會增加供電網絡的內阻。在電網內阻相同的情況下，全A類功放對能源供應的干擾會比較小。更高效率的電路會產生更大的干擾。 A類功率放大器（Class A power amplifier） 與AB類功放相比，A類功放的功率管在輸出較小的情況下，仍然需要在大電流狀態下進行電壓擺幅。因此，狀態變化的速度會相對較低（響應時間較長）。這類電路的微動態濾波較強，聲音比較流暢。半A類功放的微動態濾波強度會隨著A類狀態深度的增加而增加。當達到一定程度時，聲音的原有細節會逐漸減少。全A類功放有更強的微動態濾波。 由於速度較慢，A類功率放大器的互調失真較大。少量的互調失真產物可以改變聲音的音色。隨著音樂信號的頻寬增闊，互調失真的影響增加。播放一些頻域較寬的音樂（如大型管弦樂隊演奏的音樂），聲音會比較雜亂。混淆程度與音響系統的整體相位特性有關。 交越失真（Cross Distortion）  為什麼正弦波交越失真無法完全解決？這個問題我們需要從正弦波的形成來說明。在直角坐標上，一個起點落在坐標原點(0, 0)上的矢量，以起點為定點，進行恆定角速度的圓週運動。在運動中，矢量終點反映到Y軸上的幅度（矢量終點在Y軸上的水平投影）就是正弦波對應某個弧度的幅度。在正弦波的零交越點處（Y等於0），圓切線與X軸正交。圓切線是正弦波軌蹟的變化速率。圓切線在零交越點處是一條垂直線，這意味著正弦波在零交越點處具有無限的變化速率。不管正弦波的頻率如何，在過零點處，變化速率等於無窮大的情況不會改變。 從技術上講，目前還沒有轉換率等於無窮大的放大器，以後也不會出現這樣的放大器。 在目前的技術條件下，正弦波交越失真的主要問題是速度。相反，當輸出較弱時，A類功放的狀態變化速度更慢，更不利於改善正弦波交越失真。所以，全A類功放只有不關閉功率管的特性。它不僅不能解決正弦波過零點的失真問題，而且在相同條件下會產生更大的正弦波交越失真。而且，不關斷的特性使功率管要承擔更大的電壓擺幅。對於現有的功率器件，這將有相對更差的線性度。在各種測試頻譜圖上，我們也可以看到，A類功放的失真相對AB類要更大一些。 以上，我們對交越失真的形成機製做了一些介紹。正弦波失真的技術指標通常都會在音響設備上進行測量。但是，音響設備在實際工作中處理的是音樂電信號。因此，要準確評估音響設備的各種失真對音樂播放的實際影響，還是需要结合音樂電信號的特点一起討論。 電子管放大器（Tube amplifier） 不管電子管的品牌或型號是否相同，每支電子管都有自己的音效個性。然而，使用電子管來“玩”音色可能只適用於前置放大器。因為我們很少看到功率管的壽命能超過2000小時。過了這個時限，它的青春期就會消失，聲音也會隨著管子的電氣特性而變化。這是電子管放大器的最大弱點。然而，電子管放大器還有它的致命弱點。 在高分析能力的音響系統中，可以發現這樣的問題。當放大器換電子管後，您很難找回您最初喜歡的音效。前置放大器使用的電子管可以有相對較長的使用時間，有的品牌可以達到10000小時。然而，他們還是會在不被察覺的情況下逐漸衰老，同時，他們的聲音也會隨之發生變化。 音箱（Speaker） 阻抗特性。在有效工作頻率範圍內，沒有揚聲器可以具有水平般平坦的阻抗特性。揚聲器連接到帶有輸出變壓器的功率放大器後，揚聲器阻抗的變化會引起放大器的微動態失真。如果音響系統使用帶有輸出變壓器的功率放大器，選擇阻抗特性曲線相對平坦的揚聲器將有助於減少這種失真。 相位特性。在有效工作頻率範圍內，沒有揚聲器有水平般平坦的相位特性。通過調整揚聲器的位置，可以在一定程度上修正相位特性。具有平坦相位特性的揚聲器更有利於再現真實的聲音，擺位也可以有更多選擇。 頻響特性。在有效工作頻率範圍內，沒有揚聲器有水平般平坦的頻響特性。頻響特性會影響聲音的音色，但這與失真引起的音色變化是不同的。這種影響將是線性的。它只相當於同一種類樂器但音色不同的個性差異，基本上不會引起聲態改變。 揚聲器環邊（Speaker's edge） 與橡皮環相比，泡沫和布環揚聲器的順性較小，更容易與功放匹配，欠驅動或過驅動的機會相對較低。 揚聲器是否會出現欠驅動或過驅動取決於它與放大器的相互配合。隨著振動系統的順性增加，揚聲器對放大器驅動性能的要求也隨之增加。 為了使喇叭線性地工作，每次使用，我們都需要Warm up音箱。揚聲器有更大的順性，需要更長的Warm up時間。 接駁電纜（Cable） 信號互連線（Interconnect） 平衡或不平衡（Balanced or Single Ended） 通常，只要兩個設備中的一個以全平衡方式處理信號，平衡傳輸的效果會更好。如果兩個設備都是單端處理信號，則需要考慮信號的傳輸距離、轉換電路的功能質量、設備的隔離設計等因素。因此，這種情況下的信號端子選擇往往需要在具體的設備上進行比較，才能區分信號連接方式的優或劣。 音箱電纜（Speaker Cable） 音樂電信號具有很寬的頻帶（10 個八度音程）。每個頻率分量的功率傳輸都有其自身的駐波。並且每個駐波的幅度會根據每個揚聲器的電氣特性而變化。結合頻譜的實時性問題，音樂電信號經電纜傳輸後，不同的揚聲器，波形變化會有所不同，聲態也就有所不同。這樣一來，音箱電纜就必然會成為與音箱個性相匹配的特殊部件。 對於具體的音箱，使用不同的線纜，聲音會有不同的聲態。有效利用此特點，您只需更換揚聲器電纜即可相對輕鬆獲得您喜歡的音效。 電源接駁線（Power Cord） 光纖（Optical） LP唱盤 要在動態（處於工作）狀況下仍維持有準確的唱針壓力，支撐起唱臂的機構將發揮一個重要作用。不同軸向類型的唱臂支撐機構對於唱針的擺動有不同的跟隨特性，它們會具體影響音色以及聲態。 針壓會隨環境因素而改變，如溫度、濕度、氣壓，等。唱臂上的壓力刻度只能作為一個參考，難以依靠它來獲得準確針壓。對於LP唱盤使用者來說，配備一個準確的唱針壓力計，可能會有意想不到的收穫。 RIAA Equalization（預置均衡）只是在幅頻特性方面有一個約定，而沒有為相位特性設立規範。不同類型的模擬式逆均衡電路有不同的相位特性。因此，不同的唱頭放大器也可能有著不盡相同的相位特性。相位特性將會影響聲態。 MC變壓器（MC Transformer） 所以，若使用MC升壓變壓器，將需要：1）最大限度地減小MM唱頭放大器的輸入電容；2）輸出端互連線必須是低電容並儘可能減短長度。關於第一點，相對於半導體，電子管類器材一般具有較大的輸入電容，因而不容易滿足這一個要求。 音響CD CD盤（CD Disk） CD盤這媒體有著如此特性也就對CD播放器提出了更嚴格的要求。雖然如此，一些高質素CD盤若配合了高質素CD播放器，它們的聲音品質仍然會優勝於其它音源。例如，XRCD在很多HI-End類播放器上面有很好的聲音效果。 CD盤上標記的代碼AAD、ADD、DDD不僅表明CD盤上的音樂錄製使用了哪個階段的技術。通過這些代碼，我們也可以知道CD上的音樂信號是否經過模擬調音台處理。模擬調音台會從相位方面影響音樂播放的音質。 音響CD的音質不僅會受到錄音和後期製作的影響，光盤的結構質量也會影響數據的準確性，最終影響音質。一些CD光盤的生產過程縮短了冷卻時間以提高生產率。結果，表示數據的凹坑結構質量降低。CD盤數據的抖動量也因此而增加。我們可以通過觀察反射層的透光率和均勻性來區分這些CD盤。具有相對較厚和均勻反射層的CD光盤通常有較長的冷卻時間。它們始終有更好的結構質量。 數/模轉換器（D/A Converter） One-digit數模芯片轉換精度比較差，聲音比較柔和。一位和多位的混合型芯片也用於最近的CD播放器。這類芯片的電氣特性介於One-digit和multi bit芯片之間，並更接近multi bit芯片。後期生產的CD機多采用上述兩種芯片。 後期生產的CD播放器，他們使用了更成熟的數字信號處理器（DSP）。這些DSP芯片包括一個32Kbit CIRC解碼存儲器，可以更快地處理數據，因此有更多的時間資源來糾正更多的數據錯誤。帶有8x數字濾波器和multi bit 數/模芯片的解碼器用作模擬單元，跟後期生產的CD Transport組合。這種方法組成的CD播放器通常可以獲得更高的細節密度。 外部時鐘（External Clock） 倍取樣（Up-sampling） SACD 與CD相比，SACD光盤有更高的數據存儲密度。由於使用塑料作為數據存儲載體，使得數據流抖動更難控制。因此，在相同的技術條件下，SACD播放會更容易出現數據錯誤。對於 24bit/96KHz 和 DVD Audio 數字音樂格式，因為它們也有更高的數據存儲密度，所以也會遇到這個問題。 關於各種編碼製式 CD與LP 數據正確性 隨著越來越多的數據產生，播放器需要有更高的速度來處理數據。即，位時鐘的頻率必須相應提高。也就是說位時鐘的周期時間將相應縮短。在相同技術條件下，隨著位時鐘週期的縮短，相對於週期時間的位時鐘抖動會相應增加。同時，因為位時鐘週期縮短，相對於位時鐘週期的數據流抖動也會相應增加。換句話說，隨著設備工作速度的提高，數據出錯的概率也隨之增加。 模擬信號准確度 高頻率取樣便有數量更多的建立時間次數，錯誤量值（建立時間期間內之量值）也就要佔據更多的時間空間。因此，當取樣頻率提高到一定程度，模擬量準確值的時間縮短、錯誤值的時間增加。即模擬信號含有錯誤的比例增加。那建立時間對於模擬信號的準確度影響，便會隨之達到一個不能被忽略的程度。 上述問題只是眾多不利因素中的一部分。它們在數據正確性方面影響音樂播放的音質。雖然在理論上，許多數字音樂格式和音質增強模式有一定的優勢。但是，由於各種限制，它們目前可能不會帶來預期效果。理想跟現實之間存在一些差異。減少這些差異是我們技術人員的工作。CD盤數據低抖動處理（太極備份）是針對音響CD數據在實際使用中容易出錯的一種改進措施。它也進一步印證了播放設備能否獲得正確的數據，是高級編碼格式能否發揮其優勢的關鍵。 編寫：Chen
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