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提问音视频专业人员:“保真度”到底有多重要?
更新时间:2019-6-11 15:31:57 编辑:温情 文章来源:易科国际 调整文字大小:【

  保真度,对于音视频专业人员而言,是个熟悉且重要的术语。“增加或者改变保真度,真的会对系统整体产生影响吗?”如果会,代价是什么?Richard以他多年的实践经验给我们带来了一些思考。
  我们音响行业的很多怪咖(年龄在50岁以上)最初都痴迷家庭音乐系?#36710;?#38899;频,受此影响。我们垂涎于许多一线大牌音频产品,狼吞虎?#23454;?#30740;读不同产品册。然后我们萌生这样的想法:现实应用中的音响系统必须拥有平坦的频率响应,从直流电到灯光,并?#26131;?#35856;波失真必须远低于0.1%。人们不怎么强调互调失真(IMD),我?#19988;?#27809;听说过瞬态互调失真(TIM——也被称为转换失真:SID)。
  那时候几乎没有厂家能为家庭应用场景制造带指向模式的扬声器。虽然?#38382;?#34920;上常?#35856;?#25196;声器的频响,但是那些数据大都基于?#35856;?#33829;销需求,而不是基于实际测量而得。以往规格?#38382;?#34920;上很少提及扬声器失真。
  后来我们开始了专业音频职业生?#27169;?#20854;中很多人都抱着之前习得的知识/观点来工作,很少甚至几乎没有批?#34892;?#24605;考。我们理所当然地认为,一个好的专业音响系统不过就是?#21028;?#23478;庭系?#36710;?#25193;大版本!最重要的自然是频率响应,然后是失真电平。但再看看美国统计协会(ASA)、美国音响工程学会(AES)?#25512;?#20182;专业协会杂志上发表的长达半个多世纪的研究成果,我们早期的观点中有多少仍然站得住脚?
  随年龄产生的听力下降
  还是业界新人?#20445;?#25105;们认为,?#28909;?#20154;的听力范围是20-20,000Hz,那么音响系?#36710;?#21709;应至少也要覆盖这个范围。虽然当时我?#19988;?#32463;知道,年长者的听力没那么灵敏,我们却?#20849;?#28165;楚他们对高频段的听力损失更严重,不知道我们常听大音量摇滚音乐会损伤自己对高频段的听力。

  图 1: 听力损失 vs 年龄 (?#35745;?#26469;源:http://www.roger-russell.com/hearing/hearing.htm)
  图1显示,65岁?#34892;?#30340;平均听力灵敏度比20岁?#34892;?#20302;大约40 dB;女性的听力损失没那么严重,不过也损失近25 dB。我们年轻时候主张音乐功放至少应该保持在±3dB范围内的平坦性,最好能在±1dB范围内。和这种主张相比,这样的听力损失简直不要太大。(请注意这些只是平均值,对于懂得避免暴露在过大声音环?#24120;?#19988;?#35789;?#30142;病影响或未被耳毒性药物损伤听力的人,他们在老年时对高频的听力损失可能更小。)
  频率响应
  这对专业音响系统设计有什么启示呢?如果听众的平均年龄为35岁,系统高频响应扩展到8 kHz就已经很?#21028;?#20102;。BBC(英国广播公司)曾在二十世纪六十年代做过测试,参与者有受过训练的听众,也有?#35789;?#35757;练的听众。那些测试结果显示,几乎没有人可以区分哪只是平坦响应为15 kHz的录音室监听扬声器,哪只是低通滤波到12.5-kHz截频点的扬声器。考虑到背景噪音和混响,对于礼堂或教堂圣所的音响系统而言,高频扩展更加没那么重要了。
  至于低频扩展,测量表明,大多数原声乐器很少包含40 Hz以下的能量(4?#19994;?#30005;?#27492;?#25110;低音提琴使用标准调谐)。?#35789;?#26159;这些乐器,也很少带基波能量,所以二次谐波——80 Hz及以上——成为有效的低频下限。但这样,就得有系统必须能够重现合成器和声音效果。我有一张CD,前几?#31181;?#22312;20 Hz含有强劲的分量?#25442;?#26377;带爆炸声的影片,具有大量低至次低频的能量。所以,所需的低频下限取决于音响系?#36710;?#20351;用。
  说回我们所重视的±1dB或±3dB响应平坦度容差。图2为当今?#35856;?#19978;最好的一款专业扬声器的频率响应。

  图 2:某款?#21028;?#25196;声器的频率响应
  从50 Hz到18 kHz范围内的响应平坦度大约为+3.5, -5 dB。可以观察到,平坦的频响图上的主要偏离,都为很窄的频段。根据我设计、建造和测量扬声器的经验,我发现,很难听辨在1/3倍频程之内的响应“偏离”。而且偏离范围越窄,它的表现可能越极端,但是却仍旧无法听辨。(确实,有时扬声器的共鸣会造成很窄的极端响应峰值,这只扬声器不断?#20013;?#21457;出该频段的声音,这种声音很恼人,但这是该频?#39318;?#23612;欠佳结果,阻尼欠佳源于响应平坦度差)。
  失真
  现在,我们讨论其它让刚入行的新人们讨厌的大麻?#24120;?#22833;真。在过去数年,调研者已经揭示了谐波失真和调制失真的感知阈值,包括0.03% – 10%范围内的谐波失真,以及0.1% - 1%范围内的调制失真(或互调失真)。它们的结论各异,原因可能是缺乏统一的测试协议标准。?#26131;?#24049;的经验是,谐波失真要达到大约3%以上,我认真辨别才能发现它。如果我把注意力放在音乐的流畅度上,那么除非谐波失真达到5%以上,我都可能不会发现问题。我本人对IMD的敏感度是比较高的。
  我去过很多音响系统备受听众赞誉的场地,但其实它们的失真度让我很不舒服。在20世纪50至60年代,人们常使用削波限幅器来制作军事训练电影,它会让声音峰值产生5%到10%的失真。据称,测?#21592;?#26126;这种失真实际上增加了语音清晰度——大概因为稍微增强了高频的能量。在以高电平工作?#20445;?#22823;多数扬声器都会在低频产生大于5%的总谐波失真。并且人类的耳朵在收听超过一定电平的声音,?#28909;?#22768;压级90 dB的声音?#20445;?#20063;会产生互调失真。
  到最后,我?#19988;?#23601;发现,我们不得不承认频率响应和失真并不是衡量音响系统质量的唯一标准。场地中存在很多同样重要的声学因素。不过这是另外一个话题了。

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