阿里郎：关于《音响与失真》的补充说明

2013-11-12 06:53 AM| 发布者: 星光| 查看: 780| 评论: 15|原作者: 阿理郎

摘要: 首先感谢blue直言指点，以及后面几位网友的批评，那篇《音响与失真（二）》确实使用了太多的专业词汇。其实老巫早就告诫我要学会写科普，可惜一直没有长进。现在再努力一下，对牵涉到的概念作一些解释，希望对大家多 ...

首先感谢blue直言指点，以及后面几位网友的批评，那篇《音响与失真（二）》确实使用了太多的专业词汇。其实老巫早就告诫我要学会写科普，可惜一直没有长进。现在再努力一下，对牵涉到的概念作一些解释，希望对大家多少有一点帮助。

一个好的电子放大器应当对所有的信号都提供同样倍数的放大，并且不产生附加信号。所谓谐波，就是频率是基波整数倍的波。比如500赫兹的纯音（正弦波），它的谐波就是1000赫兹、1500赫兹、2000赫兹……。所谓谐波失真（或者叫非线性失真），是指放大器的输出除了原有频率的信号外，还增加了它的谐波。

我们平时听到的乐音，都不是纯音，除了基频之外，还有泛音，也就是谐波。各种乐器的泛音有不同的谐波的个数及相对强度，由此决定了乐器的音色，那也是我们用耳朵辨别不同乐器的依据。如果一个放大器在放大某种乐器的声音时产生谐波失真，那么原有的泛音的组成成分和比例就会被破坏，听起来钢琴不再像钢琴，小提琴不再像小提琴，我们就感到失真。我前面已经指出，电子放大器本身产生的谐波失真很小，电声器件（喇叭、耳机）产生谐波失真的机会相对大得多。

除了非线性失真，还有线性失真。那是由电路中电容、电感等线性元件引起的，放大器对不同频率的信号放大的倍数不同造成的失真。频率响应（频响）就是对放大倍数随频率变化而变化的一种描述，理想的放大器的频响曲线是一条水平线，也就是放大倍数不受频率影响。现实中的放大器只能保证在某一段频率范围内放大倍数不变。超出这个范围，放大倍数会直线下降。这种失真还比较容易矫正，更复杂的失真现象如我前文提到的我的实验耳机在仿真耳内产生的声压，在声频范围内几起几落。过去配套的音响系统中有mixer，分频段对输出进行提升或衰减，可以部分补偿这种输出不平稳。现在个人电脑的系统软件中多媒体控制部分也有类似功能。

我前面的文章在两个地方提到“线性”：线性放大区和线性失真。它们的含义是不同的。

线性放大区是指放大器对单一频率的信号，其输出电压与输入电压成正比的工作区，输出信号的频率与输入的完全一样，但放大器对不同频率的信号可能有不同的放大倍数。相对的非线性失真就是放大器的工作范围超出了线性区（输入信号太强），进入非线性区，放大器的放大倍数降低，并且产生谐波。

线性失真是当放大器工作在线性区，但是在信号频率超出一定范围之后（可以高也可以低），放大倍数下降造成的失真。在双对数坐标中，这个下降是线性的（频率提高一倍，放大倍数下降同样的分贝数）。由于引起这种下降的原因是电路中的电容和电感这类“线性元件”，所以有“线性失真”这个名字。线性失真不产生谐波。当放大器进入非线性区，也会有线性失真。

即使我们采取措施，使得放大器-喇叭系统最后在喇叭口的输出声压在各个频率都是一样的，我们实际听到的声音还会受到声音传播空间的影响。在一个封闭空间中，声波会一次又一次地反射，反射回来的声波与原来的声波叠加，其结果可能是增强也可能是减弱原来的声强。这与听者的位置有关，也与声音的频率有关。那是另一种失真。在所有影响放音系统音质的因素中，放音空间的声学特性是最无法预测也最无法控制的因素。电影院和音乐厅的声学结构比普通人家的客厅要简单得多，也控制得严格得多，但是整个厅是空的，还是坐满了听众/观众或者只是部分地有听众/观众，都会改变声学条件，结果造成不同形式和程度的失真。所以你在音响专卖店的试音室听得满意的音响设备，买回家试听的结果仍有可能感到失望。

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引用 2013-11-13 08:53 PM: 炉匠: 据说理想的声学环境是无反射和共鸣的.木板多可以放地毯,墙上挂毯等降低反射.反射少的屋子也是聊天的好环境,没有那种闹轰轰的感觉. ...
据说交混迴响的时间太短会使乐音听上去干涩，现在有的音响可以人为地产生较长的混响时间，让人即使在小房间里也有在空房子或空旷地方的感觉。又听说歌唱家不喜欢在铺了厚地毯、挂了厚重窗幔且又挤满人的房间里演唱，觉得那样的环境效果不会好。过去有人喜欢在集体澡堂唱歌，也是取它混响时间比较长的特点。一般人如果进了隔音室，大多会觉得沉闷，连讲话都不自然。

引用 2013-11-13 08:42 PM: 炉匠: 学习了. 但我还是有点更迷糊了.我们用的半导体放大器都能从DC到100MHz不产生谐波, 应该完全满足音频(16-16khz)放大的需要. 那胆机的优越性到底在哪里? 造出一些 ...
我当年做那些实验的目的只是探索音频放大器的失真，不是为了听音乐。而且我从小就是音盲，对人的主观乐感更不摸底，无从体会发烧友们的感受。

引用 2013-11-13 07:39 PM: blue: 是的，所以地下室搞个全封闭的盒子是最理想的状态
不至于吧,还是在敞亮的空间一边做鸡爪一边听音乐好.我个人觉得如果小时候没发过烧,现在就别发烧了.毕竟是花1000刀达到99%的效果,花10000刀达到99.9%的效果.

引用 2013-11-13 07:15 PM: 炉匠: 据说理想的声学环境是无反射和共鸣的.木板多可以放地毯,墙上挂毯等降低反射.反射少的屋子也是聊天的好环境,没有那种闹轰轰的感觉. ...
是的，所以地下室搞个全封闭的盒子是最理想的状态

引用 2013-11-13 07:12 PM: blue: 谢谢再解释! 这次理论懂了，但对最后如何选择还是迷茫。昨天找到个能听Tube的店，总算见识一下tube amp。结论是好听有区别，但像你说的，也是过去经验告诉俺，在 ...
据说理想的声学环境是无反射和共鸣的.木板多可以放地毯,墙上挂毯等降低反射.反射少的屋子也是聊天的好环境,没有那种闹轰轰的感觉.

引用 2013-11-13 07:07 PM: 学习了. 但我还是有点更迷糊了.我们用的半导体放大器都能从DC到100MHz不产生谐波, 应该完全满足音频(16-16khz)放大的需要. 那胆机的优越性到底在哪里? 造出一些暖和的谐波?

引用 2013-11-13 03:48 PM: 凡是有耐心看完这篇补充的网友都有啃鸡爪的潜力。

引用 2013-11-13 12:08 PM: blue: 谢谢再解释! 这次理论懂了，但对最后如何选择还是迷茫。昨天找到个能听Tube的店，总算见识一下tube amp。结论是好听有区别，但像你说的，也是过去经验告诉俺，在 ...
我一开始动笔时只是想指出在我们日常家庭使用中，无论电子管还是晶体管的放大器本身都没有谐波失真问题，并不牵涉如何选购音响设备。不料后来弄成了雷锋的袜子——补丁迭补丁。总结教训：多啃鸡爪，少谈放大。

引用 2013-11-13 10:18 AM: 老巫: 谢谢，我好像有点懂了。
>一个好的电子放大器应当对所有的信号都提供同样倍数的放大

那这就是线性？
我现在明白了你的问题了。

我前面的文章在两个地方提到“线性”：线性放大区和线性失真。它们的含义是不同的，恐怕被搞糊涂的还不止你一个。（现在把它们加进正文。）

线性放大区是指放大器对单一频率的信号，其输出与输入成正比的工作区，输出信号的频率与输入的完全一样，但放大器对不同频率的信号可能有不同的放大倍数。相对的非线性失真就是放大器的工作范围超出了线性区（输入信号太强），进入非线性区，放大器的放大倍数降低，并且产生谐波。

线性失真是当放大器工作在线性区，但是在信号频率超出一定范围之后（可以高也可以低），放大倍数下降造成的失真。在双对数坐标中，这个下降是线性的（频率提高一倍，放大倍数下降同样的分贝数）。由于引起这种下降的原因是电路中的电容和电感这类“线性元件”，所以有“线性失真”这个名字。线性失真不产生谐波。

引用 2013-11-13 09:51 AM: 阿理郎: 线性就是如果你这一年的工资没有变化的话，一个月的收入是1万，两个月的收入就是2万，十个月的收入就是10万。非线性就是政府在你的累计收入只有1万元时每元拔一 ...
谢谢，我好像有点懂了。
>一个好的电子放大器应当对所有的信号都提供同样倍数的放大

那这就是线性？

引用 2013-11-13 09:37 AM: 老巫: 哪里冒出来的这个老巫，太不象话，竟敢“告诫”他人如何如何？:)

请教线性、非线性是什么意思。
线性就是如果你这一年的工资没有变化的话，一个月的收入是1万，两个月的收入就是2万，十个月的收入就是10万。非线性就是政府在你的累计收入只有1万元时每元拔一根毛，在你累计收入达到5万时，每元拔2.5根毛，当累计收入超过10万时，每元拔3.5根毛。

引用 2013-11-13 09:20 AM: 谢谢再解释! 这次理论懂了，但对最后如何选择还是迷茫。昨天找到个能听Tube的店，总算见识一下tube amp。结论是好听有区别，但像你说的，也是过去经验告诉俺，在家里的效果比在店里的效果要打折扣。比如俺家窗户太多全是地板，都是不利因素。如果要达到店里的效果，只能装家庭剧场。

引用 2013-11-13 12:20 AM: 哪里冒出来的这个老巫，太不象话，竟敢“告诫”他人如何如何？:)

请教线性、非线性是什么意思。

引用 2013-11-12 11:20 PM: 野野蜂: 看你说得津津有味，产生了把以前学过的关于电路的课本找回来重新学习一遍的冲动。
或者可以发现一些能与你女儿一起做的小实验？

引用 2013-11-12 11:15 PM: 看你说得津津有味，产生了把以前学过的关于电路的课本找回来重新学习一遍的冲动。

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