想要真HiFi,必须扔掉音箱分频器,用数据揭秘它带来的听觉
分频器简介
HiFi技术发展的这一百几十年以来,HiFi音箱使用分频器的做法,已经成为绝大多数工程师和发烧友的不二选择。原因是一个喇叭无法完美重播全部听觉范围的频率,只能使用分频器来发挥高中低音喇叭各自的职能,尽量让两个以上的喇叭组合来尽量满足耳朵的享受。
不过,本文将用数据来揭秘你完全没想到那一幕,原来音箱的分频器给你带来的听觉错款乱,已经深深地伤害了好几代人,但绝大多数发烧友对此浑然不觉,反而在孜孜不倦地追求如何把声音分得更清楚。
音箱内上盖板就是分频器
如上图,绝大多数的的音箱内部都有一个分频器,分频器的功能,就是把输入的电信号分成高低音或者高中低音几路,然后分别交给不同功能的喇叭拉播放。以此避免一个喇叭无法完美重播全听觉频频声音的难题。
分频器带来的噩梦
用分频器来分开不同的频率去给不同的喇叭重播,看起来没什么毛病,也已经被广大HiFi厂家和发烧友广泛接受。事实上那只是没有新理论出现,大家对此不太在意而已。就像古时候几千年以来大家都认为太阳是围绕地转的问题一样,一直大家都会觉得很正常。至于笔者为何如此反对分频器,先从理论上给你解释。分频器给大家听觉上带来的错乱来自于三个原理级的公式,谁都无力改变。第一个核心影响就是电流流过电容电感时产生的相位差公式,他和电容和电感的阻抗相关。
另两个公式就是电容和电感的阻抗公式: XL=2*3.14*FL, Xc=1/(2*3.14*FC)。这两个公式可见,电感电容的抗阻与频率直接相关,不同的频率底下,他们变现的抗阻不相同,频率从20Hz到20KHz变化时,阻值相差是以倍数论的。这个阻值的变化导致的是第一个相位差公式的大幅变动,相位差在20Hz和20KHz相差完全不同。所以很多分频线路上,就如前面给大家参考的二分频线路图,只是简单地把不同喇叭的正负颠倒接线就叫相位调整,更有幼稚的做法,就是把喇叭的截面前后错开点距离就叫校准相位差。
分频器曲线图只表达声音强度不讨论相位
上面说法有点抽象,以上面的二分频线路图为例,假设分频点在2KHz,直接画个线给你解释一下:
上图中,虚线是输入分频器的2KHz正弦波测试的原信号,这个分频点附近频率的信号是能够同时经过低通通道和高通通道的。信号由于分频器中信号经过电容后给高音喇叭发声,电容的存在,导致信号的相位被提前了半个波形,实际播出的声音成了左侧的实现信号1的图像,信号同时通过低通通道的电感给低音喇叭播放,电感会导致信号延迟半个波形而变成真正发声的信号成了信号2的图像。那么问题就来了:在同一个时间,同一个输入信号,被分频器天然变成了2个信号,先不论两个喇叭之间是否能够发出同一个音色,这里只说波形的形状,他就是信号1和信号2两个一前一后的信号,在空气中出现的这两个信号,虽然眼睛你看不见,但它太像以前模拟式电视里的重影图像了。
有人会很介意这个说法,认为提前半个波形导致的重影很小的,不会影响听觉。他这个说法就严重有违HiFi发烧友的价值原则了,为了那根喇叭线和过机信号线,你知道发烧友破费了多少么?要知道,大家知道人声的范围大多在200Hz-3KHz之间,常温常压中,声音信号在空气中传播速度是342m/s,如果是200Hz波长是1.7m、300Hz是1.1m、800Hz就是43cm、 上例子中的2KHz是17cm,3KHz那就是11cm、高低音喇叭分别发出的声音,如果相差半个波形,到达你耳朵的时间将被错开了十几厘米至1米左右,你如果觉得没问题,你相信太阳是围绕地球转的,那我没办法。这种错位感,在声音定位问题上更是噩梦。
试想想,在重播交响乐时,每个乐器和人声都有一个和它前后相距几十厘米到1米多的重影声波,你在这种混乱的声场中寻找定位,那是太过自欺欺人了。
有人说,不用音箱分频器,用前置的电子分频,在功放之前做分频。这样是不是就可以避免这种失真呢?其实这样做的用处同样不大,因为你看上图的输入部分,也是不同的电容在各自的低通和高通通道上滤波,不同频率的阻抗决定了相位角偏移的大小,只要同一个信号路过不同的通道,他就偏移不同。这种效应在一般功放的高低音音调电路上同样会出现,所以这就是为什么很多的功放会设置一个直通开关,所有发烧友都知道,当使用直通开关后,声音马上编的清晰自然,这就是没有错位所带来的效果。在此借博主“音响老梁”的视频给大家演示一下。
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解决的办法
既然分频器的影响那么恶劣,弊大于利,那么有什么办法去获得真正HIFI的声音感受呢?其实很简单,就是坚持“多只香炉多只鬼”的原则,绝对的使用尽量简单的搭配。给你推荐的最少配置最好音质:一台单端甲类功放加上一对高灵敏度的全频小音箱。造价低廉,声音一流。功放可以是胆机或者石机都没问题,没必要用胆石结合,更加不要有音调电路的如果有音调电路就必须配有直通开关绕过音调电路,否则不要破费,会误入歧途。音箱选只有一个全频喇叭的就行,里面不用分频器,喇叭口径从4寸至15寸都有选择,看你自己经济承受能力。
如果经济上允许,也可以试试另一个方案。现在音响界出现了一个划时代的RTR无相位偏移的分频结构,已授权一个超老牌的来自民国初期的国产HiFi音响品牌-美多音响来制造。价钱可能有点小高,但物有所值。它不使用电容电感来分频,所以不会有上述的相位偏移,由于分频的存在,可以破解全频喇叭的功率不大的困境。音色、力度、速度、功率、定位都完胜从前,值得大家尝试。