1問:聽人說過,有關聽覺的音響有分生理音響學(PhysiologicalAcoustics)與心理音響學(Psychological Acoustics),,這二種音響學有什么不同,? 答:所謂「生理音響學」指的是聽覺器官接受聲波、以及發(fā)聲器官發(fā)出聲波的一切研究,。而所謂「心理音響學」指的是二耳聽覺與大腦結合之后,,所產(chǎn)生的一切認知、判斷以及反應,。舉例而言,,人耳能夠接受的頻率響應范圍就是生理音響學的范疇;音響迷能「看到」二喇叭之間有SoundStage的存在,,就是心理音響學的范疇。 當音響迷在聆聽音響時,,有很大的比例是受到心理音響學的制約,,對不同器材、線材聲音的判斷,、形容,;層次、深度、定位,、解析力的感知,;以及各種調(diào)聲的差異判斷力,都與心理音響學息息相關,。無論是生理音響學或心理音響學,,都起因于我們的耳朵聽到聲波(SoundWave)。 2問:聲波是什么,? 答:物體在受到激發(fā)時,,都會產(chǎn)生振動,而振動是來回往復周期性的,,因此會推動發(fā)聲體周邊的空氣,,讓空氣產(chǎn)生疏密狀的傳導。而我們所謂的「聲波」就是發(fā)聲體以一種特定復雜的振動周期(頻率)在鼓動空氣,,將發(fā)聲體的復雜振動周期傳導到耳朵,,進入外耳道、耳膜,、中耳,、三個耳小鼓與內(nèi)耳,讓我們的大腦感知到聲音,,這就是所謂的聲波,。 3問:聲波只能在空氣中聽到嗎? 答:不,!聲波除了可以在氣體(空氣)中傳導之外,,還可以在液體與固體中傳導,不過傳導的速度不同,。聲波在空氣中傳導的速度大約是每秒343公尺(攝氏20度),。聲波在淡水中傳導的速度每秒大約1,461公尺,在海水中每秒大約1,500公尺,。聲波在固體中的傳統(tǒng)速度最快,,不同的金屬有不同的傳導速度,鋼的傳導速度每秒約5,000公尺,,鋁的傳導速度每秒約5,104公尺,,銅的傳導速度每秒約3,560公尺。聲波在木材里的傳導速度比金屬還慢,,不同的木材也有不同的傳導速度,。 4問:什么是頻率? 答:頻率(Frequency)就是一件物體每秒振動的周期,,如果每秒振動20次,,此時我們就說這個頻率是20Hz,;如果每秒振動1,000次,我們就說這個頻率是1,000Hz,。通常我們都以k(小寫)來代表1,000Hz,,所以1,000Hz會簡寫為1kHz,2,000Hz就會簡寫為2kHz,。Hz的來源是為了紀念發(fā)現(xiàn)電磁波的德國物理學家HeinrichHertz,,所以把頻率的單位(公制)稱為Hz。 5問:耳朵到底是怎么接收聲波的,? 答:耳朵是由外耳,、中耳、內(nèi)耳所組成,,外耳包括耳廓,、耳道。中耳包括鼓膜(耳膜),、鼓室,、聽小骨。內(nèi)耳包括耳蝸(三萬多根的聽覺神經(jīng)纖維),、前庭,、半規(guī)管。聲波最終透過內(nèi)耳的第八對腦神經(jīng)把振動訊號傳遞到大腦,,由大腦來解讀判斷,。聲波的傳遞除了經(jīng)過外耳、中耳,、內(nèi)耳的機械作用傳遞之外,,最后必須由大腦來做判斷,所以聽覺包括生理的聽覺與心理的聽覺,。 6問:一般人能聽到的頻率范圍大概是多少,? 答:我們所能聽到的頻率范圍跟年齡有很大的關系,年齡越大,,高低二端的聽覺會越遲頓,,甚至聽不到。以一般年輕人而言,,人耳所聽到的帶寬大約是20Hz-20kHz,,這也是為何音響器材的帶寬規(guī)格大多以20Hz-20kHz為準的原因。上了中年,,高頻的感知能力很快衰減,,能夠聽到16,000Hz就相當不錯。有些人對于某頻域的聽覺感知比較弱,,有些人則會比較強,。例如有些人對4kHz左右的感知較不敏感,有些人則對10kHz左右的感知很敏銳,。 7問:人耳能夠聽到的最小聲與最大聲的范圍在哪里,? 答:人耳所能聽到的最小音量是0dB,也就是從0dB以上才有「聲音」,,事實上我們能聽到的聲音跟環(huán)境噪音有很大的關系,,音樂廳的空間背景噪音大約在20-25dB左右,一般臨大街的公寓測起來背景噪音往往高達60dB以上,,很安靜的公寓大約能夠有35dB左右的背景噪音,,這已經(jīng)可以讓我們感覺非常安靜了。如果環(huán)境噪音太高,,太小的音量會被雜音遮蔽,,無法讓「大腦」感知到。 人耳能夠忍受的最大音量大約是130dB,,此時耳朵會開始感到疼痛,,再大聲甚至會導致耳朵受損。 8問:每個人耳朵所聽到的頻率響應曲線都相同嗎,? 答:每個人對聲音的頻率響應感知會有所不同,,事實上人耳對不同的頻率也有不同的敏感度差異,頻率越低敏感度越差,,頻率越高敏感度也越低,。而在2,000Hz-5,000Hz這段頻域人耳的敏感度比較高,尤其3,000Hz-4,000Hz這段頻域最敏感(這是因為耳道共鳴所致),。這也是為何一般人都覺得大音量下2,000Hz-4,000Hz之間的頻域「比較吵」的原因,,處理聆聽空間時這段頻域要著重吸音。市面上辦公室或公共空間廣泛使用在天花板上的礦纖板就是用來吸收這段頻域的材料,。 9問:什么是基音,?什么是泛音? 答:當自然界物體振動時,,會發(fā)出不同的特定振動頻率,,而在物體的振動頻率中包含基音(FundamentalFrequency)與泛音(Overtone),基音就是某一特定音高的頻率(例如1,000Hz),,泛音就是該特定頻率的倍頻,,包括二倍(2kHz)、三倍(3kHz),、四倍(4kHz),、五倍(5kHz)、六倍(6kHz)……以上「整數(shù)倍數(shù)」的共振頻率產(chǎn)生,。我們耳朵所聽到的「聲音」其實就是特定頻率與其他所有倍數(shù)頻率的混合,。在樂器上,,我們會說那個特定振動頻率是「基音」,其他共振所產(chǎn)生的更高頻率是「泛音」,,也就是音響中所稱的「諧波」,。 10問:自然界中,有沒有只有發(fā)出基音的物體,? 答:沒有,,所有自然界中的物體所發(fā)出的聲音都是基音與泛音的混合,沒有單獨存在基音的物體,。單獨的基音只有存在于實驗室中,,是人工制造出來的,如儀器所用的測試頻率,,通常我們稱為「純音」,。 11問:為何鋼琴會有鋼琴的獨特聲音?小提琴會有小提琴的獨特聲音,? 答:當小提琴演奏中央A音440Hz時,,與鋼琴所演奏的中央A音440Hz,雖然音高相同,,但聲音聽起來完全不同,,人耳能夠清楚辨別鋼琴與小提琴聲,這是因為二件樂器泛音結構的不同所致,。當小提琴與鋼琴演奏440Hz音階時,,都會發(fā)出更高的很多倍頻泛音,但二者這些倍頻泛音的強弱會不同,,稱為泛音結構分布,,造成小提琴與鋼琴二種不同的聲音。換句話說,,基音決定了樂器音階(音高),,而復雜的泛音則決定了樂器的不同音色,讓我們能夠分辨不同的樂器,,或者相同樂器之間不同的音色,。 12問:如果相同的樂器會因為不同的泛音結構而聽起來有所不同?音響器材會不會也這樣呢,? 答:是的,,音響器材中有一個失真名為諧波失真(HarmonicDistortion),另有一個名詞為互調(diào)失真(Intermodulation Distortion)都是造成我們聽起來聲音不同的主要原因之一,。由于諧波失真不會只有一個,,而是多個合成,所以通常稱為總諧波失真(TotalHarmonic Distortion THD)。在音響器材中,,相同規(guī)格的組件(例如電容器),,我們聽起來也會有不同的音色,這些都是不同泛音結構所致,。這也是為什么音響器材從規(guī)格數(shù)字上看起來差不多,,但聽起來聲音卻不一樣的原因之一。 13問:為何我們身處一個空無一物的房間時,,會覺得聲音很吵?定位感不清楚,? 答:這是因為太多的雜亂反射音與直接音相互干擾所致,。通常,直接音與「第一次反射音」到達耳朵的時間越接近,,反射音越少,,我們會覺得聲音越清晰,發(fā)聲的位置很清楚,,聲音與身體也感覺很接近,、很親密的感覺。反之,,如果直接音與第一次反射音到達人耳的時間差距越大,,或反射音越多,我們就會覺得聲音越吵雜,,發(fā)聲的位置無法清楚定位,,聲音與身體也會覺得距離比較遠,沒有現(xiàn)場親近的感覺,。有些設計得當?shù)囊魳窂d,,即使坐在后排位置,也能感受到舞臺上演奏的音樂跟聆聽者很接近,,這就是直接音與第一次反射音到達耳朵的時間控制得當?shù)年P系,。反之,設計不當?shù)囊魳窂d,,往往會讓人覺得舞臺演奏的聲音距離很遠,,甚至模糊不清。 14問:一般人家里的聆聽空間是否也有直接音與第一次反射音相互干擾的問題,? 答:一般家里的聆聽空間由于不像音樂廳那么大,,所以直接音與第一次反射音到達耳朵的時間不會差距太大,不過第一次反射音的量如果太強,,會干擾到直接音,,此時就會覺得定位感不佳。為了獲得最好的定位感,,可以在左右二側墻第一次反射音反射的點施加吸音物質(zhì),,減少第一次反射音的量,,如此就可以提升地位感的清晰度。 15問:在家里聆聽室聽音樂時,,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)Bass的聲音有時強有時弱,,音粒時大時小,甚至轟轟然,,低頻把許多細節(jié)都掩蓋過去,。這是為什么? 答:這是因為聆聽空間的長寬高尺寸所產(chǎn)生的共振頻率使然,,這種共振頻率會使得聆聽空間的聲音染上特定色彩,,我們稱之為Room Mode。事實上這些轟轟然的低頻也包含我們以下會提到的駐波,,駐波跟Room Mode是一體的二面,。空間中的長,、寬,、高尺寸都會跟樂器一般,產(chǎn)生一個最低的共振頻率,,以及二倍,、三倍、四倍,、五倍,、六倍、七倍……..的倍頻共振頻率,,假若長,、寬、高所產(chǎn)生的共振頻率不會相互重迭,,那就不會產(chǎn)生讓耳朵轟轟然的過多中低頻與低頻,。反之,如果房間的長寬高尺寸所產(chǎn)生的共振頻率有太多重迭處,,就會產(chǎn)生好幾個低頻峰值,,讓音樂聽起來失去平衡,也會把音樂中的許多細節(jié)掩蓋,。 16問:到底要怎么知道長寬高的共振頻率是多少Hz,? 答:很簡單,有一個共振頻率的公式可以使用,,那就是:最低共振頻率=音速(343公尺)除以(房間的長,、寬、高X2)。例如一個聆聽空間的長度是9公尺,,那么長度的最低共振頻率就是343公尺除以(9公尺X2)=約19Hz,。除了最低頻率處是最強烈的共振頻率之外,還有2,、3,、4、5,、6,、7、8 ……倍頻的共振,,不過倍數(shù)越高,,共振的強度就越小。 長度如此計算,,寬度與高度也是如此計算。假若房間的寬度是6公尺,,最低共振頻率就是343公尺除以(6公尺x2)=28.5Hz,。同樣的,寬度也有2,、3,、4、5,、6,、7、8 ……倍頻的共振,。 假若房間的高度是3公尺,,那么最低共振頻率就是343公尺除以(3公尺X2),約57Hz,。 17問:聆聽空間中長寬高所產(chǎn)生的相關共振頻率是怎么重迭的呢,? 答:讓我們把上述長寬高的最低共振頻率與倍頻共振頻率都列出來看: 長度:19Hz、38Hz,、57Hz,、76Hz、95Hz,、114Hz,、133Hz、152Hz,。 寬度:28.5Hz,、57Hz、85.5Hz、114Hz,、142.5Hz,、171Hz。 高度:57Hz,、114Hz,、171Hz、228Hz,、285Hz,。 通常,會讓我們耳朵覺得轟轟然有壓力的頻率大多在200Hz以下,,現(xiàn)在我們來檢視上述長寬高尺寸有幾個重迭的頻率,。結果可以看出57Hz有三個重迭,114Hz有三個重迭,,171Hz有二個重迭,,這三個頻率就是會讓我們聽起來覺得中低頻、低頻轟轟然的元兇,。 18問:難道每個房間都會有低頻駐波相互重迭的問題嗎,? 答:只要是矩形空間,就一定會有這個問題,,因為聲波的行進有一個特性,,那就是「入射角等于反射角」。由于有這種特性,,所以只要是二個平行墻面之間就會產(chǎn)生在相同位置不斷反復,、不會行進的聲波,我們稱這種不會行進的聲波為「駐波」(StandingWave),。 19問:既然駐波形成的要件是「二個平行的墻面」,,如果我們讓墻面不要相互平行,是否就可以解決駐波的問題,?同時也解決低頻共振相互重迭的問題,? 答:理論上只要聆聽空間內(nèi)沒有二二相互平行的墻面,駐波就無從產(chǎn)生,。但是長寬高的相關共振頻率還是存在,,只是因為駐波消失了,共振頻率的強度也大幅降低,,同時也無法產(chǎn)生重迭的共振頻率,,所以理論上可以同時解決駐波與共振頻率的問題。這也是為何音樂廳內(nèi)部大部分都采用不規(guī)格造型的原因,。 20問:音響聆聽空間是否也可以像音樂廳一般,,把墻面設計成不規(guī)則,、不平行造型,達到解決空間共振頻率與駐波的問題,? 答:可以,,不過一方面一般居家的聆聽空間并不大,要把室內(nèi)墻面設計成不規(guī)則或不平行,,勢必浪費很多的空間,。此外,一般人也不習慣在不規(guī)則,、不平行的墻面空間中生活,,所以我們必須另外想辦法,找尋所謂的「聆聽空間黃金比例」,。 |
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