2018-05-07 21:55:58韋恩
聆聽室共鳴與頻率響應的原理 高度忠實傳真音響
音響詞彙釋譯 (29) 林宜勝
聆聽室共鳴與頻率響應的原理
高度忠實傳真音響
Helmholtz Resonator
一種含有相當窄小出口的容器,以便和外在的
空氣耦合的聲響共鳴器。在某一頻率,這一容
器會有很大的共鳴。
這是德國物理學家Hermann Helmholtz 所
作,在聲響上極為著名而重要的實驗。其法、
其原理甚是簡單,但以其說影響之大,毋寧說
這一現象早就存在於我們日常生活中,稀鬆平
常至不覺它的存在。
Helmholtz的實驗是以一個開口甚小的容
器,在開口處以木塞封住出口。然後,在木塞
中導一小管,以便自外將空氣打入容器中。容
器內的空氣壓力漸趨提高到遠高於容器外的空
氣壓力時,木塞就會突然彈出,這時一如慶祝
場合中,開香檳酒一般,會發出「噗」的一
聲。這一噗聲的頻率,就是該容器的共振頻
率,也就是一般所謂的共鳴點。
之所以會發出這麼一聲,是由於在容器內的
壓力過大,將木塞瞬間擠出或將木塞突然拔除
時,容器內的空氣會急速地自容器出口處往外
噴流,空氣粒子的流動,一如其他物質的移動
一樣是有慣性的,因此,這一動作使得容器內
的空氣瞬間減少,而氣壓也突然降低,在降低
至遠比外在氣壓低下時,外在空氣就反其道而
行,急速地往容器內回流,這就完成了我們所
謂一個Hertz=Hz的動作。這一動作視容器狀況
而不斷重覆,直至外在空氣壓力容器內氣壓漸
趨一致時,才會停止。如此空氣反覆進出容器
口的次數,就是這一容器所能產生的頻率,共
鳴點。
這一情況,一直在我們日常生活中發生,平
凡的如用水瓶盛水或開瓶飲酒。我們注意到的
是瓶子所發出的聲音並非持續不變,而是隨著
瓶內水量漸滿而逐漸提高,或是漸少而漸次降
低。Helmholtz 證明,容器內的容量(Capac-
ity)和其共鳴頻率是息息相關的,容量愈小,
共振頻率愈高,反之,則愈低。根據這一道
理,表演雜要的藝人,也可以排上一排大小不
同的杯子,盛水其內,用以調出所需要的頻
率、音階或平均率或純率,只要聽覺好,定能
調得奇準無比。
除了容器的容量可以決定該容器的共鳴點
外,瓶頸的長度和口徑大小也會影響共鳴點的
高低。其因在於瓶口的「聲質量」(Acousti-
cal Mass)的多寡而定。聲質量並不等於實際
質量。在一個瓶口較長的容器中,聲質量遠較
短瓶口的來的高,這使得空氣在瓶口的進出較
為遲緩,進出的次數減少,也就意味著頻率的
下降。因此在同一容量的容器,也因瓶頸長
度,以及共鳴點瓶口直徑之不同而有所變化。
一個低音反射式(Bass Reflex)的木箱,其
木箱共振點的抉擇,正是Helmholtz Resona-
for的實際應用。低音反射式木箱的開口,是
有一個導管(Duct)將木箱內的反相聲波,改變
相位從導管輸出。一個設計是否良好的低音反
射木箱,除了木箱的結構外,導管的口徑大小
以及長度,是調整共鳴點的關鍵。真正的困難
是在於同一個共振點是可以用加長導管/改變
口徑,或縮短長度/改變口徑而得,而實際
上,這兩種共鳴點雖然雷同,但音質是有所不
同的。
在LP全盛時代,Hi-Fi迷頗為講究唱頭與唱
柄的「搭配」問題。而喜用Ortofon SPU唱頭
的人士,似乎都有一個共通的觀念,認為SPU
的唱頭與唱頭殼是不能分離的,是經過廠商嚴
格「搭配」而得。此一觀念,基本上是沒有大
錯,只是並沒有弄清楚,那個近似深凹湯匙的
唱頭殼,其實無異於一個小型的共鳴器,它是
會有某一帶頻率的共振。Formant學說之認為
所有各種樂器之所以會有其獨特的音色,是因
為它們的頻寬中有某些頻帶有較大的振幅存在
而來,這應和Ortofon唱頭殼的共振頻率影響
了唱頭的頻率響應,使SPU有了獨特的音色,
不謀而合。仔細聽聽SPU是有某種難以言傳的
特殊音色。在日後,Hi-Fi 力求中性的觀念
下,已看不出有任何唱頭殼之類如SPU 一般,
幾乎將唱頭完全包裹其中的設計。SME唱頭殼
之所以儘其可能將唱頭殼鑽孔幾至網狀,一方
面固然是為降低唱頭殼的有效質量(Effective
Mass),另一方面也無形消除了它形成共鳴的
條件。近代講究筆直頻率響應的觀念,但見一
小片用以按裝唱頭的「座」包裹形狀的唱頭
殼,已經消失在Hi-Fi史中。
據云,有些古老的劇院,在一個聲響不是很
完美的情況下,也有用Helmholtz Resonator
的原理,來加以改善。其法是在底層埋設一堆
大小不同的水缸,水缸之大小多寡,視室內聲
響的情態而定。如此大費週章的作法,以今日
的標準而言,也不過是調整出較平順的音域而
已。然而,在我們的小斗室內,擺上幾個甕之
類的容器,是會對室內的頻率響應有所影響
的。
High-Fidelity
(1)一套優於一般水準的聲音再生系統。立體
音響可以是高度傳真,也不一定是。(2)當作
嗜好,或是以宗教般虔誠,追求再現聲音的完
美。
High-Fidelity,一般譯之為高度傳真,或
高傳真。歐美人士簡稱之為Hi-Fi。源於LP唱
片崛起時,為別於傳統78-RPM 的唱片音質而
定。顧名思義,在於強調LP相對於原音的高忠
實度。
自LP 問世迄今已歷整整半個世紀。「高傳
真」這一名詞也逐漸為一般 High-
definition,Precision,Accuracy,乃至於
Hi-End所取代。高傳真似乎只能用在某些剛崛
起,為突顯其真實度的一些媒體上,如Hi-
Vision。然而,不管所有的詞彙為何,聲音的
再現,卻始終朝著當年的高傳真原始目標而
行。因為「原音」的重現,一直是所有音響器
材所標榜的最高境界。可是這麼一個境界,迄
今不僅不見其降臨,甚至,反其道愈行愈遠。
演變迄今,只是一種近乎垂手可得的11lu-
sion(幻覺),而非實實在在的Solution(解決)。
由許多古老器材之一直受到青睐這一層面來
看,歷經半世紀的發展,只能說小有成就。這
一成就在聲音上的小小一步,以及大幅度普及
化,其所付出的代價,是造成人們對聲音的模
糊觀念,以及莫名所以的「成就感」,更近肉
體感官的快感,以及對音樂品味的失落。今日
一切頂尖的器材,只不過是人們為了要將一個
音樂廳裡的音樂現象,或自然界的聲音重現在
自家的小斗室而已,而所賴以重現的媒體,是
和科技息息相關的,這也不免使得操縱Qual-
ity的大權,落入從事科技的人士中。而音樂
的創作或重現,所重的是過程而非結果。人們
對音的體驗過程之所能記憶的能力甚差。人們
對音樂的感動,往往是過程中心緒性的反應,
而非經知性解析的結果,因此對一套音響系統
的聽後感或評語,也只能片面地加以分析,而
最常用的方法,往往是以相互的比較,整理優
劣高低,而這優劣高低,並不能十足說明它們
所能表現的音樂為何物,原演奏的傳真度有多
高。因為音樂畢竟不僅是時間的,也是動態的
藝術,而音樂現象,絕非音場、規模、音色、
頻寬、平直這些條目性的解析所能道破的。不
幸的是,縱使以往人們認為是一種藝術創作的
喇叭,近年來,也無不用電腦或其他科技去分
析製造,遑論其他的器材。逐一看其規格,似
乎是十分的Fidelity,甚至Ultra high,但那
是十分浮面的。這些規格的高傳真,並不能使
聽者在聽音樂時高度感動的。更甚的是,瑣碎
的分析,使人們聽音樂的方式,也由心緒的感
動,轉而為旁支末節的分析,把一首有完整思
維心緒表達的奏鳴曲,肢解得惨不忍聞,那是
音樂的High Fidelity Reproduction ?
Philips當年為了方便人們錄「話」而發展
的卡式帶,在其使用方便的優勢下,一直勉強
地改進到尚可聽音樂的頻寬。然而今日縱使是
一個最優秀的Cassette,也很難勝過標準的四
軌7 1/2_ips的盤式帶,更別說真正的Audio-
phile常用的二軌15ips的。可是「方便」使人
們忘掉了Fidelity的所在。CD的出現,無異是
音響史上的大變革,但在數位錄音的某些優
點,以及容納訊號的巨大能力下,人們也逐漸
習慣了這種冷峻的聲音,忘了音樂的精緻與人
性。就音的本質而言,這半世紀的High-Fi-
delity發展,與其說是進了一小步,不如說是
迂迴了一大圈,只不過把芸芸眾生弄得莫名所
以,不知何去何從。
音樂家,知識份子,只不過是把音響當作一
種嗜好,或是一種不得已的取代物。在一個人
文與精緻文化如此低落的社會中,它是某種程
度的精神慰藉。而看破個中原委,悟出了超然
境界的人,更視之為庸人自擾的遊戲。而以宗
教般的虔誠,或近乎瘋狂的「精神」,浸潤在
音響無限的排列組合中的狂熱份子,也不過是
以現成的器材,作無數的「搭配」與調整,而
名之為追求音響的完美,或帶著一兩張發燒天
片,或帶著笨重的擴大機,到處「踢館」,或
爭論室內杯中盛Brandy 或Whisky 時之音質孰
美,或斤斤計較煙灰缸位置對音之影響等等怪
誕舉止,狂熱有餘,成事不足,徒然使難解的
問題更趨複雜罷了。
High-fidelity的發展史中,真正稱得上有
影響,有成就的,應是有創意而能付諸實現的
人士。或思維創意,或言論影響,或實際製
作,對音的的忠實重現,造成一股無以阻擋的
驅動力,才是High-Fidelity真正進步的少數
力量。但眾口煤金,芸芸眾生的Hi-Fi滥情卻
表徵Hi-Fi的進步?這一段Hi-Fi史在台灣真是
亂得可以!
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