《“狼音”&“松香味”——声学系统 间谐波 探析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《“狼音”&“松香味”——声学系统 间谐波 探析（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、声学系统 间谐波探析“狼音”“松香味”“间谐波失真”/“次谐波失真”“数码声”/“晶体管声”谐波（Harmonic）频率为基波的倍数的辅波或分量。基波可以是交流信号/电磁波或者声波从严格意义上，谐波频率是基波频率（fo）的整数倍；但从广义上，任何与基波频率不同的成分都可以称之为谐波。谐波可以分为奇次谐波与偶次谐波第 3/5/7 次等为奇次谐波； 而第 2/4/6 次等为偶次谐波奇次谐波频率为 3fo/5fo/7fo 等；偶次谐波频率为 2fo/4fo/6fo 等。“间谐波”（Inter Harmonics）频率为基频非整数倍的分量。“间谐波”一般用于电力系统主要由电压波动/非线性负荷等引起，其
2、特点为波形畸变/音频噪声/闪变/能耗等。电力系统 间谐波“间谐波”也有奇次/偶次之分但奇次“间谐波”频率并非 3fo/5fo/7fo 等； 偶次“间谐波”频率并非 2fo/4fo/6fo 等为了与传统意义上的奇次谐波/偶次谐波区别，可以称之为“类奇次谐波”/“类偶次谐波”。“次谐波”（Sub-harmonics）低于基频（fo）的谐波，包括“分谐波”（FH）/“次间谐波”（SIH）“分谐波”（Fractionalharmonics）即 fo/2，fo/3，fo/4，包括“奇次分谐波”（OFH）/“偶次分谐波”（EFH） 。“分谐波”（FH）对于乐器是一种普遍现象弦乐器如小提琴运弓用力而缓慢时易
3、产生之；管乐器吹奏短促音或高音时也会产生“分谐波”对音色的影响较大，可以增强表现力（音头） 。对于扬声器，“次谐波”是一种失真其影响甚于谐波失真（HD） ，因为高频对低频掩蔽很弱，其听感比高次谐波更明显尤其是“大动态”时，可以使音质劣化。“次谐波失真”（SHD）包括“分谐波失真”（FHD）/“次间谐波失真”（SIHD）实际上，同乐器/扬声器一样，电子系统（放大器）也存在“次谐波”，以及 SHD（FHD/SIHD） 。“分谐波”（FH）的和谐性优于“次间谐波”（SIH） ；“奇次分谐波”（OFH）的和谐性优于奇次谐波（OH）“分谐波”可以使“音底”醇厚，避免声音单薄/“发飘”而“次间谐波”则会使
4、声音臃肿/混浊/粗糙。对于声学系统的“分谐波”及其失真（FHD）有关学者已进行相关研究，如分谐波与音质/扬声器的分谐波失真等但对于“间谐波”则较少涉及。小提琴的分谐波萨克斯的分谐波扬声器的分谐波将“间谐波”概念创造性地引入声学系统（乐器/音响）可以更准确地诠释“狼音”/“数码声”/“晶体管声”等问题下面内容为探讨性的（大胆假设/小心求证） ，抛砖引玉。“间谐波失真”（Inter Harmonics Distortion）可以简称为 IHD事实上，一般音频指标的谐波失真（HD）往往只注重奇次/偶次谐波，而忽略了“间谐波”。同为“声染色”胆机的偶次谐波可以改善音色，使声音温暖/柔和；晶体管石机（B
5、 类/AB 类）的奇次谐波则会声音尖硬；而“间谐波失真”更不动听（粗糙/冷硬）声音和谐性：偶次谐波奇次谐波间谐波。弦乐器 一般为“弦振动”耦合“板振动”（如小提琴）或“膜振动”（如二胡） ，小提琴也可形成整体性的“壳振动”而管乐器则主要为“气柱振动”（驻波） 。“弦振动”/“气柱振动”谐波频率与基频成整数倍关系（奇次/偶次谐波）“板振动”/“膜振动”谐波频率与基频不成整数倍关系即“间谐波”。成整数倍关系的偶次谐波才动听（构成“谐和音程”）而成整数倍关系的奇次谐波与不成整数倍关系的“间谐波”声音都不和谐，后者更甚。管乐器驻波从这种意义上，管乐器比弦乐器更动听尤其是双簧管等“开管”（包含偶次谐波）
6、 ，音色圆润/柔和 弦乐器波形参差，而管乐器波形整齐/平滑。中提琴 波形图洞箫波形图奇次谐波的和谐性优于间谐波，如果处理得当会给人的耳目一新的感觉“擦弦声”/“弹指声”/“笛膜感”中就包含着奇次谐波及奇次分谐波可以使声音更自然/逼真，质感与临场感。演奏弦乐器需要丰富的经验与高超的技巧来抑制不和谐的谐波（奇次谐波/间谐波等） ，才能使声音“好听”否则很容易出现“狼音”。“狼音”（Wolf-Tone）是每个弦乐器演奏者挥之不去的梦魇，是困扰许多提琴制作家最头痛的问题也是声学上至今尚未根本解决的问题之一。德国物理学家亥姆霍茨（Helmholtz）用“双重冲撞”理论（CoupledOscillator
7、）来解释之即琴弦的共振频率与琴身的共振频率发生冲撞时，就会发生“狼音”。一般认为“狼音”是由弦振动某个频率与共鸣箱的共鸣频率（ResonantFrequency） 发生共振引起其实这并不准确。当弦振动产生的奇次分谐波/奇次谐波与板振动/膜振动的次间谐波/间谐波发生共振时会导致“狼音”，使声音不和谐而前者产生的偶次分谐波/偶次谐波与后者次间谐波/间谐波共振时，则可降低不和谐性，使声音动听（松香味） 。实际上，弦振动也可能会产生次间谐波/间谐波弦材质均匀性差/着弓点位置的不确定性等因素都可能会导致之若弦振动产生的次间谐波/间谐波与板振动/膜振动的次间谐波/间谐波发生共振时，产生的“狼音”比前者更不
8、和谐。若弦振动产生的奇次分谐波/奇次谐波/次间谐波/间谐波与共鸣箱的共鸣频率 （共鸣箱有多个共振峰频率）发生共振则产生的“狼音”更为严重。“狼音”主要由“次谐波”（奇次分谐波/次间谐波）以及部分频率的谐波（奇次谐波/间谐波）引起由于弦乐器“板振动/膜振动”的本质属性，间谐波/次间谐波无法避免故弦乐器的“狼音”问题基本上无法完全避免。“松香味”实质上就是弦乐器（如小提琴）弦振动产生偶次谐波/偶次分谐波，板振动间谐波/次间谐波的不和谐性，使其干涩的声音变得温润动听松香，摩擦系数，有助于偶次谐波/偶次分谐波，“狼音”。数字音源（如 CD 机/DVD 机/PC 声卡）由于“量化噪声”（DAC）/非线性
9、因素等会产生“间谐波失真”（IHD）与“次谐波失真”（FHD/SIHD） ；数字压缩技术（如 MP3/AC-3/DTS） 也会产生 IHD/FHD/SIHD故其音质生硬，即所谓“数码声”。电子管放大器“线性好”，以偶次谐波失真为主，“间谐波失真”（IHD）故其音色听感好（MOS 管与其类似）A 类放大器工作于“线性区”，无开关失真（SWD） ，IHD，是晶体管放大器中音质最好的，音色接近胆机。B 类/AB 类放大器交替处于“线性区”/“截止区”会产生交越失真，而采用负反馈又会使TIMD交越失真/TIMD 都会产生“间谐波失真”（IHD）/“次谐波失真”（FHD/SIHD）以及奇次谐波，使声音粗
10、糙/冷硬即所谓的“晶体管声”。数字功放工作于“开关状态”， 非线性失真虽然避免了交越失真， 但会产生开关失真 （SWD）；工作频率高（可达 1-2MHz） ，则 SWD实际上 SWD 就包含大量 IHD/FHD/SIHD，故其音质冷硬（晶体管声+数码声） 。放大器会产生电信号的奇次/偶次谐波失真实际上，放大器的非线性因素，更易产生“间谐波失真”（IHD）与“次谐波失真”（FHD/SIHD）尤其是数字功放（SWD/EMI） 。长期以来，大家都在“胆机”/“石机”（偶次谐波/奇次谐波）之间争论不休却可能忽略了另一个重要因素“间谐波”/“次间谐波”或许才是导致放大器失真的“祸魁罪首”。实际上，“间谐
11、波”对于音质的劣化影响大于奇次谐波使声音不和谐/粗糙， 听感比奇次谐波失真 更差大 多数非 线性 失真 （ HD/TIMD/SWD 等 ）都与 “间 谐波失 真”/“次 谐波失 真 ”（FHD/SIHD）有关。电源污染（高频纹波）/EMI（尤其是 SWPS）/电压波动等都会导致间谐波/次谐波改善电源滤波性能/EMI 等有利于降低“间谐波失真”与“次谐波失真”。电动式锥盆扬声器 （ECL） “分割振动”包括弯曲波“径向振动” （节圆） 与纵波“周向振动”（节径） 前者声辐射大于后者， 而前者可以产生间谐波/次谐波“间谐波失真”与“次谐波失真”会使音色不和谐，音质劣化。电动式扬声器（锥盆）分割振动
12、BMLFRP静电式扬声器 ESL（膜振动）/弯曲波模式扬声器 BML（板振动）与弦乐器类似主要产生“间谐波”/“次间谐波”， 而非传统意义上的奇次谐波/偶次谐波从本质上看， 其音质/色并不和谐。在一定程度上，频响曲线（FRP）可以反映“间谐波失真”/“次谐波失真”的状况（尤其是扬声器系统）FRP 平滑，则“间谐波失真”/“次谐波失真” ；反之，则 IHD/FHD/SIHD 。ESL/PRL（Planar-Magnetic Ribbon Loudspeakers）虽然为“膜振动”但由于整体性/同相位振动，且振幅小，失真（HD）小故其 IHD/FHD/SIHD 。但 是 ， ESL/PRL 听 起
13、 来 仍 然 会 有 一 种“不 自 然 ”的 感 觉 （ 怪 怪 的 ） 实 际 上 就 是 由 于IHD/FHD/SIHD 的缘故（音色不和谐）尤其是振膜面积时驻波模态/数量， IHD。故ESL/PRL 更适合作高频单元/耳机。扬声器（ECL/BML 等）振膜刚性/阻尼，可以“分割振动”从而降低“间谐波失真”/“次谐波失真”，使音色更和谐声音“和谐”是 Hi-Fi 的本质。振板刚性，机械阻抗，则分割振动（抗性能耗）BML 采用蜂巢板（泡沫板）可以同时振板的刚性/阻尼，降低 “间谐波失真”/“次谐波失真”中空结构相当于无数个“壳结构”（刚性） ；内部空气可阻尼。NXT 技术（DML）的实质就
14、是“间谐波”（ 分割振动）采用“偏中心节点驱动”（避免与前 20-25 个节点重合）以弯曲波振动的模态密度，效率/但音质 振板刚性可失真，但又会分割振动（矛盾） 。DML 振板节线分布（克拉尼图）音响系统可以与弦乐器进行类比（放大器弦，扬声器音板/膜）放大器与弦都会产生奇次/偶次谐波而扬声器与音板/膜都会产生“间谐波”/“次谐波”。“音响系统的狼音”当放大器产生的奇次谐波/奇次分谐波与扬声器的间谐波/次间谐波发生共振时，也会产生类似于弦乐器“狼音”的失真使音质/色不和谐，听感 （不“动听”） 。而电子系统（音源/放大器）比弦乐器更复杂电子系统更易产生“间谐波失真”/“次谐波失真”若电子系统的奇
15、次分谐波/奇次谐波/次间谐波/间谐波与扬声器系统的次间谐波/间谐波发生共振时，导致的“狼音”比前者更严重。与电子系统不同，扬声器系统谐波大多为间谐波/次间谐波而放大器会产生电信号的偶次谐波/偶次分谐波ESL/PRL 与胆机配合，可以使声音更动听。“煲机”（Run in）使放大器（电子系统）或扬声器（机械系统）通过“磨合”达到最佳状态，最大限度地减少非线性失真实质上就是降低“间谐波失真”（IHD/SIHD） ，使声音更和谐。煲机 还有利 于放大 器/扬声 器奇次 谐波/偶次 谐波 故声 音能够 从未煲 机前的 “冷硬 /粗糙”变为煲机后的“醇和/柔顺/细腻”。偶次谐波并不会间谐波/次间谐波，而是“中和”之使声音变得更和谐动听（不和谐性/和谐性）“松香味”实际上就是一种“掩饰效应”。EMI/电源污染等都会导致放大器的间谐波/次谐波，使音质劣化，音色不和谐这才是 PC 多媒体音响“音质差”的真正原因EMI 有利于改善音质（IHD/SIHD） 。To Probe Inter Harmonicsin the Acoustics System“Wolf-tones“Rosin-taste“IHD/FHD/SIHD“Digital-sound“/“Tran
