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[综合讨论] 频率响应、猝发音响应与瀑布图

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发表于 2018-11-13 13:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  振幅频率响应
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  首先,让我们来看看上图 是啥?其意义又是什么?音响迷常说这是响频(频率响应简称),精准的说这是振幅频率响应,还有一种频率响应是相位频率响应,如下图。是不是看来很复杂?
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  谐波失真频率响应
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  对某种随频率变化的性质,来整个频段扫一遍呈现出来的就是一种频率响应图,图面上的横轴是频率,以声音而言20~20KHz,纵轴是振幅或相位或其他的。最常见的是振幅,也就是由20~20KHz都输入一样的振幅,测量其输出振幅变化,再看一次第一张图,输入讯号是一条水平直线,输出却变成这样,好惨…这是在聆听位置测量喇叭发出的声音,空间扭曲了喇叭发出的音波。

  那么,实际上应该怎么测呢?其实有好几招,例如:

    · 先送个20Hz,再来25Hz,再来30Hz….一直测到20KHz,每次都记录下测到的振幅,画成图。

    · 另一招是送个white noise,这讯号不停的送出20~20KHz都有振幅都相同的不规律噪声,再以Fourier Transform将测到的声音,转换成频谱,以此结果画成频率响应;

    · 还有一招是送log sine sweep,这讯号由20Hz逐步扫到20KHz,经过运算产生impulse response猝发音响应,再经过运算推算各频段讯号长时间累积后的振幅频率响应。

  以上这些测法都必须要送出含20~20KHz的讯号,测量所得据以画成图。
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  那么,这振幅频率响应图的意义是什么呢?

  各频段经过音响系统(若在聆听位置测音压就包含空间)后,其振幅的变异程度,送进去的是平直的,输出照说应该是平直,DAC、扩大机要做到这点都不难。而喇叭就难了,上下误差3dB很普通;再加上空间呢,那真是惨兮兮…就是前面看到的这些图的样貌。

  再看一次这张振幅频率响应图:
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  再来看另一张只有高频1KHz以上的图:
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  你会发现,怎么两张图的高频段看来不太相同?中频段也类似,这是怎么回事呢?
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  让我们再回到前面提到怎么测量振幅频率响应,最直觉的是要测2KHz,就送个2KHz的讯号,在测量点量音压,重点在这2KHz讯号是什么,是很短的一个周期波?还是连续不断的波?通常指的是后者。

  这连续不断的波由喇叭发出后,并不会只传送到聆听位置,还会传送到整个空间四处弹来弹去,当然也会弹到测量位置。我们可以预期,这弹来弹去的波会比直接传到聆听位置的慢,如果我们测量的时间很短,那么就可以看到直接传来的结果;测量的时间很长,就会看到长期累积稳定后的结果,上面这部份图与全频段图的差异就在于此,是因为测量的时间不同。

  下面来看看呈现音波逐渐弹到测量处的过程,就是前面的猝发音响应图。
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  这意思是,如果突然发出个极短促的声音(例如爆炸),在测量点听见后,再来就会听见回音渐次抵达,音量当然也是越来越低。再将这图加上频率摊开来,就成了瀑布图,见下图。左横轴是频率,右横轴是时间,纵轴是振幅。
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  也就是音波由最右侧那一波先抵达测量点,再来渐次传来的反射音陆续抵达。不同频段的反射状况不同,那斜斜一长条的,就表示有个反射点能够反射那整个长条的频段。再来看这个例子的低频段,注意看35Hz处,二条线振幅几乎相同。但40~100Hz却差很多,这是怎么回事?
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  这得看瀑布图,先看细部,上对应振幅频率响应的红,下对应蓝,这系统是Genelec 1029A+JBL超低音,在二个空间中测,上面那张超低音摆在主喇叭后面约1.5m处,而且音量没开高,因此这瀑布图细部只看到主喇叭唱到80Hz就没了;下面这张超低音就摆在主喇叭下面正中,只稍微比主喇叭慢一点传到测量点。
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  来看长时间瀑布图,上面拖很久,下面很快就没了,而且上面第一波显然超低音的音量比较高,但最终二者在35Hz处累积的振幅差不多。
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  上面的空间是个水泥屋,下面是个轻隔间的小房间。低频在水泥屋里不断反射缓缓消散,在轻隔间则是大半都透出去,没回来了。
13.png
  总结以上内容,振幅频率相应图呈现的测量时间内累积的成果,瀑布图与猝发音响应则能呈现随着时间变化的过程。振幅频率相应图是表,瀑布图与猝发音响应是里。

  来源:中国音响网微信公众号(ID:chinaaudio),原文来自貓窩工坊,作者:Ken陳。

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