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关于音响器材的静态测试指标

 fjgsd 2023-08-03 发布于广东

我前几天写了一篇小文,主要是阐述音乐和声音的区别,从而引出了我对器材重播音乐的一些看法,特别是技术指标为什么难以反映器材的“音乐性”(播放音乐是否好听)的问题。发文后有朋友和我交流,其中有放大器的设计者。这里摘录一些交流文字,有兴趣的发烧友可以看看。有技术性文字,不喜可略。

我朋友作为放大器的设计者,他的看法是:目前为止我们对音响器材的测试都是基于静态指标,而非动态指标。在音响的三大件里,放大器的失真其实最大,从某种程度上来说大过扬声器。为什么呢?在测试放大器的时候,一般都是给放大器接一个8欧姆的电阻作为假负载,他是电阻性负载,而实际我们接的扬声器是交流负载阻抗,放大器的失真特性特性会随着交流负载阻抗而变化,这就是动态指标,扬声器因为有分频器和音圈这些线圈存在,交流阻抗是随时变化的,不是一个固定的电阻值。

晶体管放大器的动态失真特性远不如电子管,其动态频幅特性不够稳定。动态频幅特性,是放大器输入不同频率的交流音乐信号的时候,由于喇叭的交流阻抗在不断变化,放大器对不同频率的音乐信号并不能做相同的放大倍数,导致最终放大后输出的交流音乐信号的幅度不能保持一致,所以频率特性不够平坦。

比如同样输入一个1KHZ 和10KHZ的交流信号,信号幅度都是1V,经过放大器放大以后,假设放大器的放大倍数是10倍,但是实际输出的时候,1 KHZ是10V,而10KHZ只有8V,那么输出频率特性就不平坦,这就是频率失真;而电子管在这个方面有先天的优势,其静态失真大于晶体管,但是动态特性失真远远小于晶体管。另外,随着输出功率的上升,晶体管失真上升的陡峭度远高于电子管。所以晶体管必须有很大的输出储备功率(Headroom),才能保证实际聆听时失真低不可闻。

关于音响器材的静态测试指标

​下面看具体的指标。比如某名牌功放,在输出1瓦、频率为1KHZ时,谐波失真0.001%。发烧友一看就激动了,那么低的失真,可是大家注意这是有条件的,是在特定的输出功率和特定的频率上,谁听音乐平均输出功率1瓦?谁听音乐只听1KHZ的单频率信号?那20HZ时候是什么情况,20KHZ时候是什么情况?其实没有一个厂家可以公布所有频率在最大输出功率下的失真情况,也不敢公布。所以此类指标近乎毫无意义。

下图是某欧洲名机的技术参数。厂家给出了50瓦和175瓦时的THD。注意后面没有给出测试频率,这意味着是1000赫兹。这种指标就是看过算数,有什么意义吗?没有。

关于音响器材的静态测试指标

丹拿公司曾公布过他的330D高音在不同的输入功率下的失真特性,一共采样了5个频率,其失真特性几乎一致,5条线几乎平行,并没有因为功率增大,频率变高,失真有明显的增大。这才是真正牛逼的表现。一般厂家内部测试放大器,都要测5个频率点,20-100-1000-10K -20K,在1瓦的时候的谐波失真情况,以及最大输出功率下的失真情况;但是他们只会公布1瓦输出时1KHZ的失真情况!事实上,在5个采样点里,1KHZ是失真最小的,所以没有什么参考价值。这就是为什么多数厂家公布的指标都很好,但听感并不好的根本原因。更关键的指标——放大器在低频和高频两端的失真度情况,在大功率输出时的失真度指标,我们没法知道。

下图表示出放大器在不同频率的失真度情况,可以看出几百赫兹到一千赫兹是其失真度最低的地方,而高频段失真会急剧上升。厂家谁敢公布10000赫兹的失真度?大家默认都不说(但我相信大厂绝对都测过)。

关于音响器材的静态测试指标

目前为止,音频失真测试仪还没有办法掌握测量出在动态交流负载下,器材的所有动态量化指标,只能以静态指标作为一个基本的参考。也只能对单一频率作量化分析,或者某一个频率段作多次谐波的失真情况分析。实际的音乐信号是非常复杂的各种频率的交织,而且作为负载的扬声器的交流阻抗会瞬时变化,不同的时间点失真情况都不一样。所以测试指标和听感存在较大差异。并不是说指标没用,而是测量的手段有限。

但是也并非所有的测试手段都无法获得动态量化指标。我们可以用音频测试设备,对一套音响系统进行频谱特性测试。这是比较接近“动态指标”的方法。这个方法是通过给放大器(接扬声器负载)输入粉红噪音曲线,包括全部频率下的信号,而且输入幅度相等,如果输出幅度也相同,那么器材的频率失真很小。

最后,简单地说就是:厂家对外公布的失真度参数(THD)一般都是小功率下1KHZ处的指标,这个指标的意义很小。厂家内部一般做过更详细的测试,但不会公布在说明书里。这个行业已经约定俗成、默认地达成了某种一致——大家只公布一个最简单也最好看的指标。少数厂家会在THD之外多提供一个IM(瞬态互调失真),但也是某频率区间的静态指标。更详细的失真度参数,要么你买回来自己测?反正厂家不会提供。

因此,如果有人对比说明书,A机的THD是0.01%而B机是0.001%,那么B机指标一定更高,那完全是瞎猜。事实上A机完全可以贵得多、高档得多、实际表现好得多。至于胆机和晶体管机,必须分开考量,因为其失真度特性完全不同,没法直接AB对比。

同时,厂家的内部测试一般都会采集更多频率点和不同功率下的失真度,但那也只是更详细的静态指标,仍不是动态指标。动态指标做起来更难、更复杂,也更能反映器材的实际素质。在目前,在缺乏测试器材动态指标的情况下,我们靠谱的做法仍是三个字——“耳朵听”。

音响老烧普遍对说明书上的技术参数“嗤之以鼻”,认为没有价值。其实,他们不是否定技术测试体系,而只是否定“说明书上公布的简单参数”。

拖个小尾巴:理论上,若有独立的第三方测试机构,搞到市面上的主流放大器,对它们做统一的全面测试(用同样的测试设备和标准),得到的结果会是蛮有价值的。但是,事实上不存在这样做的机构。因为这是一件费时费力的事情,没有收益的话谁来做、有什么动力做呢?要么期待某位发烧的亿万富翁闲得无聊时来做?少数杂志会做一些技术测试,如美国的Stereophile,但杂志的生存之本是广告收益,它也不会去打破行业潜规则,用严苛的标准测出一些不好看的参数,惹恼厂家。所以最后这个“美好愿望”是无法实现的。

俗话说“水至清而无鱼”。音响的技术测试也是这么回事。大家都默认只放出一些好看的数字,明白的发烧友也就看看而已。

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