
最近看到HiFi圈内很多人都开始讲声学理论了,这是一件非常好的事,至少我是这么认为的。
但问题在于,一般来说广义HiFi的本质上还是与严肃的声学还是不同的,我们没必要去割裂艺术与学术,我们在学习相关理论的同时,也应该承认音乐美学的存在。
接下来我就给初入圈内的新人以及圈外的吃瓜群众解释一下各种奇奇怪怪的“玄学”词。

下潜:
又称低频下潜,学名Low-Frequency Extension ,我在之前的描述中,基本上是以人体感官的反应强度来解释的,因为我认为这样是最容易给大家带来基础认知的。
首先我们要知道声音传导的原理,声波通过介质,
从外耳道(1)传入耳膜(2),
耳膜产生振动传给听小骨,听小骨利用机械振动再传给耳蜗(3)
耳蜗中的内外淋巴液再液体振动,体细胞产生生物电流,
电信号产生神经冲动,刺激听觉神经(4),再传入大脑听觉皮层中枢。

声音入耳过程
这不就是我们中学学过的生物课吗?有啥好讲的?
唉……没错,我可以告诉你,咱们听到的中低频,中频,高频的声波都是通过这种方式来感知的。
除了低频以外,人类可以通过双耳效应来确定声音的指向性,知道这个声音是从哪个方位发出的,
因为这些都是以常规方式用双耳+听神经感知的。
但是,低频它不一样。
低频对于人类来说,是通过低频共振的能量传递来传导的。
那么是不是说咱们的耳朵就听不到低频呢?
并不是,而是咱们的耳蜗处产生的生物电流给予的神经冲动,比起低频共振产生的能量给予的神经冲动,实在是太微不足道了,压根……就不是同一个数量级的。
所以才有了老烧所说的——“中高频用耳朵听,低频是用身体感受的。”
这个我们其实都不用什么发烧音箱去体会,我们只需在路过马路时,稍微留意一下大型货车带来的低频震动,那显然不是用耳朵听到的,而是用身体感受的。
“屁,那明明是货车经过时,带动地面一起震动的!”

算了,你说啥就是啥
我们再举另外一个例子,我们去电影院观影,舞台音响发出低频时,比起所谓的轰头感,我们更多的感受是胸腔的鼓动,这一点,相信去过中高档影院的朋友,都应该深感同受。
低频下潜,就是我们对低频所能感受到共振极限,
你以为科学家为何说次声波对人体有害?
次声波导致的最大风险不是脑死亡,因为人脑的共振频率根本就不在极低频区。
次声波致死的元凶是人体心肺、血管共振能量过大……所以说,对低频最敏感的不是你的耳朵,而是你脖子以下的身体部分。
好了,如果大家还不知道共振有多恐怖,请百度吧,比如……那个行军途中把大桥震垮的故事。
回过头来,那么我们如何评价一个回放设备的低频下潜的好坏呢?
一、没有客观数据参考的情况下,用主观感受的方式进行AB对比,可以参照我之前评测的标准,下潜越“深”,离“轰头”就越远。
好的低频锤胸,差的低频轰头。
二、已知频响曲线的情况下,我们来计算低频段的响应函数陡降速率以及积分面积。
我们以HD600作为参考曲线,对手自然咱们的老朋友——DT880

分析频响曲线之前,我们要先明确基准点,也就是1KHz处的响应,我们可以看到两者都是90db SPL @1KHz,因此待会分析低频下潜时,就不需要再作差值补偿运算。
我们本篇文章主要探讨的是低频下潜,因此我们对频响曲线进行局部放大。

HD600 VS DT880 Bass FR
有了这个频响图,我们如何来分析低频下潜呢?
这里一直都有一个误区,就是许多人对Low-Frequency Extension这个概念,
单纯从字面意思去理解成了——低频响应的极限值,
进而认为“低频下潜”可以与频响范围当中的20~20000Hz的min值划等号。
这显然是错误的,无论是从主观实践还是从频响曲线(以下简称FR)都可以看出,这严重违背了理论与事实的一致性。
Low-Frequency Extension:The lowest frequency at which the frequency response reaches -3dB of the target response.
声学研究界广泛认可的是,低频陡降偏离目标响应-3db的点可以视为低频下潜的参考点,但我个人认为应该设为-5db偏离,毕竟人体的感知还是比较敏感的,-3db太过于苛刻了。
因为我的文章一直都不是严肃科普,这里我还是习惯性的用-5db偏离参考,也是方便大家看图。
因为我们的目标响应是90db SPL,那么我们很容易找到-5db偏离的频响曲线交点,也就是在85db SPL的准线上:

HD600 L-F-E
我们先找到HD600的下潜点,也就是40Hz,
但请注意,并不是截止点,我们可以很清晰的看到40Hz后的FR并不是一下子就陡降到底了,而是——“我们的人体已经难以感知到了”,
而且另一点也要注意,这只是一个相对的概念,如果只是单纯地理解成——
“哦,85db以下的低频就听不到了”,
这种观点是绝对错误的!
到后面几期我会详细解释,人耳在不同声压下的FR变化,以及频段动态响应造成的非线性失真。
我们回过头来看另外一条曲线,也就是DT880的FR。
比起HD600那种简单普通的低频陡降,我们可以看到,
DT880的低频似乎在low bass之前也是很正常的下降,但到了low bass频段,却是一条平直的曲线,造成这种情况的原因,与DT880的半封闭腔体设计和耳罩有关,这一期不展开细讲。

DT880 L-F-E
我们继续分析,从85db SPL处的下潜点可以看到,DT880先于HD600到达下潜极限,也就是60Hz,而HD600是40Hz,
到这里也基本上用FR证实了我之前的AB对比听感——DT880的“下潜深度”不如HD600。
可后面又该如何解释呢?
我们看到上图,HD600与DT880的FR在40Hz处有一个交点,通过对low bass频段进行积分(算式复杂,这里不展示),这也证明了虽然DT880在下潜深度比不上HD600,但在下潜量方面却不亚于HD600。
根据能量守恒定律,我们知道能量是不会凭空消失的,极低频对于人类来说难以感知,但感受不到并不代表它就没有了,这种低频能量会继续传递,通过衍射方式绕开障碍,并且衰减非常低,再加上特殊的反射,导致能量堆叠。最后反映到现实中,人体的感受就是——持续的嗡嗡声。
并且,这种现象的强度会因为极低频动态而产生极大的差异。
如果这个耳机的极低频动态很差,那么就会有浑浊感,孱弱无力却又挥之不去。(代表:Sony Z7m1)
如果这个耳机的极低频动态非常强,那么就会有很舒适的余震感,听过现场的人都应该知道那种一个大鼓的低频直接(仿佛)锤到地面的震撼感。(代表:abyss 1266)
HiFi还有很多玄学词,他们都可以用已有的理论去加以解释,但其中有部分数据却是难以测量的,
比如一个扬声器在各个频段上的动态响应,为何几个音箱的FR都是平直的,但在回放音乐时,即使控制了所有的环境变量,包括摆位,空间……可表现却还是各不相同?
为何铁三角的耳机低频下潜那么强(低频响应曲线几乎是平直的),但却还是感觉不到什么下潜感?
为何两个频响曲线几乎一样的耳机(平均偏差<±1db),在回放音乐时,一个软绵绵的,另一个却激昂澎湃?
下一期——【HiFi玄学】用科学去解释那些玄学词(二):动态
参考文献:
[1] S Gorlow, Frequency-domain bandwidth extension for low-delay audio coding applications [J] ,ilmenau university of technology,2009
[2] Holman, Tomlison, Low-Frequency Range Extension and Protection System for Loudspeakers [J] , The Journal of the Acoustical Society of America,2012