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【「音响论坛」刘总编观点说】音响绵羊讲堂43:等响度曲线影响你的听感

作者:刘汉盛 阅读数:714 发布日期:2024-06-15

摘 要:频率响应曲线显示的是音响器材、空间的测试讯号输入/输出关系;而等响度曲线则跟我们聆听音乐时对高、中、低频段的敏感度有关。

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音响迷大多对频率响应曲线(Frequency Response Curve)朗朗上口,但是对于等响度曲线(Equal- Loudness Contours)所知却比较少,而且往往会把这二种名词以及其所代表的意义混淆。频率响应曲线显示的是音响器材、空间的测试讯号输入/输出关系;而等响度曲线则跟我们聆听音乐时对高、中、低频段的敏感度有关。


理想的音响器材、聆听空间,输入、输出的测试讯号应该是一样的,显示的是平直的频率响应曲线。事实上这是不可能的,频率响应曲线或多或少在某些频率或频域(尤其是高低二端)会变动,我们可以据此来判断音响器材、聆听空间原始输入讯号在输出时被扭曲的程度。


音响迷经常说的「频率响应曲线平直并不好听」,这句话指的就是音箱与空间所造成的频率响应曲线。这句话只对了一半,「频率响应曲线平直并不好听」是可能的,因为要让音响好听的要素还有其他,频率响应曲线只是其中之一。但是,如果聆听空间频率响应曲线扭曲得厉害,音响保证不会好听。


接下来说等响度曲线。1933年,Fletcher与Munson( Harvey Fletcher、 Wilden A. Munson)这二位物理学家率先研究人耳聆听不同频率时听觉感受到的响度(Loudness)大小变化。以纯音1kHz为标准,与更高、更低的频域做比较,并据此画出Contour曲线。这种跟1kHz纯音做比较的曲线是以Phon(响度)为单位,而非SPL分贝为单位。也因为是以1kHz的响度做标准所画出来的不同频率相同响度比较曲线,所以称为「等响度曲线」。


Fletcher与Munson当时使用的方法是找来许多人,让他们以耳机聆听1kHz纯音跟其他频率的音量大小比较,所以是统计结果,并非仪器测试结果。1956年,Robinson与Dadson (D. W. Robinson、R. S. Dadson)不再利用耳机,而是让受测者在无响室中听纯音,他们的统计结果成为ISO 226((International Organization for Standardization)标准,即使后来被发现低频的曲线有误,也被使用了好几年。


1961年,Stevens以稳定状态的Fractional-Octave Bands为基础,在反射的空间中量测复杂的声音响度,再度修正了等响度曲线。后来等响度曲线一直有被修正,到了2003年,ISO发布ISO 226(2003),等响度曲线才算确定,也就是现在我们所看到者。


等响度曲线图要怎么看呢?以1kHz为标准,中央那列数字20、40、60、80、100 Phon就是人耳感受的听感响度大小,也就是俗称的「音量大小感受」。左边那排垂直轴数字显示的是音压Sound Pressure Level(SPL dB)。水平轴表示的是频率。


从等响度曲线图中,我们可以发现,人耳对于2-4kHz这段频域最敏感,音箱发出小于1kHz所发出的音压,我们就会觉得跟1kHz一样大声。换句话说,假设以麦克风所测得的频率响应曲线是平直的,那么人耳会觉得在2-4kHz这段频域的量感多了些,过于突出。与此同时,我们也会觉得125Hz处的低频量感不够,这就是人耳实际的听感。


说得比较「技术」些,请看图中60 Phon那条等响度曲线,这条曲线代表从20Hz到16kHz都是60 Phon,这60 Phon就是我们人耳感受到的音量大小。这条曲线越往低频翘得越高,对照左边的SPL dB,1kHz处60 Phon对比的是左边的60dB音压;但是到了125Hz处,60 Phon对比的却是将近80dB音压。


这也就是说,我们人耳如果想要感受到125Hz跟1kHz是一样的60 Phon大小听感,音箱在125Hz处就要发出比1kHz多将近20dB音压才行。同理,还是看60 Phon这条等响度曲线,在2-4kHz处是往下凹的,请将凹处对照左边的SPL dB,就会发现不到60dB就能跟1kHz一样大声了。


从等响度曲线中,我们可以发现1kHz以下频率越低时,我们的耳朵「越钝」,需要愈大的音压;4kHz以上时,我们的耳朵也会越来越钝,需要比较大的音压。这也就是为何许多人不解:「我以等化器将频率响应曲线调到平直,但为何听起来觉得低频不够」?


再次提醒你,空间的频率响应曲线量测平直,代表的是音箱发声后,这个空间几乎没有扭曲原本的声音,还原度很高。不过这是麦克风所量测到的还原度,并不代表你的「听感」。你的耳朵需要的是「以1kHz为基准,频率越低,音箱发出的量感要越多;频率越高,音箱所发出的量感也要越多,但不需要跟低频一样多」,这才是我们的「听感」。


所以,请不要再拿空间频率响应曲线跟你的听感画上等号。但,空间频率响应曲线越平直(相对的),音乐原本的平衡性相对的被破坏得越小,音乐听起来当然会更好听。


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