关于高频响应的“谜思”

耳机带师小白 2024-01-24 06:04:23

很久以来我们听到过这样一个说法:CD的规格不够。它44.1kHz的采样频率根据香农的定理只能确保高频延伸达到44.1kHz的一半,即22000赫兹。虽然这已经超出了人耳的听域,但是,20000赫兹以上的超高频信号仍是对声音有影响的。而模拟系统就能重播出更高的频率 ……其实这个说法是不确的。无论是黑胶还是开盘带或家用盒式磁带,都在20000赫兹以上没有什么输出了。关键是,模拟录音时期,从话筒到母带(开盘带),其高频响应其实就只能做到20000-22000赫兹。音响系统里,高频响应最牛逼的是放大器,其次是音箱。都能比较容易地做到20000赫兹以上。放大器搞到10万赫兹带宽也没有难度。音箱很早就依靠铍振膜等突破了三四万赫兹。但是,录制的话筒、记录信号的磁带,都是“瓶颈”,没法记录下20000赫兹以上的超高频信号。

下图是美国EV话筒RE20的频响曲线。

专业话筒的高频响应到了2万赫兹也开始下跌

模拟开盘带有各种转速,转速越快,频响越佳,但也越费带子。然而即便用快转速、名牌的高级专业带,也就能保证高频响应平直地到20000-22000赫兹。所以事实上CD的创始者们把取样频率定在44100赫兹真的不是胡乱定的。

家用盒式磁带的频响就更弱一些。优质普通带能到15000赫兹,优质铬带和金属带能到17000赫兹。

家用盒式磁带里的高档金属带

其实,专业开盘带在经过拷贝、编辑混音后,指标也会劣化一些,最后到了做成黑胶的成品时,高频已到不了20000赫兹。不过基本能有效延伸到15000赫兹,这个是模拟时代的“底线”。由于有这个底线,所以在模拟音频时期,国际电工委员会(IEC)编定过一个High Fidelity的标准。在这个标准里,频响的要求就是15000赫兹。从实际的听感来说,当一套系统的高频响应能平直回放到15000赫兹,就会觉得音质很好了。足够Hi-Fi了。CD的标准其实是很高的,完全满足甚至超越了模拟时代“高保真”的要求。

大多数成年人的听觉上限其实是不到20000赫兹的,能有个17000-18000已经属于很棒的了。中年人则几乎都跌落到14000-15000赫兹甚至更差。再高的频率信号,听不到了。耳蜗里能感知极高频信号的纤毛,都掉了。这个过程不可逆转。所以模拟音频的鼓吹者(“鼓吹”不是贬义词哦)其实不用贬低CD的44.1kHz取样频率,也不用去夸大黑胶和磁带的高频特性。前者并不差,已经是模拟时代开盘带的能力上限,后者,实际地说,没有记录下什么超高频信号。市面上绝大多数的黑胶唱片、磁带成品,也就记录到15000-16000赫兹。少数“发烧级”的模拟音乐出版物,如45转LP、金属带,能接近20000赫兹。

不过有意思的是,人随着年龄增长,对高频信号的感知力越来越弱,但是随着经验积累,对声音的整体“鉴赏力”和“判断力”是在加深的。小朋友能听到20000赫兹,但没有卵用,他们对声音没有什么“鉴赏力”,说不出好坏。有一点是不少发烧友都已经知道的——数码音频不断提高取样频率,其实主要目的并不是推高能够重播的高频上限,而是因为取样频率推高之后,低通滤波更容易做得接近理想,而且高频的aliasing失真会被远远推到人耳听域之外,对声音的整体还原度有好处。如果只是单纯把系统的高频上限从20000赫兹提高到3万、4万,没有什么实际意义。而且,宽频的系统其实更难做好,宽频会引入更多的噪声和失真。很多人反而会觉得一个窄频(但足够)的系统更容易“好听”。关键的一点是,很多人觉得“好听”的开盘带系统、黑胶系统,其有效频宽“不超宽但足够”。而频响超宽的数码音频系统,反而不容易好听。很多人会觉得频宽拉到很宽之后,声音似乎被拉得稀薄了。没有模拟磁带和黑胶的那种“浓密感”。

很多发烧友觉得好听的开盘带

最后,我要说的是什么呢?放大器和音箱在不断拓宽频响,那个是为了有效频带内重播更准确(1-2万的可闻频带播放更理想);数码音频系统不断提高取样频率,那是主要不是为了能够记录和播放出耳朵听不到的超高频信号,而是因为更高的取样频率对可闻音域的回放有好处(失真更低)。究竟频宽是否越宽越好呢?可能也不是,可能有个Sweet Spot。频宽超宽会引入新的问题。对音响来说,一个永远应牢记的准则是——它是服务于人耳的。对于音乐和耳朵而言,高频能有效、准确地播放到近20000赫兹完全足够了。开盘带和黑胶的好听就是这样。

(完)

0 阅读:16