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科普:HiFi中的声场由哪些因素决定?该如何选购器材能获得更好的声场?

声场是HiFi发烧友经常提及的一个词。我们玩HiFi追求的就是真实的声音,我们听到的声音不只是分布在二维的平面,而是在空间中处处存在并可以被人感知出其分布的。一套系统能否准确的还原声音在空间中的分布是衡量一套HiFi系统好坏的重要标准。然而,HiFi发烧友经常所说的“声场”专业领域中所研究的声场是两个概念。专业领域中的声场概念是狭义的,很多时候特指声强在空间中的分布,和我们发烧友常说的“声场”是两个概念。

而发烧友常说的“声场”是声源定位、感知生源宽度、空间感等多个指标的综合感受。这篇文章我将形象的介绍那些因素会影响“声场”,我们想达到一个比较好的“声场”表现应该在哪些器材上下功夫。


如下图所示,我们平时所说的“声场”更多时候是人们对声音空间感知的集合。大体上可以分为宽度、纵深感、空间感、方向感和包围感。而这些指标中的大部分均可以有心理声学中的一些基本概念所描述。

其实这与国际上和学术界通用声场主观评价是相符的。

1.宽度

声场的宽度可以由感知声源宽度(ASW)所描述。而如下图所示,感知声源宽度则由双耳听觉互相关函数(IACC)和早期侧向声能比决定。双耳听觉互相关函数可以理解为双耳能量相似度,是一个听上去很抽象的概念,其主要含义就是我们左耳听到的声音和右耳听到的声音的相似程度。通常,IACC越小,ASW越大;可以理解为声音越立体,声场越宽。但值得注意的是,声场并不是越宽越好,而是越真实越好。通常情况下,如果我们用音箱听歌,右声道的音箱所发出的声音,我们的左耳和右耳都能接收到;而使用耳机听歌时,右声道的声音只有右耳能够接收到。所以音箱系统的IACC通常比耳机要大,声场宽度适中,而耳机由于IACC过小导致声场宽度过大,会给人一种很假的感觉。与此同时,耳机的侧向声能比也比音箱大很多,进一步导致声场过宽。

值得注意的是,图中带有*号标记的指标是只有音箱系统才会存在的指标,耳机因为没有这些参数所以在声场的还原度上相比音箱会差很多。

与此同时,正如上文所说,IACC代表双耳的能量相似度,所以对于给定的音箱或耳机系统,声道分离度越高则会越准确的还原录音师想表达的声源宽度。这也是监听音箱和高端HiEnd系统通常采用左右声道分离电源和单声道功放的原因,因为这样可以有效降低左右声道的串扰,提升声道分离度。这也是为什么我们的耳机换耳放之后会觉得声场有变化的很大一部分原因。平衡系统和非平衡系统的区别很大程度上同样在于声道分离度。

关于感知声源宽度具体如何评价,我之前的一篇文章有较为详细的解释。有兴趣的小伙伴可以去看一下。

如何评价一套HiFi系统,如何进行主观评价? - 鬼斧神工119的文章 - 知乎

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2. 层次感/距离感

除了不同音乐音源和录音的区别。人对距离的定位基本取决于房间中直达声和混响声(晚期反射声)之间能量的比值。

混响声能比基本上是一个只有音箱系统才有的量,所以只有音箱系统才能够较好的还原声场的层次感和距离感,而相比之下,耳机中的声音永远都是像在你面前和紧贴头顶的地方发出的。

混响声能比与混响半径有关,篇幅有限,这里不多赘述。

同样,带有*号的量是只有音箱系统才有的,下文不再重复。

3. 空间感

人通过声音而对空间大小的感知取决于反射声,具体则分为混响时间和早期反射声。

混响时间很大程度上取决于录音本身和房间的反射,所以即便是耳机也会有一定的空间感,但这种感觉不会随着耳机型号而有本质的变化,总的来说只有音箱才能还原较好的空间感。

与此同时,日本TEAC发表在AES的论文显示高解析度音源(Hi-Res)和普通的无损音源在空间感上不会有太大的区别。这里所说的录音更多是指录音的空间大小和后期混音的处理。

4. 方向感

对于单一声源,人对其方向的感知取决于双耳时间差、双耳强度差、双耳相位差和耳廓效应;而对于我们常听的立体声而言,则是由左声道和右声道组成的多声源系统,此时则需要考量更多的因素。(注意,此句话中所说的声源数量为回放系统的声源数量,而非音乐中乐器的数量)

由上图可以看出,相比于耳机,音箱系统存在更多的参量以形成准确的方向定位。而无论对于耳机还是音箱系统,声道分离度和平衡/非平衡系统都会在一定程度上影响声场的方向定位。

5. 包围感/环绕感

由于耳机的声音相当一部分能量是从人头的侧向发出的(经过HRTF换算),所以包围感相比于立体声音箱系统会更强一些。


以我个人经验,以上所说的五个重要指标对声场的评价权重如图。

总的来说,音箱系统的声场远优于耳机系统。

对于音箱系统而言,可以通过单声道功放、双环牛功放、提高解码器声道分离度(前面这三个看具体情况很多时候感知不强或者超出域限)、合理的音箱摆位和适当的声学装修以获得准确的声场还原。

对于耳机系统而言,最好的方法是使用基于DSP的声场还原算法,耳放本身对于改善(不是改变)声场的作用微乎其微。

编辑于 04-02

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