影音科普:什么是HiFi系统的木桶效应以及选购方法

2021-01-27 21:22发布

木桶定律是讲一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板。一只木桶想盛满水,必须每块木板都一样平齐且无破损,如果这只桶的木板中有一块不齐或者某块木板下面有破洞,这只桶就无法盛满水。一只木桶能盛多少水,并不取决于最长的那块木板,而是取决于最短的那块木板。

这一定律同样适用于HiFi系统。很久以前我就讲过,要想设计好一套声学系统要从System Level去评估,而不能只单纯注重某一个环节。


这对于HiFi系统的选购也是类似的。

一旦某个环节严重不足,就会成为整个系统的短板,进而限制整个HiFi系统的最终表现。而其他环节即便再好,也无济于事。比如说音源只有128k的MP3,就算你用HD800S,声音也不会太好。再比如说即便有一个麦景图的功放,但是音箱是一个一千多元的山寨音箱,还是全频的,最终的声音表现一定不好。

如果不清楚自己系统的真正短板在哪个环节,就会盲目的购买很多器材,却没有解决实质性的问题。例如花很多钱买发烧线材“调音”,买胆机去除音箱的“毛刺”,买耳放提升声场(空间印象)等。而这也无形中会浪费很多钱,只要你和我一样家境贫寒就会想省点钱不是嘛?除非你是土豪。

考虑整个行业的发展、市场现状以及物理定律。足以引起人耳可闻差异的,并且影响越大的就越容易成为短板。


目前对于耳机系统而言,基于目前的行业现状,我所认为的耳机系统的木桶效应图。

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耳机

首先,耳机无疑是耳机系统最容易出现短板的环节。原因是耳机有着比系统中其他环节多出几个数量级的线性失真。同时,只要不是耳放和播放器特别差,耳机的非线性失真也比前端高很多。当然,这样的非线性失真在日常的听音音量下对人的主观感受影响很小。耳机的声音主要由频响曲线决定。


在未试听的情况下,也可以通过频响曲线进行适当的预测。

行业现状:


频响曲线不但对耳机的音质有影响,对耳机的声场(空间印象)也起到决定性影响,即便传统耳机的声场都非常不标准。

佩戴

对于佩戴。不论是头戴式耳机还是入耳式耳机,佩戴对人的听感的影响都是可闻的。不同的人有不同的头,这使得相同的头戴式耳机在不同人耳上的压力是不同;不同的人有不同的耳道,这使得相同的入耳式耳机在不同的人。这种现象在一些设计不合理的封闭式头戴耳机和少数入耳式耳机上会显得尤为明显,这些耳机会在不同的人头上呈现较大的差别。而同一个人如果佩戴不好和佩戴较好也会有明显的差异,例如封闭式头戴耳机和入耳式耳机的泄露问题。即便每一次佩戴都比较好,但前后佩戴依旧很可能产生可闻的差异。


对于入耳式耳机,可选择适合自己的耳套,这在一定程度上增加了选择的灵活性。


与此同时,佩戴不但会影响耳机的声音,也会影响耳机的舒适度。如果戴起来不舒服,再好听的耳机也没有意义。选择一款适合自己佩戴的耳机很重要,当然有些设计合理的耳机在绝大多数人头上都会有着比较好的表现。


耳放

这一部分同时指播放器自带的耳放和独立耳放。严格意义上来讲。只要耳放设计没有明显的缺陷,例如底噪太高或谐波失真太高,耳机佩戴的影响是比耳放大很多的。并且只要播放器的集成耳放够好,就不需要独立耳放。但鉴于耳放市场目前比较混乱,例如我之前测试过的几款国际品牌耳放,表现和价格呈现完全的负相关,再比如说同一个品牌的西装,独立耳放的性能还不如播放器自带的耳机输出,所以还是列在和佩戴相同的分数。并且,按照现有的行业水平,相比于非线性失真,耳放的底噪更容易被人察觉到。


播放器

2019年了,目前播放器或转盘+解码器的表现普遍较好,线路输出失真往往远小于集成/独立耳放(带负载)和耳机。除非特别差,否则很难听出可闻。对于我之前测试过的几款两千元左右的便携HiFi播放器均有很好的表现。播放器的选择,就像第一个live里讲的那样,不用花太多钱。除非你是土豪,买索六万。


音源与线材

电气性能正常的线材不会对耳机系统造成听觉系统可闻区别。除非生锈或者接触不良或者线材里有独立电容电感等元器件。一个简单的逻辑,如果声音的微小差别远低于人类可以感知的最小极限,那么就无法被人感知。所以线材一般不会成为一套系统的短板。

如果一个人相信声音有差异,那么就有可能听出声音的差异。即便冲击耳膜的声波没有差异,但大脑的感知过程判断存在差异。双盲听测试表明没有差异,但一些人会认为是测试数据错误了,而不是声音真的没有变化,这就是信仰的力量。一些音频测评人提出了这些想法,以及拥有这些神秘力量的产品,从而进化出了一群人所描述的“基于信仰的声音”。

——Floyd Toole博士

对于音源,不论是CD还是Hi-Res,都可以比较轻易的得到,除非你想听的歌没有高品质的音源。不过,这里还是建议大家支持正版。


对于音箱系统而言,基于目前的行业现状,我所认为的耳机系统的木桶效应图。

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音箱

首先,还是音箱。同样还是因为音箱的线性失真(频响)和非线性失真相比于系统的其他环节都高很多。而因为音箱的频响相比于耳机,按照目前的行业现状,整体要标准很多,这是因为音箱很容易把轴向频响做的相对平直,而耳机很难做成特定的目标曲线或人头传递函数曲线。但是,相比于耳机,音箱大体来说相比于耳机会有更高的非线性失真,并且好的音箱往往需要很多钱,所以这个短板只比耳机高0.1分。

消费者普遍期望花更多的钱买到更好的产品,对于现阶段的耳机行业而言,恐怕很难达到。只讨论音色的表现,售价一千多元的耳机,可以做到“很好”这个水平,虽然这样的产品并不多。而售价一千多元的音箱,无论如何也很难达到“很好”这个水平。想要达到较好的低频下潜,需要更大尺寸的单元,想要达到较高的灵敏度,需要更好的磁铁,想要达到较低的失真,需要更好的膜片纸盆等。这是物理定律,至少目前阶段无法打破。但对于国际大厂的音箱而言,通常,花了更多的钱可以买的更好的产品。而整个耳机行业还停留在一个比较混乱的局面。这也是我推荐购买音箱的原因之一。

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HiFi音箱选购建议及指南:


摆位

摆位无论对于音色还是声场都有极大的影响。当然也包括听音位的选择。比较通用的建议是,左右声道音箱与听音位位于等边三角形上,边长约为2m左右,且音箱指向听音位而不是正前方。音箱距离各个墙壁至少超过0.5m,最好1m,除非你像我一样,有DSP解决低频房间反射带来的驻波和边界邻近效应等问题,当然,有时DSP和房间的影响也不是完全等效的。

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这里指的一提的是音箱和听音位的相对高度问题,也就是音箱脚架或者沙发的高度。如果高度不对,对于一款轴向表现很好的音箱则会出现高频衰减的问题。也就是说,音箱的脚架高度没选对,买再贵的脚架也是没有意义的。


房间

房间从客观数据上来说,对于声音的影响很大。但是,由于人类数百万年的进化形成了听觉适应特性,例如角度优先效应、距离优先效应和频谱补偿等。会在一定程度上削弱房间对声音的影响而更专注于音箱本身,尤其是在中高频范围内,这种效应尤为明显。所以在房间内,单纯追求稳态曲线贴近目标曲线可能会适得其反,必须要考虑心理声学特性和主观评价。并且,因为在声学上没有完美的房间,也没有固定的完美方案。要达到理想的效果,每个房间的听音系统必须有针对性的设计和调试。篇幅有限,房间与心理声学特性可能以后会单独写一篇文章。

按照Floyd Toole博士非常精髓的总结,对于小房间内扬声器与听音者的关系:


没有统一的方案,不存在神奇的房间比例。

不亲自进行声学测量,你就是在盲目行事。

没有高精度的声学测量,你什么也看不出来。

有了精良的声学测量和数学计算这两样武器,你就有能力辨别并解释主要的问题。

实验表明综合使用多种低频处理手段是有好处的。


对于一般用户而言,声学测量和房间处理太过于高深复杂,虽然听觉适应会在一定程度上弱化房间的影响,但房间依然很容易成为一套音箱体统的短板。关于房间的影响以及解决方法,可以去看微信公众号中关于参考听音室搭建的那篇文章和之前家庭影院的文章,或者之前推荐过的相关书籍。


功放想要做到较好的频响、非线性失真、信噪比、功率等指标,需要的钱比耳放要高。或者说,通常来说想买到一个对声音回放影响较小的功放需要更多的钱。然而,功放的非线性失真通常还是比音箱小,并且一款比较好的功放或者说能满足人耳听觉极限的功放并不需要那么多钱。所以这里功放相比于音箱、房间等影响,更不容易成为短板。

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播放器、线材、音源同耳机系统。


发烧玩家自身的短板。

钱和信仰

发烧友最不缺的就是钱和信仰。这点大家都没疑问吧。

听音经验

相当一部分发烧友并不缺乏听音经验,而是缺乏高品质和正确的听音经验。如果没有听过真正高品质的声音,就会一直在一个比较差的系统和另外一个比较差的系统来回兜圈。钱花了很多,但是没有什么实质性的提升。

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与此同时,这里的听音经验也可以理解为缺乏系统性的听音经验。比较大家是来玩的,听着爽听着开心就行,听歌还搞的像训练一样确实很累,而且也不是欣赏音乐应该有的状态。


声学知识

也许对于大多数领域,玩家并不需要了解过多的知识,花钱买就行了。但是对于音频发烧这个圈子,可能真的需要玩家有一定的知识基础。

一方面是因为,整个行业局面很混乱,从之前的行业现状中就可以发现。通常我们买其他类型的产品,一分钱一分货,至少花了更多的钱就基本上能买到更好的产品。而HiFi领域则不同,你很有可能花更多的钱买到更差的产品,一分钱一分货,一块钱半分货。

另一方面则是,通常其他产品的领域,我们通常可以通过相关的测评媒体去给自己作为选购指导,至少可以在一定程度上了解产品的一些特性。测评媒体虽然很多并不是专业技术人员,但至少不会范原理性的错误,而且很多产品类型的测评例如手机、电脑等都有相关的数据。人可以撒谎但数据不会撒谎。反观HiFi类的测评,几乎没有任何数据可言,完全靠中华文化语文文学的博大精深。而且很多言论违反了早已被证实的相关学科结论,例如非线性失真对于耳机声音的影响,其实早已被很多权威实验和人耳听觉极限论文,在比如说虚构“解析力”、“推力”、“素质”等概念并认为这些是游离于电声参数和电气参数以外的客观参数,并无法被测量,也不需要科学论证。并且,测评人的主观评价能力也无法证明,也没有排除费听觉因素偏见的能力。甚至一些对声音影响人耳完全不可闻的器材,在这些人的嘴中也会变得“提升巨大”。


有悖常理的是:音频评论家的意见受到格外的尊重。为什么这些人被放在如此被信任的位置上?他们所进行的听音测试违反了最基本的消除偏见的原则。他们没有资格认证,没有业绩证明,甚至不能提供一张听力图表来告诉大家他们的听力是否受损。他们拥有强大的文字能力,能够把他们认为自己所听到的,绘声绘色地描述出来。而更加糟糕的是,正如我们后面将要讨论的,大多数音频评论家不能提供有效的测量方法,因此读者可能会形成错误的印象。——Floyd Toole博士

所以学习相关的声学和心理声学知识,更有助于发烧友抵御各种坑蒙拐骗行为。


听音能力

听音经验并不等于听音能力。事实上只是单纯的听音经验丰富反而更容易受到非听觉因素的干扰,实际上听音能力和可信度更差。

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没有HiFi发烧经验的人不了解相关品牌,不了解故事,不懂情怀,也不知道各位意见领袖对各款产品的评价,所以更容易从声音角度去评价一款音频产品的好坏。而“听音经验”丰富的老烧,因为他们会先入为主,联想起论坛的评价和故事认为某款产品就应该是什么样的表现,所以他们对于HiFi产品评价比完全没有听音经验的小白更容易受到干扰也就不足为奇了。

我个人认为这也是Douglas Self认为整个行业完全向着一个错误的方向发展的原因,因为大多数人缺乏对声音主观评价的基本能力,有些人无法通过听觉系统判断几款产品哪个更好听。


也许看起来似乎不太可能,一个产业的很大一部分会朝着一个与事实完全相反的方向发展。可能有人会提出反对,因为这种在科学领域中迷失方向的现象可能是前所未有的。但事实并非如此。我们不可避免的得到一个结论,很多诚实的人对某种现象进行主观评估时,很有可能会欺骗他们自己。

甚至他们基于听觉的对一款产品的评价可能是随机的。。。而我个人认为这才是一个发烧友最需要提升的短板。没有足够的听音能力,无法通过听觉判断产品好坏,就只能通过品牌、外观、价格、他人言论、意见领袖和信仰等非听觉因素去评价,并且坚定的认为自己是听出来的。。。


合理的听音训练可以显著提升听音者的听音能力。具体如何,我将在后续的文章中详细讲述。


原文出处: 理性派HiFi

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