音响之路(七十四)

体娱   2025-01-21 17:30   广东  

音响在发明的初期,是由贝尔实验室的科学家与华纳电影公司的音乐家一同合作开发的,而贝尔实验室的科学家也分成两个团队,一个研究电子管电声放大的科学原理,用当时最精准的仪器来测定每一种电子零件的各频段放大率与失真数据。由于当时的贝尔实验室掌握人类最先进的电子技术,不但能测出当时的直热胆各种工作电压下的最佳放大线性区域,还能测出电子管、电容、变压器放大后的相移量,最重要的是,西电胆与西电牛,都有丰富的偶次谐波,为了更准确地重现音乐的真实质感,把音乐主要的频段表达清晰,那就必须把变压器的绝大部分能量,都集中在古典音乐的发音频段,也就是50Hz到10kHz这个频段,不让其它不可闻的频段占据输出变压器太多的磁能而提前磁饱和。我实测大量西电音频输出变压器,都在10kHz开始缓慢滚降,在14kHz到15kHz接近截止,这个频段,刚好是古典音乐小提琴最高把位的基音,很明显,西电是故意这样做的,好让整个输出牛的功率,都全部利用好来播放音乐信息,而人耳不可闻的非音乐超高频信息,就最好不要通过输入牛进入胆机放大。白白浪费直热电子管那不多的放大功率。

1924年,马克斯菲尔德和哈里森成功设计了电气唱片刻纹头,贝尔实验室成功地进行了电气录音,录音技术得到很大提高。1925年,世界上第一架电唱机诞生。人类终于实现了机械震动的声波转变成同一频段的电波了。很明显,用电动刻刀在胶片上刻录音波信息,能刻录的信息量是非常有限的,即使是音乐的基音都难尽数刻录,在刻高频信息时,那些细节震动太细微,刻刀根本没办法在胶片上刻录。特别大动态的低频部分,如果按声波的大动态在胶唱片上刻录,刻刀就会挖一个大坑出来,这个大坑轻则让唱针跳针,重则让唱针断针。西电当时的解决方法是重型唱头加重型臂,用一百多克的针压压着唱针不跳针,但问题是这么重的针,唱片放几次就给刮废了。显然这不是一个好方法。到了1948年,录音公司想到了一个方法,在录音时把几百Hz以下的大动态低频按特定比例曲线减弱,太细微的高音就加强放大来刻录,这样无论是细微的高音与大动态的低音,都能在黑胶母盘上正常刻录了。在播放黑胶时,LP放大器又按刻录时的曲线电平反转来放大,把录音时被压缩的低音加强放大,把录音时放大了的高音压缩放大。这样来实现黑胶唱片音乐重播时,高中低音频的均衡。显然,这种用刻刀在胶片上挖坑来刻录音乐信号的方式是有很大的局限性,对极微弱的音乐泛音始终没法刻录。刻盘机能把音乐的基音50%刻到母盘上,就已经很不错了,一个母盘再压制出几百个公盘,每个公盘都能压制几百张黑胶唱片,最先造的一批公盘还能保持与母盘比较精准相同的反方向音乐刻纹,用这些公盘来压制的第一批黑胶就叫头版碟,基本上能保证与母盘90%的相似度,你听完美的头版黑胶唱片能听到接近母盘的音质。而母盘随着不断重复压制公盘而磨损越来越严重,越到后面制造的公盘与原来母盘的音乐信息失真就越大,但是,比起头版黑胶唱片,后期版本的黑胶唱片价钱也便宜了很多。所以,同一张母盘的黑胶唱片,也分三六九等的质量与价钱。

按道理黑胶录音的频响很窄,勉强能覆盖音乐基础的频段,而且用刻刀在胶片上刻音波的震动纹,根本没法把音乐基音泛生出大量的偶次谐波也刻出来,如果音乐缺少了泛音,就如人类只剩下男性一样枯燥无味,如何重现音乐中丰富好听的偶次谐波,这就交给唱针,升压牛,胆唱放,胆机输出牛,和音箱的喇叭了。表面上看,这些唱针,升压牛,胆唱放,胆机输出牛,和音箱喇叭都是各种音响设备。但实际上,它们都是同一原理的产品,就是电磁转换器。唱针在唱片中的刮动,把音乐震动的动能变成磁能,磁能又在唱针的音圈中变成电能,而MC升压牛,胆机输入输出牛都是电磁转换的零件,唱针产生的音频电压在经过电子管功放上千倍的放大后,这电能又在喇叭的电磁转换中变回动能震动,发出音乐的声音。而在每一次电磁转换的过程中,都会因余磁没法完全快速消除而产生一定量的谐波,如果在唱针,音频变压器,嗽叭这种电磁转换器的制造中,尽量使用的材料与技术去让它们既能保证基音的完美转换,而产生的偶次谐波的量又刚刚好弥补了音乐录制的时候所丢失的偶次谐波,那就实属完美了。所以黑胶唱片在电气技术指标上不咋的,但你用回黑胶时代的唱针,升压牛,胆唱放,胆功放推钴磁号角音箱,音效之好却是令人震惊。

1935年,德国通用电气公司制成了磁带录音机,并在第二次世界大战中用于军事录音和广播。二战结束后,美国作为战胜国立即取得德国的技术,开始制造磁带式录音机。1950年,东京通信(索尼)工业公司出售日本最早的磁带录音机。日本科学家于1938年发现的交流偏磁录音原理,在战后得到广泛重视和应用。1963年 荷兰飞利浦公司生产音频盒式磁带。理论上,高速宽磁带是最完美的电磁记录载体。磁带本身就直接记录磁能,没有黑胶刻刀刻不出微弱震动这缺点,很微弱的音乐电磁波都能记录,而且磁头就是一磁电转换器,跳过了黑胶先机械震动变成磁能这一环节,信息量损失比较小。但商业化就存在体积大,重型磁带开盘机制造成本重等问题。但磁带缩小后又减速录放音,声音就大打折扣了。所以现在顶级发烧友依然紧抱手头上的大型专业磁带机,因为你一听过好的母带录音,就没法回头,唯一阻碍发烧友拥有专业母带机的,只有价格,现在市场上好一点的母带翻录开盘带,一盒都要一千多到两千元,的确太不亲民。大型磁带的储存记录信息量非常大,还能数码与模拟信号通吃,但缺点是开盘带与开盘机制造成本太高,开盘带多次放唱后就会磨损,使用成本非常高。缩小成卡带后才能普及大众市场,但卡带的声音比起开盘带又严重缩水,幸好,普罗大众没多少人是发烧友,大部分人听个响就行了。

1979年,索尼公司与飞利浦公司合作,共同研制C型DAD,即相对于直径30cm的LP唱片或DAD唱片而言的小型数码唱片,CD由此得名。1982年,CD系统正式在日本出售并投放欧美市场。从此CD风靡全世界。数码就是晶体管的通电代表1,断电代表0,用数码来发出模拟声音,就要控制一大堆晶体管开关或闭合来组合成不同的声波电压,由于每一个晶体管的输出电压都是固定的,所以组合成各种音频电波的电压也是多个固定的标准电压组合而成,所以专业术语叫阶梯波,这种阶梯波非常标准,要多精准的频率电波都能用一堆阶梯组合成一个波型来骗过仪器,不过人耳就比较怪,能骗过仪器的阶梯波,人耳一听就不舒服。但CD的优点也很突出,信噪比高,动态大,CD碟长期反复播唱也不会磨损,毕竟普罗大众都不是发烧友,作为能响就行的大部分音响消费者,CD对卡带与黑胶的优势明显是压倒性的。CD一推出来后,卡带与黑胶唱片马上就全面退出来大众市场,直到千禧年后,在古董音响市场重生后,黑胶唱片在音响发烧圈才越来越受重视。虽然黑胶唱片与磁带在各项电气指标都远不如CD碟,但同一录音的一张黑胶与CD在同一音响系统上开声,音质的高下立分,黑胶唱片的顺滑连贯性,乐器泛音丰富,人声情感丰富。CD虽然听感上细节都更丰富,动态更大,但有点干巴巴的,不耐听,不过对普罗大众来说都能接受,毕竟为了好听一点,要花多这么多钱,搞得音响系统这么复杂,也只有烧坏脑袋的人才会干。



为什么CD听感上比黑胶唱片与磁带生硬,原因就是一堆阶梯电堆砌出来的仿模拟电波,本身就不是真正平滑的模拟电波,但CD每秒提供的阶梯电压点数量,完全满足仪器的取样测试电压点数,所以仪器测试CD的基础指标会非常好,但实际听感,人耳就是听出音频的声波不够平滑,而且仪器也没法测出令音乐好听的偶次谐波数量多与少,而在发明音响时,西电有另一个团队,就测试人类耳朵对各种频段的敏感度,人耳对可闻失真的分辨能力,人耳对音乐是否好听的判断原理。毕竟,人耳是听不出标准的频率,人耳没能力听到那个声音就说出这个声波的准确频率。显然,人耳对声波的好听与否,不是靠频率是否准确来判断。不然,在1947年前人类都不用听音乐了。1947年5月,Tektronix 511,第一部拥有校准的放大器和校准的时基的示波器,开启了商业示波器的崭新时代。因为此前的仪器都没有校准,意味着尽管用户能“看到”电子信号,但没有任何方式进行准确测量。从此示波器成为电子工程师手头必不可少的工具。人类也能精准地测量声波的基础频率,但对基音衍生出的多种复习的频率还是没法精准测量,但已经不重要了。五十年代,高清晰无线电远距离传输的时代到来,有线音频传输的时代结束,人类电声科技进入精准频率的无线电载波时代,人类需要越来越精准的基波频率,复杂的模拟音波研究画上了终止符。





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