劉漢盛聆聽空間的頻率響應曲線與RT60

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劉漢盛聆聽空間的頻率響應曲線與RT60殘響時間分布

聆聽空間與音響效果的好壞有絕對不可分割的關係，就好像音樂廳與現場演奏音響效果的好壞一樣，密不可分。
聆聽空間內的聲波吸音、擴散、反射情況、空間長寬高尺寸是影響音響效果的重要因素，最後顯示出來的科學量測結果就是頻率響應曲線與RT60殘響時間分布狀態。聆聽空間會因為駐波、共振而增強或衰減原本的聲波，越小的空間受到駐波、共振的影響越大，此時頻率響應曲線就會扭曲得很厲害。反之，越大的空間受到駐波、共振的影響越小，頻率響應曲線的扭曲比較和緩。
頻率響應的平直代表的是原本的聲波被扭曲的程度，響應曲線越平直，代表聲波被扭曲的程度越低，反之則越高。頻率響應曲線平直是否代表一定就是好聲？不一定！因為構成好聲的因素不僅僅只有頻率響應平直，還要加上RT-60、器材搭配、喇叭擺位、聆聽位置挑選、線材調配等等。但是，頻率響應平直卻是好聲不可或缺的要素之一，除非您有嚴重的聆聽Bias。
RT60殘響時間的結構分布也是影響聲音好聽與否的因素之一。所謂RT-60就是一個聲音發出之後，從最大聲一直到衰減60dB所需要的時間長短，我們通常稱為殘響時間。音樂廳在建造時，都會注重殘響時間的分布，現代的音樂廳大多追求殘響時間2秒（500Hz或1000Hz），頻率越低殘響時間需要越長，頻率越高殘響時間可以越短，這樣聽起來高頻段會清晰，低頻段會溫暖。而在一般家庭的聆聽空間中，殘響時間的長短視空間大小會有不同的需求，一般10坪以內的殘響時間大約會在0.3-0.5秒之間（500Hz或1000Hz），如果空間更大，殘響時間相對的會增長。殘響時間太短時音樂聽起來會比較乾，缺乏光澤與水份，也會不夠甜美。殘響時間太長，音樂聽起來會混濁不清晰，定位層次都會變差。一個聆聽空間的殘響時間到底要多少才適當？很難說，必須現場聆聽，經過多人的意見統計，可能才會得到一個普遍能夠接受的數據。
到底要如何控制殘響時間的長短？藉由聆聽空間內吸音物質、擴散體、反射面積等來調配，大原則就是吸音不要過重，回音不能明顯，聲音聽起來飽滿活潑。殘響時間能否計算？理論上可以，沙賓公式就是一個工具。不過，這種計算方式無法很精確，因為變數在於聆聽空間內的各種裝潢材料的吸音係數。
以前要測RT60殘響時間很困難，儀器也很貴。現在呢？很便宜，只要一萬多台幣買套測試軟體與麥克風，就可以搞定了。不過，想要量測頻率響應曲線與RT60殘響時間，最重要的條件是聆聽空間隔音要好，要夠安靜，否則量測的結果就會不準確，因為外界的噪音會嚴重影響量測結果。
以下，就是我家量測頻率響應曲線與RT60的結果，我把它們公布出來，讓大家做個參考。
量測器材：OmniMic電腦軟體、測試訊號CD，以及經過校正麥克風，售價一萬多台幣，購自台北唐竹。
空間大小：我家的聆聽空間是客餐廳連在一起的開放式空間，大約有35-40坪左右，沒有認真精確量測過。
背景噪音：A加權量測35dB。
測試方式：二聲道一起發聲，模擬聆聽音樂時的情況，麥克風擺在我平常的聆聽位置上，高度位置都與我的耳朵相同。
測試器材：
測試搭配器材：CH Precision SACD唱盤當轉盤、COS D1數位類比轉換器、Accuphase 3850前級、Accuphase M6200後級。
測試喇叭：AER Momentum、DynamiKKs! Monitor 10.15
另外一套搭配器材：CH Precision D1 SACD唱盤當轉盤、COS D1 數位類比轉換器直入Audio Valve Baldur 70真空管後級。這套器材只有搭配Dynamikks! 做測試，做為對照組。以上是量測RT60時用的器材。量測頻率響應曲線圖時，用的前、後級都是CH Precision，前級是L1，後級是M1。

以下是二對喇叭的頻率響應曲線圖，測試方式為粉紅色噪音，1/3 Octave。


這是AER Momentum，請把圖放大來看，以70dB那條線為準，就會發現100Hz以下是稍微隆起的，一直到25Hz左右才開始下降，這也驗證我在聽音樂時，低頻量感很足，管風琴、大型管弦樂、Bass、腳踩大鼓的噗噗聲都非常飽滿。從100Hz-2kHz之間，頻率響應相當平直，也就是中頻段都很飽滿，沒有不足。從2KHz開始些微下降，一直到5KHz，這段頻域正好是人耳最敏感的區域，只要量感夠多，就會顯得刺耳。從這段頻率響應曲線中，可以驗證我家聽起來從來不會覺得聲音刺耳。從5kHz-10kH之間又緩慢上升，一直到15kHz左右，這段頻率的足夠對於甜味、水份、光澤很有幫助，也是諸多樂器泛音出現很多的地方。從15kHz左右開始衰減，這是大空間自然的衰減。從AER Momentum的頻率響應曲線圖中，可以完全驗證我平常聽音樂的聽感。



這是DynamiKKs! Monitor 10.15的測試圖。
我們以1kHz那裡的75dB為基準線，您會發現80Hz處有凸起，此後就一路衰減到35Hz，30Hz以後又隆起。這代表什麼？代表這對喇叭在80Hz以下的低頻就衰減了，而30Hz的突起可能跟聆聽空間的30Hz低頻共振有關。DynamiKKs!是仿照古董喇叭設計理念的喇叭，我稱為「經典」喇叭設計方式。這種喇叭採用大口徑中音單體`（10吋）與低音單體（15吋），主要的目的是要獲得寬廣寬鬆的中頻與中低頻，那個15吋低音單體通常是短衝程單體，低頻量感不多，因為如果低頻量感要多，勢必要長衝程，此時劇烈活塞運動會讓低音單體所發出的中低頻產生都普勒效應，影響聲音清晰程度與增加THD。如果您聽過古董喇叭，就會發現它們的低頻都是比較少、比較短的，速度反應很快，很少有軟Q的低頻，但對於Bass或腳踩大鼓的再生可說乾淨俐落，質感清晰。這類經典式喇叭在聽管風琴時，低頻量感會顯得不夠，聽流行音樂時，低頻的豐滿程度也較差，不過聽起爵士樂、古典音樂、室內樂時，其傳真程度真的沒得比。此外，這種經典喇叭的樂器人聲形體簡直就像真的，不會是細細瘦瘦那種，這也是吸引人之處。
從100Hz-400Hz之間頻率響應曲線很平直，500Hz凹陷下去又爬上來，從1,000Hz以上都是衰減的，但整段衰減得很平直。如果拿1kHz以上的頻率響應曲線來跟1kHz以下相比，顯然這對喇叭的高頻段量感是少於中頻段的。DynamiKKs!壓縮式號角高音單體，其高頻段量感還會比較少？這一定讓一般人無法理解。其實看頻率響應曲線時，我們要看「相對值」。如果把1KHz以上的頻域看成沒有衰減時，事實上1kHz以下的頻域是整段隆起的。換句話說，這對喇叭的中頻段、中低頻段非常飽滿。這樣的頻率響應曲線也跟我的聽感相符。

以下是Accuphase搭配AER Momentum的RT60殘響時間分布圖。
量測時，環境必須非常安靜，只要有一點異聲，就會影響殘響時間，包括風聲遠遠傳來的微弱低頻聲，所以只要耳朵能聽到一點細微的雜音，就要重測。測試時使用的是Sweep Tone，也就是由低到高快速掃過去的測試訊號。測試時，都先從中心頻率1kHz左右往上測起，再從1kHz往下測，測試間隔是1個Octave。為何測試頻率會有零頭？而不是整數呢？我也不知道，這是測試軟體上面顯示的，不過零頭不影響測試結果。至於為何最低測試點是26.31Hz，而非上一個測試點33.15Hz的一半？這是因為這個測試軟體測RT60時最低就只能測到此處。其實這已經是極低頻範圍，測試的準確性值得懷疑。
從以下的測試圖中，可以看到從1kHz以上到16kHz，殘響時間的長短幾乎沒有改變，都是在0.5秒多。而從530.03Hz開始，殘響時間就拉長到0.8秒左右，0.8秒以後那多出來的「尾巴」應該是受到雜音的影響。265.2Hz時就已經突破1秒，來到1.2秒左右。再往下殘響時間就又增長一點點，不過可以看到測試圖中有不穩定的鋸齒，顯然已經受到環境噪音影響。



1,061Hz



2,121Hz



4,243Hz



8,485Hz



16,970Hz



530.3Hz



265.2Hz



132.6Hz



66.29Hz



33.15Hz


26.31Hz

以下是Accuphase搭配DynamiKKs!的殘響時間分布圖雖然使用的是不同的喇叭，這二對喇叭在聽感上有很大的不同，不過殘響時間分布在1kHz以上看起來是一樣的，而1kHz以下則有不同，尤其530.3Hz殘響時間比AER還短，到了265.2Hz才又接近，顯然不同的喇叭對於殘響時間的量測結果會有一些不同。




1,061Hz



2,121Hz



4,243Hz



8,485Hz



16,970Hz



530.3Hz



265.2Hz



132,6Hz



66.29Hz



33.15Hz



26.31Hz

以下是的喇叭是DynamiKKs！，不過擴大機不同了，此時以CH Precision D1當轉盤，COS D1當做 Pre+DAC，直入Audio Valve Baldur 70真空管後級。本來我以為量測出來的殘響時間分布也會一樣，沒想到這個組合的殘響時間卻比較短些。難道經過前級之後，會讓殘響時間變長嗎？還是說，擴大機也會影響殘響時間？這是我目前不理解之處。



1,061Hz



2,121Hz



4,243Hz



8,485Hz



16,970Hz



530.3Hz



265.2Hz



132.6Hz



66.29Hz



33.15Hz



26.31Hz