照理說,在這樣一個電子技術極端發達的時代,只要所用的擴大機夠「標準」管他用什麼牌子,用什麼機種,在音色上的差異應該是極為微小才對。然而偏偏有人敏感到可以分別出美製與日製擴大機間音色的不同。就我個人的感覺來說,雖然還不致那麼敏感,卻確實相信不同擴大機間,會有許多因素導致它們間,聽來不同的感覺,這些因素,大概有以下幾個:
阻尼特性:
如果今天我們所使用的喇叭,不需要含有物理的振動要素在內,那麼我們可以相信,不管使用怎樣的擴大機,只要輸出功率一樣,聽來音色便會一樣。但是很不幸的,直到現在為止,所有的喇叭,都要使有質量的東西振動,才能夠發聲。對擴大機來說,這是一個相當大的困擾,因為「慣性運動」的特性是「加速度」的,換句話說,如果我們驟然之間,加給喇叭一個10伏特的電壓,電壓由0伏到10伏幾乎不要耗費時間地上去,而喇叭呢?卻正像汽車起動一樣,由慢到快到一個定點,然後還要抖一下才能靜止下來,於是乎擴大機對喇叭的任務,就不只是給它多少功率,發出多大的聲音,而更要能確確實實地控制住喇叭,這也正如我們對汽車的要求一樣,大馬力,往往只是為了「要走就走,要停就停」駕馭方便而已。
但是喇叭之需要功率,卻遠較汽車知需要馬力更為複雜一些,因為我們計算電功率的方法,習慣上就含有一定時間內「平均」的含義在內,因此說明讓喇叭紙盆由A點移動到B點,實際所需要的力,就不是一般的電力概念所能解釋(兩端點間,電壓由零跳到十伏,根本無功率可言,功率是產生在電壓上升到十伏以後的延續時間,可是對喇叭來說,自零點零零幾伏起便開始承受到功率),因此而有所位「阻尼因數」一詞出現。然而所有的擴大機的阻尼因數,都屬於一個靜態的值,那就是擴大機的實效輸出阻抗與負載阻抗的比值,而實際上擴大機與喇叭間的阻尼關係卻遠較阻尼因數所能表現的複雜多了。為什麼呢?因為所有擴大機都有負回授,但所有不同機種的擴大機的負回授量均不同;喇叭也可能因餘振而產生電動勢,此電動勢億成為擴大機回授的訊號之一,但不同的喇叭,就有不同性質的感應電動勢,因此不同的擴大機接在相同的喇叭上,即使它們的輸出功率和阻尼因素都相同,在因色上也絕不會相同,雖然這種差異小得聽覺未必分辨得出來。
輸出性質:
在此所謂的輸出性質,指的是恆定功率輸出或者是恆定電壓輸出而言。
平時在家裡面,電力公司供應的電力,就是恆定電壓供電,不管我們接幾個燈,加上冰箱電視機,電壓總是維持不變的,這是因為電力公司所供給的電力「遠遠地」超過家裡的需要。如果我們在同一條電力線上,不斷地增加負載,到一定程度,電壓便會開始低落,使所有的電器用具耗損的電力都少一些,這時你必然可以算出,因為新接的這部電視機,使其他電器所少耗的電力,正好會等於你新接的電視機所損耗的電力,電力的供求狀況,如果接近或超過平衡狀態,這種電力供給便成了恆定功率供給了。
恆定電壓和恆定功率供給,在擴大機和喇叭是一種什麼樣的現象呢?在恆定電壓輸出式擴大機上,接一對八歐姆的喇叭如果有五十瓦輸出,再接一對八歐姆的喇叭,兩對喇叭同樣都可獲得五十瓦的功率,因為兩個八歐姆併聯成為四歐姆併聯成為四歐姆,兩個五十瓦相加等於一百瓦,因此這類擴大機的輸出特性是八歐姆時五十瓦,四歐姆時一百瓦。
另外,當然你也看過一些擴大機的說明書,它們在四歐姆和八歐姆負載時的輸出,幾乎都一樣,這種擴大機便屬於恆定電力輸出性質,因為當我們接上第一對喇叭時,它有五十瓦的輸出,再接一對同樣的喇叭時,第一對和第二對便「平分」了五十瓦的電力,成為每對各二十五瓦。
兩種性質的擴大機,如就單純的電力觀點而言,實際上只是一個效率高一個效率低(恆壓)而已。但如果把此觀點移向Hi-Fi的要求時,至少我們會發現,每一個被標示為八歐姆的喇叭,絕不可能由20Hz~20,000Hz都是八歐姆,於是忽對恆定電壓式擴大機而言,也絕不可能使喇叭在20Hz~20,000Hz範圍內都承受同樣的功率,換句話說,它們間的「電力響應」曲線,是不平直的,即使電力響應曲線,不就是聲壓響應曲線,因為由電力到聲音還有一段換能過程,因此還要考慮換能效率的問題(例如在廿二期音樂與音響「用家談AR3a」一文中,曾論及AR3a在40Hz附近,阻抗高到廿四歐姆,算下來,在此頻率消耗功率最少,而事實上在此處卻是效率最高的時候),但不管怎麼樣,除非「不可能」,在擴大機的設計上,我們一直是朝著平直的方向走的。
照這樣說來,似乎恆定功率輸出式擴大機,所供給喇叭的電力,要比恆定電壓式擴大機要好多了,事實又為不然。為什麼呢?
因為之所以會有恆定電壓輸出式這種擴大機的出現,還是有了全晶體SEPP擴大機以後的事。SEPP型擴大機的輸出電壓,取決於供電源的電壓,也就是說,一部供電壓為60V(或±30V)的SEPP擴大機,其最大輸出電壓應為±30V(峯值)減去線路中的少許壓降,如果換算為有效功率(RMS值)即為:
(60V/2.828)²÷RL
因是,在這個擴大機中,實際的輸出功率,便被RL(喇叭阻抗)所決定。當然,這只是理論上的數字,在實際的電路上,RL愈小時,流經擴大機內部到喇叭的電流便愈大,於是擴大機內部線路壓降(應該扣除的部份)也就愈大,進一步的理論告訴我們,任何一部接上八歐姆負載有五十瓦輸出的擴大機,當換成四歐姆負載時,難有到達一百瓦的可能。我們只說難有,而不說絕對,那是因為我們還要考慮到擴大機的回授的狀況。到今天為止,差不多100%的擴大機,都靠大量的回授以達成Hi-Fi的目的,在SEPP擴大機中的交流電壓負回授,是由輸出級直接引回道輸入端(或其相對輸入端)的。因此,改接四歐姆喇叭後,如果輸出電壓降低了,回授量同樣會減少,在此情形下,輸出電力只要不是靠近極端,大致上還可以維持原有的電壓,也就是說五十瓦(八歐姆)仍有可能變成一百瓦(四歐姆)。
也許我們都有這樣的想法: 四歐姆負載時,輸出功率越接近於八歐姆負載的兩倍的擴大機,阻尼因數必然越高,因為阻尼因數的定義,乃負載阻抗與輸出阻抗之比,例如一個在八歐姆負載阻尼因數為一百的擴大機,其實際的輸出阻抗必為0.08歐姆。由此看來,恆壓輸出式擴大機,輸出內阻必低,輸出內阻一低,阻尼因數必高。擴大機與喇叭間的阻尼狀況,既可影響音色,恆壓輸出與恆功率輸出式擴大機之音色當然也不同。
瞬時響應
有些擴大機,會有一種不大不小的毛病,就是對突如其來的強大信號,無法立刻起反應,這種情形,在真空管電路採用柵漏偏壓時,最為明顯。瞬時響應不良的擴大機,所發出的音色當然是比較軟,所謂比較軟,說得好聽一些,就是不生硬,說得不好聽,就變為缺乏有力的感覺。
軟硬之間與聲音的色覺
而與瞬時響應相同的,就是我們前面所提及的阻尼特性與輸出性質不同的擴大機,它所給人的具體的音色感覺上的不同是什麼呢?如果不是十分挑剔的話,同樣可以用「軟」和「硬」來形容它。因為:
第一、阻尼特性不良時,會產生餘振,而該停不停和該動不動(瞬時響應不良)正有其異曲同工之妙。
第二、我們應當認識,低阻尼因數的原因多來自輸出電路的「直流」電阻太大所致,反之,高阻尼因數的獲得,往往是靠「電抗」力量的補償。因此串聯在輸出電路中使阻尼因數降低的東西,幾乎是一個實質的電阻。單純的電阻雖與頻率無關,不過當它和抗性元件(喇叭)串接在一起時,卻正好是造成瞬時響應不良的原因,瞬時響應不良的音色感覺是什麼?就是軟而無力。
到此為止,或許您會感覺到,到目前為止,在整個音響系統中,擴大機是唯一已接近於理想的組件,居然在測試數字之外,還有這麼多致令音色產生不同感覺的因素存在,未免為當今的Hi-Fi技術感到灰心。而事實上,卻可以不必如此──假如我們考慮實際音樂會的聲音色覺狀況的話。
在此,我們不你把大廳中交混迴響(Reverberation)理論的聲音成長和衰減的過程重覆一次,但我們可以這樣說: 在音樂廳裡面,你所聽到的樂器聲,都不是樂器本身真正的聲音,譬如鋼琴或撥弦樂器,它們真正的音色是敲擊或撥動的剎那間,音量最大,可是實際在音樂廳中所聽到的,卻是敲擊後,若干時間才達於最響,這種情況即有些類似於瞬時響應不良;又譬如一音停止之後,因有迴響的存在,該音不是立刻斷掉,而是逐漸衰減下去的,這又有如阻尼不良所生之餘振。
明白這些關係之後,或者我們立刻就會恍然於一個很難解釋的問題,那就是在理論上說,像高輸出阻尼,恆壓輸出以及良好的瞬時響應,應當都是比較接近於理想的設計,卻有許多人埋怨其音色的生硬。這些人聽多了SEPP後,不期而然地留戀起真空管的音色。他們在念舊和懷古嗎?未必盡然。
因為現代的錄音,多在略具規模以上的錄音室中進行,錄音室的狀況當然和音樂廳的實際狀況不同,麥克風總是靠近樂器安置的,到達麥克風的聲音,無所謂成長和衰減,這正和你坐在音樂廳中第一排位置所聽到的一樣,並不是最美妙的聲音,於是乎這個缺現有待於擴大機輕微的「軟化」來補償它。
透明、含混、唯真、唯美?
除了硬和軟,有力或無力之外,我們還常聽到其他有關聲音的形容,其中對一般人比較具體的,該說聲音的「透明」或「含混」以及高中低音響應的情形。
透明一詞,用之於音色的形容,雖不十分確切,但相信大多數的人還能體會出,聲音透明或含混,究竟是一種什麼感覺。而在擴大機中,有哪些因素會引致音色的不透明,就不是一個很簡單的問題了。諧波、內調失真會造成音色的含混,是必然的事情,可是失真的百分率,究竟是我們不得已找出來,用以計量音響系統優劣的數據之一。也許我們可能發現,這個數字並不具有十分具體的意義。因為現今擴大機系統的失真數字,早已十分遙遠地低過於聲源的、麥克風的、錄製過程的、喇叭的,乃至聽覺的失真,如果讓擴大機含有1%,甚至0.5%以下的失真數字,真就能使我們發現到它失真或含混了嗎?這不是比較的問題,而是一個感覺的問題。
在含混與透明之外,正好相反的,音響系統中之高、中、低音的響應狀況,在於音響愛好者的聽覺之間,卻是非常靈敏的。有人把音響愛好者,分成兩派──唯真和唯美。而唯真與唯美的劃分,卻多以高、中、低音的響應的狀況為其基線(至少沒有一個人會認為失真的增加,可使音樂變得更美)。響應平直是唯真派的要求;反之只要聽來舒服,不必拘泥於響應之是否平直,則為唯美派的主張。
不管是唯真唯美,正如我們前面提到過的,在基本上,我們總是朝著「平直」的方向走,即使是站在唯美的觀點,也不會願意真得把頻率響應弄得亂七八糟,最理想的要求只是在某個或某幾個頻段上,將響應略加修飾,以達到不同的效果,能夠允許這樣,那才能使現代Hi-Fi系統發揮到傳統的演奏方法,所不能到達的理想境界。
高、中、低音與頻率響應
那麼,我們究竟可以從哪些地方來修正或調整頻率響應呢?在輸入以錢的訊號元響應情形如何,我們暫不去管它,即使管也管不了。但當訊源進入擴大機系統之後,響應變操縱在我們手中了。首先是一個具有RIAA等化特性的唱頭放大器,接著是音調控制器,再來是功率擴大機,最後到喇叭。
音調控制器,不用說,當然是為調整響應用的。不管其調整的用意是為修正錄音響應的不均一,或者僅僅為了喜歡。
現今,大多數的高級喇叭系統,也設有響應調整的設備,雖然它們多只以調整中高音路的效率,來達成調整響應的目的,而且所調出的曲線變化,也與音調控制所調出的不同,仍不失其響應調整的功能。
至於功率擴大機,在理論上,我們是希望它盡可能地響應要真的平直,因為它有承先啟後的任務,輸入是電壓訊號,輸出是功率。每一部功率擴大機,總有它的定額輸出,而輸出應是不受頻率影響的,換句話說,如果有一部擴大機,最大輸出可達一百瓦,那麼,我們的要求是50赫、1,000赫、20,000赫,都應當能到一百瓦,如果在50赫或20,000赫時,不能到達一百瓦,那是Gain的問題,不是Power的問題,Gain的問題理應由前置擴大機去負責。但功率擴大機本身也有自己隨頻率而變的Gain,這個Gain也是兩部擴大機音色不同的因素之一。
最後一個頻率響應的變數,是RIAA放大器,理論上,既稱RIAA放大器,應當相當接近RIAA等化標準,也就是說錄音時,是怎樣把頻率扭曲的,等化器便要怎樣把它扭正過來。然而,事實上,許多在我們心目中所崇拜的名牌擴大機,其等化器和RIAA標準之間都有相當大的差異。附圖是刊載於日本Stereo Sound雜誌上對53種擴大機的測試報告中的RIAA偏差測試的一部份,理想的RIAA放大器,音對RIAA錄音曲線有所補償,因此補償後的結果,應當如第一圖所示一般,是一條平坦的直線,然而被測試的機種中,沒有一個機種是這樣的,其中,如Technics SU-3100的響應,超出RIAA曲線的程度,更不是我們所能想像。
看了這些響應測試之後,我們必會恍然於為什麼兩部輸出一樣的擴大機,音色會有不同的道理。就拿Technics SU-3100來說,如果我們光憑聽覺來評斷其音色,當然會覺得低音強多了,且不管這樣低音刻意增強後,聽起來是好是壞,總之,這樣比是不公平的,任何擴大機間的試聽比較都有其不可比的因素。
當然,或者也有一部份人會懷疑這個測試的可靠性,關於這點,我們不妨做以下兩點解釋:
第一, 此項測試的時間,以是一九七一年的事了,而且受測的機種多為日本產品,在這五、六年來,日本音響工業的變遞是驚人的,當時這般不統一的標準,在這兩年來已漸趨於一致。
第二, 所謂漸趨於一致,也不必太樂觀地相信,因為翻開這兩年來新機種的線路,我們仍然可以看到形形式式,結構不同,數值不同的等化網路。一個電容或電阻數值之不同,立刻可能使響應產生變化。
兩個實驗
既然如此,我們似乎也沒有必要,太去介意於兩部擴大機間的音色差異,尤其沒有必要以這種差異做為品質或價格的評斷因素。一部擴大機的品質主要被設計與製作的精密、耐用、安全和良好的匹配所決定。音色的些微差異,工程師和你我之間都一樣,只不過是一種不可預期的偶然效果罷了。
為了更明白這種微妙而不容易說明的關係(有些時候,甚至是明知應該如此卻不易說服自己),我們可以做兩個實驗:
第一個實驗,是把你那個一百瓦的擴大機,串上八歐姆的電阻,再接上八歐姆的喇叭試試。那個串入的電阻,當然要是大瓦數的,並且能不用線繞而用碳質的最好(線繞電阻有很大的正溫度係數,溫度一高阻值變大)。然後比比看接了電阻與不接電阻的音色有何差異?如果您曾經有過自己裝擴大機的經驗的話,更可以在輸出電路中串入電阻後,把交直流回授也改接在電阻的後面。這時,你會發現各種接法,有各種接法不同的音色軟硬程度。但做這個實驗的時候,得注意一點,就是串入八歐姆電阻的一百瓦擴大機,輸出會低落到五十瓦左右,而平分到喇叭的則只有廿五瓦,音是不能將音量開得很大,否則容易引起割切失真。
第二個實驗,看來是複雜得多了,卻更為實際,它所帶給您的喜悅,可能會超過於新買了一部擴大機。
這個實驗是什麼呢?就是裝一部RIAA放大器,固定到唱盤底下去,把您的唱盤變得像某些專業用的錄音機一樣,有TAPEHEAD輸出(唱頭輸出)也有LINE轉出(經過自己裝的RIAA放大器)。然後一機兩味,可以用SELECTOR上的PHONO來聽唱片,也可用AUX聽唱片。(下期續)
轉載音響技術第1期 JAN. 1976 擴大機的音色差異/陶 苑
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