音响技术与音乐欣赏
  音响技术
  “胆”机与“胆”味
   随着声频放大器的晶体管化,性能指标虽然非常高,但音响爱好者却对其音质并不满意,鉴于电子管放大器的音色一般比较甜美温暖, 特别是中频段更柔顺悦耳,所以电子管放大器得以在70年代末东山再起,与晶体管放大器分庭抗礼。加上早期激光唱机的声音较冷硬,正需要这种放大器作补偿,于是人们开始寻觅五六十年代的经典电子管放大器设计,并成再度热门。
  电子管放大器在港台地区又称“胆”机,晶体管放大器在港台地区又称“石”机,由于晶体管和电子管传输特性的不同,造成两种放大器的声音有一定差异。晶体管功率放大器的长处在于大电流、宽频带,低频控制力,处理大场面时的分析力、层次感和明亮度要比电子管功率放大器优越,但电子管功率放大器的高音较平滑,有足够的空气感,具有一种相当部分人所喜欢的声染色,甜美润厚,尽管声音细节和层次少了些,但那种柔和的声音却是美丽的。
  电子管功率放大器的谐波能量分布,是 2次谐波最强,3次谐波渐弱,4次谐波更弱,直至消失。晶体管功率放大器的谐波能量分布,则直至10次谐波以上几乎是相等的量,其高次谐波量减少极小。可见,电子管功率放大器引起的主要是偶次的 2次谐波,这种谐波成分非常讨人喜欢,恰如添加了丰富的泛音,美化了声音。而晶体管功率放大器产生的谐波中,多次谐波分量相当大,这就会引起听觉的不适。而且当放大器处于过激励而进入过载状态时,晶体管放大器的谐波失真和互调失真会急剧增大,波形被削成梯形的平顶状,声音严重劣化,而电子管放大器则比较平缓,只是波形头部变圆或略呈弯曲,声音虽失真,但还能接受。
  电子管功率放大器的负载阻抗—输出功率特性与晶体管功率放大器不同。三极电子管输出有一个最大输出阻抗值,大于或小于此值都会使输出功率减小,多极电子管输出在一定范围内,随着阻抗值增大输出功率也增大。晶体管单端推挽输出则随着负载阻抗值的增大,输出功率相应减小。鉴于作为负载的扬声器阻抗,是随着频率的不同而变化,所以在相同条件下,电子管功率放大器的低音和高音重放声压级要比晶体管功率放大器为高。
  此外,由于晶体管放大器比电子管放大器的过载性能差,所以同功率或同电平等级的晶体管放大器比电子管放大器要求有更多的功率储备量。如电子管放大器的最大输出功率是其平均使用功率的3倍以上,而晶体管放大器就要求在10倍以上。
  电子管功率放大器输出端的输出变压器,由于铁心的磁滞作用,会降低放大器的瞬态响应特性,丢失部分声音细节,但它使重放声变得比较“甜美温暖”。晶体管功率放大器输出端没有电抗性元件。电子管的内阻大,晶体管的内阻极小,故电子管功率放大器的阻尼系数远比晶体管功率放大器为小对扬声器机械运动系统的控制能力较差,对低音表现不利。此外,电子管放大器需用高压电源、效率低、热量大、抗震性差、体积大、成本高、低频及高频上段较薄弱等都是它的弱点。不过电子管放大器有一个独特的好处,就是换插不同牌号或不同时期生产的电子管,会有不同的音色表现,可尽享玩“胆”之乐趣。
  “胆”味是电子管放大器特有的一种音色,那种甜甜的、平滑而泛音丰富的声音,听起来非常悦耳。这种音色是因为一定量的 2次谐波造成的修饰,由于大多数电子管放大器难以利用适当的负反馈提供良好的线性,加上输出变压器铁心的磁滞作用降低了瞬态响应,遂提供了这种 2次谐波造就的泛音。实质上是电子管改变了原来音乐的色调,但老式电子管放大器虽温暖柔和,但稍现朦胧的声音,难免有些软绵绵,现代电子管放大器则都有较高透明度、良好的声场、较少的电子管声染色。
  电子管放大器的通病是有味无力,“胆”味不足,声音粗糙。好的电子管放大器具有醇厚的“胆”味,明快的速度以及宽阔的频响。电子管放大器以其微妙的“胆”味,充分体现了电子管的魅力,使不少音响爱好者为之痴迷、倾倒,并引发出“胆”“石”之争,历数十年而不息。自己动手制作电子管放大器,寻求斯中的韵味奥秘,更是音响发烧之最大乐趣所在。
   换管调声须知
  每个把玩电子管放大器的音响爱好者都知道,电子管具有个性,换用不同厂牌或者同厂不同时期的同型号电子管,会有不同的音色表现,有时其差异可以很大,所以有人以换管调声,实行升级,可谓其乐融融!
  不同厂家制造的同一型号电子管,尽管他们的技术参数都一样,但由于电极机械加工尺寸和阴极化学性能都有着微小差异,加上电极材料或制造时处理的不同,使他们在放大声频信号时的各种谐波并不一致,从而产生出有差异的音色,也造就了他们的不同个性。同一厂家在不同时期制造的电子管,由于生产工艺的变化,同样也会有不同的音色表现。
  换管调声对放大器音色的改变,并无太多规律可循,须经试验才能确定。但一般前级电子管常在放大器的高频延伸、细致顺滑感方面产生变化,对分析力、透明度、生动感影响较大;一般后级电子管常在放大器的动态范围、质感、控制力方面产生影响,对力度、速度感影响较大。鉴于欧美优质电子管制造厂已停止生产几十年,虽仍有库存,但已不可能批量供应给电子管放大器制造厂使用,各厂只能使用等级较一般的电子管作配套,这种随机电子管虽能保证稳定的工作,但并不能保证声音最好,也就给爱好者留下了较大的换管调声空间。
  换管调声对不同放大器会有不同的敏感度,有的音色变化较大,有的音色变化较小,这是由于不同放大器中电子管实际运用时工作状态的不同(如工作电压、工作电流),外围元件性能的不同(如耦合电容器),以及采用电路的不同等因素所致。
  有不少电子管的早年产品要比后期产品的音色好,但某些年代较早的电子管,是开发早期产品,其某些特性参数常低于后期生产的同型管。如40年代生产的 6V6GT、50年代末生产的KT88等功率放大电子管的最大屏极电压,最大屏极耗散功率都比后期生产的要低,又如40年代生产的5Y3GT及5U4G等整流电子管的峯值屏极电流较后期生产的为小。故而如若设备原是按后期管的最大参数设计,在换用功率电子管时,就要考虑是否超过极限值,以免损坏或缩短电子管寿命。不同外形尺寸的同型功率电子管,也有不同的音色表现。如 6L6(φ33×95mm金属管)、6L6G(φ52×116mm瓶形玻壳管)、6L6GA(φ46×98mm瓶形玻壳管)、6L6GB/GC(φ40×94mm筒形玻壳管)、5881(φ37×74mm筒形玻壳管)等。换用这类电子管时,必须注意他们之间外形尺寸的差异是否有不良影响,除外形较大的电子管在空间有限时不能安装外,特别要关注功率放大电子管和整流电子管的通风散热不能因空间限制而受到影响。著名厂牌电子管常有其特有的声音特点,但并非某一个品牌所有型号电子管用在音响设备中都能有同样的上好表现,所以对品牌选择决不能简单地一概而论。不同放大器的最佳适配电子管品牌并无定规,不同品牌电子管搭配使用,常可起互补作用而获出人意料之效果。军用、工业用、通信及特殊用途电子管,都属特殊品质电子管范畴,他们与普通接收电子管(应用在电视机、收音机等消费类产品)相比,虽具有寿命长、一致性好、长期工作特性稳定、耐冲击和振动等特点。但特殊品质电子管与普通电子管互换时,由于电气特性基本一致,通常对音色并无特别之处。
  改进管和原型管一般仅在最大电极电压及最大电极耗散功率等方面作提高,基本参数不变,外形尺寸可能不一样,改进管和原型管在换用时必须注意到这些问题。
  使用于前置放大器的前级电子管,若螺旋形加热丝露出阴极管者,噪声较大,同型号管热丝露出少者噪声更小。电子管工作时轻扣管壳,应不发生“噹噹”样噪声。
  换管调声时,必须将放大器充分预热,使其进入最佳工作状态,并反复比较试听。对一些长期库存的电子管,重新使用的预热时间最好长一些。全新的电子管必须先煲一定时间(通常在数十小时以上),才会进入稳定的状态。
  在选用电子管时,外观及管脚应无缺陷,全新小型电子管的管脚应是笔直的,外力只会造成倾斜,不会弯曲,使用过的旧管,所有管脚由于长期插在管座而致中间同一部位都有个向内弯曲点。使用较长时间的玻壳旧管,会在阴极相对的顶端玻壳上出现一个镜面斑,越旧则斑越大,小型管则整个玻壳的透明度会降低发灰,犹如用旧的电灯泡般,甚至出现镜面斑。若电子管玻壳顶部或侧底部银白色或棕黑色吸气剂是暗白色,表示该管已漏气失效。
  真实声音重现的条件
  人的听觉系统对声音的感受具有一定特性,在高保真重放技术中需要考虑。响的声音在较宽的频率范围内,听起来都具有很好的保真度,音量减小时,人耳对高音和低音有衰减,对中音则仍有成比例的响度。正常的听觉系统具有方向性。人耳的听觉响度随声强的变化并不线性,而是接近对数式。
声音是由听觉器官随着心理的作用感觉到的结果,所以用一般物理量来测量非常困难,而必须依据听觉感受加相关物理数据来决定,为了得到声音的真实重现,对声频放大器就要满足一定技术条件。
  ①平坦的频率特性:声音的频率范围是 16~20000Hz,听觉好的人通常能听到30~16000Hz间,老年人则通常在50~10000Hz间,高保真放大器的频率特性,至少应能在32~18000Hz范围内,增益变化不超过±2dB,因为该频段复盖了音乐和语言的全部频率。对频率特性最重要的是不能在某些频率上出现尖峰,整个频率范围内要平坦无起伏。
  人耳可分辨的频率响应不平坦度,因人、因节目内容而异,大多数人对同一节目的频率响应变化如小于2~4dB就不易觉察。高保真放大器在所需的频率范围,其频率特性变化以不超过±ldB(以1000Hz为基准)为好。
  负反馈能改善频率特性,使它更宽阔、更平坦,好的放大器在额定输出时,仍有良好的频率特性。不标明平坦度的频率响应特性是无意义的。
频率特性与音质密切相关,功率放大器实际使用状态下的频率范围可用功率带宽(PWB)表征,它是功率放大器在失真度一定时,额定输出功率降低一半(-3dB)时的高频上限和低频下限范围,在功率带宽范围内,所有频率的失真度均低于中间频率(1kHz)。
  ②小的失真度:放大器的非线性不仅使信号波形混乱,产生很多谐波,还会在同时存在很多频率时产生互调作用,谐波失真的各高次谐波的含有量,即总谐波失真(THD),是衡量放大器非线性失真量的标准。谐波失真不允许大于10%,因人耳对音乐节目的 2次及3次谐波失真分别在5.2%及4.4%时就能觉察,而语言节目则分别为9.6%及2.l%时可觉察。一般电子管放大器以小于1%的总谐波失真系数作为低失真的界限。晶体管放大器的总谐波失真大多低于0.1%。
  存在非线性失真时,信号中高频率信号会被低频率信号所调制,产生两频率和及差的信号,这就是互调失真( IMD),它与原信号无谐波关系,若能减小谐波失真,互调失真就能消除,互调失真与音质有较大关系,一般与总谐波失真接近。
  另外,信号在通过放大器时,不同频率分量相互间的时间关系不对所形成的失真,称为相位失真。相位失真会降低声像定位准确性和使放大器不稳定。放大器对瞬间变化信号的跟随能力,即是它的瞬态响应,瞬态响应可用转换速度(SR)表征,它是放大器输出电压对时间的变化率,即放大器对瞬间变化信号的跟随能力,单位V/μs,转换速率越高,瞬态响应越好,处理猝发脉冲信号能力越好,高频响应越好,声音的清晰度和层次感越好,重现细节越多。为了实现高保真,放大器的转换速率应大于 10V/μs反映瞬态失真的还有瞬态互调失真(TIM),这两种瞬态失真都和各个声频电路的响应时间有关,强负反馈环造成的信号延迟也会引起瞬态失真。瞬态特性可用低频及高频方波对放大器进行测试。
  好的放大器直至最大输出,其非线性失真仍然极小,而且相位漂移小,瞬态响应好。
  ③低的输出阻抗:电子管功率放大器都有一个固定的负载阻抗,其输出阻抗由它的阻尼系数表征,输出阻抗越小则阻尼系数越大。功率放大器输出阻抗越小,其阻尼系数越大。功率放大器阻尼系数越大,对扬声器机械运动系统的阻尼作用越好,低音的清晰度越好,层次感和力度越好。通常希望多极管输出时阻尼系数大于1,一般认为放大器要大于4才能满意,若阻尼系数在10以上,放大器对大部分音箱的低音重放的影响已可忽略。
  ④良好的信噪比:放大器有噪声时,弱音将被掩盖而使声音不悦耳,还会与声音信号产生互调,降低声音清晰度。高保真放大器的信号对噪声之比应大于60dB,好的放大器应在80dB以上。
  ⑤足够的输出功率:虽不能要求功率放大器的输出功率越大越好,但考虑到音质还是以大小适当为宜。音乐厅适当位置听交响乐团演奏的最大声压约为100dB,一般认为家庭音乐欣赏的平均声压为75dB,为此必须要使听音点(距离音箱2m位置)的平均声压在75dB左右,重放音乐的峰值因数取15dB,峰值声压为90dB,喜欢大音量的人,则要达到100dB。一般情况下家庭聆听音乐用1~2W平均电功率就能得到足够的音量,考虑到功率储备量,在大多数情况下电子管功率放大器取10~15W是合适的,较大房间和使用灵敏度较低的音箱时,放大器要具有35W以上的功率。
  低音(150Hz以下)是基础,要丰满深沉,中低音(150~500Hz)是力度,要浑厚有力,中高音(500~5000Hz)是亮度,要明亮透彻,高音(5000Hz以上)是色彩,要纤细洁净。低音段含能量大,对音量影响较大,如缺少会使放声单薄,高音段含能量小,对音量影响不大,但对音色影响极大,如缺少会使放声特征丧失,高音或低音不良时,音乐的均衡感就将被破坏,使保真度降低。过度的分析力,过多的细节,会掩盖作为欣赏主体的音乐,破坏平衡度。
  重放某些已知其音质的语言或音乐节目,是判断音响系统重放声音质量的重要依据。听音时特别要加以确认的重点为:①音乐有无能量充沛感;②是否给声音附加了色彩:③信噪比是否良好;④动态范围是否能很宽。

  摘自   作者:唐道济 著名音响器材评论家、作家