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  • 近段时间在知乎和贴吧中看见了许多关于耳机曲线的争论,非常欣喜的看见大家对于耳机的曲线和声音的客观和科学的讨论。这是一个非常大的进步,尤其是对立足于做好耳机的厂商而言。但感觉一些网友仍然对耳机曲线完全...

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    近段时间在知乎和贴吧中看见了许多关于耳机曲线的争论,非常欣喜的看见大家对于耳机的曲线和声音的客观和科学的讨论。这是一个非常大的进步,尤其是对立足于做好耳机的厂商而言。但感觉一些网友仍然对耳机曲线完全没有概念,纯凭想向讨论和下结论。希望这篇科普文章能帮助到大家。同时文中也有自己的一些理解,可能不完全对,大家可以讨论,但请不要凭想向下结论、给立场,谢谢!

    耳机频响曲线如何看(中)--耳机和音箱对频响和失真要求的差异

    对于耳机音箱而言,重现录音都是其基本功能。不能良好的重现录音的耳机/音箱是不能称之为高保真(hifi)的。

    要想良好的再现录音,耳机或音箱的失真是造成其无法良好重要的主要原因。而这种失真包括两个方面:一是耳机/音箱的频响曲线不符合理想耳机曲线所带来的音色差异、三频比例的失衡,也就是线性失真;二是耳机/音箱的非线性失真,即互调失真和谐波失真所带来的对录音的扭曲。

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    对音箱来说,频响所带来的影响相对更为小一些。主要原因是因为音箱的目标曲线要求很简单(消音室内平直),而且国际和国家标准都对高保真音箱频响曲线有详细规定。不满足这个要求的音箱,你可以自称影院音箱,也可以自称多媒体,但不能自称高保真(hifi)音箱。

    高保真音箱的频响基本要求是标称范围内+/-3db。这个要求对音箱来说并不高,因为某一个频段两种都满足+/-3db的音箱相差最大可到6db之多,听感上已经是非常明显的差异了。这也是为什么虽然目标曲线一致,标准也一样,但hifi音箱声音仍然风格各异的重要原因。

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    但如果放到耳机里面,按音特美曲线要求,全世界能达到这个要求的耳机,大约不会超过5条吧,一只手都能数过来!如果是哈曼或gold-ears网站或hrtf的目标曲线,那笔者得遗憾的说,就笔者所知:一条都没有!!(如果有自称可以在全频段满足+/-3db的要求的,请放上曲线来看看,笔者会非常高兴的收回这段话)。因此,那怕只能满足基本的频响高保真要求的音箱,在频响上的失真也优于市面上的所有笔者已知的耳机!

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    上图为知名的森海塞尔旗舰动圈耳机HD800的频响经golden ears的目标曲线(极度类似哈曼2013)补偿后的频响曲线。可以看出其满足+/-3db仍然是有相当距离的。虽然满足+/-5db问题不大,而HD800已经是只频响非常优秀的耳机了。换成塞子,同样的森海塞尔家的旗舰ie800的频响曲线如下(未经补偿,虚线为目标曲线),大家可以看出,只有+/-10db水平。

    fbac862cd2c9165accf19b17ef3656ab.png

    对音箱而言,非线性失真更为重要。这是因为由于扬声器工作时振动幅度很大,而其线性冲程Imax是有限的,线圈工作在极限状态所带来的失真会很大,总失真常常达到百分之三甚至更多。音箱为了减少这些失真,不得不使用更大的扬声器或用多只单元并列的方式。

    就频响而言,实际上,一只6.5寸最多8寸单元的两分频音箱在频响上已经可以覆盖音乐频率所需的范围了。通常音乐重播所需的频响范围一般为40-15k Hz,考虑到极少的低频乐器,重播30hz也足够了。考虑到高频,延伸至30k Hz也足够了。而一只使用现代喇叭单元的6.5寸的两分频音箱可以重播从40-30k+/-3db,在30hz的响应仍然是足够的。在这里科普一下,倒相式音箱的低频衰减大约是24db/倍频,而封闭式音箱低频响应衰减非常慢,一般只有12db/倍频。那为什么要使用更大、更多的喇叭单元,主要是为了减少音箱重播音乐过程中的非线性失真。

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    实际上,许多旗舰级的大型扬声器系统的低频截止频率并不很低,比如上面这对JBL的经典音箱4429,其频响范围也仅为40-40khz+/-3db水平。而著名的ATC SCM100,其频响仅为65-20k+/-2db而已,而在32hz时,仅衰减了6db!它们采用如此巨大的喇叭单元的重要原因主要是减少失真。

    而对耳机而言,由于聆听方式的变化,所需发出的能量很小,振膜需要振动的范围也小,音圈的活动范围远小于单元的线性冲程。因此不仅失真低,高低频响应也好。

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    上图为ie800耳机的THD曲线,全频段轻松满足低于1%的水平,甚至只有0.1%。而其低频在20hz时完全没有衰减,高频响应动圈耳塞算差的,但满足20k仍然不是事。而小编公司出的自然声NS5,其失真全频段也就0.3%水平(在90db响应时测试结果)。频响可以轻松满足10-40k基本不衰减的要求。

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    综上所述,对hifi耳机而言,主要的问题是频响曲线不标准所带来的三频不均衡、音色扭曲并带来听感上的不自然。而对hifi音箱而言,主要问题是在低频下潜变好的同时减少非线性失真。

    因此,对耳机而言,由于非线性失真很低,通过EQ这种方式实现耳机频响上的调整是完全可行的。某些软件甚至可以让耳机在频响上极度符合理想的耳机曲线,这对听感改善相当明显。但对音箱而言,通过EQ或DSP这些改善频响尤其是低频下潜是很不可取的,因为由此所带来的失真会让原本不佳的非线性失真雪上加霜。在这里哆嗦两句,个人认为,相当多的低端有源监听频响上并没达到高保真的要求,某些中端的在频响上没问题,但非线性失真很大,离hifi的要求仍然是有距离的,原因即是如此。

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    自然声NS3R,调音有相当参考级的耳机

    另外需要指出的是:音箱频响曲线平直是在消室音下的要求!音箱频响曲线平直是在消音室下的要求!音箱平直曲线是在消音室下的要求!

    在实际的聆听环境中,由于有直达声和环境反射声,以及聆听距离对高频衰减。我们声学处理较好的听音室聆听时的音箱频响应为低频有所抬升(3-6db),高频逐渐衰减的(这也是哈曼曲线为什么如此的原因)。如果真的在室内听一条完全平直的频响曲线的音箱,那么会有低频略少、高频略多的感觉(这也是为什么很多有源监听音箱不好听的原因之一)。

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  • 对数幅频特性渐近线的绘制【摘要】本文就经典控制理论中对数幅频特性渐近线的绘制进行了阐述和总结,并结合实例做了分析说明。...理解对数频率特性曲线的绘制思路及方法是学习对数幅频特性渐近线绘制的关键...

    对数幅频特性渐近线的绘制

    【摘

    要】

    本文就经典控制理论中对数幅频特性渐近线的绘制进行了阐述和

    总结,并结合实例做了分析说明。

    【关键词】

    对数

    幅率

    渐近线

    绘制

    对数幅频特性渐近线的绘制是频率特性分析法中的重要组成部分,

    这部分内

    容是教学中的一个难点和重点。

    现结合多年的教学实践,

    将对数幅频特性渐近线

    的绘制概括为:

    一个思路、几个概念、五个步奏

    。理解对数频率特性曲线的绘

    制思路及方法是学习对数幅频特性渐近线绘制的关键。

    1

    绘制思路为

    第一步:将开环频率特性表达式写成

    2

    几个概念

    (

    1

    )

    伯德图

    (

    Bode

    )

    ——

    将对数幅频特性

    L

    (

    ω

    )

    -

    ω

    和对数相频特性

    ψ

    (

    ω

    )

    -

    ω

    画在一张图上,就称为伯德图。

    (

    2

    )十倍频程(

    dec

    )

    ——

    ω

    轴上对应于频

    率每增大

    10

    倍时的频带宽度。

    (

    3

    )对数幅频特性渐近线的

    斜率

    ”——

    指频率每

    改变

    10

    倍时

    L

    (

    ω

    )分贝数的改变量,单位为

    “dB/dec”

    (分贝

    /10

    倍频)

    (

    4

    )转

    角频率

    ——

    典型环节的对数幅频特性渐近线低频段与高频段相交处的频率。

    积分

    环节、比例环节、理想微分环节无转角频率。

    3

    绘制步骤简单概括为

    改、找、计、画、修、画

    六个字

    (

    1

    )

    :将开环频率特性

    G

    (

    )

    H

    (

    )改写成若干个典型环节积的形

    式。

    (

    2

    )

    :找出开环频率特性

    G

    (

    )

    H

    (

    )中典型环节的转角频率,一

    阶惯性环节转角频率

    ω=1/T

    ;一阶微分环节转角频率

    ω=1/τ

    ;二阶振荡环节转角

    频率

    ω=ωn

    (

    3

    )

    :计算出对数频率特性式

    L

    (

    ω

    )

    =20lg|G

    (

    )

    H

    (

    )

    |

    Ψ

    (

    ω

    )

    =/G

    (

    )

    H

    (

    )

    (

    4

    )

    :画出对数幅频特性渐近线,按从左自右的

    顺序绘出,先绘制低频段以后每遇到一个转角频率,渐近线

    斜率

    会改变且

    的改变量等于该转角频率所属典型环节的高频段渐近线的

    斜率

    (

    5

    )

    在转角频率处加上误差值的修正,即得精确对数幅频特性曲线。

    (

    6

    )

    :画出

    每个基本环节的对数相频特性曲线并进行代数叠加,

    即得整个系统的开环相频特

    性曲线。

    举例:已知某负反馈系统的开环传递函数为:

    ,试绘制其对数幅频特性渐近线。

    1

    )

    ,将将开环频率特性

    G

    (

    )

    H

    (

    )改写成若干个典型环节乘积的

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  • function[wpos,ypos]=bd_asymp(G,w) G1=zpk(G); wpos=[]; pos1=[]; if nargin==1,w=freqint2(G); end zer=G1.z{1}; pol=G1.p{1}; gain=G1.k; for i=1:length(zer); if isreal(zer(i)) ... if ima
    function[wpos,ypos]=bd_asymp(G,w)
    G1=zpk(G);
    wpos=[];
    pos1=[]; 
    if nargin==1,w=freqint2(G);
    end
    zer=G1.z{1}; pol=G1.p{1};
    gain=G1.k;
    for i=1:length(zer);
        if isreal(zer(i))
            wpos=[wpos,abs(zer(i))];
            pos1=[pos1,20];
        else
            if imag(zer(i))>0
                wpos=[wpos,abs(zer(i))];
                pos1=[pos1,40];
            end
        end
    end
    for i=1:length(pol);
        if isreal(pol(i))
        wpos=[wpos,abs(pol(i))];
        pos1=[pos1,-20];
        else
            if imag(pol(i))>0
                wpos=[wpos,abs(pol(i))];
                pos1=[pos1,-40];
            end
        end
    end
    wpos=[wpos w(1) w(length(w))];
    pos1=[pos1,0,0];
    [wpos,ii]=sort(wpos);
    pos1=pos1(ii);
    ii=find(abs(wpos)<eps); 
    kslp=0;
    w_start=1000*eps;
    if length(ii)>0
        kslp=sum(pos1(ii));
        ii=(ii(length(ii))+1):length(wpos);
        wpos=wpos(ii);
        pos1=pos1(ii);
    end
    while 1
        [ypos1,pp]=bode(G,w_start);
        if isinf(ypos1),w_start=w_start*10;
        else break;
        end
    end
    wpos=[w_start wpos];
    ypos(1)=20*log10(ypos1);
    pos1=[kslp pos1];
    for i=2:length(wpos)
        kslp=sum(pos1(1:i-1));
        ypos(i)=ypos(i-1)+kslp*log10(wpos(i)/wpos(i-1));
    end
    ii=find(wpos>=w(1)&wpos<=w(length(w)));
    wpos=wpos(ii);
    ypos=ypos(ii);

    调用:

    G1=tf(2,[conv([2,1],[8,1])]);
    w=10e-3:0.1:100;
    [x1,y1]=bd_asymp(G1,w);
    semilogx(x1,y1),grid;

    在这里插入图片描述

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    开环幅相频率特性曲线和对数相频特性曲线的完整画法

    胡应占

    ;

    王兴举

    ;

    薛丁箫

    【期刊名称】

    《上海电机学院学报》

    【年

    (

    ),

    期】

    2001(004)004

    【摘要】

    本文从理论和实践上推导了含有不稳定环节时开环频率特性曲线的完

    整画法

    ,

    以便用奈氏判据全面地判断闭环系统的稳定性

    .

    【总页数】

    5

    (22-25,39)

    【关键词】

    开环频率特性曲线

    ;

    奈氏判据

    ;

    不稳定环节

    【作者】

    胡应占

    ;

    王兴举

    ;

    薛丁箫

    【作者单位】

    河南工业职业技术学院

    ,

    河南

    ,473009;

    河南工业职业技术学院

    ,

    ,473009;

    河南工业职业技术学院

    ,

    河南

    ,473009

    【正文语种】

    中文

    【中图分类】

    TP203

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对数幅频曲线