教你读懂声卡的频响曲线

FUNK录音设备
2024-07-26

一、频响曲线的定义

二、频响曲线的意义

三、声卡频响曲线的特点

“频”指频率,“响”是响应。频响曲线是指在信号发生器的输出端记录到的一条随输入信号频率变化产生不同频率响应值的曲线。这条曲线的横坐标是频率,单位是Hz(或kHz),纵坐标是强度,单位是dB。为了方便记录,横坐标的标尺常采用对数型,而纵坐标的标尺则采用线性。

频响曲线通过描述输入信号的还原程度(即输出信号振幅波动小,保持平直的程度),来评价一个系统或设备(如声卡)的整体性能。理想的频响曲线应该是宽频率范围内平直无波动的,这意味着声卡能够准确地还原各种频率的声音,无论是低沉的贝斯声还是高亢的女高音,都能得到均衡且真实的再现。

声卡的频响曲线直接关系到其音频处理能力和音质表现。一个优秀的声卡,其频响曲线通常具备以下几个特点:

宽频率范围:能够覆盖人耳可听到的全部频率范围(20Hz~20kHz),甚至更宽,以确保所有声音细节都能被准确捕捉和再现

平直无波动:在整个频率范围内,频响曲线的波动应尽可能小,以保持声音的自然和均衡。这意味着无论输入信号的频率如何变化,声卡的输出都能保持稳定且一致的响应。

高信噪比:除了频响曲线外,声卡的信噪比也是衡量其性能的重要指标。高信噪比意味着声卡在处理音频信号时能够更有效地抑制噪声和干扰,进一步提升音质。

在声卡评测中,我们常用到回路测试法对声卡的输入输出回路进行音质测试,得出的曲线就是DAC到ADC的回路频响。

Frequency response(频率响应)

General performance: Excellent

Frequency rangeResponseFrom 20 Hz to 20 kHz, dB-0.00, +0.01From 40 Hz to 15 kHz, dB-0.00, +0.00

上图和上表就是频率响应曲线图和曲线品质,要知道什么是好曲线就应该知道理想的频响曲线是什么样的。

理想的频率响应曲线应该是与输入信号完全一样的曲线,一般我们会用等响信号(各频段的声压相同)作为输入信号,因此理想的频响曲线就应该是尽可能平直平滑的曲线。

对于声卡来说,采样规格有两个参数,一是采样频率,另一个是采样精度,采样频率表示一秒钟内在收到的信号上取几次参数,单位为Hz;而采样精度则表示每次采样的精密程度,单位为bit。

目前有很多不同的采样方式,而影响采样品质的还是由这两个基本参数决定的。不过根据采样以及编码方式的不同,两者间的侧重要求也不一样,目前采用的PCM方式最高规格为192kHz/24bit,它表示单位时间内会采样192000次,每次采样的精度为24bit。

上图即是采用PCM编码方式192kHz/24bit的采样结果。一般的,随着采样规格的提高,即便不提高硬件水准,曲线也会变得相对更理想。我们可以看到,从20Hz~30kHz的范围内,曲线都是相当平直的。

下面的成绩表也列出了测试参数,20 Hz to 20 kHz的曲线变化仅为-0.00, +0.01(dB);而40 Hz to 15 kHz则更为理想,精度范围内没有侦测出任何变形,是一条相当理想的频响曲线。


音箱的频响曲线:

一般音箱的频响曲线是通过LMS电声测试系统进行声音信号的收集以及描绘出图。

由于音箱是由电信号转换为声波信号然后再由LMS收集后转变为电信号的,并且由于扬声器以及放大器的非线性,因此曲线很难做到与声卡一样的频响曲线。但是他们的要求还是类似的,频响曲线应该尽可能的平滑平直。

上图是某产品的频响回放曲线,从该曲线我们可以看到平均声压在90dB左右的音箱频响还是比较理想的。

200Hz~5KHz内的曲线还是比较平直的,而为了获得更明亮的高音以及更丰满的低频,音箱有益的提高了两端的增益,这也是不同音箱厂商对声音最终风格诉求的表现。

两分频音箱还可以通过单元分别测试频响得到更细致的参考曲线,能够有助于我们评判音箱产品两个单元间的相互关系。一般来说高音部分在经过分频点后应该能够尽快的衰减多余的频率(这样才能尽可能的避免单元间的互相影响)。而单独测试的曲线叠加后,应该尽可能的与整体频响曲线相符(可以判定两单元同时工作时基本没有明显的相互影响)。

从上图我们开可以看出产品的分频点设置,这款音箱的分频点大约在1.7kHz左右。人耳听感最敏感的部分大致为300~1.2kHz左右,为了获得更好的听感,两分频的音箱一般会将分频点设置在最敏感频段上限频率的两倍频率上,也就是大多在2.5kHz左右。

这样能够降低对高音单元的要求。而降低分频点则对分频器以及高音单元提出了更高的要求。根据这一点我们再回过头看看整体频响,可以看到该频段上,声音的波动还是被控制得比较理想的,基本上没有明显过分的分频点衰减。

通过不同声压下的曲线可以表现出音箱的回放品质的稳定性,通俗的说就是不同音量下,音箱的回放听感有没有明显的改变。上图即是不同声压下的测试曲线。

这种比较方法也是讨论音箱品质常用的一种方法。我们可以看到,即便声压提高到100dB,该音箱的频响曲线也没有明显的变形,可以说在这个范围内,音量调节对声音的影响基本上可以看作是线性的(也就是说是比较理想的)。


耳机与频响曲线

过频响曲线看耳机的好坏不太容易。

耳机音膜中心为低频边缘为高频。

频响曲线的低频端为下降趋势,为了获得更多的低频动能,因此耳机中心的球形设计是为了增大他的表面积而获得低音,耳机中频的频响曲线比较平坦,是因为音膜表面的螺旋状纹路。

耳机高频端的频响曲线上有一个大锯齿,是因为音膜边缘有一个软环 是为了增加音膜弹性,因此软材料的共振频率下降,过了软环到了粘接边缘材料变硬,共振频率上升,形成一个大锯齿。每个耳机都有无法避免。

耳机高频端的频响曲线上有很多小锯齿,音膜支架和音膜边缘粘接有毛刺。和耳机制造工艺有关,如果支架和音膜一体化就不会有该问题。

知道了上述情况,我们在选择耳机时注重他的频响曲线,低端增益要大,高频端小锯齿要少,中频要平。


音质与频响曲线

影响音质的因素太多了。

首先来看看什么叫音质。音质指的是实际声波与原始波形的接近程度,即回放出来的实际声波与原音频文件所保存的波形越接近,则音质越好。假设有一个音频文件 A.wav,又有一个理想的录音设备,它可以将空气中的声音毫无损失地录下来,存为 B.wav,则这个 A.wav 与 B.wav (从时域和频域上都)越接近越好。

对一个系统(设备)来说,幅频响应和相频响应在一起才构成整个系统的响应,而一般说的频响曲线只是指幅频响应。

一个音频文件从手机里播放到被人听到需要经过哪些影响音质的过程。大致过程是这样的:音频文件 -> 操作系统的混音器(Mixer)-> 操作系统 DSP 算法(音效、重采样,可能会用到 DSP 芯片)-> DAC -> 放大器 -> 耳机/音箱 -> 空气 -> 人耳。

鉴于空气和人耳是无法控制的,所以只研究到音箱/耳机出来的声音。这前面几乎每一步都会影响音质。



FUNK录音设备GOD-X11圈铁6单元入耳式监听耳机

圈铁6单元入耳式监听耳机,(9mm石墨烯动圈+ 29689+30095动铁)树脂腔体,适合扒谱,

人声监听,乐手舞台监听(架子鼓、吉他等)乐器监听,适合流行、摇滚、金属,爵士等

音乐风格录音及编曲

FUNK-GOD-X11产品参数

产品名称: GOD-X11 --9mm1+2, 6单元入耳监听耳机

输入灵敏度: 110 dB SPL/πw

频响范围: 15赫兹-20000赫兹

阻抗: 23欧姆

驱动单元: 9mm石墨烯定制动圈+ 29689+ 30095定制动铁

降噪: 26dB

耳机插座: mmcx

壳体颜色、材质:蓝色闪贝、红色闪贝、左蓝右红闪贝、黑金闪贝,白色闪贝(共 5种颜色)

树脂腔体

线材: 6N高纯度镀银HIFI, 8股耳机

线材

技术特点: 3分频、2声孔

分类:专业版

音色特性:声音平稳,频响宽且均匀,中低频段适度,高频段没有噪声和失真,低频量感足,

具有大动态的音乐表现。

推荐使用:监听及音乐爱好者

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