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【「音响论坛」刘总编观点说】音响绵羊讲堂48:音箱的Time Alignment

作者:刘汉盛 阅读数:1780 发布日期:2024-07-20

摘 要:Time Alignment,时间对齐,或俗称时间相位校正,这是音箱说明书上经常见到的术语

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Time Alignment,时间对齐,或俗称时间相位校正,这是音箱说明书上经常见到的术语。这个名词最早是1975年,Ed Long与Ronald J. Wickersham所发明的,1976年,他们在第54届AES大会中展示使用Time-Align generator去改善多路音箱的分音器,达到时间一致性。这项举动让音箱设计者开始注意到高音、中音、低音单元音箱发声中心点垂直对齐的问题。


Time Alignment的目的是什么?简单说就是让高音单元、中音单元、低音单元所发出的声波同时到达聆听者的耳朵,也就是各单元与耳朵之间没有产生时间延迟。为了达成这个目的,音箱箱体面板有设计成小阶梯状的,也有设计成倾斜角度的,还有弧形的。无论怎么做,目的就是要让各音箱单元的发声中心点垂直对齐。


由于高音单元最小,所以高音单元的位置会往内缩,其次是中音单元,低音单元则装在最前面,这样才能达成时间对齐(时间相位一致性)的要求。如果不使用这种音箱单元排列方式,也可以在分音器上做相位补偿,不过市面上看到的多是以音箱单元排列的前后来达成时间对齐。


现在市面上的音箱,如果是二音路设计,由于高音单元大部分是软凸盆单元,其发声中心点与锥盆低音单元发声中心点垂直轴线差距甚大。如果是三音路设计,中音单元通常也是锥盆单元(少数如ATC、PMC是凸盆中音),也会跟高音、低音单元产生发声中心点的差距。不过,也有许多音箱设计者认为Time Alignment可以忽略,大部分音响迷听不出来。至于全平面振膜音箱、全静电音箱等就不会有Time Alignment的问题。


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问题来了,大费周章这样做,音响迷到底能否听出来?换句话说,音响迷能够听出来的Time Alignment距离差(时间差)是多少呢?为了了解人耳到底能办识多短的时间差,David Clark (ABX Comparator制造者)早在1981年就做了一个实验,实验结果写了一篇「Some Experiments With Time On the audibility of phase shift」文章,不过在1983年才发表。


实验内容是找来十几个人,在一套设计周全的实验方法下,统计出受测者到底能听出多少时间差。最后的结论是40 microsecond(μs,百万分之一秒),这是多短的时间啊!人耳真的可以分辨出那么短的时间差吗?请注意,David Clack的实验并不是在做二耳之间的时间延迟(Interaural Time Delay)。


在2021年,芬兰Aalto University发表一份由Genelec音箱所资助的研究报告,指出「The human ear detects half a millisecond delay in sound」,half a millisecond与David Clark的实验结果40 microsecond有很大的差距,可能他们之间的实验内容不尽相同之故。不过,既然人耳对时间差那么敏感,就算是取二者之间,也有可能支持音箱Time Alignment的必要性。


其实,Hi End音响往往就是尽量追求极致,制造方是一回事,聆听方又是另外一回事。你看总谐波失真规格往往达到0.00X%或0.000X%,耳朵能够分辨吗?数位讯源的Jitter动辄低到以ps(皮秒)标示,甚至有以fs(飞秒)标示的,就算人耳能够辨别40 microsecond的时间差,这么低的Jitter人耳真的可以听出来吗?


不管人耳能否听得出差异,制造方的责任就是尽可能做到最好。有一说是人耳虽然无法分辨皮秒、飞秒,但Jitter越大,大脑会觉得音乐不好听。老实说要以听感来证明这种说法很难,因为引起不好听的听感有太多可能了。


所以,如果你认为可以听得出Time Alignment有无的差异,买音箱时尽量选择这种设计的音箱。反之,如果你觉得无所谓,选音箱的范围就宽很多了。


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