技术分享丨为什么我们要了解频率响应

声音带给人们的听感是富有感情的，我们常常会用温暖、有力度或沉闷缺乏光彩等等一些感性词语来形容声音。

工程师则注重用使用各种仪器，用复杂的图表和数据来分析音频信号。声音评判标准的不同可能会让用户疑惑，那么，是感觉重要还是数据重要呢？让我们换一个角度，将听感和音频分析联系起来，用技术指标更直观的体现声音情况，希望下面这篇文章为您带来解答。

了解频率响应 - 为什么它很重要对于理解音频设备如何制作、再现或记录声音以及这些声音与歌手和乐器演奏家现场呈现的声音如何联系。频率响应、频率范围、可听频率、频率与音符之间的关系等概念是绝对重要的核心。

本文的目标不是将任何人变成工程师。相反，本文的目标是让人们了解声音的基本概念、它的测量方式以及我们用来描述它的常用术语和短语。这些是非常有用的信息，让您全面了解我们所有的东西如何以及为什么组合在一起。

频率响应很重要

频率响应是没有办法回避的问题。如果您要了解有关音频的任何内容——扬声器和耳机的工作原理、录音室声学效果、麦克风的位置、低音管理/低通滤波器的概念、任何有关音频的内容——您必须了解频率响应。 这是音频中一切事物的基石。这一切都以频率响应开始和停止。放大器、耳机、扬声器/显示器、麦克风、唱盘上的唱头、CD 和 DVD 播放器，它们都必须具有尽可能接近完美的频率响应，否则它们听起来就不太合适。如果频率响应不好，其他一切都不重要。没有比这更清楚的了。

让我们从基础开始：空气中的声波被我们视为音乐、语音或噪音等各种声音，它以每秒的周期来测量，通常缩写为赫兹（Hz）(以纪念19世纪晚期德国物理学家海因里希·赫兹，他在电磁波理论领域做出了重要的开创性工作)。

人类可以听到从大约 20Hz 的低音到大约 20,000Hz (20kHz) 的高音。（嗯，女人和小孩都能听到这么高的声音；一个中年男人能听到 13-14kHz 的频率是很幸运的。你祖父需要他的助听器，因为他的耳朵只能听到3kHz。这就是为什么他总是说，“嗯？”）你的狗很容易听到 40kHz，这就是人类听不到“狗哨”的原因。蝙蝠通过使用它们作为有机“声纳”的超级听力（它们通过分析周围反射的声波来判断它们的位置），可以准确无误的在夜间飞行。蝙蝠可以听到高达 80kHz的声音！

可听频率和音乐八度之间的关系是 2:1（或 1:2）。因此，如果人们可以听到“20Hz到 20kHz”的声音，那就是 10 个可听八度音程的跨度：20-40Hz、40-80、80-160、160-320、320-625（是的，是的，我们捏造了一点点，让后面的数字看起来不错）、625-1250、1250-2500、2500-5000、5000-10k、10k-20k。作为音乐参考，中音“C”约为 262Hz。高八度是 524Hz；低一个八度是 131Hz。 

为什么频率响应很重要：

一个频率响应良好的音频设备能够正确地播放所有的低、中、高音调——并且彼此之间的比例合适——音频响应告诉我们的耳朵这是否是一个具有丰富的、充满活力声音的高保真单元。

为了帮助您理解频率响应，请记住这一点：声音的响度以一种称为分贝或 dB 的测量单位表示（“B”的首字母大写是为了表彰 Alexander Graham Bell 及其在声学方面的工作。不开玩笑）。然后我们说设备在指定的频率范围内与完美相差多少分贝 (dB)。1dB 通常被认为是人们始终可识别的最小声压级 (SPL) 变化。3dB 是一个确定的，但仍然相对微妙的响度变化。dB 标度是对数的（非线性），所以 10dB 的音量是“两倍的音量”。

例如，可以说扬声器或耳机的频率响应为 40Hz–20kHz（即范围），± 3dB（即变化）。如果制造商指定没有± xdB 变化的频率响应，它应该引起人们的警惕。没有指定的 dB 变化 = 没有任何值。声明“20-20kHz”没有任何意义，而且让制造商所说的任何其他内容都丧失了可信度和公信力。 

► 频率响应：20-20kHz ±3dB = 做得很好，有用的信息。

► 频率响应：20-20kHz = 虚假、隐瞒信息，试图欺骗。

现在是另一个困难部分的时候了：

频率响应几乎总是以图表的形式显示。该图被称为“频率响应图”。（聪明，不是吗？）毫无疑问您必须知道如何读图。如果你在 Kelleher 先生的六年级算术课上专心听课，那太好了。如果没有，你现在会后悔的。

请看图 1，该图表告诉您哪些频率大致对应于低音、中音和高音。

▲ 图1

现在看图 2，黑线是具有出色频率响应的扬声器或耳机。频率响应曲线非常平坦（“平坦”是好的，因为它意味着设备是准确的），没有严重的高峰、低谷或其他上下变化。对于扬声器、耳机和麦克风，± 2 或  3dB 被认为是非常好的。放大器、CD/DVD 播放器和其他“严格电子”设备的最大误差应在 ± 0.5 或 1dB 之内。相比之下，图 2 中的红线表示扬声器或耳机的频率响应在 6 kHz 左右，中上音处有一个很大的 7dB 峰值（之所以这么叫是因为该图看起来像一座山峰），这将使它听起来刺耳和刺激性。

▲ 图2

Big upper midrange peak at 6kHz(7dB) makes speaker sound harsh

在高于中音6kHz处7dB的峰值让声音听起来刺耳和刺激性

Good Frequency Response,±2dB 50-18kHz Smooth curve,no sudden large peaks or dips 

好的频率响应曲线，误差范围在0±2dB， 频率50-18kHz应该是平滑的曲线，没有突然的高峰或陡降。

图 3 显示了对应于各种常用主观描述的响应曲线。

▲ 图3

“Boomy” bass--mid-bass rgion from 90Hz-200Hz is well above midrange level

低音嗡嗡声--从90Hz到200Hz的中低音区频率响应曲线远高于中音水平

“Thin bass”--entire bass region is well below midrange level

低音单薄--全部低音区域频率响应曲线远低于中音水平

“Ruler-flat” response--what a good amplifier or disk player should have

像尺一样平坦--好的功放和唱机应该有的频率响应曲线

“Dull ”or “muffled” sounding--entire treble region isdepressed below midrange level

声音沉闷缺乏光彩或亮度，阴沉，不响亮或不清晰，低沉——整个高音区压抑在中音水平以下

（原文：https://www.alesis.com/kb/article/2227。Understanding Frequency Response - Why it Matters）

学习关于频率与音符和八度音程之间的关系、把人们的各种听感以及音频术语和频率响应图有机的结合起来，给双方更多的视角来判断音频设备以及连接线缆的质量，尤其要注意设备和线缆之间的一致性，一方面线缆的频率响应范围变窄，必然设备的高低频原有特性就会受到极大的限制，另一方面线缆在某个频率的响应有高峰或陡降，听感上就会有刺耳的声音或者声音沉闷。所以整个系统包括设备，接插件，线缆都需要保证频率响应的一致性。专业音频线缆厂商应该以频率响应为标准，为广大用户提供优质线缆。