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2017年1月14日 星期六

錫安劍還原人聲



人聲 對比樂器聲是更為複雜,
因為樂器是以一個又一個波頻發出聲響,成為一首歌,
人聲 卻是以一組音群的方式,發出聲響。
於是,就更考驗單元的極限

動圈式喇叭由於物理限制,
就如一個機械人無法跟上人類跳舞的動作,
即使盡全力,也無法還原現場歌者的聲音

動鐵式喇叭,更是打從一開始
於設計時已經放棄模仿細緻動作
才能夠跟得上聲音,但嚴重缺乏細緻到一個階段
人聲 和各種樂器聲都嚴重扭曲
不似人聲、亦不似樂器聲

雖然許多人稱讚自己手上的殘缺耳機「人聲出」
實情卻是,「錫安劍」被發明之前,
從來沒有任何一種喇叭的速度,
能夠還原全音域錄製的詩歌,包括人聲


相關文章:
錫安劍的機殼材質
怎樣的耳機才是最好的耳機呢?

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2017年1月1日 星期日

錫安劍沒有音頻切割的問題

錫安劍沒有音頻切割的問題


日華牧師為大家分享到,世上除了錫安劍系列耳機使用的鈦晶膜單元之外,再沒有其他喇叭或耳機單元,能夠輕鬆地 播出全音域的錫安新歌,而不會出現「音頻切割」的現象。究竟什麼是「音頻切割」呢?



傳統動圈式喇叭的基本結構

傳統動圈式喇叭的結構,基本上是一個繞著線圈的紙筒上,連接圓錐形的震膜,當音頻訊號經過線圈,紙筒和磁石就會產生相拒或相吸而震動,令紙筒推動震膜上下震動,發出聲音。由於一首歌,不單有人聲,也有各種不同樂器,震膜往往需要每秒震動上百萬次,所以,震膜造成圓錐形,就是希望減少音頻切割的物理現象。



喇叭構造裡,繞著線圈的紙筒位於喇叭震膜中間,當紙筒因為音頻而上下震動,震膜無可避免就會出現漣漪現象。但理論上,一隻完美的喇叭,當每一次發出震動時,都應該是整隻震膜,由中心至邊沿同時上下移動,並且每一次震動,不論高中低音,或超高和超低音,都能夠完整又快速地完成,不會影響下一次震動,而且是每一秒上百萬次的完整震動。


音頻切割令音色劣化和失真的問題

但可惜,理論與現實,實在有一大段距離。如同將石頭投入水中,水面就會產生漣漪,當你於同一個位置,不斷將不同大小的石頭投入水中,就會不斷產生不同大小和速度的漣漪。對比小石頭所產生的漣渏,大石頭的波幅會較大、速度亦更快。於是,大石頭產生的漣漪就會「後浪推前浪」,翻起之前小石頭產生的漣渏。於波頻切割現象中,喇叭在震膜上產生的漣渏,可以對比石頭投入水中產生的漣漪,都會出現以上後浪推前浪的現象。



把石頭投入水中,可能是幾秒鐘投下一塊石頭,但一隻喇叭的震動,其密集程度,就好比一秒鐘內把幾百塊石頭投入水中。音頻越低、音量越大的聲音,對比音頻越高、音量越細的聲音,在喇叭震膜上產生的漣漪波幅,就會更大和更快到達震膜邊沿。就好像人先把小石頭投入水中,所產生的漣漪,會立即被之後投在水中同一位置的大石頭所產生的漣漪追上,大浪更會把小浪翻起在大浪的浪頂上。



同一道理,在喇叭中,當低音震幅遇上之前的高音震幅,而將高音的震幅翻起,就會令兩者產生的震幅重疊,聽者就會發現聲音「炒埋一碟」,無法清晰地同時聽到高音和低音。這就是音頻切割令音色劣化和失真的問題。




採用鈦晶膜的錫安劍震膜,大大減低音頻切割的問題

但是,日華牧師研發的錫安劍系列耳機,單元大小只有一厘米,將物理上「後浪推前浪」的問題大幅減低。以鈦作為單元震膜的物料,更令到錫安劍的震膜,可以前所未有地造得超薄、超硬和超輕,當聲音由震膜播出時因為某一種特殊理由,令採用鈦晶膜的錫安劍震膜,幾乎不會產生任何漣漪,大大減低音頻切割的問題。



意思是,當每一次錫安劍的鈦晶膜震動時,整塊震膜由中心至邊沿幾乎是一同震動,當百萬分之一秒後出現另一次震動時,之前的震動已經完全完成,震膜上沒有任何震動或漣漪。所以,這就解釋了,為何錫安劍可以同時播放五個音域的全音域錫安新歌,同時不會因為重低音出現,而令所有同時出現的高音變慢或模糊,亦不會因為高音的出現,而令同時出現的低音部分立即減弱,甚至消失。



因為不同樂器和人聲所製造,從每一秒上百萬次的不同震動中產生的超複雜「音群」,錫安劍的鈦晶膜單元,都可以全部完成所有衝程。每一個音頻的震動都不會互相影響,一個又一個震出來的聲音,又不會互相重疊,分音非常清晰,不會在震膜上產生任何因漣漪而引致的音頻切割現象。

所以,曾經論劍的肢體,都會發現這是錫安劍與其他耳機的最大分別,就是錫安劍是沒有音頻切割的問題!


相關影片:
錫安教會主日信息 ── 水瓶星謎 。 錫安劍之答問篇(二)音頻切割現象

相關文章:
水瓶星謎(六)前言-錫安劍耳機為世人「降聾」
喇叭的影子音域
無影劍的塑膠耳殻獨特之處

Ziondaily:
2012 榮耀盼望 vol. 339 ── 「水瓶星謎」(6)錫安劍之誕生(6)錫安劍之答問篇(二)


資料來源:
2010 - 2012 恩膏引擎全力開動!!:錫安劍沒有音頻切割的問題


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2016年12月30日 星期五

耳機的考驗:能否完美演繹人聲音群?

耳機的考驗:能否完美演繹人聲音群?



日華牧師分析音響原理,提及耳機單元最難應付的必定是人聲。 在物理學上,對比其他樂器,喇叭要表達人聲,是最為考驗一個喇叭的質素。




耳機薄膜震速如何
聲音還原度也如何



喇叭是以電線圈與揚聲器薄膜一起振動,製造不同波頻而組合成音樂。 要播出一件樂器的一個音,例如︰C 調的頻率為 256Hz,意思是每秒震動 256 次, 能夠做出 256 次震動而不失誤,就是「音準」。

但每件樂器也有 C 調,鋼琴的 C 調與結他的 C 調不同, 所以,當不同樂器發出一粒音,不但會有波頻,亦會有「音群」。 電線圈與揚聲器薄膜的振動,就要更快速去表達波頻及波頻之上更細緻的音群, 做出不同樂器的 C 調。



日華牧師分析,對比樂器,人聲的音群最為複雜,所以是最考驗揚聲器的表現。 質素差的揚聲器,由於振速慢,無法跟上音樂聲軌的步伐, 所以,會放棄部分細節,只演繹主要部分,結果就出現「失真」現象。

因為神所設計的人類,擁有構造複雜的身體, 人類發出的歌聲,比所有人手所造的樂器還要優美, 雖然人類希望以自己的智慧,製造出能夠完美收錄人聲及播出人聲的機器, 但「錫安劍」出現前,世上是從來沒有這樣的機器。

原理就如一個機械人,要摸仿人類跳舞的動作。 人類就是聲軌,代表整首歌曲的原著, 而機械人就是喇叭,為要原原本本地將整首歌表達出來。 就是於同一時間,模仿人類做完第一組動作,接下來,再做另一組動作。







我們一起看看以下一段機械人跳舞的片段:

YouTube:Evolution Of Dance by NAO Robot 



以下是真人版 Evolution of Dance:

YouTube:Evolution of Dance




由於機械人的速度不夠快, 為了跟隨拍子,人類做了幾個,甚至十個動作,機械人只能夠做一至兩個, 其他細緻動作要完全放棄,才能勉強跟上人類的步伐,不至於整支舞也跟不上。 雖然機械人是盡量模仿,但任何人都可以明顯看出分別,機械人明顯力有不逮。 沒有一個人會說,機械人能完整跳出人類所做的動作。 因此,機械人的速度越快,還原的動作就越多、越似人類的細緻; 機械人的速度越慢,還原的動作就越少、越粗糙。



人聲音群最複雜
到底播放器能否跟得上?



而物理學上,喇叭亦面對同一個問題, 「錫安劍」被發明之前,從來沒有任何一種喇叭的速度,能夠還原全音域錄製的詩歌。 喇叭越廉價,電線圈與揚聲器薄膜的振動就越慢, 越難做出一首歌的細節,甚至只能播出波頻,無法播出音群。

就以音樂聖誕咭上的電子合成音樂 midi 為例, 音樂聖誕咭所用的喇叭是最廉價、最差的喇叭, 為著遷就喇叭的功能,只能播出單音的音樂。 但同一首歌,人聲要比其他樂器聲複雜得多, 因為人聲是神所設計,對比人手所造的樂器,人聲的音群當然更為細緻。 我們用同一首歌為例子。

連結:聖誕卡的聲音

YouTube: (真人版Chrismas Song) We Wish You a Merry Christmas - Mormon Tabernacle Choir




我們可以分辨,人聲對比樂器聲是更為複雜, 因為樂器是以一個又一個波頻發出聲響,成為一首歌, 但人聲卻是以一組音群的方式,發出聲響。 於是,就更考驗單元的極限。

動圈式喇叭由於物理限制, 就如一個機械人無法跟上人類跳舞的動作, 即使盡全力,也無法還原現場歌者的聲音, 只能播出某一個音域,甚至省卻某些細節, 這些情況,也會造成失真現象, 令人聲聽起來變成平面,沒有「錫安劍」的立體現象。



多單元動鐵不但跟不上
還要聲音互相抵消



而動鐵式喇叭,更是打從一開始,於設計時已經放棄模仿細緻動作,才能夠跟得上聲音, 但嚴重缺乏細緻到一個階段,人聲和各種樂器聲都嚴重扭曲,不似人聲、亦不似樂器聲。 雖然動鐵式喇叭嘗試用不同單元播不同指定音域, 期望能夠集合三個,甚至十二個單元的力量,播出高、中、低音,還原歌者的聲音。 可是,由於喇叭有互相抵消音頻的問題, 當聲音同時播出,單元之間的聲響就會產生互相抵消的作用, 結果反而令人聲更扭曲、更失真。




但大部分人都沒有聽過原唱者現場的歌聲, 只透過電台、CD、MV 等渠道聽見, 反而以為扭曲了的歌聲,才是歌手原本的歌聲, 這就是日華牧師提及「聽壞耳」的現象。



總結:
坊間的耳機或音響,物理上都無法達到極快的震速,所以不能還原音樂裡的所有音群,其中以人聲的音群最難還原。多單元動鐵耳機不但無法播出所有音群,更導致聲響互相抵消, 結果反而令人聲更扭曲。


YouTube: 人聲錄音與音群



資料來源:
2012 榮耀盼望 vol. 338 ── 「水瓶星謎」(5)錫安劍之誕生(5)錫安劍之答問篇(一)



相關文章:
水瓶星謎(五)前言- 揭發貴價耳機設計的騙人噱頭
喇叭的影子音域




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資源來源:2010-2012 恩膏引擎全力開動!!:耳機的考驗:能否完美演繹人聲音群?