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為何我的江蕙聽起來像蔡依林?—《音響入門誌》

PanSci_96
・2016/09/20 ・4329字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

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文/Little Sound

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播放一曲交響樂團的演奏時,音響就像一人分飾多角,要維妙維肖的撥放出每一種樂器的音質和頻率。圖/Derek Gleeson @ wiki

音響像個演員,要演什麼像什麼,演小提琴、演電吉他、演爵士鼓……,樣樣都要演得像。但演員也有蹩腳的,那叫「演技差」,而音響蹩腳的,叫「失真大」。

從留聲機,保存聲音的技術誕生以來,音響的發展簡單來說就是從「失真」走向「傳真」。失真(Distortion)有很多種,諧波失真、振幅失真、頻率響應失真、相位失真……,失真讓你的音樂聽起來「不像真的」;中提琴聽起來像小提琴,江蕙聽起來像蔡依林……,凡此種種症頭都表示您的音響是個蹩腳的演員,演什麼不像什麼。

從失真到 Hi-Fi,從 Hi-Fi 到 Hi-End

從 1888 年由美國發明家伯利那(E.Berliner)展示留聲機以來,到了 1950 至 1960 年代,高傳真(High fidelity 或 Hi-Fi)這個名詞開始被廣泛使用,這名詞意味著噪音與失真很小,能「完美再現原音」。德國標準化學會並在 1973 年制訂了相關標準。換言之,音響工業在經過半世紀發展後,正式進入了低失真、高傳真的新時代。

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不過雖然技術能夠達到,商人可不見得都會生產好產品給客人,用人工香料的號稱是天然食材、回收餿水油跟你說是天然豬油的黑心商人在什麼時代都不缺,自從 Hi-Fi 這個名詞出現後,哪個音響廠商會不標示自己的產品 Hi-Fi 呢?於是從 1980 年代起,逐漸出現 Hi-End 這個名詞,用來表示比 Hi-Fi 更好的聲音品質,它意味著一種追求完美,比 Hi-Fi 更講究、更極致、更不惜工本的高階產品,以跟原來的 Hi-Fi 做區隔。發展到今,Hi-End 已成為「最高階音響」的同義詞,辦音響展必稱是 Hi-End 音響展,若只有 Hi-Fi 音響展聽起來就遜了,完全沒吸引力。

避免破壞性壓縮音樂格式

雖然音響的技術發展已經從失真到 Hi-Fi,又從 Hi-Fi 到了 Hi-End,可別以為從此每台音響都 Hi-End 了起來,就像手機也是有智慧機皇到智障黑心機一樣,音響市場上自然是失真、Hi-Fi、Hi-End 三大類產品並存,遺憾的是,失真的占絕大多數,而且絕對不會貼上「失真」兩個字讓客人知道。

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市場上失真、Hi-Fi、Hi-End 三大類產品並存,遺憾的是,失真的占絕大多數。圖/MikeBirdy @ pixabay

雪上加霜的是,隨著數位時代的來臨,破壞性壓縮的 MP3、串流音樂……等等方便流傳的音樂格式,讓原本音響硬體的失真外,又增加了「音樂軟體」的失真。是的,失真不但沒有消失過,甚至比以往更加普遍。MP3「失真壓縮」大約於 1993 年問世,隨著免費音樂播軟體 Winamp 在 1997 年的推出成為了網路音樂的主流格式。MP3 檔案的大小約為 CD 的 1 / 11,能將檔案壓縮到這麼小,靠的是破壞性資料壓縮(Lossy Compression)。用這種「有損壓縮」的方式來儲存訊號,會使播放出來的音樂嚴重失真,在早期的網路頻寬限制下,或許這是「必要的惡」,但在如今的網路頻寬條件下,選擇聆聽無失真壓縮(Lossless Compression)的音樂格式,像是 FLAC 或 APE,會是比較好的選擇。

目前多數音樂下載和串流服務已經改用更好的編碼,高解析音樂(High Resolution Audio ,簡稱 Hi-Res Audio)也逐漸興起,選擇這些高取樣規格的數位音樂,至少能避免音樂軟體的明顯失真。

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建立「真實」的參考標準

至於音響硬體的失真要如何判斷,首先要建立「真實」的參考標準。台灣音響圈常說「以現場為師」亦即「以現場聆聽的聲音為基準」,常聽音樂會、參加 Live 音樂節,對真實樂器的聲音有所認識,這樣在判斷音響播放的真實程度,將會有所幫助。

不過要知道,「絕對真實」是不存在的,從現場到錄音到後製到音響播放,註定是不會百分百相同的,在細節上過於計較並無幫助,重點在於「累積自己對真實樂器的聆聽經驗」,以食物為例,各式美食吃多了,自然也會建立心中一把尺,用以判斷美味與否,吃過放山土雞再吃一般肉雞自然知道有所差別,這些經驗累積,意在幫助建立「真實」的參考標準,而非按圖索驥,念念不忘某一隻美味的雞,從而失去享受別隻雞的可能。

以下有幾個重點,可以幫助我們在建立「真實」的參考標準時更有方向。

一、頻率響應範圍

每種樂器、每個人都有音域範圍,也就是頻率響應範圍。

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點擊看大圖。圖/由《音響入門誌》提供

好的音響,應該要盡可能的涵蓋這些樂器的頻率響應範圍,通常來說 60Hz~20kHz 是一個不錯的標準,幾乎能涵蓋大提琴的全部範圍。然而,一般小喇叭,尤其是手機、筆電上面附設的,甚至大多數的電腦喇叭,通常都無法達到 60Hz 的低頻,一般約只能到達 200Hz,想當然爾,那不可能呈現「真實」的音樂。

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或許有些人會想問:為何不買到 20Hz 的音響呢?首先,很少有音響能忠實的呈現 20~40Hz 的極低頻,從頻率響應來說,音響最貴的部份就是「優秀」的極低頻,對器材、對空間,都有相當高的需求。總之,對入門者來說,60Hz~20kHz 的小系統,或 40Hz~20kHz 的中、大系統,都會是不錯的參考標準。

二、頻率響應的平坦

真實的音響系統應避免對頻率響應做過多的人工調味,讓高低頻分布平均,而非偏重某一頻率。

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點擊看大圖。圖/由《音響入門誌》提供

對頻率響應進行調整的裝置叫做「等化器」,有硬體也有軟體的等化器,功能都是對某些頻率進行增強或減弱。以上圖為例,對高、低音都進行了相當的增強,這種聲音通常聽起來很刺激,但一樣不可能呈現音樂的「真實」面貌。等化器的正面意義在於「修正」,任何音響器材都不可能擁有完全平直的頻率響應,加上任何空間都有不同的駐波、殘響,適當的修正會有助於讓音響播放更接近真實。但過猶不及,過多的調整(或調味)只會造成偏離。

三、音場的定位與層次

用 Live 演唱會的錄音檢視音響系統是否真實的呈現不同樂器的位置與距離。

無論古典、爵士或流行,一場 Live 演唱會的舞台上,總有不同樂手各自的位置,忠實的音響系統應該要能呈現正確的位置,總不能在後面的鼓手,音響聽起來卻在前面;或是明明跟主唱有段距離,聽起來卻黏在一起,正確的定位跟層次感,也是音響是否「真實」的重要指標。

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音響是什麼?

對「真實」的參考標準有基本概念後,走進音響店聆聽各種器材前,我們有必要先了解一下:「音響是什麼?」

從原理來說,音響是一套將「電能轉變為聲能」的機器(所以電源的純淨與充沛很重要),而從組成要素來說,音響有訊源、擴大機、喇叭三部份。訊源,訊號的來源,無論是黑膠、CD、收音機、手機、電腦……,音響總有個發出訊號的東西,這就是訊源。而擴大機負責將訊源傳過來的音樂訊號,放大到足以推動喇叭,喇叭單體推動空氣產生聲波傳遞到耳朵,這就是音響不能缺少的三大部份。

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點擊看大圖。圖/由《音響入門誌》提供

雖然音響分三部份,但有很多整合機種,例如收音機、攜帶式藍芽喇叭,是三部份都整合在一起,床頭音響主機,是把訊源與擴大機整合,電腦多媒體喇叭則把擴大機內建到喇叭音箱,將擴大機跟喇叭整合。這種插電的擴大機內建喇叭,通稱為主動式喇叭,而不插電的則稱為被動式喇叭,被動式喇叭就需要外接擴大機來驅動。

除了整合,當然也有細分,例如將一台 CD Player 分成轉盤跟 DAC(Digital to Analog Converter 數位類比轉換器),將一台綜合擴大機分為前、後級擴大機,或將喇叭分為左、右聲道跟重低音(2.1聲道),但無論整合或細分,萬變不離其宗,訊源的訊號被擴大機放大到推動喇叭的過程,是不會改變的。

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如果音響是一條河或一棟大樓

訊源的好壞影響系統極大,以河流來做比喻,上游的水若是髒的,到下游當然也還是髒的,訊源沒給的細節、訊源已經失真的訊號,擴大機也不會憑空再生出細節,或修正失真,你給擴大機垃圾,擴大機也只能把垃圾放大,到了喇叭那邊當然也一樣,可以說訊源決定了整棟音響大樓的「高度」。

擴大機既然是負責將訊源傳過來的訊號,放大到足夠驅動喇叭,基本重點便在於低失真與驅動力,然後當然還要有美好的音色。其中驅動力是一個相對性的條件,亦即要看匹配的喇叭與空間大小,如果喇叭很吃功率,空間也很大,那擴大機自然功率不能小,喇叭若效率夠高,又放在小空間聆聽,那倒是可以挑功率小點的擴大機。只要搭配合宜,擴大機就是一個大樓強健的鋼筋結構。

至於喇叭,雖然是整套音響的最下游,但卻可以說是整套音響最重要的部份,因為所有的「呈現」都在喇叭上,喇叭等級不夠,表現不出上游的美好,喇叭可以說是整套系統的「地基」,沒有夠深的地基,是蓋不了高樓的。在整套系統的搭配上,因為喇叭跟空間的關係最密切,要放桌上自然不能買落地喇叭;要放大空間自然不能買小喇叭,加上音色、頻寬這些東西都最關係到每個人的主觀喜好,所以選音響應該要先挑喇叭,然後再依照喇叭的需求跟特色,挑擴大機與訊源。

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喇叭關係到空間與音樂的呈現,是音響最重要的部分。圖/Charles Rondeau @ PDP

實踐自己的聲音美學

玩音響有很多方法,有人喜歡買 Hi-End 名牌,有人喜歡找古董音響,有的人則喜歡 DIY 自己組裝,條條大路通羅馬,路不重要,重要的是羅馬。不管是什麼音響器材,重要的是它發出來的聲音是不是你想要的。 同一張 CD 給十個發燒友的系統播放,自然不會十套音響發出來的聲音都相同,其中的差異是每個人的品味差異,也就是聲音美學的差異。

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日本《Stereo Sound》雜誌將發燒友稱為「唱片演奏家」,音響就是我們的樂器,透過音響我們呈現自己對唱片的詮釋,建立個人的美學價值。就像一個劇本,十個導演去導都會有不同的面貌,音響最終的目的不是「重現」而是「詮釋」。相機不也一樣?相機不是重點,重點是相片。有人能用傻瓜相機當攝影大師,用平價音響也有人能漂亮地實踐自己的聲音美學。如果音響越貴聲音就越好,那直接看購買發票就能判斷誰家音響好聽了不是?事情當然不會這麼簡單,人是有創造力的,而這,才是音響有意思的地方,也是人生有趣的地方不是嗎?

音響小撇步

1、想知道什麼是失真的聲音嗎?可以到這個網站做個測試看看喔:http://www.klippel.de/listeningtest/lt/
2、除了訊源、擴大機、喇叭三個組成部分之外,空間跟電源也是影響音響系統聲音優劣至為重要的因素,就像買了超跑要有好路才能發揮,法拉利在鄉間小路也是英雄無用武之地啊。


Vol 1

 

本文轉載自《音響入門誌》vol.1:揚聲器篇。

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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舞池太冷該怎麼炒熱氣氛?DJ 請下點聽不到的低頻 BASS!
peggysha
・2022/12/07 ・1640字 ・閱讀時間約 3 分鐘

「Despacito~Quiero respirar tu cuello despacito~」聽到這段旋律,你是不是也開始不由自主地跟著搖擺了呢?跟著音樂一起流動實在是再自然不過的事了,不過,假設你完全聽不到這些動感「音樂」,它還能發揮同樣的效果嗎?

科學家也想知道這個問題的答案,於是乎,他們把實驗室搬到舞池啦!

人會跟著聽不到的低頻音樂動次動嗎? 圖/GIPHY

超酷的實驗,就要在超酷的表演廳進行!

沒錯!最近發表在《當代生物學》(Current Biology)期刊上的研究就是這麼嗨!這份研究的第一作者是來自麥克馬斯特大學(McMaster University)的神經科學家 Daniel Cameron,他本身就是個音樂愛好者,除了會打鼓外,研究的主要方向也離不開音樂,總是在探索音樂和人類間的互動關係。

想要從事如此動感的實驗,一般的研究室可沒辦法進行,研究者們選擇的地點是麥克馬斯特大學裡面的「LIVELab」,這個地方算是個研究型表演劇院,裡面既能進行各式演出,也能同時進行各種測試和研究。

LIVELab 介紹影片。影/YouTube

劇場裡不僅有 3D 動作捕捉系統,還有可以模擬各種音樂環境的超強大 Meyer 音響系統,最重要的是,它還配備了本次研究的主角──能產生極低頻率的喇叭!普遍來說,我們耳朵能聽到的聲音頻率介在 20 Hz~20,000 Hz 之間,更高或更低都聽不見,那麼,問題來了:聽不見的聲音,還會對我們產生影響嗎?

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偷偷來點低頻音,大家真的會感受得到嗎?

為了尋找答案,研究者邀請加拿大的電子音樂雙人組合「 Orphx」到 LIVELab 辦了場表演,並招募了一群實驗參與者來參加。想聽這場演出,需要比平常多一點點的準備。

首先,觀眾需要戴上運動感應頭帶,用以偵測舞蹈動作;再來,觀眾在參加前和參加後都需要填寫調查表,好衡量他們對於演出的喜愛程度、相關生理感受,並確認他們沒有聽到那些偷偷塞進去的低頻聲音。

加拿大的電子音樂組合 Orphx 在 2008 年的現場表演照片。圖/Wikipedia

在整整 45 分鐘的演出中,研究人員會悄悄在幕後控制撥放低頻聲音的喇叭 ,這些喇叭會撥放 8~37 Hz 間的聲音,每兩分鐘開關一次,結果發現,當喇叭開著、放出低音的時候,觀眾的運動量竟然增加了近 12%!

為什麼我們聽不到低音卻還是想跳舞?聲音能被「感受」嗎?

不過,為什麼這些超低聲音會讓人們更愛跳舞呢?研究者們現在還不知道確切的生理運作機制,但他們有些推測。研究者認為,低頻聲音雖然無法被聽見,也不會讓大腦中處理聲音的部分變得活躍,但是,卻能被神經系統的其他部分接收到。

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Cameron 表示,我們腦中的前庭系統,也就是專門負責平衡感和空間感的感覺系統對於低頻刺激非常敏感。另一方面,觸覺也扮演了很重要的角色,我們身上的機械性受器(mechanoreceptor)同樣對於低頻的刺激很敏感,會隨著震動而移動,這也就是為什麼,當你站在很大聲的音響前方時,會感覺全身彷彿都在跟著震動。

圖/Pexels

或許,就是這些系統,讓我們能夠用不同的方式來「感受」到音樂、接收我們聽不見的低頻聲音。

如果想要完整了解背後的機制,勢必還要多辦幾場這樣的「科學音樂表演」,但在那之前,如果大家想要讓舞池嗨一些的話,低頻音催下去就對啦!

參考資料

  1. Want to fire up the dance floor? Play low-frequency bass
  2. Cameron, D. J., Dotov, D., Flaten, E., Bosnyak, D., Hove, M. J., & Trainor, L. J. (2022). Undetectable very-low frequency sound increases dancing at a live concert. Current Biology32(21), R1222-R1223.
  3. Low-Frequency Bass Encourages Dancing
  4. Inaudible, low-frequency bass makes people boogie more on the dancefloor
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peggysha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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為何我的江蕙聽起來像蔡依林?—《音響入門誌》
PanSci_96
・2016/09/20 ・4329字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

文/Little Sound

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播放一曲交響樂團的演奏時,音響就像一人分飾多角,要維妙維肖的撥放出每一種樂器的音質和頻率。圖/Derek Gleeson @ wiki

音響像個演員,要演什麼像什麼,演小提琴、演電吉他、演爵士鼓……,樣樣都要演得像。但演員也有蹩腳的,那叫「演技差」,而音響蹩腳的,叫「失真大」。

從留聲機,保存聲音的技術誕生以來,音響的發展簡單來說就是從「失真」走向「傳真」。失真(Distortion)有很多種,諧波失真、振幅失真、頻率響應失真、相位失真……,失真讓你的音樂聽起來「不像真的」;中提琴聽起來像小提琴,江蕙聽起來像蔡依林……,凡此種種症頭都表示您的音響是個蹩腳的演員,演什麼不像什麼。

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從失真到 Hi-Fi,從 Hi-Fi 到 Hi-End

從 1888 年由美國發明家伯利那(E.Berliner)展示留聲機以來,到了 1950 至 1960 年代,高傳真(High fidelity 或 Hi-Fi)這個名詞開始被廣泛使用,這名詞意味著噪音與失真很小,能「完美再現原音」。德國標準化學會並在 1973 年制訂了相關標準。換言之,音響工業在經過半世紀發展後,正式進入了低失真、高傳真的新時代。

不過雖然技術能夠達到,商人可不見得都會生產好產品給客人,用人工香料的號稱是天然食材、回收餿水油跟你說是天然豬油的黑心商人在什麼時代都不缺,自從 Hi-Fi 這個名詞出現後,哪個音響廠商會不標示自己的產品 Hi-Fi 呢?於是從 1980 年代起,逐漸出現 Hi-End 這個名詞,用來表示比 Hi-Fi 更好的聲音品質,它意味著一種追求完美,比 Hi-Fi 更講究、更極致、更不惜工本的高階產品,以跟原來的 Hi-Fi 做區隔。發展到今,Hi-End 已成為「最高階音響」的同義詞,辦音響展必稱是 Hi-End 音響展,若只有 Hi-Fi 音響展聽起來就遜了,完全沒吸引力。

避免破壞性壓縮音樂格式

雖然音響的技術發展已經從失真到 Hi-Fi,又從 Hi-Fi 到了 Hi-End,可別以為從此每台音響都 Hi-End 了起來,就像手機也是有智慧機皇到智障黑心機一樣,音響市場上自然是失真、Hi-Fi、Hi-End 三大類產品並存,遺憾的是,失真的占絕大多數,而且絕對不會貼上「失真」兩個字讓客人知道。

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市場上失真、Hi-Fi、Hi-End 三大類產品並存,遺憾的是,失真的占絕大多數。圖/MikeBirdy @ pixabay

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雪上加霜的是,隨著數位時代的來臨,破壞性壓縮的 MP3、串流音樂……等等方便流傳的音樂格式,讓原本音響硬體的失真外,又增加了「音樂軟體」的失真。是的,失真不但沒有消失過,甚至比以往更加普遍。MP3「失真壓縮」大約於 1993 年問世,隨著免費音樂播軟體 Winamp 在 1997 年的推出成為了網路音樂的主流格式。MP3 檔案的大小約為 CD 的 1 / 11,能將檔案壓縮到這麼小,靠的是破壞性資料壓縮(Lossy Compression)。用這種「有損壓縮」的方式來儲存訊號,會使播放出來的音樂嚴重失真,在早期的網路頻寬限制下,或許這是「必要的惡」,但在如今的網路頻寬條件下,選擇聆聽無失真壓縮(Lossless Compression)的音樂格式,像是 FLAC 或 APE,會是比較好的選擇。

目前多數音樂下載和串流服務已經改用更好的編碼,高解析音樂(High Resolution Audio ,簡稱 Hi-Res Audio)也逐漸興起,選擇這些高取樣規格的數位音樂,至少能避免音樂軟體的明顯失真。

建立「真實」的參考標準

至於音響硬體的失真要如何判斷,首先要建立「真實」的參考標準。台灣音響圈常說「以現場為師」亦即「以現場聆聽的聲音為基準」,常聽音樂會、參加 Live 音樂節,對真實樂器的聲音有所認識,這樣在判斷音響播放的真實程度,將會有所幫助。

不過要知道,「絕對真實」是不存在的,從現場到錄音到後製到音響播放,註定是不會百分百相同的,在細節上過於計較並無幫助,重點在於「累積自己對真實樂器的聆聽經驗」,以食物為例,各式美食吃多了,自然也會建立心中一把尺,用以判斷美味與否,吃過放山土雞再吃一般肉雞自然知道有所差別,這些經驗累積,意在幫助建立「真實」的參考標準,而非按圖索驥,念念不忘某一隻美味的雞,從而失去享受別隻雞的可能。

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以下有幾個重點,可以幫助我們在建立「真實」的參考標準時更有方向。

一、頻率響應範圍

每種樂器、每個人都有音域範圍,也就是頻率響應範圍。

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點擊看大圖。圖/由《音響入門誌》提供

好的音響,應該要盡可能的涵蓋這些樂器的頻率響應範圍,通常來說 60Hz~20kHz 是一個不錯的標準,幾乎能涵蓋大提琴的全部範圍。然而,一般小喇叭,尤其是手機、筆電上面附設的,甚至大多數的電腦喇叭,通常都無法達到 60Hz 的低頻,一般約只能到達 200Hz,想當然爾,那不可能呈現「真實」的音樂。

或許有些人會想問:為何不買到 20Hz 的音響呢?首先,很少有音響能忠實的呈現 20~40Hz 的極低頻,從頻率響應來說,音響最貴的部份就是「優秀」的極低頻,對器材、對空間,都有相當高的需求。總之,對入門者來說,60Hz~20kHz 的小系統,或 40Hz~20kHz 的中、大系統,都會是不錯的參考標準。

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二、頻率響應的平坦

真實的音響系統應避免對頻率響應做過多的人工調味,讓高低頻分布平均,而非偏重某一頻率。

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點擊看大圖。圖/由《音響入門誌》提供

對頻率響應進行調整的裝置叫做「等化器」,有硬體也有軟體的等化器,功能都是對某些頻率進行增強或減弱。以上圖為例,對高、低音都進行了相當的增強,這種聲音通常聽起來很刺激,但一樣不可能呈現音樂的「真實」面貌。等化器的正面意義在於「修正」,任何音響器材都不可能擁有完全平直的頻率響應,加上任何空間都有不同的駐波、殘響,適當的修正會有助於讓音響播放更接近真實。但過猶不及,過多的調整(或調味)只會造成偏離。

三、音場的定位與層次

用 Live 演唱會的錄音檢視音響系統是否真實的呈現不同樂器的位置與距離。

無論古典、爵士或流行,一場 Live 演唱會的舞台上,總有不同樂手各自的位置,忠實的音響系統應該要能呈現正確的位置,總不能在後面的鼓手,音響聽起來卻在前面;或是明明跟主唱有段距離,聽起來卻黏在一起,正確的定位跟層次感,也是音響是否「真實」的重要指標。

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音響是什麼?

對「真實」的參考標準有基本概念後,走進音響店聆聽各種器材前,我們有必要先了解一下:「音響是什麼?」

從原理來說,音響是一套將「電能轉變為聲能」的機器(所以電源的純淨與充沛很重要),而從組成要素來說,音響有訊源、擴大機、喇叭三部份。訊源,訊號的來源,無論是黑膠、CD、收音機、手機、電腦……,音響總有個發出訊號的東西,這就是訊源。而擴大機負責將訊源傳過來的音樂訊號,放大到足以推動喇叭,喇叭單體推動空氣產生聲波傳遞到耳朵,這就是音響不能缺少的三大部份。

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點擊看大圖。圖/由《音響入門誌》提供

雖然音響分三部份,但有很多整合機種,例如收音機、攜帶式藍芽喇叭,是三部份都整合在一起,床頭音響主機,是把訊源與擴大機整合,電腦多媒體喇叭則把擴大機內建到喇叭音箱,將擴大機跟喇叭整合。這種插電的擴大機內建喇叭,通稱為主動式喇叭,而不插電的則稱為被動式喇叭,被動式喇叭就需要外接擴大機來驅動。

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除了整合,當然也有細分,例如將一台 CD Player 分成轉盤跟 DAC(Digital to Analog Converter 數位類比轉換器),將一台綜合擴大機分為前、後級擴大機,或將喇叭分為左、右聲道跟重低音(2.1聲道),但無論整合或細分,萬變不離其宗,訊源的訊號被擴大機放大到推動喇叭的過程,是不會改變的。

如果音響是一條河或一棟大樓

訊源的好壞影響系統極大,以河流來做比喻,上游的水若是髒的,到下游當然也還是髒的,訊源沒給的細節、訊源已經失真的訊號,擴大機也不會憑空再生出細節,或修正失真,你給擴大機垃圾,擴大機也只能把垃圾放大,到了喇叭那邊當然也一樣,可以說訊源決定了整棟音響大樓的「高度」。

擴大機既然是負責將訊源傳過來的訊號,放大到足夠驅動喇叭,基本重點便在於低失真與驅動力,然後當然還要有美好的音色。其中驅動力是一個相對性的條件,亦即要看匹配的喇叭與空間大小,如果喇叭很吃功率,空間也很大,那擴大機自然功率不能小,喇叭若效率夠高,又放在小空間聆聽,那倒是可以挑功率小點的擴大機。只要搭配合宜,擴大機就是一個大樓強健的鋼筋結構。

至於喇叭,雖然是整套音響的最下游,但卻可以說是整套音響最重要的部份,因為所有的「呈現」都在喇叭上,喇叭等級不夠,表現不出上游的美好,喇叭可以說是整套系統的「地基」,沒有夠深的地基,是蓋不了高樓的。在整套系統的搭配上,因為喇叭跟空間的關係最密切,要放桌上自然不能買落地喇叭;要放大空間自然不能買小喇叭,加上音色、頻寬這些東西都最關係到每個人的主觀喜好,所以選音響應該要先挑喇叭,然後再依照喇叭的需求跟特色,挑擴大機與訊源。

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喇叭關係到空間與音樂的呈現,是音響最重要的部分。圖/Charles Rondeau @ PDP

實踐自己的聲音美學

玩音響有很多方法,有人喜歡買 Hi-End 名牌,有人喜歡找古董音響,有的人則喜歡 DIY 自己組裝,條條大路通羅馬,路不重要,重要的是羅馬。不管是什麼音響器材,重要的是它發出來的聲音是不是你想要的。 同一張 CD 給十個發燒友的系統播放,自然不會十套音響發出來的聲音都相同,其中的差異是每個人的品味差異,也就是聲音美學的差異。

日本《Stereo Sound》雜誌將發燒友稱為「唱片演奏家」,音響就是我們的樂器,透過音響我們呈現自己對唱片的詮釋,建立個人的美學價值。就像一個劇本,十個導演去導都會有不同的面貌,音響最終的目的不是「重現」而是「詮釋」。相機不也一樣?相機不是重點,重點是相片。有人能用傻瓜相機當攝影大師,用平價音響也有人能漂亮地實踐自己的聲音美學。如果音響越貴聲音就越好,那直接看購買發票就能判斷誰家音響好聽了不是?事情當然不會這麼簡單,人是有創造力的,而這,才是音響有意思的地方,也是人生有趣的地方不是嗎?

音響小撇步

1、想知道什麼是失真的聲音嗎?可以到這個網站做個測試看看喔:http://www.klippel.de/listeningtest/lt/
2、除了訊源、擴大機、喇叭三個組成部分之外,空間跟電源也是影響音響系統聲音優劣至為重要的因素,就像買了超跑要有好路才能發揮,法拉利在鄉間小路也是英雄無用武之地啊。


Vol 1

 

本文轉載自《音響入門誌》vol.1:揚聲器篇。

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不管在哪裡都行,教你拍出更酷的自拍照!——《這麼做就對了!最ㄎ一ㄤ的生活科學指南》
天下文化_96
・2020/02/20 ・1757字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 444 ・四年級

廣角自拍

這種使月亮顯得很小的廣角效果,同樣也會影響自拍的效果。

當某人用智慧型手機拍自己的臉時,他們的構圖本能可能會告訴他們把手機拿近一點,近到足以使自己的臉充滿整個鏡頭的絕大部分。但是在那樣的距離(通常比別人看你時站的地方近很多),智慧型手機的廣角鏡頭會產生很不自然的視角。

你的鼻子和臉頰比耳朵和頭部的其他部位更靠近鏡頭,使得鼻子和臉頰看起來比較大,正如在智慧型手機拍攝的照片裡,前景的建築物看起來比月亮大。這種「失真」(distortion)會使臉孔看起來和預期的樣子不太一樣。

為了減少這種效果,請將手機拿遠一點再變焦放大,可以在拍照時用相機的應用程式放大,或是拍完後再放大裁剪。

手機應該要拿多遠呢?為了盡量減少鏡頭裡多個物體之間的透視失真(perspective distortion),你和手機的距離,應該遠大於「手機與臉部最遠的距離」減去「手機與臉部最近的距離」。

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圖/天下文化提供

手機到臉部最近和最遠的五官的距離,兩者之間的差距可能不到 30 公分。也就是說,臉部的失真程度,端看你是把相機拿在離臉部正常的距離,還是手臂長長的伸出去。

將相機拿在離臉部 150 至 180 公分遠的地方,幾乎可以完全消除這種失真的現象,但是我們的手臂不夠長,這多少有助於解釋自拍桿的大受歡迎。

試試不同的視野,拍出更酷的自拍照

透視失真可能會改變臉部五官的相對大小,但還有另一種方法也會影響你的照片,這種方法可能會帶來各種前所未見的自拍照。

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當使用變焦放大時,會改變背景物體的外觀大小。如果你站在距離很遠的大型物體前面(例如一座山),照相機的變焦對於「山看起來有多大」可能有顯著的影響。

如果你設定好照相機的計時器,然後走到離照相機很遠的地方,就能把一座很小的山拍得看起來像是巨山一樣。

圖/天下文化提供

月亮自拍照

智慧型手機鏡頭的變焦範圍有限,但是如果你的照相機具有功能強大的望遠變焦鏡頭,便可拍攝一些非常有趣的自拍照。你甚至可以重現那些「月亮在天際線後方」的照片,不過是利用你自己的身體來拍,而不是建築物。

圖/天下文化提供

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我們可以利用幾何學來計算,照相機需要離你多遠,才能拍出「月亮在你的後方當背景」的照片。

圖/天下文化提供

這個算式告訴我們,照相機要離你大約 183 公尺遠,才能拍出「月亮自拍照」。

圖/天下文化提供

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既然沒有人製造 183 公尺長的自拍桿,你可能要將照相機裝設在某種三腳架上,再用遙控的方式按快門。

像這樣的照片,要對準鏡頭可能會很麻煩;你需要找到一塊區域,有很高的地方可以站,而且在你與月亮之間要有長長的、一覽無遺的視野。月亮移動迅速,所以等到一切都對準了,你只有一小段空檔可以拍照,差不多 30 秒而已。只要短短兩分鐘出頭,月亮就會完全移出視線。

圖/天下文化提供

利用適當的濾鏡(如果你非常謹慎),你甚至可以拍攝類似的太陽自拍照。這樣可能會損壞照相機,所以在你嘗試拍攝之前,請先諮詢當地的天文俱樂部或攝影器材店。

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如果貿然行事,你很有可能會讓照相機著火。當你用照相機對準太陽時,絕對不要透過光學取景器觀看。你的眼睛和照相機也許功能不太一樣,但是都一樣很容易燒出破洞。(編按:危險動作,請勿模仿!)

圖/天下文化提供

——本文摘自泛科學 2020 年 2 月選書《這麼做就對了!:最ㄎ一ㄤ的生活科學指南》,2020 年 1 月,天下文化

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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。