美声的研究
高清晰音响,简称:GQX,中文命名,汉语拼音,读作:高、清、晰。
音响设备、电声还原,音色美不美,有标准吗?美声能不能够量化?美声的量化,过去是没有的,只有失真度和频率响应曲线,这两项参数指标,还不足以量化美声。
图象可以用点阵,用点的大小,用高清晰来描述。因为图象可以无限分割。那么,声音的电声还原,能不能够做到高清晰呢?
声音也能够高清晰。根据方波的电声功率:P=IV。从数学模型看,这也是面积公式C=ab。当面积分割,无穷小时,功率就是点。其实,声音的瞬间,是由许许多多无数不同频率,大小不同的点的声波合成。声波还能够用傅立叶级数无限展开。在R设备中,用P=V²/R进行分割。是动态电压V的变化,影响了功率P的点数变化。声音的重放,当合成声波的点,做到越细越密越多,声音还原就越清晰、真实而更显优美。
那么合成声波的点,如何才能够做到越细越密越多?影响音色美的关键、它的本质是什么呢?
卢师傅认为:是R,是音响设备的内阻或者输出阻抗(电阻)R;以及音响电路的响应速率SR。
卢师傅创立了电声还原的高清公式,简称R公式,R公式如下:
1. 质点,等于输出阻抗(电阻)分之一;D=1/R。是指声音粗细的分辩率,
2. 音质,等于输出输出阻抗(电阻)的开平方;Z=sqrt(R)。是指声音的分解力,点数含量的变化率。R越大,音质越好。
3. 清晰度,等于,速率,乘,R的开平方:Q=sqrt(R)* V/μS。是指声音在电声还原中,空间三维的听音感觉,也就是在1个μS单位时间内,动态电压质点数的变化总含量。
4. 透明度,等于输出阻抗(电阻)除输出功率;M=R/P。是指声音的通透明亮;背景是否干净,是否雾状,是否存在细微的朦胧的噪声、抖动和电流声。大自然的真实声音,是完全清澈透明的,没有丝毫电声还原的感觉。一旦R做到无穷大,声音的还原,就趋向于真实的大自然。
5. 音色指数,等于输出电阻(阻抗)除8的开平方。N=sqrt(R/8) 。是音色比,是音响增色的倍数。也是在GQX的制作中,魔鬼变压器(音频变压器)的圈数比。
6. Ω美声公式,音响的整机音色质量:
整机的音质: Ωz=K1Z1 * K2Z2 * ••••••* Kn-1Zn-1 * Zn。
整机的清晰度: Ωq=K1Q1 * K2Q2 * ••••••* Kn-1Qn-1 * Qn。
整机的透明度: Ωm=K1M1 * K2M2 * ••••••* Kn-1Mn-1 * Mn。
(K、Z、Q、M分别是各级、各工作点间的转换系数及音质、清晰度及透明度的总乘)。
从R公式,我们可以看出:声音的质量,它们都与输出阻抗(电阻)R密切相关,R公式是美声的量化表达方式,R是实现音色美的关键。
那么,什么是输出阻抗?输出阻抗就是从音响设备的输出端看进去,更广义地说,就是音响电路中的任意工作点、各级电路,带动负载的能力。直接电阻输出的;或者以设备、元器件的内阻为输出负载的,称输出电阻,如:老石机的输出电阻,大多为8Ω。又如,三极管的内阻,Rce=800Ω左右等。而通过魔鬼变压器输出的,称输出阻抗。两个名称,都具有上述的变化规律。
R就真的如此神奇,R的奥秘是什么呢?
根据方波信号的傅里叶级数展开,一个周期方波信号,可以由频率成整数倍的正弦波、谐波的叠加而成。也可以反过来说,随着正弦波、谐波的增多,叠加而成的波形,逐渐地逼近方波形状。这样,我们就可以用分析方波的方法,很简单地用欧姆定律去破解美声的奥秘,最终得到美声的变化规律。
根据欧姆定律 :
I=V/R - ①;V=IR - ②;I²=P/ R - ③;P=V²/R - ④;
由公式① I=V/R可知:电流与电阻成反比。高阻输出是在小电流状态下工作。
由公式② V=IR可知:电压与电阻成正比。高阻输出是在高电压状态下工作。
由焦耳定律Q=I²t=(P/R)t,可知:电流越大,发热量越大,功耗越大,同时热噪声和电流声也越大。那么,反之:电流平方的倒数,我把它定义为透明度。
透明度:M=1/I²。因为公式③I²=P/R。同样,透明度:M=R/P。
透明度是随着输出阻抗(电阻)越大,或者输出功率越小,就越高。例如:
10W老石机:R=8Ω,透明度 M=R/P=8/10=0.8;
随身听:R=42Ω,输出功率 P≈100 mw,透明度 M=R/P=420;
10W胆机:R≈3.2KΩ,透明度 M=R/P=3200/10=320;
这就是随身听和胆机的听音感觉,都远比老石机来得通透、明亮、清澈的原因。GQX的内阻,卢师傅已经非常轻松地做到,高达10KΩ以上。10W输出的高清晰音响,透明度M>1000。其透明度更趋向于大自然。
下面请看公式④:P=V²/R,得到的数据分割的推导列表:
V(电压单位的自然变化数) P=V²/R (输出功率,只取至1个单位的变化)
V\\ R 1Ω 8Ω 100Ω 10KΩ 10KΩ 100KΩ
1 1.0 0.125 0.01 0.001 0.0001 0.00001
2 饱和 0.5 0.04 0.004 0.0004 0.00004
3 - 1.125 0.09 0.009 0.0009 0.00009
4 - 饱和 0.16 0.016 0.0016 0.00016
…… (5行)
10 - - 1.00 0.100 0.0100 0.00100
11 - - 饱和 0.121 0.0121 0.00121
…… (20行)
32 - - - 1.024 0.1024 0.01024
33 - - - 饱和 0.1089 0.01089
…… (66行)
100 - - - - 1.0000 0.10000
101 - - - - 饱和 0.10201
…… (215行)
317 - - - - 1.00489
318 - - - - - 饱和
我们把“P=V²/R,数据分割推导列表”,命名为:GQX表。
读者朋友注意了:高清晰音响就是从GQX表中走出来的。GQX表,是GQX的理论依据,是高清晰音响的灵魂。因此,您一定要读懂GQX表,咬咬牙,也要彻底地去读懂它。不然的话,您将很难理解什么是GQX,很难理解GQX为什么要追求R。R的奥秘隐藏其间。
GQX表的数据分析:
1. 第一行数据,在V=1个单位的电压变化中,R对输出功率的影响:
输出阻抗 1Ω 8Ω 100Ω 1KΩ 10KΩ 100KΩ R
输出功率 1.0 .123 .01 .001 .0001 .00001 1/R
小结:数据表示,输出阻抗(电阻)越大,输出功率越小。
也就是说,输出阻抗(电阻)越大的,所描写的点越细。输出阻抗(电阻)越小的,所描写的点越粗。那么,质点等于输出阻抗(电阻)R的倒数,D=1/R。
这里所定义的质点D,不是功率或面积。而是功率大小的变化率。也就是声音粗细的变化率,是声音的粗糙、细腻之变化程度。
2.全部数据分析:
输出阻抗 1Ω 8Ω 100Ω 1KΩ 10KΩ 100KΩ R
行变化数 1 3 10 31 100 316 sqrt(R)
功率无限 1*n 3*n 10*n 31*n 100*n 316*n sqrt(R) *n
各种R设备,当输出功率达到1个单位变化时,V的自然变化数,就是点的变化数,也就是各种R设备在GQX表中,所能占的行数,等于R的开平方。
如果输出功率不限,达到n个单位变化时,V的自然变化数,就是点的变化数,也就是各种R设备在GQX表中,所能占的行数,均等于R的开平方,乘,n。
其行数的变化规律,仍然是R的开平方。
小结:音响设备输出阻抗(电阻)的大小,直截影响了GQX表中,行数的多少、即点数的多少。点数(行数)的变化率恰好就是电阻的开平方。在这里,我们就得出一个音质的概念,音质,等于输出阻抗(电阻)的开平方:Z=sqrt(R)。
音质就是输出阻抗(电阻)对输出功率影响的变化率,是点的密度。
美声的奥秘就是R的开平方。
3.音色指数
取R列与8Ω列之音质比:N=sqrt(R/8),等于输出阻抗(电阻)除8的开平方。也等于魔鬼变压器,初、次级线圈的扎数比:N=T初/T次。
4.GQX表中的饱和数据:
输出阻抗 1Ω 8Ω 100Ω 1KΩ 10KΩ 100KΩ R
饱和行 2 3 11 32 101 318 sqrt(R)+1
小结:输出阻抗(电阻)越大,描写的点数就越多,点的密度就越高,点的大小就越细,输出功率的动态范围越大。反之,输出阻抗(电阻)越小,点数就越少,点的大小就越粗。输出就越容易饱和,以及发生失真。
5.推论一,如果不设饱和值,突破P=1个功率单位的限制。随着动态电压的不断变化和提升,那么,就把点数(行数)在μS时间内的变化含量,定义为清晰度。
清晰度:Q=Z*SR=sqrt(R)* V/μS。
小结:GQX表,是以1个功率单位为饱和标准,音质:Z=sqrt(R)。如果突破饱和标准,随着动态电压的大幅度提升,音质的总量:ZV=sqrt(R)* V。但是,这个音质总量还是平面的,只有把在μS单位时间内,所爆发的音质总量,定义为清晰度,才能够准确地描述声音在电声还原中的质感。也就是说清晰度,是指声音在空间三维中的立体分割。
高清晰的奥秘,就是R的开平方,乘,速率。
清晰度与动态电压及音质成正比;与响应的μS时间成反比。因此,电路的简捷;大幅度的提高工作电压、电压增益及降低增幅时间,是GQX提高音色美的重要手段。
注意了,声波的分割,并不等同于图象的平均分割,是P=V²/R的分割,当输出阻抗不变,随着动态电压的变化,输出功率、点的大小变化,是以电压的平方,发生量的巨变。因此,随着动态电压的提高,大功率、重低音、大音量输出的清晰度,才能够获取有效的、明显的提升。
6.推论二,当输出功率到10 W 变化时,动态电压V=sqrt(RP):
输出阻抗 1Ω 8Ω 100Ω 1KΩ 10KΩ 100KΩ R
动态电压 3.2 8.9 31.6 100 316 1000 sqrt(10R)
输出阻抗(电阻)越大,动态电压越高。而工作电压的取值最少是动态电压的两倍以上,才能保证电路工作于线性的工作条件。这样,对工作环境的要求更高,实现的难度更大。高阻输出,一定工作于超高压的工作环境。
7.推论三,音响的整机音色质量。
上述推论说明了,设备的最终输出阻抗(电阻),会对音色产生重大影响。
同理,设备中的各级电路,各级电路中的任意工作点,它们各自的输出阻抗、负载电阻,同样也会对音色产生重大影响。其总乘积,就是音响的整机音色美。
Ω美声公式:
整机的音质: Ωz=K1Z1 * K2Z2 * ••••••* Kn-1Zn-1 * Zn。
整机的清晰度: Ωq=K1Q1 * K2Q2 * ••••••* Kn-1Qn-1 * Qn。
整机的透明度: ΩM=K1M1 * K2M2 * ••••••* Kn-1Mn-1 * Mn。
其中,K、Z、Q、M分别是电路中,各级、各工作点间的转换系数及音质、清晰度、透明度等。
8.输出达到10W功率,不同输出阻抗(电阻)的设备,对音色的影响:
输出阻抗 1Ω 8Ω 100Ω 1KΩ 10KΩ 100KΩ R
动态电压 3.2 8.9 31.6 100 316 1000 sqrt(10R)
行变化数 1 3 10 31 100 316 sqrt(R)
饱和行 2 3 11 32 101 318 sqrt(R)+1
质点 1.0 .123 .01 .001 .0001 .00001 1/R
音质 1 3 10 31 100 316 sqrt(R)
透明度10W 0.1 0.8 10 100 1000 10000 R/W
不同的输出阻抗(电阻),对音色影响,是十分明显,又非常巨大的。例如:
名称 随身听 老石机 胆机 GQX
输出阻抗 42Ω 8Ω 3.2KΩ 10KΩ
输出功率 100mW 10W 10W 10W
动态电压 2V 9V 180V 316V
质点 0.0238 .125 .0003125 .0001
音质 6.48 2.83 56.57 100
透明度 42 0.8 320 1000
9.结论:
输出阻抗(电阻)及速率的大小,直接影响了声音重放质量。输出阻抗(电阻)越大,描写的点越细;合成的声波越多;声音的瞬间变化越密;声波的谐波分量越丰富,声音的清晰度也就越高、越真实而更显优美。
有了R公式,美声就可以量化、可以计算、可以比较、可以预知、可以设计、可以追求。
高清晰音响就是全面、快速、合理地追求R的音响。
GQX电路,一方面要抓R,另一方面还要抓SR。
曾经的音响,可以分为两大类,胆机和石机。
胆机的输出阻抗很高,其音色,清亮、甜美。可惜平淡、缺乏激情;虽清且蒙、软而肥厚。很多长年沉醉于玩胆的发烧朋友,往往会有一种通病。我有一位朋友,把这种现象,形容为:“胆中毒”。对蒙、软、肥,胆味,情有独衷的,俗称:“胆肥”。究其根本原因:胆机的速率SR,天生的太低。其音色,似趋于平面感,平淡无味、清晰度不高。胆机,垃圾,已经没什么可以留恋的。
但是,老石机Hi_Fi的音色,强是强了,可惜尖锐、缺乏感情。虽劲且浊、硬而瘦薄。很多长年沉醉于酒吧的年青朋友,往往也会有一种通病,把之称谓:“石痴迷”。对浊、硬、瘦,石味,激动疯狂、长年被低音啦叭轰炸的,俗称:“石瘦”。究其根本原因:老石机的速率,SR既不够高,又工作于高保真的低阻状态之下。Hi_Fi石机的路也该走到头了,同样垃圾。
这两只电老虎,由于它们在技术上的长期呆滞、落后和腐朽。更是造成今日整个音响业,陷入窘境的根本原因。放眼电子产品世界,有那一类不是新产品层出不穷,日新月异。例如彩电、计算机、手机等。唯音响(发音装置),数十年不变。
音响界终将会爆发一场革命。
高清晰音响,就是在R公式的指导下,全面、快速、合理地追求R。从根本上,完全颠覆了传统高保真音响的理论和胆机的欣赏观念,是颠倒的Hi_Fi,是没有胆的胆机。这是全新的理念和独立知识产权的创新制作。
高清晰音响诞生了,它就诞生在中国。它是在美声理论基础上产生的。既有石机的高亢、强劲、快捷、激情;更甚胆机的通透、清亮、圆润、饱满。
GQX的音色很美,“高山流水,重现大自然”;这就是中国音响的风格。
GQX,平民的音响,超贵族享受。代之而起的,必然是GQX。
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GQX的路才刚刚开始,“重现大自然”共创和谐社会,需要我们大家的共同努力。
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原广西科学院、广西计算中心退休工程师 卢立立
1988年毕业于华中理工大学,无线电系,成人班。
联系电话:13481190841 邮箱:13481190841@126.COM