音箱科普系列频率响应曲线及频响范围如何看？

　　音箱是一套音响系统的灵魂，对系统声音起决定性的作用。许多音响入门爱好者在选择音箱时都会很迷茫，不知道该如何看音箱的参数。亦或在音箱厂商公布有更重要的参数指标该如何看？本系列文希望用尽可能详尽地讲解音箱参数指标以及其背后的＂意义＂。同时结合自己的和市面常见的音箱谈谈如何通过这些参数指标看出一对音箱的好坏。
　　如果有不同见解，欢迎就事论事的讨论，不欢迎凭想向给立场的喷，谢谢！
　　本文先讨论音箱的频响曲线及频响范围，因为内容较多，单独做一章讨论。
　　音箱最重要的参数就是频率响应，没有之一。对音箱而言，频率响应是其声音表现的决定性指标（之一）。现在频率响应曲线有很多厂商会公开，更多厂商则只公开频响范围，那么如何看和分析它们呢？
　　一、频率响应曲线如何看及分析
　　典型的频率响应曲线如下图所示，横坐标为声压值，纵坐标为频响：
　　音箱频率响应要求是越平直越好，最理想的音箱频响应就是一条直线。但是，这里需要强调一点，平直的目标曲线的前提是在消音室内测的，是在消音室内测的，是在消音室内测的！重要的话说三遍！
　　很多人凭音箱目标曲线认为声音重现时平直响应是最好听的，但实际情况并不是这样。我们需要音箱发出平直响应的声音，但我们并不会很喜欢听到平直曲线的声音（实际上，在消音室中较为平直响应的声音并不好听，回响过少导致声音很干）。因为正常听音情况下，受环境和混响影响，低频总是会突起一些的，高频总是会衰减一些。我们的耳朵不仅因此可以得到空间信息，也习惯了这样的声音。
　　有一种人他们需要听到平直响应的声音，那就是专业录音人员，在混音时他们必须排除空间所带来的影响以判断录音是否有问题。专业混时用的监听音箱也会考虑这方面的因素，很多都自带频响校正功能以让你尽可能听到平直响应的声音。但专业混音用的监听音箱并不好听，也算是个常识了。专业人士要听这种声音是因为这是他的工作，不是为了享受。但对一般人来说，听消音室平直而室内不那么平直的才是对味的。
　　扯完闲话说正事，在分析频率响应曲线时我们需要注意几点，一是纵坐标，二是不同频率的要求，三是总体曲线分析，四是一些由于音箱形式所带来的特例。
　　在讨论频响指标之前我们先来看一张频响曲线，下图为自然声即将推出的NS15音箱的频响率线图（图中高频处虚线为高频不衰减的曲线，实线为高频做2db衰减的曲线，NS15有调节的功能）。
　　上图中每一大格的间隔是5db（截图时没有截出来），而许多网上公布频响曲线采用的是10db一格，这样看起来会平直很多，需要大家留意。另一个欺骗性比较强的是用手绘的曲线或者是用过多平滑处理的曲线（比如第一张图可能就是平滑过度的结果），这样看起来也会非常平滑，但意义并不大。
　　人耳对不同频率的敏感程度是不一样的！人耳最敏感的区域大约是200-1500Hz，这是人声和各乐器的基音，也是我们最常听到的声音范围。在这个范围很多人甚至能听出1-2db左右差异所带来的影响。在150-2000Hz范围也是非常敏感的，低于100Hz或超过3000hz之后，人耳敏感程度会迅速降低。超过10000hz后，3-5db的误差都很难被人察觉。超过15000hz后，成年人连能听见都开始困难了，更不要说分辨细微3db的差异了。
　　因此对不同频段，应该有不同的要求！看频率响应曲线时应注意100-3000hz这个范围的波动，特别是150-2000Hz的波动，这里的小波动对声音影响会很大。尤其是在200-1500这个范围，+/-2db算是基本的要求，+/-1db才是真正好（自然声NS15、NS17音箱都可以达到这个要求）。下图为NS17的频响及失真图，可以看出其在100-3000Hz时的优异表现（大约+/-1.5db水平）：
　　超过3000Hz后，波动不超过3db都是可以接受的。超过10000Hz后，波动再大些听感上也几乎没什么差异。不过现在的高音单元做到+/-3db仍然是轻松的，所以大致问题都不大。
　　下图为某知名品牌的知名音箱的频响曲线，厂家做了适当的平滑处理。从整体来讲，其曲线可以在全频段保持+/-3db甚至更好的水平。但是，它的问题是在2000hz内波动很大，波峰和波谷比较多，这表明它的中频和中高频响应不够理想，尤其是在400hz处有一个大约2-3db的凹陷，以及1500hz的凹陷，这些都会显著劣化人声和乐器的声音表现。100Hz的峰显示其体积略小，不过也可以接受（现在很多音箱都会比理想箱体小一点，低频会显得更有力，但低频下潜会受很大影响，往往比其标称的高很多）。
　　一些特例
　　很多人习惯用频响曲线去判断音箱的低频下潜（自己以前也是），但是这样的做法在后倒相音箱上会比较容易出错。原因很简单，后倒相音箱的倒相管在后面，通过后面的低频和前面叠加以达到平直的低频响应。但频响曲线的测试是在消音室内，后倒相管的低频被吸掉而无法被前面的麦克风测到，所以低频会降低不少。比如，NS15最近的打样有两个样箱，如下图（分频器调试中）：
　　前倒相的频响是这样的，通过曲线可以看出其低频下潜为50Hz-3db：
　　后倒相的音箱和频响曲线是这样的。看起来低频似乎要差一些，但实际上它们的下潜是一样的（不过实际量感仍有差异）。
　　因此，通过频响曲线判断音箱的低频下潜很多时候是不准确的。现在有消音室的音箱厂并不多，就算有也不一定是符合标准的，因此低频上只能参考。真正判断低频下潜主要通过阻抗曲线，比如倒相箱NS15的阻抗曲线是这样的，两个峰值之间的频率即是音箱的下潜（NS15为50Hz）：
　　特例二
　　对于封闭音箱而言，其f0往往很高，但由于封闭式音箱的低频频响下降非常缓慢，因此很多音箱也会标注其-6db时的下潜频率。这个频率是有实际意义的。比如，ATC的SCM19音箱，其频率响应指标为：54-22k+/-6db，这里的54Hz是音箱实际可以达到的下潜。而且由于ATC的低频单元承受功率大，失真小，低频甚至可以比很多标称50Hz-3db的倒相音箱好。但是，封闭音箱需要功放大推力去推动，而ATC的尤其需要，因为他家的单元基本都有加特别的阻尼胶，振动质量大，线性冲程长。
　　特例三
　　有源监听音箱由于内置功放和DSP软件，可以通过DSP补偿频率响应，从而在低频下潜和量感上得到补偿，并且频响会相当平直。但低频跌落比较快，同时带来一个问题，即失真会明显上升，尤其是在低频频率，因此一旦大音响播放大动态时声音会糊掉。下图即为某带DSP有源音箱的曲线，低频跌落远超过正常倒相箱的12db/倍频：
　　下图为网上某音箱的曲线图，其不仅在100到2000Hz范围内波动大而且峰谷极多，而且全频段波动也很大，超过了+/-3db的波动，甚至未达到+/-5db水平。其声音表现可以用糟糕来形容了（都不知道为什么他会公布，哈哈）。
　　二、频率响应范围中的低音表现及下潜如何看？
　　大多数音箱厂商是不公布频响曲线而是公布频响范围。原因很多，一是大多数烧友即看不懂也不关心频响曲线；二是公布了容易被别有用心的人攻击；三是很多音箱的频响曲线实在不怎么样，公布出来会让内行笑掉大牙（比如上面这种）。
　　那么，如何看待厂商标称的频响范围呢。比如一个厂商的8寸三分频倒相音箱，频响40-25000Hz+/-3db，60-20000Hz+/-2db。
　　首先注意频响范围后面有无+/-3db，这是hifi的行业标准。很多厂商尤其是非hifi行业或非hifi的音箱是不标+/-3db的，这样的频响范围是毫无意义的。某些厂商用它们打擦力球，或者借以糊弄用户。一些厂商会标+/-6db或-6db时的频响范围（AV箱经常这样标），前面已经讲过了，封闭式音箱标-6db的低频下潜是有意义的。而其它厂商，这样的标法有时是厂商的惯例，有时就是糊弄，因为这样看起来频响范围会非常的宽，比如上面的音箱，如果标+/-6db，一般可以标到30-40000Hz了。
　　但对不严谨的厂商，以上可能是完全无效的。某些5寸的音箱都可以标到35Hz的下潜，但后面没有+/-，甚至某些日系AV音箱会标-12db的频率下潜。对一些无牌diy的音箱，哪怕标上+/-3db有时也没有什么意义，除非其公布频响曲线和音箱阻抗曲线。
　　而标出+/-2db的频响范围，无疑是极为苛刻的无源音箱才能达到的指标要求了。不过有DSP有源音箱倒是很多都实现这个要求。不过，DSP会引入失真，这又是另外一回事（下章会讲到）。
　　低音下潜与音箱的级别有很大关系。一般来讲，50Hz以上，10Hz即是级别的差异了。50Hz以下，5Hz的差异就已经很大了。而到了40Hz以下，3Hz的差异就不少了。到了30Hz以下，那每1-2Hz都会带来巨大的售价差异了。
　　很多烧友看多了乱标的音箱，以为低音实现起来很容易，动不动就叫嚣要30Hz的低频才过瘾。但其实低频的下潜很困难和极为昂贵的，一般来讲，6.5寸单元很多只能做到50Hz，8寸可以做到40Hz，很多12寸箱子巨大的音箱，低频也不过35Hz而已。比如丹拿的售价60-80万的旗舰级落地，大证据也就28-25000Hz+/-3db而已。
　　实际上，大型交响音乐的下潜，也就到36-40Hz足矣。只有钢琴和管风琴的下潜才能到30Hz这个级别。当然，这里只讨论hifi级要求的低音，对于只讲量不讲质量的低频，如AV用的低音炮，那个很容易达到（因为不用管失真嘛）。
　　三、频率响应曲线中的高音延伸如何看？
　　对高频做到20000Hz是大家都公认的，也是现在hifi音箱的基本要求了。但高端音箱的高频延伸基本上25000Hz是基本要求，30000-40000Hz是常见的，60000Hz也是不少（主要以静电、带式和号角为主）。甚至，德国冠廷的等离子高音，能实现150k Hz的高音了。
　　人耳只能听到20000Hz，但这不意味着再往上延伸没有意义。实际上我们所听到的音乐信号不是一个简单的正弦波，而是一个非常复杂的波形。虽然可以按傅立叶展开为一系列正弦波的组合，但这只是等效的形式，而非实际情况，实际情况仍然是一个复杂的波形。它的基音即我们听到的音高，而更高频率的泛音即是我们听到的音色。超过20000Hz的的泛音部分因为这个原因仍然会被我们感知到（具体详见https://www.toutiao.com/i6856382723825762828/），因此仍然是有意义的。这也是为什么现在国际hifi行业常常要求器材把延伸做到40k Hz的原因。
　　不过，对不同的高音单元，实现极高频率的延伸困难度不同。常见的1寸丝膜球顶高音，一般只能做到20k-25k Hz，做到30k就已经是目前顶级水平了。不过，自然声NS17的1寸丝膜球顶单元，可以实现到40K Hz级别，它是目前市面上延伸最好的1寸丝膜球顶单元。而对于带式高音和号角等高音，则可以轻易实现，但它们的声音不如丝膜高音柔美耐听。则是有利有弊了。
　　最后的总结
　　1. 频响响应曲线是音箱最重要的指标之一（另一个是失真），对声音的还原起关键作用；
　　2. 频响响应曲线为越平直越好，但不同频率要求会有所不同，极低频和极高频远不如中频重要；
　　3. 频响曲线分析时要注意音箱形式，不同形式的音箱，会有一些不一样；
　　4. 频响范围要注意后面的+/-，+/-6db是糊弄性要求，+/-3db是标准要求，+/-2db是高标准要求；
　　5. 低频下潜越低，通常价格越昂贵；
　　6. 超过20000Hz以上的延伸仍然是有意义的。
　　最后想说一句，频响曲线的平直只是声音的一方面，它只代表对录音的还原水平，并不代表声音一定好听（不过，如果太不平滑，不会好听就是了）。音箱声音好坏的另一方面是失真度，这个下篇文章再来讲解好了。