上一节我们讲了波长、频率、声压级。但有个问题还没解决——人耳听声音,不是按线性频率听的,而是按「倍频程」听的。
比如你给一段 100Hz 的低音加上 10Hz 的变化,人耳几乎察觉不到;但给 1000Hz 的高频加上 10Hz 变化,你会立刻觉得「声音在抖」。这个现象背后是「对数感知」——人耳对低频的分辨率低,对高频的分辨率高。乐器制造和声学工程都基于这个原理来组织频段。
什么是倍频程?
物理学上严格定义:频率翻一倍,跨越一个倍频程(Octave)。20Hz 到 40Hz 是一倍频程,40Hz 到 80Hz 又是一个,80Hz 到 160Hz 再来一个,以此类推。20Hz、40Hz、80Hz、160Hz、320Hz、640Hz、1280Hz、2560Hz、5120Hz、10240Hz、20480Hz——这就是音乐上「1234567i」11 个八度对应的物理频率(实际每个音之间的频率比是 2^(1/12) ≈ 1.0595,不是整 2 倍,但跨 12 个半音就是一个倍频程)。
对人耳最敏感的是 1000Hz-3000Hz 这段,这就是为什么调音师「金耳朵」训练主要集中在 1kHz-3kHz 频段。
倍频程在调音里的 3 个应用
第一个应用是EQ 频段划分。市面上的均衡器(Graphic Equalizer)按倍频程划分频段:
- 10 段 EQ:以一个倍频程为基准,10 个频段依次是 31.5 / 63 / 125 / 250 / 500 / 1k / 2k / 4k / 8k / 16k Hz
- 31 段 EQ:以 1/3 倍频程为基准,频段更细,调音更精准
为什么 10 段 EQ 用一个倍频程?因为一个倍频程对应的「音程感觉」刚好是音乐上一个八度。把 EQ 频段按倍频程划分,听感上和音乐性的「调高音调」对得上。
第二个应用是分频点选取。高音单元的物理极限决定它最高能重放多少 Hz,低音单元最低能重放多少 Hz。两者中间选一个「交叉点」,这个交叉点通常以倍频程的整数倍选取,比如高音到中音的衔接点常选 2.5kHz、3.5kHz、5kHz——这些都在一个倍频程内(2k-4k、3.5k-7k、5k-10k)。
第三个应用是等响曲线。人耳对不同频率的灵敏度不一样,30Hz 和 1kHz 同样的声压,听起来 30Hz 弱得多。等响曲线就是描述「主观响度」和「客观频率」之间关系的曲线,下一节专门讲。
汽车声学里:倍频程和车内空间的关系
这是一个很实用的话题。一般家用车驾驶舱纵向长度 1.5-2.0 米,横向 1.3-1.6 米。这个尺寸对 100Hz 以下的低频(波长 3 米以上)来说,整个车厢「装不下」一个完整波长——低音在车厢里会形成复杂的驻波(一个波从某一面墙反射回来和原来的波叠加,形成固定的强点和弱点)。
而对 1000Hz 以上的中高频(波长 0.3 米以下)来说,车厢尺寸远大于波长,声场接近「自由场」(一个点向所有方向均匀辐射),但因为车厢内表面(玻璃、座椅、塑料件)大量反射,会形成梳状滤波(直接声和反射声叠加,产生规律的频率凹陷)。
这也是为什么汽车音响调音比家用音响难得多——家用客厅大、吸音好、反射少;汽车小、玻璃多、反射强。
本节回顾
1. 倍频程 = 频率翻倍,音乐上 1 个八度 = 1 个倍频程,12 个半音 = 1 个八度
2. EQ 频段按倍频程划分(10 段 = 1 倍频程,31 段 = 1/3 倍频程)
3. 分频点通常以倍频程内整数倍选取(2.5k/3.5k/5k Hz)
4. 车厢尺寸和波长的关系决定了车内声场类型(驻波 vs 梳状滤波)
下一节我们讲等响曲线——为什么 60dB SPL 的 80Hz 和 60dB SPL 的 1kHz 听起来响度不同,以及这对调音师「听感判断」意味着什么。
本文由调音课堂编辑部整理。
