音频重现系统 频率响应曲线的秘密
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如果你曾经使用过EQ，你可能惊讶频率响应曲线对声音的影响是巨大的，你可能认为频率响应曲线的重要性达到了70%，如果声音听起来糟糕，大概率是频率响应曲线的问题，我们只需要做实验得到频率响应曲线对应听觉的关系。但是事情真的这么简单吗？
我用14年时间解开了这个秘密。
如果你真的想利用频率响应曲线解决实际问题，[敏感词]是你必须理解的知识。
4个频率响应曲线。
你不能了解真相，如果你只知道一半故事。最常见的错误就是认为主动扬声器的频率响应曲线决定了声音是不是“听起来很好”，主动扬声器的频率响应曲线只是系统里的一小部分，[敏感词]的内容会告诉你全部的故事（大概是全部）。
1.音乐的频率响应曲线。实际上应该说“频谱”，如果音乐制作的时候使用一个EQ“frequency=10k hz，Q=1,Gain=40dB”，我相信这个音乐会听起来很糟糕，这是非常大的失真。这是为了让你知道，如果声音听起来很糟糕，很可能是音乐的问题，请换一个音乐试试。另一个问题是个人偏好，有些人喜欢高频更多，有些人喜欢高频更少。另一个问题是生存环境问题，对于每天在乐队演奏音乐的人来说，经常听到很多高频（更接近白噪声频谱），对于在办公室工作的人，也许环境很安静，听到的高频很少，环境噪声接近粉红噪声频谱，如果某一天突然来到乐队里，也许感觉高频太多了。
2.主动扬声器的频率响应曲线。
3.房间的频率响应曲线。
4.音频重现系统的频率响应曲线。
音频重现系统包含了“主动扬声器频率响应曲线+房间频率响应曲线”
如果在房间里出现了2个驻波：40hz -20dB/80hz -20dB，我们来看一下会发生什么。
loudspeaker是主动扬声器原始自由场频率响应，before EQ是系统没有做EQ校准的原始频率响应，after EQ是校准后的系统频率响应。
如果你可以理解这个简单的例子，你会发现扬声器的频率响应并不重要，有足够的声压级才重要，因为房间必然会改变频率响应，你必然需要修剪频率响应（损失声压级）。
5.系统频率响应曲线和个人偏好。
系统频率响应曲线是“音乐频率响应曲线+音频重现系统频率响应”。说了这么多，系统频率响应曲线和个人偏好才是最重要的，在实际工程里，如果声音听起来很糟糕，首先校准音频重现系统频率响应，因为大概率是驻波问题和离轴频率响应衰减问题，如果校准后频率响应曲线接近直线（参考IEC60581），但是听起来高频多或者低频多，大概率是音乐的问题，换个音乐，听起来也许就正常了（或者采用EQ微调，校准音乐）。对不起，还有一个问题，时域。
6.频率响应线性。
有时候你还会遇到一种奇怪的情况，音量增加后，低频变弱了，我相信你知道人类的听觉非线性，音量增加后低音听起来会变强，这时候有人已经不再相信频率响应曲线，也有人称之为“灵异事件”。实际上这种奇怪的现象是一种错误的扬声器设计导致的，我们可以叫做频率响应线性或者EQ线性失真。
如果你测量一个普通的主动扬声器，不同的音量的结果是这样的：
如果一个不正常的主动扬声器，结果是这样的：
例如一个已经校准好的音频重现系统，在65dBA左右的声压级听音乐，一切都很正常，如果看电影或者在85dBA左右的声压级听音乐，低频变弱。
换句话说，主动扬声器的高频可以输出85dB的声压级，但是低频只能输出65dB的声压级，或者说，这个主动扬声器配置了一个很弱的低音电声换能器。为什么这样做？为了产品数据更好，产品数据里，最大声压级是很多人关注的，使用一个输出很强的高频扬声器可以让最大声压级数据变得更大，自由场频率响应也是很多人关注的，所以使用EQ功能和限制器功能可以让65dB的频率响应曲线做到很平。
EQ线性失真是可以测量的，但是大部分厂商不愿意展示，你可能在第三方测量网站找到。
7.热线性失真。
一个很少被人发现的问题是热线性失真，也有人叫做“功率压缩”，如果一个扬声器工作在很大的功率，长时间后会变得很热，然后灵敏度变小，SPL变小，频率响应也发生变化。
问题在于大部分用户并没有连续使用大功率，所以大部分用户不会发现这种问题，但是正如我说的“没发现问题不等于没问题”。如果一个4英寸的扬声器标注了200w rms功率，你应该担心这个问题。
[敏感词]是一个例子，10分钟（10min），20分钟（20min），60分钟（60min）,随着时间的增加，灵敏度在变小，特别是低频扬声器
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8.时域-频率响应和时间的关系（声谱图，时间窗）。
如果我问你：“两个频率响应曲线一样的音频重现系统是否听起来一样？”，对于刚使用过EQ的人也许会说“应该是一样的”，这个答案是错误的，因为频域（频率响应曲线）并不能完全表示声音，还有一个重要的数据“时域”（声谱图）。
[敏感词]的图片展示了2个音频重现系统的声谱图，注意，它们的频率响应曲线是一样的，但是听起来不一样：
和RT60类似，声谱图可以非常清楚地展示音频重现系统的“速度”，或者说音乐停止后，音频重现系统的声音是否也立刻停止。如果你已经校准了音频重现系统的频率响应曲线，但是声音模糊，请看一看声谱图。
频率响应曲线最大的秘密也许是“时间窗”，这是很难发现的一个秘密。一个频率响应曲线并不会凭空出现，它必须经过一段时间的采集，这段时间就是时间窗。你可以理解，采集一个20hz的正弦波需要50ms，如果你只有5ms时间，那么只能采集到200hz。
从REW软件流行开始，人们大量采用500ms的时间窗，配合RT60来评价音频重现系统，大部分情况下还算正常。但是我一直怀疑500ms的时间窗是否完全正确，根据我找到的少数资料，人类听觉的时间窗大概为50ms，这也对应了人类听觉的极限20hz，还需要做很多实验来验证这个问题以及提出更好的测量方案。
行业里有人建议使用“稳态频率响应曲线”，我并不支持这种方法，看过声谱图就知道音频重现系统并不稳定。还有人相信B&K提出的“X曲线”（房间目标频率响应曲线），这和HRTFS一样好笑，都是平均值，你不会相信全世界只需要做一个“平均值近视眼镜”吧？
[敏感词]是音频重现系统测量结果，不同的时间窗对结果的影响
从结果做简单的分析，如果时间窗很小，大部分数据来自直达声，并不能反应真实的系统频率响应.
[敏感词]的例子是对比正弦波扫频测量（500ms）和频谱分析仪（sp）配合白噪声测量的结果，，因为测量信噪比的问题，这次的对比只测量到30hz。
总结，频率响应曲线应该配合声谱图来描述音频重现系统的音色（实际上还应该加入3d空间的量，也就是声音的方向，还有少量的谐波失真等，但是这不是这篇文章讨论的范围），声音听起来很糟糕也可能是音乐和个人偏好的问题。
总结，一开始，人类很像井底之蛙，只相信当前的视角看到的事物，这是错误的，不要用一半故事去描述真相。我希望这篇文章能给你帮助。
