Equalization - 聊聊音频的等化

Neumann W491 equalization curves

       为什么现今的发烧友大部分听到EQ(音频等化)都会"为之色变", 彷彿毒蛇猛兽?  观之现代Highend音响的设计, 前级放大器也是愈做愈简单, 不要说EQ调整, 连Stereo/Mono都去之而后快.  我不想评论对错, 因为极简下的讯号路径与最少的接点, 对音质的损耗或是相位的偏移是有利的.  可惜的是, 现代high end设计通常看到, 设计者把自己的部分设计到最精简, 或是特别突显出某几个特质, 但通常不考虑消费者使用在一整套系统包含空间, 所可能会遇到的问题与调整的可能.  可以说, 现今的high end通常不等同于User friendly.           1. 多音路音箱里的crossover其实就是一个被动等化线路.  当然这是一个必要之恶, 在多音路的音箱中需要有分频等化线路让各音路单元工作在它们设定的音频范围.  分频线路的设计对某些高价音箱厂商列为最高机密..... 有趣的是, 某些音箱会刻意揭露其庞大复杂, 使用昂贵元件堆砌而成的分频设计,  也是一种营销手段.  让消费者觉得"物有所值".  主动分音系统则需要一个active crossover, 通常建立在前后级之间, 对讯号进行分频等化, 然后分别送给负责不同单元的放大器.  那被动还是主动分音的方式, 哪一个比较好?  有兴趣的朋友可以Google相关讨论.  

Cyrus Phono Signature       2. 黑胶播放中的RIAA等化, 或是磁带中的CCIR/NAB等化.  这些部分我之前谈过许多次, 请参考之前贴文. 为何我要讨论音频等化?  其实主要是呼应上一篇文章频率响应的重要性.  近代high end模拟前级设计会加入等化考量的, 屈指可数!  Cello Palette Pre, FM 268, Accuphase (?)...... 也可以说, 在Home audio领域, equalizer (音频等化器)几乎是没有市场的.  有趣的是, 发烧友们勤于移动音箱, 更换器材线材配件等, 认为可以改变音域的平衡(频率响应).  事实上, 以物理的事实来看, 你音箱移动个几公分, 从频率响应来看, 其实是差不多的, 更遑论"拍&＃39;它几下!  (注: 我并不是否认音箱摆位不会影响声音)      专业领域中, Equalizer (EQ)倒是常见的产品.  几种常见的EQ有:   1. Shelf EQ.   
这种针对特定高低频段处理的方式, 其实也常见于早期的家用放大器, 也就是Treble/bass control.  

2. High/Low pass filter. 
这是针对固定频率之上或是之下进行快速衰减的方式.  对不需要的低频段或是高音频段衰减, 避免它们影响主要音乐内容.  其来源可能是环境, 设备, 甚至是为了保护其他的设备.  象是来自老旧唱盘所产生的低频rumble.  甚至为了保护刻片头所刻意设下的频宽限制. 

3. Graphic EQ.  
专业用的Graphic EQ通常会有25-31段,  一般家用可能是12段.  从图像看, Graphic EQ的方式很直觉, 直接针对你所需要的频段进行大小level的调整.

dbx 31 band graphic EQ

4. Parametric EQ.  
通常至少会有三段(低中高频段).  参数型EQ在每一个区段中, 使用者可以选择想要调整的频率, 调整需要的大小, 以及影响的频率范围的大小(Q).  这也是最常使用在录音或是后制上的EQ方式.  顶级的Parametric EQ甚至可以针对单一频率进行调整, 用来修补录音的内容.  由于Parametric EQ调整的弹性非常大, 非常适合音源响应的Shaping之用.  我个人就是使用Parametric EQ在音源与放大器之间做为补偿频率响应平衡之用.      前文提到的Cello Palette以及FM 268则属于半参数型, 因为厂商已经固定了六个频率.

Neumann W491A三个调整的范例

Neumann W491A

5. Vintage EQ.  
由于Parametric EQ诞生在1971年, 早期(50-70年代)录音常见的EQ型态, 通常是混合了High/Low pass filter, High/Low Shelf EQ以及针对中高音域的Presence调整的形式.  从传奇的Neve, 到欧陆的TFK/Neumann皆是如此.

NTP 182-150

Neumann W495STB

6. Digital type EQ. 
当然, 由于数字**来临, 以上所提到的模拟式EQ, 都有相同数字的方式存在.  有分成硬件式, 或是软件plug in.

Weiss EQ1 - digital 7 bands parametric EQ

  7. DRC (Digital Room Correction).  
当然, DRC可以调整的不只是EQ一项而已.  用equalizer来看是小看它了.  而且数字的方式, 不会发生在模拟式EQ常见的, 因为EQ调整而产生的相位偏移的问题.  对我来说, 数字领域最大罩门仍是在A/D以及D/A转换.  因为模拟母源即使使用目前最顶级的A/D & D/A做转换, 仍然可以感受到音质上的损失.

DRC修正的前与后

        当然, 如果你的空间条件处理的很好, EQ自然不是必须使用的设备.  因为我的经验还是告诉我, 讯号的路径中, 多一个步骤(Stage)都会多一点损耗以及失真.  再好的EQ亦然, 它还是会带来染色与失真.  所以你如果没有现实上的限制, 当然去打造一个理想音响空间才是正途.  
        这也并非是说, 频响一定要是平的才是"合格".  事实上, 模拟EQ修正的方式并不能从根本解决Room Acoustic所产生的频响缺陷, 所以它只能做为一个辅助工具.  其实你在讯号前段插入一个EQ来调整, 与某些音箱的分音器开放些许的高低的量感调整是类似的道理.  但是EQ所能调整的空间可是大上太多了!  另外一个你可以思考的部分是, 那在前段讯号上做equalization, 与在音箱分音器上做, 哪一个在讯号的"损耗与失真"影响会小一些?  甚或是, 如果音箱里面没有分音线路, 而是使用equalizer在前段调整出一定的频响平衡度?  你会说, 什么音箱没有分音器?  哈哈, 正解!  就是全音域单元(注: 这时候, 你的讯号路径上, 其实没有"增加"一个"步骤".  甚至更好!).  全音域单元的音箱通常低音部份比较薄弱, 事实上, 适当的使用EQ调整, 会让你的全音域音箱更全面! 
        专业中的equalizer有太多种, 的确会让人眼花撩乱.  各家各个年代所使用的技术方式也有些不同,  似乎也各有特色.  不过, 我不可能试遍所有的EQ.  所以我目前也没有答案.  许多传奇的EQ, 也是可遇不可求, 象是TELDEC, Decca, DG当年录音所使用的passive equalizer.  下图的EAR 825Q Mastering 5 band equalizer可能也要随着设计者的离世而成为绝响!

EAR 825Q 5 band equalizer     

模拟式EQ导入, 一定会产生一定的讯号损耗, 也无法完成解决音响空间的缺陷.  但它的确可以某种程度上修补响应的不平衡(注: 不建议在EQ上做太大的dB数调整), 也会让你重现的音乐在响应平衡更平整些.  优点与缺点的拿捏, 建议大家有机会可以试试看.  或许有人会问, EQ调整的范围这么大, 那要怎么调才不会过头?  这的确需要一点经验.  而最可靠也是最推荐的方法是, 比较耳机的高中低平衡与音质.  你如果能调得愈像耳机听到的音质与平衡, 恭喜你, 你快要"无敌"了!

从原理上看, CCIR/NAB或是RIAA就类似Shelf filter的形式.  我下一步想要实验的是, 使用适当的EQ来处理CCIR/NAB的等化, 再加上响应的平衡调整, 然后加上适当的gain stage, 我或许可以更进一步简化前段讯号的处理步骤, 来得到损耗更低的音质!

MANLEY  MassivePassive Stereo Tube EQ 母带版