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　　對(duì)于很多剛?cè)胍繇懣拥呐笥褋?lái)說(shuō)，常常會(huì)看到音響參數(shù)里有“總諧波失真”，但又不太明白它到底是什么，對(duì)我們聽(tīng)音樂(lè)又有什么影響。今天，咱們就來(lái)好好嘮嘮這個(gè)總諧波失真，讓大家以后挑音響時(shí)，心里更有數(shù)。

　　認(rèn)識(shí)諧波

　　在了解總諧波失真前，我們得先知道什么是諧波。大家都知道，聲音是一種波，我們平常聽(tīng)到的音樂(lè)，其實(shí)是由各種不同頻率的波組合而成的。其中，頻率最低的那個(gè)波，叫做基波，它決定了聲音的音高。比如說(shuō)，我們唱“do”這個(gè)音，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定頻率的基波。

　　而諧波呢，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是頻率是基波整數(shù)倍的波。比如，基波頻率是100Hz，那么200Hz、300Hz、400Hz...這些頻率的波就是它的諧波。就好像我們?cè)趶椉臅r(shí)候，除了能聽(tīng)到琴弦發(fā)出的主要聲音(基波)，還能隱隱約約聽(tīng)到一些泛音，這些泛音其實(shí)就是諧波。

　　總諧波失真（THD）到底是什么？

　　總諧波失真(THD)，就是用來(lái)衡量這種諧波失真程度的一個(gè)指標(biāo)。它的定義是：輸出信號(hào)中所有諧波成分的總的均方根電壓值與基頻分量的均方根電壓值之比，通常用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

　　這句話(huà)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)復(fù)雜，簡(jiǎn)單理解就是，把所有那些多余的諧波信號(hào)的強(qiáng)度加起來(lái)，再和原本基波信號(hào)的強(qiáng)度做個(gè)比較，看看多出來(lái)的部分占了多少。比如說(shuō)，總諧波失真為1%，就表示諧波信號(hào)的強(qiáng)度是基波信號(hào)強(qiáng)度的1%。這個(gè)數(shù)值越小，說(shuō)明諧波失真越小，音響的還原能力就越強(qiáng)，音質(zhì)也就越好。

　　關(guān)于總諧波失真的計(jì)算，不同的標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)有一些細(xì)微的差別。一般來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的測(cè)試儀器，給音響設(shè)備輸入一個(gè)特定頻率(比如1000Hz，因?yàn)橐话阍谶@個(gè)頻率附近總諧波失真最小)的正弦波信號(hào)，然后測(cè)量輸出信號(hào)中各個(gè)諧波的電壓值，再按照公式計(jì)算出總諧波失真。

　　總諧波失真(THD)的計(jì)算，就是把所有這些額外產(chǎn)生的諧波的能量加在一起，然后去跟原始基波的能量做比較。最后算出一個(gè)百分比。

　　計(jì)算公式簡(jiǎn)化理解：

　　THD(%)=(所有諧波能量總和/基波能量)x100%

　　例子：如果一個(gè)設(shè)備在播放1000Hz信號(hào)時(shí)，測(cè)得的THD是0.1%。這意味著，你聽(tīng)到的聲音里，有99.9%是原本該有的1000Hz聲音，還有0.1%是設(shè)備自己“制造”出來(lái)的那些2000Hz、3000Hz等諧波混雜在一起的聲音。

　　總諧波失真（THD）是怎么產(chǎn)生的？

　　當(dāng)音頻信號(hào)通過(guò)音響設(shè)備的時(shí)候，如果設(shè)備是完全理想的，那么輸出的聲音應(yīng)該和輸入的聲音一模一樣，只有基波，沒(méi)有其他多余成分。但現(xiàn)實(shí)中，音響設(shè)備里的電子元件，像晶體管、電子管，還有音箱的喇叭等，都不是完美的線(xiàn)性元件。這就好比我們開(kāi)車(chē)，理想狀態(tài)是沿著筆直的道路勻速行駛，但實(shí)際上總會(huì)有一些顛簸和偏離。這些非線(xiàn)性元件在工作時(shí)，就會(huì)把音頻信號(hào)“扭曲”了，除了輸出我們想要的基波信號(hào)，還會(huì)產(chǎn)生一些原本沒(méi)有的諧波信號(hào)。這就導(dǎo)致輸出的聲音和輸入的聲音不一樣了，這種現(xiàn)象就叫諧波失真。這主要發(fā)生在聲音信號(hào)被處理和放大的過(guò)程中：

　　功放

　　無(wú)論是晶體管還是電子管功放，內(nèi)部的電子元件在放大強(qiáng)信號(hào)時(shí)，很難做到完全線(xiàn)性的輸入輸出關(guān)系。輸入信號(hào)增大一倍，輸出可能做不到精確增大一倍，這就產(chǎn)生了波形畸變，也就是產(chǎn)生了諧波。晶體管功放追求低失真，現(xiàn)代設(shè)計(jì)可以做到非常低的總諧波失真(比如0.01%甚至更低)。電子管功放的總諧波失真通常高一些(可能在0.5%-5%之間)，但產(chǎn)生的的諧波中，那種聽(tīng)起來(lái)比較“溫暖”的偶次諧波比例多，形成了所謂的“膽味”。

　　喇叭單元

　　這是整個(gè)系統(tǒng)中總諧波失真的主要來(lái)源，通常比功放高得多(優(yōu)秀喇叭在典型工作狀態(tài)下也可能有0.5%-2%甚至更高)。原因很復(fù)雜：

　　喇叭振膜和懸掛系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)不是完全理想的活塞運(yùn)動(dòng)。

　　音圈在磁隙中位置變化會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)力不均勻。

　　大音量時(shí)，振膜運(yùn)動(dòng)幅度大，更容易出現(xiàn)非線(xiàn)性失真。

　　空氣負(fù)載本身也會(huì)帶來(lái)復(fù)雜性。

　　音箱的阻抗

　　音箱呈現(xiàn)給功放的阻抗(可以理解為對(duì)電流的阻力)不是固定不變的，它會(huì)隨著播放的頻率不同而大幅波動(dòng)。功放驅(qū)動(dòng)這種變化的負(fù)載時(shí)，工作狀態(tài)會(huì)受影響，也容易產(chǎn)生額外的失真。

　　其他環(huán)節(jié)

　　音源(如CD機(jī)、解碼器)也會(huì)產(chǎn)生失真，但現(xiàn)代高質(zhì)量的數(shù)字音源(DAC)的總諧波失真已經(jīng)可以做到非常低，比如低于0.001%，甚至到0.0001%級(jí)別，遠(yuǎn)低于功放和喇叭。線(xiàn)材如果質(zhì)量太差或接觸不良，也可能引入微小失真。

　　總諧波失真對(duì)音質(zhì)的影響

　　總諧波失真對(duì)音質(zhì)的影響可不小。當(dāng)總諧波失真比較小的時(shí)候，比如在1%以下，一般人的耳朵很難分辨出來(lái)，聲音聽(tīng)起來(lái)還是比較純凈、自然的。但如果總諧波失真超過(guò)了10%，那就很容易聽(tīng)出聲音有明顯的失真了。原本好聽(tīng)的音樂(lè)可能會(huì)變得嘈雜、刺耳，就像原本清澈的泉水混入了很多泥沙，變得渾濁不堪。

　　不同類(lèi)型的諧波對(duì)音質(zhì)的影響也不太一樣。比如說(shuō)二次諧波有時(shí)候會(huì)讓聲音聽(tīng)起來(lái)更溫暖、更豐富，像電子管功放產(chǎn)生的二次諧波，就常常被認(rèn)為能給聲音增添一種獨(dú)特的韻味，讓音樂(lè)更有感染力，所以很多人喜歡用電子管功放來(lái)聽(tīng)古典音樂(lè)和人聲。但三次及以上的高次諧波，如果含量過(guò)高，就會(huì)讓聲音變得尖銳、生硬，破壞音樂(lè)的美感。

　　總諧波失真數(shù)值高，意味著設(shè)備添加的額外諧波多，這會(huì)讓聲音：

　　1. 變得不清晰、發(fā)毛、發(fā)燥：最直接的影響就是純凈度下降。原本干凈的聲音像是蒙上了一層薄霧或者沙沙聲，細(xì)節(jié)被掩蓋了。歌手嗓音的質(zhì)感、樂(lè)器泛音的清晰度都會(huì)受損。

　　2. 音色發(fā)生變化：不同的諧波會(huì)改變聲音的味道。

　　大量的奇次諧波會(huì)讓聲音聽(tīng)起來(lái)刺耳、生硬、有金屬感，讓人聽(tīng)著容易累。

　　偶次諧波雖然也是失真，但聽(tīng)起來(lái)比較柔和、飽滿(mǎn)，甚至能增加一些“溫暖感”或“厚實(shí)感”。這也是為什么有些發(fā)燒友喜歡電子管功放那種聲音特質(zhì)。

　　3. 動(dòng)態(tài)和細(xì)節(jié)受損：那些額外的諧波成分會(huì)像背景噪音一樣存在，雖然可能不明顯，但它們會(huì)掩蓋音樂(lè)中非常微弱的細(xì)節(jié)和瞬間的強(qiáng)弱變化(動(dòng)態(tài))，讓音樂(lè)聽(tīng)起來(lái)平淡、缺乏活力和層次感。

　　不過(guò)，人耳對(duì)很低水平的諧波失真并不敏感。一般來(lái)說(shuō)：THD低于0.1%時(shí)，絕大多數(shù)人很難直接聽(tīng)出失真本身的存在。但這并不代表沒(méi)影響，超低失真設(shè)備在聽(tīng)感上的純凈度、安定感通常會(huì)更好。THD超過(guò)2%-3%甚至更高，失真通常就比較明顯了，聲音會(huì)明顯發(fā)渾、發(fā)破。

　　如何看待諧波失真這個(gè)參數(shù)？

　　諧波失真是音響設(shè)備一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)性能指標(biāo)，但它也有局限性，不能只看這一個(gè)數(shù)字。

　　數(shù)值是基礎(chǔ)：一般來(lái)說(shuō)，在其他條件相當(dāng)?shù)那闆r下，THD數(shù)值越低，說(shuō)明設(shè)備的保真能力越強(qiáng)，基礎(chǔ)素質(zhì)越好。追求低THD是工程師努力的方向，尤其是在功放和音源的部分，技術(shù)進(jìn)步顯著。

　　數(shù)字不代表一切

　　諧波成分：THD是一個(gè)總和百分比，它沒(méi)有告訴你產(chǎn)生的是哪種諧波。前面說(shuō)了，奇次諧波更刺耳，偶次諧波相對(duì)順耳。兩個(gè)THD都是0.1%的設(shè)備，如果一個(gè)奇次諧波為主，一個(gè)是偶次諧波為主，聽(tīng)感差別很大。

　　測(cè)量條件：THD值是在特定條件下測(cè)出來(lái)的，比如特定的頻率、特定的輸出功率、特定的負(fù)載電阻。在購(gòu)買(mǎi)音響設(shè)備的時(shí)候，我們經(jīng)常會(huì)看到產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上標(biāo)注著總諧波失真的指標(biāo)。比如，某款功放可能會(huì)標(biāo)著“THD<0.05%(1kHz，1W”，這就表示在輸入頻率為1kHz、輸出功率為1W的情況下，這款功放的總諧波失真小于0.05%。這里要注意的是，有些廠(chǎng)家標(biāo)注的總諧波失真指標(biāo)，可能是在特定的測(cè)試條件下得到的。如果改變了測(cè)試條件，比如增加輸出功率，或者改變輸入信號(hào)的頻率范圍，總諧波失真的值可能會(huì)發(fā)生很大的變化。所以，我們?cè)诒容^不同音響設(shè)備的總諧波失真指標(biāo)時(shí)，一定要看清楚測(cè)試條件是不是一樣。并且實(shí)際使用中，播放復(fù)雜音樂(lè)、驅(qū)動(dòng)真實(shí)音箱、音量開(kāi)很大時(shí)，THD會(huì)顯著升高。喇叭的THD尤其隨頻率和音量變化很大。

　　其他失真類(lèi)型：THD主要反映的是諧波失真。音響設(shè)備還有其他類(lèi)型的失真，比如互調(diào)失真、瞬態(tài)互調(diào)失真、相位失真等。這些失真有時(shí)對(duì)聽(tīng)感的影響可能比單純的THD更明顯，但通常不那么容易測(cè)量和標(biāo)注。

　　聽(tīng)感的主觀(guān)性：聲音好不好聽(tīng)，不僅僅是技術(shù)參數(shù)決定的。電路設(shè)計(jì)、元器件選擇、調(diào)音風(fēng)格、甚至個(gè)人喜好都起著巨大作用。極低THD的設(shè)備聲音可能非常精準(zhǔn)但略顯“冷淡”或“機(jī)械”，而一些THD稍高但設(shè)計(jì)精良、調(diào)音得當(dāng)?shù)脑O(shè)備反而可能更“悅耳”或“有音樂(lè)味”。音箱更是如此，其聲音表現(xiàn)是設(shè)計(jì)、單元、分頻器、箱體等綜合作用的結(jié)果，THD只是其中一個(gè)指標(biāo)。

　　總的來(lái)說(shuō)，THD是衡量音響設(shè)備“保真度”或“純凈度”的一個(gè)關(guān)鍵量化指標(biāo)。數(shù)值低是良好聲音的基礎(chǔ)保障，尤其在功放和音源部分。對(duì)于喇叭，THD通常較高且變化大，是系統(tǒng)的瓶頸。但挑選音響設(shè)備時(shí)，不能唯THD論。要結(jié)合其他參數(shù)、實(shí)際聽(tīng)感、設(shè)計(jì)口碑和個(gè)人喜好來(lái)綜合判斷。把它當(dāng)作一個(gè)重要的參考，而不是唯一真理。