從音響科學的調整到古典音樂美感的經歷(長篇連載)

[bchsieh]

bchsieh前輩您好~

小弟對前輩提到的Gm和TIM失真參數很有興趣，想和前輩討論一些問題。

arnoldonomics兄您好，從您的回文專業度來看，應該是小弟要稱呼您一聲前輩吧..

小弟拋磚引玉，不怕丟人現眼的情況下，終於有越來越多真正的專家出聲了
(也許是因為看不下去小弟在此胡言亂語.. )

1. Gm metric能算是特別優秀的失真指標嗎? 以High Fidelity的角度來看的話~

"Auditory Perception of Nonlinear Distortion" 這篇論文裡面，Gm應該是用來(加權式?)衡量non-linearity of a transfer function。作者Earl Geddes (此君似乎是科學化喇叭設計大師，已退休) 提出這個失真參數的目的看起來是討論失真與好聽與否(悅耳?)之間的關係。在diyaudio上的討論串 (diyaudio 討論串 ) 裡面Dr. Geddes也有提到這個參數更多是設計給speaker design用的 (雖然理論上DAC、擴大機也是可以用，畢竟是算non-linearity的)，因為傳統的THD和IMD無法清楚說明為甚麼有些喇叭受歡迎/好聽，有些則否。

"subjectively nonlinearity (in loudspeakers) didn't matter very much"
"Less so for electronics, but they are, for the most part, completely linear anyways, so again, nonlinearity is not much of an issue."

小趣聞，Geddes的公司在Harman的一個大辦公室旁邊XDD

是的，您說的沒錯。
Gm metric這個指標當初設計出來是應用在喇叭設計上。
而就如您所說的，理論上DAC和擴大機也可以用，但是到目前為止沒有看到有人用來測量DAC和擴大機。

是不是一個好的指標？小弟也不知道，畢竟目前連一個數據都沒有。
要累積一定的Gm對應聽感的數據量，才能有一些結論。

但是以目前常用的測量指標無法直接連結到聽感好壞的情況下，
任何未被列為常規測試項目的指標，都可以是候選指標之一。

2. TIM應該是算Slew-Induced Distortion? DAC上應該測不了TIM?

TIM相關的研究、辯論大部分應該是在1980's前後。但根據小弟對電路和訊號的知識，TIM應該算是slew rate不夠所造成的失真?
主張TIM很重要、一直都很重要的代表人物John Curl則是建議所有人在設計擴大機時，SR >= 50V/us，JC自己則是 SR >= 100V/us。印象中John Curl說過TIM很重要也是管機的優勢所在。
(但義法半導體認為SR =100 V/us 沒有意義，見documentation)
(雖然小弟覺得以TDA2030A的THD和IMD來看，能不能合理測到TIM要打個問號~)
另外一派(代表人物包括Curl的對頭Cherry)則認為合理設計的擴大機不會有TIM的問題，而且並沒有太多奇妙的設計秘訣，也絕不是無腦丟掉negative feedback。他們認為60's的管機從電路設計來看，TIM就已經被妥善處理了(小弟沒有閱讀過真空管相關的電路，但negative feedback的設計確實在60年代就有了)。90年代美國的Wolcott也提出合理的negative feedback設計上不會造成TIM的問題。

小弟自己的理解是，如果在設計擴大機時考慮Power Bandwidth (PB = SR/(2*pi*V))，那應該就可以對TIM有很好的把握才是。

AES上有TIM的名詞介紹: "...properly designed negative feedback was proved not a problem. Subsequently, this test has fallen into disuse..." 連結

是的，TIM是slew rate不夠造成的失真，而很多人都說TIM早已經不再是問題了。
但是，就跟THD、IMD一樣，TIM不可能完全為0。
測量TIM的技術遠遠不如THD、IMD那麼成熟和精確，但是目前看來人耳卻是對TIM非常敏感(相對於THD和IMD來說)。
Benchmark AHB2的一些review也有提到這台機器的TIM可能遠低於一般的負回授設計的機器。
所以，現在的問題在於，對人耳來說，TIM要多低才夠好？

以前看過一個計算，20KHz以下的音頻，DAC輸出的jitter只要低於20ps，人耳就無法分辨了。
可是事實證明，jitter就算是壓到1ps以下，人耳都還是可以聽得出進步。
所以，小弟還是覺得TIM在聽感連結上，應該有很大的潛力。

另外在DAC上，小弟想像不出要如何對DAC輸入方波鋸齒波之類的訊號? 最接近的是數位訊號輸入band limited square wave... 但感覺不是很合理@@

小弟在看量測數據時，對瞬態的猜測是看THD vs. Frequency。考慮DAC輸出訊號(16bit 44.1KHz)，最大的斜率變化應該是22K full amplitude的正弦波? 如果瞬態有問題的話，高頻正弦波的THD應該會噴掉才是~

Wolcott 官網 (可惜這家公司已經收掉了)

您說的沒錯，方波就是band limited square wave，而鋸齒波也是比照辦理。

其實，應該有很多DAC的22KHz全輸出正弦波，THD都噴掉....
重點是，測量的bandwidth夠不夠寬。
如果量測儀器的bandwidth只設定在音頻範圍，也就是22KHz以下，22KHz正弦波的THD會被嚴重低估。
有不少THD vs. frequency測量圖犯了這個錯誤。