TEANMA天玛

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　　对于很多刚入音响坑的朋友来说，常常会看到音响参数里有“总谐波失真”，但又不太明白它到底是什么，对我们听音乐又有什么影响。今天，咱们就来好好唠唠这个总谐波失真，让大家以后挑音响时，心里更有数。

　　认识谐波

　　在了解总谐波失真前，我们得先知道什么是谐波。大家都知道，声音是一种波，我们平常听到的音乐，其实是由各种不同频率的波组合而成的。其中，频率最低的那个波，叫做基波，它决定了声音的音高。比如说，我们唱“do”这个音，就对应着一个特定频率的基波。

　　而谐波呢，简单来说，就是频率是基波整数倍的波。比如，基波频率是100Hz，那么200Hz、300Hz、400Hz...这些频率的波就是它的谐波。就好像我们在弹吉他的时候，除了能听到琴弦发出的主要声音(基波)，还能隐隐约约听到一些泛音，这些泛音其实就是谐波。

　　总谐波失真（THD）到底是什么？

　　总谐波失真(THD)，就是用来衡量这种谐波失真程度的一个指标。它的定义是：输出信号中所有谐波成分的总的均方根电压值与基频分量的均方根电压值之比，通常用百分数来表示。

　　这句话听起来有点复杂，简单理解就是，把所有那些多余的谐波信号的强度加起来，再和原本基波信号的强度做个比较，看看多出来的部分占了多少。比如说，总谐波失真为1%，就表示谐波信号的强度是基波信号强度的1%。这个数值越小，说明谐波失真越小，音响的还原能力就越强，音质也就越好。

　　关于总谐波失真的计算，不同的标准可能会有一些细微的差别。一般来说，我们可以通过专门的测试仪器，给音响设备输入一个特定频率(比如1000Hz，因为一般在这个频率附近总谐波失真最小)的正弦波信号，然后测量输出信号中各个谐波的电压值，再按照公式计算出总谐波失真。

　　总谐波失真(THD)的计算，就是把所有这些额外产生的谐波的能量加在一起，然后去跟原始基波的能量做比较。最后算出一个百分比。

　　计算公式简化理解：

　　THD(%)=(所有谐波能量总和/基波能量)x100%

　　例子：如果一个设备在播放1000Hz信号时，测得的THD是0.1%。这意味着，你听到的声音里，有99.9%是原本该有的1000Hz声音，还有0.1%是设备自己“制造”出来的那些2000Hz、3000Hz等谐波混杂在一起的声音。

　　总谐波失真（THD）是怎么产生的？

　　当音频信号通过音响设备的时候，如果设备是完全理想的，那么输出的声音应该和输入的声音一模一样，只有基波，没有其他多余成分。但现实中，音响设备里的电子元件，像晶体管、电子管，还有音箱的喇叭等，都不是完美的线性元件。这就好比我们开车，理想状态是沿着笔直的道路匀速行驶，但实际上总会有一些颠簸和偏离。这些非线性元件在工作时，就会把音频信号“扭曲”了，除了输出我们想要的基波信号，还会产生一些原本没有的谐波信号。这就导致输出的声音和输入的声音不一样了，这种现象就叫谐波失真。这主要发生在声音信号被处理和放大的过程中：

　　功放

　　无论是晶体管还是电子管功放，内部的电子元件在放大强信号时，很难做到完全线性的输入输出关系。输入信号增大一倍，输出可能做不到精确增大一倍，这就产生了波形畸变，也就是产生了谐波。晶体管功放追求低失真，现代设计可以做到非常低的总谐波失真(比如0.01%甚至更低)。电子管功放的总谐波失真通常高一些(可能在0.5%-5%之间)，但产生的的谐波中，那种听起来比较“温暖”的偶次谐波比例多，形成了所谓的“胆味”。

　　喇叭单元

　　这是整个系统中总谐波失真的主要来源，通常比功放高得多(优秀喇叭在典型工作状态下也可能有0.5%-2%甚至更高)。原因很复杂：

　　喇叭振膜和悬挂系统的运动不是完全理想的活塞运动。

　　音圈在磁隙中位置变化会导致磁场力不均匀。

　　大音量时，振膜运动幅度大，更容易出现非线性失真。

　　空气负载本身也会带来复杂性。

　　音箱的阻抗

　　音箱呈现给功放的阻抗(可以理解为对电流的阻力)不是固定不变的，它会随着播放的频率不同而大幅波动。功放驱动这种变化的负载时，工作状态会受影响，也容易产生额外的失真。

　　其他环节

　　音源(如CD机、解码器)也会产生失真，但现代高质量的数字音源(DAC)的总谐波失真已经可以做到非常低，比如低于0.001%，甚至到0.0001%级别，远低于功放和喇叭。线材如果质量太差或接触不良，也可能引入微小失真。

　　总谐波失真对音质的影响

　　总谐波失真对音质的影响可不小。当总谐波失真比较小的时候，比如在1%以下，一般人的耳朵很难分辨出来，声音听起来还是比较纯净、自然的。但如果总谐波失真超过了10%，那就很容易听出声音有明显的失真了。原本好听的音乐可能会变得嘈杂、刺耳，就像原本清澈的泉水混入了很多泥沙，变得浑浊不堪。

　　不同类型的谐波对音质的影响也不太一样。比如说二次谐波有时候会让声音听起来更温暖、更丰富，像电子管功放产生的二次谐波，就常常被认为能给声音增添一种独特的韵味，让音乐更有感染力，所以很多人喜欢用电子管功放来听古典音乐和人声。但三次及以上的高次谐波，如果含量过高，就会让声音变得尖锐、生硬，破坏音乐的美感。

　　总谐波失真数值高，意味着设备添加的额外谐波多，这会让声音：

　　1. 变得不清晰、发毛、发燥：最直接的影响就是纯净度下降。原本干净的声音像是蒙上了一层薄雾或者沙沙声，细节被掩盖了。歌手嗓音的质感、乐器泛音的清晰度都会受损。

　　2. 音色发生变化：不同的谐波会改变声音的味道。

　　大量的奇次谐波会让声音听起来刺耳、生硬、有金属感，让人听着容易累。

　　偶次谐波虽然也是失真，但听起来比较柔和、饱满，甚至能增加一些“温暖感”或“厚实感”。这也是为什么有些发烧友喜欢电子管功放那种声音特质。

　　3. 动态和细节受损：那些额外的谐波成分会像背景噪音一样存在，虽然可能不明显，但它们会掩盖音乐中非常微弱的细节和瞬间的强弱变化(动态)，让音乐听起来平淡、缺乏活力和层次感。

　　不过，人耳对很低水平的谐波失真并不敏感。一般来说：THD低于0.1%时，绝大多数人很难直接听出失真本身的存在。但这并不代表没影响，超低失真设备在听感上的纯净度、安定感通常会更好。THD超过2%-3%甚至更高，失真通常就比较明显了，声音会明显发浑、发破。

　　如何看待谐波失真这个参数？

　　谐波失真是音响设备一个非常重要的基础性能指标，但它也有局限性，不能只看这一个数字。

　　数值是基础：一般来说，在其他条件相当的情况下，THD数值越低，说明设备的保真能力越强，基础素质越好。追求低THD是工程师努力的方向，尤其是在功放和音源的部分，技术进步显著。

　　数字不代表一切

　　谐波成分：THD是一个总和百分比，它没有告诉你产生的是哪种谐波。前面说了，奇次谐波更刺耳，偶次谐波相对顺耳。两个THD都是0.1%的设备，如果一个奇次谐波为主，一个是偶次谐波为主，听感差别很大。

　　测量条件：THD值是在特定条件下测出来的，比如特定的频率、特定的输出功率、特定的负载电阻。在购买音响设备的时候，我们经常会看到产品说明书上标注着总谐波失真的指标。比如，某款功放可能会标着“THD<0.05%(1kHz，1W”，这就表示在输入频率为1kHz、输出功率为1W的情况下，这款功放的总谐波失真小于0.05%。这里要注意的是，有些厂家标注的总谐波失真指标，可能是在特定的测试条件下得到的。如果改变了测试条件，比如增加输出功率，或者改变输入信号的频率范围，总谐波失真的值可能会发生很大的变化。所以，我们在比较不同音响设备的总谐波失真指标时，一定要看清楚测试条件是不是一样。并且实际使用中，播放复杂音乐、驱动真实音箱、音量开很大时，THD会显著升高。喇叭的THD尤其随频率和音量变化很大。

　　其他失真类型：THD主要反映的是谐波失真。音响设备还有其他类型的失真，比如互调失真、瞬态互调失真、相位失真等。这些失真有时对听感的影响可能比单纯的THD更明显，但通常不那么容易测量和标注。

　　听感的主观性：声音好不好听，不仅仅是技术参数决定的。电路设计、元器件选择、调音风格、甚至个人喜好都起着巨大作用。极低THD的设备声音可能非常精准但略显“冷淡”或“机械”，而一些THD稍高但设计精良、调音得当的设备反而可能更“悦耳”或“有音乐味”。音箱更是如此，其声音表现是设计、单元、分频器、箱体等综合作用的结果，THD只是其中一个指标。

　　总的来说，THD是衡量音响设备“保真度”或“纯净度”的一个关键量化指标。数值低是良好声音的基础保障，尤其在功放和音源部分。对于喇叭，THD通常较高且变化大，是系统的瓶颈。但挑选音响设备时，不能唯THD论。要结合其他参数、实际听感、设计口碑和个人喜好来综合判断。把它当作一个重要的参考，而不是唯一真理。