摘要：音响系统中的失真（Distortion）是指信号重放时偏离原始波形或产生额外干扰的现象，会直接影响音质的纯净度和还原度。以下是常见的失真类型及其原理、影响：

音响系统中的失真（Distortion）是指信号重放时偏离原始波形或产生额外干扰的现象，会直接影响音质的纯净度和还原度。以下是常见的失真类型及其原理、影响：

一、非线性失真（Nonlinear Distortion）

核心特征：信号处理过程中产生了原始信号没有的新频率成分（谐波或互调产物）。

1. 谐波失真（Harmonic Distortion）

- 定义：放大器、扬声器等元件的非线性特性，导致输出信号中出现原始信号频率的整数倍谐波（如基频100Hz，产生200Hz、300Hz等谐波）。

- 原因：元件（如晶体管、线圈）的磁饱和、振幅非线性（如音量过大时元件过载）。

- 影响：低次谐波（2次、3次）可能让声音变“暖”（如电子管功放的轻微谐波失真被部分人认为“有韵味”），但高次谐波（4次以上）会导致声音刺耳、发毛，尤其高频段失真明显。

- 指标：通常用THD（Total Harmonic Distortion，总谐波失真）表示，优质音响THD可低于0.1%。

2. 互调失真（Intermodulation Distortion, IMD）

- 定义：两个或多个不同频率的信号通过非线性元件时，相互调制产生新的“和频”或“差频”（如输入100Hz和200Hz，产生300Hz、100Hz等新频率）。

- 原因：元件动态范围不足，或多频段信号混合时的非线性响应（如低音与高音同时输入时）。

- 影响：新频率会干扰原始信号，导致音质模糊、层次感混乱，尤其对复杂音乐（如交响乐）影响显著。

3. 削波失真（Clipping Distortion）

- 定义：输入信号超过放大器或扬声器的最大处理能力，波形顶部或底部被“削平”，产生严重非线性失真。

- 原因：音量过大、功放功率不足（推不动扬声器），或信号源电平过高（如麦克风距离过近导致输入过载）。

- 影响：声音尖锐、嘈杂，类似“破音”，长期削波会损坏扬声器单元（尤其高音单元）。

4. 交越失真（Crossover Distortion）

- 定义：发生在乙类/甲乙类功放中，晶体管在正负半周信号切换时，因“死区电压”导致波形在过零点处出现断裂或畸变。

- 原因：乙类功放为节省功耗，两个晶体管分别负责正、负半周信号，切换时若偏置电压不足，会导致信号衔接不连续。

- 影响：声音出现“咔嚓”“断裂”感，低频松散，动态变差（甲类功放因全程导通，无此问题）。

二、线性失真（Linear Distortion）

核心特征：不产生新频率，但改变信号的频率响应或相位关系，导致波形整体畸变。

1. 频率失真（Frequency Distortion）

- 定义：音响系统对不同频率信号的增益不一致（如过度提升低音、衰减高音），导致原始信号的频率平衡被破坏。

- 原因：分频器设计缺陷、扬声器单元频响不均匀、电路滤波元件参数偏差。

- 影响：声音失衡（如“低音轰头、高音发闷”），失去原录音的层次感（如人声被乐器掩盖）。

2. 相位失真（Phase Distortion）

- 定义：不同频率信号经过处理后，相位关系发生改变（如高频信号滞后于低频信号），破坏原始波形的时间一致性。

- 原因：滤波器（如分频器）、放大器的群延迟（Group Delay）不一致，或扬声器单元振动延迟不同。

- 影响：声音的空间定位混乱（如立体声像偏移），乐器/人声的“结像”模糊，层次感变差（尤其多单元音箱若相位未校准，问题更明显）。

三、瞬态失真（Transient Distortion）

- 定义：音响系统对快速变化的瞬态信号（如鼓点、钢琴强音）响应不足，导致波形前沿或后沿畸变（如延迟、拖尾）。

- 原因：扬声器单元的惯性（振膜质量过大）、功放阻尼系数不足（无法快速控制扬声器振动）、电路响应速度慢。

- 影响：声音“拖泥带水”，动态爆发力减弱（如鼓点失去冲击力），细节模糊（如吉他拨弦的“毛刺感”丢失）。

四、其他特殊失真

1. 动态压缩失真（Dynamic Compression Distortion）

- 信号动态范围超过系统处理能力时，强信号被压缩（增益降低），弱信号被放大，导致动态失衡（常见于廉价音响或音量过大时）。

2. 振膜分割失真（Cone Breakup Distortion）

- 扬声器振膜在高频段或大振幅下发生局部弯曲（非整体振动），产生额外的高频谐波（尤其金属振膜易出现，表现为“刺耳”的高频噪音）。

3. 电磁干扰失真（EMI Distortion）

- 外界电磁信号（如手机、电源）干扰电路，导致信号中混入杂波（表现为“沙沙”“嗡嗡”声）。

总结：失真对音质的影响

- 轻微谐波失真（如电子管功放的2次谐波）可能被视为“染色”，形成独特听感；

- 严重非线性失真（削波、高次谐波、互调）会破坏音质，导致刺耳、嘈杂；

- 线性失真（频率/相位）会让声音失衡、定位混乱，失去“原音还原”；

- 瞬态失真则削弱声音的动态和细节，让音乐缺乏活力。

音响设计的核心目标之一就是降低失真，通过优质元件、合理电路设计（如低失真功放、精准分频器）、扬声器单元优化等，实现更接近原始信号的纯净重放。

来源：HIFI音乐试听