13 (第 13 章)Spectrogram

跟瀑布圖看的是同一件事,但換一種畫法—— 而換了畫法之後,有些原本看不見的東西會突然變得很明顯。

13.1 📖 理論:為什麼要有這一章

第 12 章的瀑布圖有兩個先天限制:

  1. 前面的山脊會擋住後面的 —— 立體圖必然有遮蔽問題,某個頻率的拖尾可能被前排擋掉
  2. 只適合低頻 —— 中高頻的細節在瀑布圖上擠成一團

Spectrogram 用完全不同的方式呈現同一份資料:它把「能量」畫成顏色,而不是高度。

於是三個軸變成:橫軸時間、縱軸頻率、顏色=能量。沒有遮蔽問題, 而且整個 20 Hz–20 kHz 可以一次看完。

什麼時候該用它而不是瀑布圖?

情境 用哪個
只看低頻模態的拖尾 瀑布圖(比較直觀)
想一次看完全頻段的時間結構 Spectrogram
懷疑某個頻率有異常的長拖尾但瀑布圖被擋住 Spectrogram
找中高頻的反射與梳狀濾波 Spectrogram 或 ETC
要給別人看、要好懂 瀑布圖

13.2 🔬 原理

13.2.1 它是怎麼算出來的

跟瀑布圖完全一樣:把脈衝響應切成一段一段、各自做傅立葉轉換、再依時間排開。 唯一的差別是呈現方式——瀑布圖用高度,Spectrogram 用顏色。

所以第 12 章那個「時間解析度與頻率解析度不可兼得」的取捨,在這裡同樣成立: 窗切得短,時間看得細但低頻算不準;窗切得長,低頻準但時間糊掉。

13.2.2 顏色怎麼讀

REW 的預設色階大致是:紅/黃=能量高,藍/黑=能量低。

判讀的關鍵不是「哪裡是紅的」,而是:

紅色往右邊延伸多長。

橫軸是時間,所以「往右拖」就等於「衰減得慢」。 一條在某個頻率高度上、往右延伸很長的紅/黃色帶,就是那個頻率在拖尾。

這跟瀑布圖的「山脊往後拖」是同一件事,只是換成從上往下看。

13.2.3 為什麼它能看到瀑布圖看不到的

因為沒有遮蔽。瀑布圖是立體透視,前排的高山脊會擋住後面的東西; Spectrogram 是平面俯視,每一個時間×頻率的點都畫得出來。

實務上最常見的例子:一個振幅不高但拖很久的共振, 在瀑布圖上因為山脊矮、又被鄰近的高山脊擋住而看不見,在 Spectrogram 上卻是一條明顯的長帶。


13.3 🛠️ 操作步驟

13.3.1 開啟

量測清單選一筆 → 圖表分頁切到「Spectrogram」。

13.3.2 建議設定

參數 房間低頻分析 全頻段檢視
頻率範圍 20–300 Hz 20 Hz–20 kHz
時間範圍 0–500 ms 0–100 ms
窗長 長(300 ms 級) 短(幾 ms 級)
動態範圍 35–40 dB 40–50 dB

💡 跟前面幾章一樣:把設定固定下來。 Spectrogram 的外觀對設定極度敏感,不同設定的兩張圖沒有可比性。


13.4 📊 真實 REW 圖表判讀

(圖片預留位置)Spectrogram:橫軸時間、縱軸頻率、顏色代表能量

Figure 13.1: (圖片預留位置)Spectrogram:橫軸時間、縱軸頻率、顏色代表能量

13.4.1 判讀 SOP

第一步:先看左邊那一條垂直的亮線——那是直達音。

正常情況下它應該是窄而清楚的一條。如果它糊成一片, 代表你的時間窗設定或量測本身有問題(回第 10 章做體檢)。

第二步:從左往右掃,找「往右延伸最長的亮帶」。

不是找最亮的,是找最長的。這跟第 12 章的原則一樣:高 ≠ 久。

第三步:讀出那條亮帶的頻率(縱軸),去對照第 17 章算出的模態頻率。

對得上 → 房間模態 對不上 → 往裝潢共振、家具共鳴、喇叭箱體去找

第四步:看中高頻有沒有「一條一條的橫紋」。

如果在某個時間點之後出現規律的水平條紋,那通常是梳狀濾波—— 由某個強反射與直達音干涉造成。這時候換去看 ETC(第 11 章)找出那個反射面。

第五步:注意有沒有孤立的亮點。

在應該已經安靜的時間出現一個孤立的亮塊,多半是量測中混進了外部噪音 (關門、講話、手機震動)。這筆資料要重量。


13.5 ⚠️ 常見錯誤

錯誤一:以為它跟瀑布圖是兩種不同的量測

不是。同一份脈衝響應、同一套演算法,只是換個畫法。 它們不會給出互相矛盾的結論——如果你覺得矛盾,那是設定不同。

錯誤二:追求「全藍」的圖

全藍代表沒有能量,那是無響室。真實房間本來就有殘響, 目標是沒有異常突出的長亮帶,不是整張圖乾淨。

錯誤三:用同一組設定看低頻與高頻

低頻要長窗、高頻要短窗,這是物理限制(第 10 章)。 一組設定不可能同時看好兩端——分兩次看。

錯誤四:被色階騙了

不同的動態範圍設定會讓同一份資料看起來天差地遠。 把動態範圍設窄,圖會變得「很紅很嚇人」;設寬則什麼都看不到。 固定用同一個值。


13.6 💡 專業技巧

技巧一:用它做「瀑布圖的第二意見」

看完瀑布圖之後再看一次 Spectrogram。如果 Spectrogram 上有一條瀑布圖沒顯示的長亮帶, 那八成是被遮蔽掉的——而那條往往正是你一直找不到的問題。

技巧二:它是找「裝潢共振」最快的工具

裝潢共振的特徵很好認:一條很窄、很長、頻率固定的亮帶, 而且對照模態表找不到對應。找到頻率之後,用第 12 章教的方法 (訊號產生器單頻掃描)去房間裡找出是哪個東西在響。

技巧三:處理前後各存一張,並排比較

跟前面所有章節一樣——看變化不要看絕對值。 貼了吸音材之後,那條長亮帶有沒有變短,一眼就知道。

技巧四:中高頻用短窗看反射

把窗設到幾毫秒、頻率範圍拉到全頻段、時間縮到 0–50 ms, 你會看到早期反射在圖上變成一條一條垂直的細線。 這是 ETC 的另一種視角,有時候比 ETC 更容易看出反射的頻譜內容 (某些反射只在特定頻段強,這件事 ETC 看不出來)。


13.7 ✅ 本章重點

  1. Spectrogram 與瀑布圖是同一份資料的兩種畫法:一個用高度、一個用顏色。
  2. 它的優勢是沒有遮蔽,而且可以一次看完全頻段。
  3. 判讀重點是「亮帶往右延伸多長」,不是「哪裡最亮」。高 ≠ 久。
  4. 中高頻的規律水平條紋=梳狀濾波,去查 ETC 找反射面。
  5. 窄而長、對照不到模態的亮帶 → 高度懷疑裝潢共振。
  6. 低頻長窗、高頻短窗,分兩次看;動態範圍固定,否則沒有可比性。

13.8 🎯 實戰練習

練習 13-1|兩種畫法對照(10 分鐘)

同一筆量測,先看瀑布圖找出「拖最長的三個頻率」, 再切到 Spectrogram 用同樣的頻率與時間範圍,看能不能找到同樣的三個。

如果 Spectrogram 上多出第四條,那就是被瀑布圖遮蔽掉的——記下它。

練習 13-2|找裝潢共振(15 分鐘)

把 Spectrogram 設成 20–300 Hz、500 ms,找出最窄最長的那條亮帶,讀出頻率。 拿它跟第 17 章算出的模態頻率比對。

對不上的話,用手機播那個頻率的正弦波,在房間裡走一圈找出在響的東西。

練習 13-3|動態範圍的把戲(3 分鐘)

同一張圖,把動態範圍依序設成 30 / 40 / 50 dB 各截一張。 你會看到同一份資料從「災難」變成「乾淨」。

跟第 8 章的 Y 軸練習是同一課:先固定設定,再談判讀。


下一章預告: 前面三章都在看「拖多久」,但都是用眼睛估。 第 14 章的 RT60 會把它變成一個數字—— 而那個數字有它適用的條件,用錯地方會得到完全誤導的結論。