耳机常识 - 微型电声器件设计室 - 声学楼论坛

抄一篇关于耳机的文章

1．耳机的类型
耳机是根据其驱动器(换能器)的类型和它的佩带方式分类的。
1．1驱动器技术
1．1．1动圈式
动圈式耳机是最普通、最常见的耳机，它的驱动单元基本上就是一只小型的动圈扬声器，由处于永磁场中的音圈驱动与之相连的振膜振动。动圈式耳机效率比较高，大多可为音响上的耳机输出驱动，且可靠用。 1．1．2等磁式
等磁式耳机的驱动器类似于缩小的平面扬声器，它将平面的音圈嵌入轻薄的振膜里，象印刷电路板一样，可以使驱动力平均分布。磁体集中在振膜的一侧或两侧(推挽式)，振膜在其形成的磁场中振动。等磁体耳机振膜没有静电耳机振膜那样轻，但有同样大的振动面积和相近的音质，由于其振膜质量大和磁路的结构，使它的效率偏低，不如动圈式耳机易于驱动。YAMAHA的HP2耳机是等磁式商品耳机的一个代表。
1．1．3静电式
静电耳机有轻而薄的振膜，由高直流电压极化，极化所需的电能由交流电转化，也有电池供电的。振膜悬挂在由两块固定的金属板(定子)形成的静电场中，当音频信号加载到定子上时，静电场发生变化，驱动振膜振动。单定子也是可以驱动振膜的，但双定子的推挽形式失真更小。静电耳机必须使用特殊的放大器将音频信号转化为数百伏的电压信号，通过在功率放大器的输出端连接变压器的办法也可以驱动静电耳机，这一方案在60、70年代的静电耳机上得到广泛采用，它是对静电耳机放大器昂贵的成本的妥协，信号质量达不到专门设计的静电耳机放大器的水平。静电耳机结构精密，对材料要求高，而且多为手工装配调试，故价格昂贵。静电耳机由于定子和振膜间的距离有限，振膜的行程受限，所能到达的声压级没有动圈式耳机大，但它的反应速度快，能够重放出各种微小的细节，失真极低。
1．1．4驻极体
驻极体耳机也叫固定式静电耳机，它的振膜本身就是极化的或者由振膜外极化物质发射的静电场极化，不需要专门设备提供极化电压。驻极体耳机具有静电耳机大部分的特点，但是驻极体会逐渐去极化，音量变小，性能降低，需要更换振膜，其寿命一般约5-10年。
1．1．5无线耳机和无绳耳机
它们由两部分组成，信号发射器和带有信号接收和放大装置的耳机(通常是动圈式的)。发射器与信号源相连，也可以在发射器前接入前级来改善音质和调整音色。
无线耳机一般是指以红外线传输信号的耳机系统，无绳耳机是指采用无线电波传输信号的耳机系统。红外耳机的工作频率从几KHz到几MHz，有效距离大约10米，耳机要在可视范围内；无线电耳机工作频率为VHF 130MHz-200 MHz、UHF 450 MHz -900MHz，大多数无绳耳机工作在UHF，可传输范围达100米，可以绕过障碍物。两副或多副无线/无绳耳机可能会相互干扰，所以选择它们的时候最好选择有多个工作频率的品种或者专业耳机品牌生产的抗干扰能力强的产品，对于无绳耳机，工作在UHF比在VHF上受干扰的可能要小。这两种耳机都有背景噪声，较高档的型号都采用了降低噪声的技术。现在SENNHEISER和AKG等公司有采用数字传输技术的无线/无绳耳机产品，所谓数字传输是发射器内置A/D转换线路，将音频模拟信号转换为数字信号并发射出去，耳机内置D/A转换线路将收到的数字信号还原为模拟信号。数字信号传输的抗干扰能力强，信号损失很小，背景噪声相当低，音质与D/A和A/D的转换精度相关，如AKG的HEARO888 UHF无绳耳机采用了18bit、44.1KHz的转换精度，可以实现CD音质水平的高信躁比和大动态。选择无线/无绳耳机还要注意的是电池的使用时间，一般不应低于8小时。
1．2耳机的结构
耳机的外壳和耳垫的设计是有联系的，外壳封闭的耳机一般是绕耳式耳垫，外壳开放的耳机常见的是压耳式耳垫。耳塞则分为塞式和听管式，后一种有橡皮外套或密封圈，可以提供很好的隔音性能。
1．2．1开放式耳机
耳机的外壳是开放的，耳垫可以是绕耳式或压耳式的。开放式耳机质量轻，佩带舒适，声音自然，无压迫感，低频准确。因为是开放的，声音会向外界泄漏，外界噪声也会进入，在声音比较大的时候，声音的泄漏是比较严重的，外界可以听到，也可以馈给麦克风。如果耳机开放的程度很高，可以听到另一边单元发出的声音，形成一定的互馈，使得听感自然。
还有不是经常提到的半开放耳机，以前人们曾把上面所说的开放式耳机就称做半开放式耳机，因为虽然耳机外壳是开放的，但耳罩并不是完全开放的。现在所说的半开放耳机是指耳机的开放是选择性的，即只对某些频率开放对其它频率是封闭的，或者是在一定方向上是开放的在其它方向是封闭的。
1．2．2封闭式耳机
耳机的外壳是封闭的，耳垫紧密的罩住耳朵或压住耳朵，防止外界声音进入，这种耳机的耳垫大多式绕耳式的，声音外泄的很少或根本不泄漏，在专业监听中使用的很多。声音一般来说非常清晰，细节丰富，低频响应非常好，但由于低频可能在外壳和振膜形成的腔室内多次反射造成低频上段抬升，低频可能会过多过重，或有压迫感，对大多数人来说封闭式耳机没有开放式耳机舒适。
耳塞这里不多说，高档的监听耳塞都是听管式的，频率响应是根据个人的听觉曲线设计的，声音是非常令人满意的，使用不当有损害听力的可能。
2．改善空间感的方法
耳机的空间感一直是令人不满意的(另一个是低频)，这应该说不是耳机的缺点，而是耳机的特点。耳机就是把两只小扬声器挂在头两侧(耳机最初就是这样产生的)，声场自然是在头中的。现代录音往往采用多麦克风收音，单点录音和人头录音的唱片很少，这也是耳机空间感不良的一个原因。为了改善“头中效应”，使耳机听感更符合人的生理和心理特点，就要对空间进行模拟，其主要方法有三种：互馈(crossfeed)、定位前移(in-front localization)、环绕声(surround)，前两种方法用于两声道立体声系统，环绕声用于多声道系统。
2．1互馈
如AKG K1000、Precide Ergo、Jecblin Float，它们的发声单元没有耳罩包裹，距离耳廓有一段距离，这样每只耳朵都能听到另一边单元发出的声音，这种互馈再加上耳廓的声音定位作用，声场会更靠前，富有深度。
2．2定位前移
如Vivanco SR2000IFL，一般耳机的单元直接向听者的耳朵发出声音，Vivanco SR2000IFL的单元则置于耳朵斜前方去模拟日常聆听时声音的传递方式，SONY、STAX和AUDIO TECHNICA的一些型号也采用了这种设计。
2．3环绕声
2．3．1四声道系统
如AKG K290，每边有两个驱动器，前后排列，每个驱动器负责一个声道的重放，当馈给其环绕声信号时，会得到比较理想的环绕效果。聆听普通双声道节目时，声像较普通耳机会开阔一些。
2．3．2 Sennheiser的Surround耳机
它的环绕声部分独立出来，挂在肩上，主声道耳机还是传统的方式，头部可以随便移动，现在已有for PC的产品。
2．3．3模拟环绕声
就是用环绕声处理器模拟出的环绕声效果，耳机使用的是传统的双声道耳机，采用这种技术的产品市场上有很多，AKG有HEARO系列环绕声耳机和处理器，采用了Dolby定向逻辑和Dolby数字格式；Sennheiser也有类似的产品，如Lucas、DSP360；Dolby公司新推出了基于Dolby AC-3的Dolby Headphone。这些系统需要有较高档的，已具有良好声场的耳机配合才能充分发挥其效果。
3．任何衡量一副耳机
3．1音质
衡量耳机可以用一些评价音箱的方法，但耳机的听感与音箱是不同的，音箱发出的声波在空气中衰减、发生干涉，与人的头和耳朵相互作用，耳机的声音是直接进入耳朵的。
什么是高保真耳机？国际电工委员会IEC581-10标准中高保真耳机的主要性能是：频率响应不小于50Hz到 12500Hz；典型频率响应的允许误差±3dB；频率响应曲线的斜率不超过每倍频程9dB；在250Hz-800Hz内左右单元在同一倍频程带宽内平均声压级之差不超过2dB；100Hz-5000Hz范围内，声压级为94dB时，谐波失真不超过1%，100db
时不超过3%；耳机的频率响应在2KHz-5KHz之间允许有所下降，以改善透明度和空间感。
耳机相对于音箱的最大优势在细节上，实际聆听一副优秀的耳机应该是声音清晰、细节丰富、无可闻失真；低频深潜而清晰，得到有效的控制；平衡感好，高频不过亮或过暗。对于任何一副耳机，三个频段不可能都是十分完美的，请根据自己的需要和好恶合理选择。由于人头和耳朵的形状是不同的，一副耳机对不同人会有不同的听感，所以任何推荐只能作为参考，有机会一定要亲自聆听。
3．2舒适性
耳机的舒适性是相当重要的，使用耳机的同时如还有其它的活动也要考虑进去，一副耳机不能太紧也不能太松，应可以长时间佩带。头带和单元的可调整性可以保证不同头部形状和不同用途的使用，专业音频人员有时需要单只单元监听，单元就需要能够旋转，导线的长度和入线方式也是影响使用的一个因素。在调整头带长度时要注意：头带短，对头顶的压力大，耳罩对头的压力就小，头带长时相反，三点的压力要取得平衡才是最舒适的，对于自适应头带这个问题就不存在了。
3．3耐用性
耐用性在便携音响和专业领域是非常重要的，便携音响的耳机比较轻小，容易被损坏；专业耳机使用和移动频繁，线也容易被踩断和拉断，要求耳机制造的非常坚固，而且部件易于维修和更换。
另一个与耐用性相关的是承受功率，很小的功率就可以把耳机推的很大声，超过承受功率时就有损坏耳机的可能，一般民用耳机的承受功率小于100mW，专业耳机在100mW-1000mW。高阻抗耳机的音圈抗性较强，不象低阻抗耳机音圈对功率变化那样敏感，更加耐用。
4．耳机的参数
耳机的技术参数很重要，但也可能是误导人的，参数漂亮的耳机音质未必好，参数平平的耳机声音未必不好。
4．1阻抗
耳机的阻抗是其交流阻抗的简称，它的大小是线圈直流电阻与线圈的感抗之和：Z=(R2+ω2L2)1/2。
民用耳机和专业耳机的阻抗一般都在100Ω以下，有些专业耳机阻抗在200Ω以上，这是为了在一台功放推动多只耳机时减小功放的负荷。驱动阻抗高的耳机需要的功率更大。
4．2灵敏度
平时所说的耳机的灵敏度实际上是耳机的灵敏度级，它是施加于耳机上1mW的电功率时，耳机所产生的耦合于仿真耳(假人头)中的声压级，1mW的功率是以频率1000Hz时耳机的标准阻抗为依据计算的。灵敏度的单位是dB/mW，另一个不常用的是dB/Vrms，即1Vrms电压施于耳机时所产生的声压级。灵敏度高意味着达到一定的声压级所需功率要小，现在动圈式耳机的灵敏度一般都在90dB/mW以上，如果是为随身听选耳机，灵敏度最好在100dB/mW左右或更高。
音箱的灵敏度是输入1W功率在1米处产生的声压级，对于灵敏度数值相近的耳机和音箱，耳机所需的功率相当于音箱的1/1000，实际生活中这个比值还要小，因为很少有人在1米的距离上听音箱。
4．3失真
耳机的谐波失真一般很小，在最大承受功率时其总谐波失真(THD)小于等于1%，基本是不可闻的，较扬声器的失真小的多。
4．4频率响应
灵敏度在不同的频率有不同的数值，这就是频率响应，将灵敏度对频率的依赖关系用曲线表示出来，便称为频率响应曲线。人的听觉范围是20Hz-20000Hz，超出这个范围的声音绝大多数人是听不到的，耳机能够重放的频带是相当宽的，优秀的耳机已经可以达到5Hz-40000Hz。一般耳机给出的频率响应其不平坦度为±10dB，专业耳机和某些高档耳机给出的频率响应的不平坦度为±3dB，这就造成了许多中低档耳机频响惊人，高档耳机频响平平的现象。一只频率响应曲线真正平直的耳机它的声音不会好，因为耳廓和耳道存在着复杂的反射和梳状滤波效应，所以在耳机设计时常常采用均衡的办法，使内耳道内频率响应曲线是平直的。
4．5扩散场均衡
耳机的均衡方式有两种：自由场均衡和扩散场均衡，自由场均衡假设环境是没有反射的，如旷野；扩散场均衡则模拟一个有反射的房间，它的听感比自由场均衡要自然。国际电工委员会有关测试扩散场平坦度的方法见标准 IEC60268-7。扩散场均衡是以标准的头部、耳廓和房间为模型的，不同的人获得的改善是不同的。
5．高保真耳机的选购
选择耳机要明确自己的需要和投资能力，广泛的了解和调研不同耳机的适应音乐类型，驱动难易程度，舒适程度，便携性能、售后服务等，最好能够亲自聆听。
欧洲的AKG、BEYERDYNAMIC、SENNHEISER三大耳机品牌都有50年以上的耳机/话筒生产设计历史，产品线完整、技术成熟，经验丰富，有各自完整的设计理念，质量可靠，声音流畅自然。一些欧洲的小品牌如Ultrasone、Egro 等也有优秀的产品。美国的GRADO有独特的声音和外观，极具个性魅力，是HIFI耳机的典型代表。美国的KOSS公司是一家大型的耳机制造企业，产品线比较丰富，大部分是面向普通消费者的消费电子类耳机产品，也有供发烧友使用的高档HIFI耳机，它的耳机价格低廉，音质好，便携性好。日本的STAX是一家专门生产静电耳机的公司，它的静电耳机不论是在过去还是现在都是人们关注的焦点，有日本的半个Hi－End品牌的美称。 AUDIO TECHNICA公司是日本一家世界知名的专业音频设备制造商，专业耳机和HIFI耳机产品丰富，声音独具魅力，工艺和外观十分精美。 SONY也有几款不错的HIFI耳机和专业耳机。日本的消费电子类耳机产品商业化趋向严重，型号繁复，重视外观的新潮和性能的宣传，实际聆听未必令人满意，应谨慎选择。

主题：耳机常识