查看完整版本: 【淺談】耳機的聲學設計 & 技術探討
頁: [1] 2 3

zhang230631 發表於 2014-1-6 10:05 AM

【淺談】耳機的聲學設計 & 技術探討

本帖最後由 zhang230631 於 2014-1-6 10:05 AM 編輯

本文源於一篇文章中的回覆作延伸討論,若有錯誤請不吝指正。

正好藉著舊文新發的機會,重新校搞,補充近期熱門的耳機量測翻譯文,請有興趣的人酌量觀看。


高阻抗耳機的優勢
Head-fi - Headphone Impedance:
http://www.head-fi.org/wiki/headphone-impedance
Pros and cons of high impedance headphones:
Headphone impedance is usually increased by thinner wire and most importantly more turns of wire in the voice coil. More turns or loops creates a larger field (area of magnetic influence). In layman's terms more magnetic force for the coil to move the diaphragm.  Thinner wire usually works out to a lighter, more responsive diaphragm. Depending on the headphone design, this may lead to more accurate response.

The displacement (amount of movement) of the diaphragm (the part that vibrates to produce sound) can be better controlled via a more accurate flux (magnetic field to pull and push the diaphragm).

Difficult to drive for small headphone amps with low output voltage and low gain.
Most high impedance headphones need an amplifier with higher voltage gain and higher output voltage, e.g. the 600 ohm Beyer DT770/880/990 series.

Allow Solid State Op Amps to work more efficiently with less distortion. Have a look at Op Amp data sheets and a graph of distortion vs. output impedance for most audio Op-Amps and you'll get the idea. This is a very complex subject, but most Op Amps are designed to output (typically) up to 10 Volts into 600 ohm loads or higher.
1. 因為更加精確的磁束,為了讓振膜在行程中更好地控制住,這會讓低頻表現更加精確優秀。

高密度且精確的磁束,令振膜的「推拉」更穩定更容易控制,透過最佳化磁路磁束分佈的方式,讓音圈在磁隙間的運動更平順、更快速,簡單之,正是讓推動振膜的力道更平順均勻,Permendur 鐵鈷合金磁驅系統或 Tesla 磁路系統均是運用類似的原理,達到相同的目的。

http://www.gmmastering.com/wp-content/uploads/2012/10/Bayer-03-1024x768.jpg
▲Tesla 技術示意圖,引用於 beyerdynamic 官網。

2. 音圈採用不同繞法,或者纏繞圈數愈多,都會增加單體的阻抗。纏繞更多圈或更多層,可以加大音圈影響的區域,能讓音圈運作得更有效率。

我想這是為何 beyerdynamic T1 是高阻抗的原因了,不過電磁鐵纏繞的圈數愈多,磁力愈強,相對地產生電感的問題。


耳機設計技術面探討
引用於耳機俱樂部相關文章,原連結已失效。
beyerdynamic 這類開背式設計,除了直接發聲的單體外,一部分低頻段的量感、延伸是靠被動發聲的結構補足,腔體結構、單體旁那圈障版雙層結構的耳罩……等,需要一段時間讓各種材料的特性磨合、穩定下來。這種設計很接近今日我們常常講的低音反射式喇叭,其實是低音反射構造的一種變化、特化形式。

優點是高效率,單體的負擔較為輕鬆,亦能有足夠的低頻量感、下潛。缺點是整個發聲系統的變數太多,需要磨合期讓系統的各項因子趨於穩定,這就是俗稱的 Burn-in。原因是特定材料的性能,剛開始往往過於緊緻,反應在聆聽上則是三頻各行其是、頻段間的銜接不良,一段時間之後才會進入正常狀態。

再來,這類低音反射結構的調整不易,實際上是以特定頻率為中心,「拉抬」一段頻段,而在目標以外的頻段衰減會很快,調整不好的話,容易被人聽出頻段銜接的空缺。而低音反射結構也容易讓人聽出頻段速度的不一致,以及多餘的氣流聲、共鳴聲之類的,也就是我們常說的「箱音」或「筒音」。

beyerdynamic 的解決方案就是以腔體基本封閉,以開鑿低音反射孔的結構為前提,儘可能地簡化結構,連反射管都沒有,Ultrasone 則保留了「低音導管」的形式。

DT880、DT990、T1 都是「開背式」耳機,也是俗稱的開放式耳機,其原理並不是架構在單體裝箱的前提,而是把單體鑲在一面障版上。Sennheiser 稱為 Open-air,beyerdynamic 稱為 Semi-open,AKG 稱為 Open-back,指的正是同一件事。

這類結構用在耳機上,有兩項優點,其一是讓單體的背波能順利擴散出去,不會在腔體內相互反射 ; 其二是沒有完全隔絕外在的環境音,聽感自然且開放。

以最普通的軟半球單體而言,音圈內的振膜區域,失真成份通常比較低,音圈外的振膜區域失真成份通常比較高,beyerdynamic 則透過腔體結構安排,讓音圈內失真比較低的振膜背後的聲波透出去。

音圈外圍失真成份較高的振膜背後則封住,以吸音棉處理掉不要的背波,而單純利用密閉空氣的振動去補強低頻段的量感與延伸。

當然實際情況不是那麼簡單,設計的時候,甚至要為不同區域的振膜作配重,AKG 的異厚振膜、DT770 / DT880 / DT990 的瘤狀紋理振膜、T1 的氣泡狀振膜,目的其實差不多,採用的方法不同而已。

綜合以上,beyerdynamic 利用高效率的磁路系統、音圈的纏繞圈數、封閉的腔體、低音反射孔...... 等設計進行調音,不過僅以低頻而論,「密閉空氣」能做有效地補償,這也是為何鐵三角的 D.A.D.S. 構造,只出現在封閉式耳機而非開放式耳機(A2000X、A1000X、A900、A700、A500……)。

L3000、W2002、W3000ANV、W5000、W1000X......等鐵三角高階封閉耳罩,這些耳機的外殼木材材質皆不同,雖是如此,部分型號如 W1000X 運用外殼上的空氣導孔以改善低頻,透過不同深度來調節聲音。

關於 D.A.D.S. 結構(雙層空氣緩衝系統),按照鐵三角的型錄說明,個人理解是 : 利用兩層構造的機殼,壓縮振膜與空氣間的距離,達到低頻凝聚的目的。鐵三角自家的 CKS 系列所搭載的雙氣室技術,也有異曲同工之妙,這讓我想到 Ultrasone 的三重獨立導管設計是否也是類似原理?

另外耳罩確實有改變聲音的作用,MDR-XB1000 即是運用超大耳罩完整地包覆耳朵,更加密閉地傳導空氣,不至於逸散。然而,70mm 巨大振膜對於低頻的影響甚鉅,MA900 也繼承此項特性,不過 MA900 為全開放式設計,而且遍佈透氣孔的耳罩,有提升「聲音在耳罩內的反射與吸收」的效果,因此需要藉由「低音透鏡」來集中低頻。

至於鐵三角 CKS、WS 系列的 SOLID BASS SYSTEM 亦是類似原理,除了磁氣迴路等高端技術外,其他方法不外乎 : 巨大振膜、低音透鏡、雙氣室、密閉耳罩……等,由於所學未深,便不深入探討下去。


旗艦耳機量測總集
The State of Flagships:
http://www.erji.net/read.php?tid=1588606&fpage=0&toread=&page=1

內文是近期國外的一篇熱門文章翻譯,透過量測數據評比耳機設計的優劣,但不能代表真正聽感表現,僅供參考。

簡略地說,場極式和靜電式有著先天上的優勢,因此在量測的某些項目獲得高分,通常場極式強項在於低頻弱項是高頻,靜電則反之,不過 STAX、HiFiMAN、Audeze 都補全自身技術上的不足,這點值得肯定。

動圈部分,HD800 做得非常之好,唯一獲得 A+ 評分的動圈式耳機,Sennheiser 的聲學設計確實高超,擁有平緩的低頻響應與極低的失真率,為動圈技術創造了新的亮點,不免讓人滿心期待若干年後的新任旗艦。

PS1000 之所以低頻失真極高,完全是因為低頻的延伸幾乎消失了,所以量測後結果自然慘烈。

SRH1840 雖然全頻段的失真極高,但卻是少數我聽過具備現場感的耳機,因此從量測數據上,僅能部分地了解耳機的特性,必須實際聆聽才能做出評斷(牽涉到個人喜好),所以當作額外的參考即可,不用認真看待。

...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容,請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div><div></div>

yazilightar 發表於 2014-1-7 10:51 AM

好文章幫忙推一下{:45:}

裡面講到了很多有用的資訊

也提出STAX、HiFiMAN、Audeze為何廣受大家推崇的原因

解決了使用技術上的瓶頸

這些瓶頸就是為何這些很久以前就有的技術會被掩埋的原因

能解決的廠商真的不多,研發起來又耗工耗時

再次感謝Z大幫忙整理和分享這些資訊{:31:}

教授早安 發表於 2014-1-8 03:03 AM

謝謝Z大 讓我増見識了
網上找的大多沒有像這網站上
用數據直接做比較,也了解為什麼可以做為旗艦耳機的原因
個人也很喜歡HIFIMAN這個品牌,一直對他們的產品抱有期待 {:31:}

gamephate 發表於 2014-1-8 09:49 AM

感謝張大不吝於此處分享這樣深度的文章
這裡畢竟還是新手居多
能夠多點像是你或著yazi大這樣的燒友真的是這個板塊的福氣{:45:}

題外話,最下面那個文章
我認為純粹是hifi跟hiend切入點的不同
沒有什麼可以爭論的,畢竟永遠都不可能有結果
旗艦耳機的失真比起,更可能是調音所造成
這部分也代表著各個廠商對〝平衡〞二字的詮釋方式

以PSK為例,雖說低頻的延伸幾乎消失,但低頻的空氣感絕對可以列入動圈耳機的前三名
聆聽古琴,古箏等樂器是尤其明顯
木頭的質感與共鳴是我聽過最接近真實樂器的

數據確實有他的參考價值
但人耳畢竟不是儀器
比起平直的響應曲線
悅耳的聲音對我們而言才是最有意義的。

(不過Orpheus例外,它已經到達另一個境界了....一隻完美兼顧曲線以及聽感的耳機,樂神之名實非虛傳)...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容,請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div>

zhang230631 發表於 2014-1-8 04:57 PM

本帖最後由 zhang230631 於 2014-1-8 05:00 PM 編輯

教授早安 發表於 2014-1-8 03:03 AM static/image/common/back.gif
謝謝Z大 讓我増見識了
網上找的大多沒有像這網站上
用數據直接做比較,也了解為什麼可以做為旗艦耳機的原因 ...
正巧今日 CES 大展,真男人發表兩款新耳機,分別是 HE-400i 和 HE-560,改進了頭戴和重量,三月份上市,希望能超越上一個世代的聲音水準。
http://i.imgur.com/PLMFY8h.jpg

重量比較:
HE-400i 360g
HE-560 380g
HE-400 440g
HE-500 502g



...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容,請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div><br><br><br><br><br><div></div>

zhang230631 發表於 2014-1-8 05:13 PM

gamephate 發表於 2014-1-8 09:49 AM static/image/common/back.gif
感謝張大不吝於此處分享這樣深度的文章
這裡畢竟還是新手居多
能夠多點像是你或著yazi大這樣的燒友真的是這 ...

【淺談】耳機的聲學設計 & 技術探討這篇文章算是舊文了,之前忘了發在 eyny,這次算是補發 + 完整版。

您說得沒錯,數據僅能作參考之用,肯定無法從指標中推論出真實聲音,因此才需要實際地試聽,而且即便平直的響應曲線,透過人耳接收之後就不會是平直的了。

因此好耳機不會是一種聲音,好聲音能稱作藝術,藝術不會侷限於一種形式,不同的欣賞角度都會有不同的美存在,而且眾家設計師對於音樂的理解不同,展現出的聲音美學自然大異其趣,版主所提到的 Grado 正是一例,John Grado 先生的作品我很欣賞,GS1000i 大概是產品線中我最喜歡的一款耳機,好聽卻真實,PS1000 我就沒辦法接受了,太過刺激不耐久聽。

大奧的實力我親身嘗試過了(雖然前端不夠匹配),樂神之名,大場面的氣勢無與倫比,只不過聽小編制時都有在聽大編制的感覺。

...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容,請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div>

skyingdog 發表於 2014-1-25 08:38 AM

感覺入耳市的耳機
會比較有立體聲的感覺
蟹蟹讓我吸收到步一樣的資訊

jak0212 發表於 2014-3-21 05:31 PM

謝謝大大的分享!!讓我學到很多新知...........
正準備為入手高階耳機呢(hd650)!!

grideey 發表於 2014-3-21 10:25 PM

有長知識喔 謝謝版主~~~~~

h0307091 發表於 2014-6-15 06:32 PM

不過在聽過一些耳機之後才發現,數據的好壞不過只是參考值,真正重要的是自己喜歡的聲音還有舒適度<br><br><br><br><br><div></div>

13670018 發表於 2014-7-6 07:55 PM

這篇很有用 我的工作也跟耳機有關
只知道音質好壞 跟模片 有無加銅環有關係
還有磁石厚度
但我覺得我應該要更了解耳機一些

cslhk05 發表於 2014-9-18 03:23 PM

最近開始留耳耳機,對於如何選購仍是一知半解,只能靠對耳了。

bluesky0989 發表於 2014-9-28 10:38 AM

真的是太專業了。感謝版大辛苦分享。

sildow 發表於 2014-10-11 08:05 PM

太專業了
完全來不明白
但是看起來應該很好用

diberter 發表於 2014-10-14 12:36 AM

太專業了這篇很有用感謝版大辛苦分享<br><br><br><br><br><div></div>
頁: [1] 2 3