很多人對于播放器推力大好不好、耳機高阻好不好等問題還比較糾結,所以今天想來談談這些耳機阻抗與耳放(隨身播放器)推力、增益、EQ等相關問題。
聲音的特點
聲音的本質是聲波,它的傳播會遵循波的特點,會反射、衍射和折射。我們首先來了解下聲音的特性,這非常重要:
(一)響度(loudness):人主觀上感覺聲音的大小(俗稱音量),由“振幅”(amplitude)決定,振幅越大響度越大。與分貝不同。分貝是人可以區分的最小的聲音響度的級差,而響度是人耳朵對于聲音強弱的主觀感覺,人們對響度的敏感程度不一樣,所以是將很多人的主觀感覺相綜合的平均值。另外人們對于相同分貝但不同頻率的純音聽起來感覺響度不同,所以有等響曲線這個東西,人耳對于2000-5000Hz的頻率敏感的多。比方說,對我們一般人類,50分貝100Hz的純音和40分貝1000Hz的純音聽起來一樣響。所以把耳放、播放器音量調大、調小,每個頻率的響度給你的感覺就會產生變化。下圖就是等響曲線。

而分貝作為客觀描述聲音的參數,同樣有參考意義:130分貝 噴射機起飛聲音,110分貝 螺旋漿飛機起飛聲音,105分貝 永久損聽覺,100分貝 氣壓鉆機聲音,90分貝 嘈雜酒吧環境聲音,85分貝及以下 不會破壞耳蝸內的毛細胞,80分貝 嘈雜的辦公室,75分貝 人體耳朵舒適度上限,70分貝 街道環境聲音,50分貝 正常交談聲音,20分貝 竊竊私語。
(二)音調(pitch):聲音的高低(高音、低音),由“頻率”(frequency)決定,頻率越高音調越高(頻率單位Hz(hertz)赫茲,人耳聽覺范圍20~20000Hz。 20Hz以下稱為次聲波,20000Hz以上稱為超聲波)例如,低音端的聲音或更高的聲音,如細弦聲。我的辯音范圍是20-19000Hz左右,已經有點退化了。一般耳機都會有頻響曲線,如下圖,曲線越平直就越趨近于真實的回放。逼側的黃色曲線就是明顯低頻失真了。一般頻響曲線要結合等響曲線一起看,大多數耳機設計調音時頻響在1000-5000Hz會有低谷,5000-10000Hz有個波峰,這是因為人對于1-5kHz的聲音特別敏感,對高頻聲音卻不那么敏感。這樣調音三頻才會比較平衡,不過由于個體差異,對三頻的敏感程度各不相同。

耳機算是整個高保真回放系統中失真最大的部分了,高保真轉盤、解碼、耳放失真都挺小的。下面是各種聲源的頻率范圍

(三)音色(music quality):音色是由于發音體的材料性質、結構形狀、發聲方式、及其泛音的多少等不同方面來決定的。歌手的聲音都比較獨特,具有很強的辨析度,這是因為音色不同,而模仿秀則是模仿歌手發聲的振動方式、基音、泛音,歌唱出極其相似的聲音。而有的藝術家甚至可以模仿樂器的音色(beatbox)。不同樂器能發出涵蓋相同頻率的聲音,但我們仍然可以辨別出不同的樂器,這是音色使然。但耳機、音響可以非常好的模仿發出世間各種聲音,因為其接收到準確信號后還原了各種聲音的波形,形成回放(playback)。
如果你是學音樂的話,聲音的特性則是四項,多了一個聲音長短(時間)。
耳機如何工作?
動圈耳機為例,耳機中有永磁體,有振膜和線圈。電信號流經線圈,與永磁體間產生吸力或斥力,帶動振膜正向或負向扇動,形成聲波。振膜動的頻率快,即是高音;動的頻率慢,即是低音。扇動的幅度大,便是大聲,幅度小即是小聲。
為什么一個振膜可以同時發出幾個不同位置、不同的樂器和人聲的聲音?
空間感、位置是基于左右聲道傳入耳朵中的時間差、還有反射衍射等大腦進行綜合判斷后的結果。而不同的樂器、人聲有不同的聲音頻率,從實質上講高低頻仍然是聲波,借用一張圖片來說明

如果去聽現場音樂會,雖然有a和b兩種樂器,但人耳的鼓膜聽到的音樂形成的振動會是C波形,但大腦仍能還原出a和b兩種樂器單獨的波形。同理,動圈耳機播放古典音樂會,耳機振膜產生的波形就是C,但多動鐵耳機則分頻器把高低頻聲音分開,指揮每個單元播放某個頻段的聲音,多個單元通力合作,同時工作產生了多個波形,再到鼓膜上匯聚成一個C波形。
耳機阻抗是否越大越好?
我們先談一下耳機的阻抗和靈敏度,阻抗是存在于交流電中的,為什么是交流電而不是直流電,因為線圈會根據電流方向向著永磁體做正向或者負向運動,帶動振膜產生聲波。阻抗不是電阻恒定不變,但也遵循Z=U/I的計算公式。對于動圈耳機而言,提高耳機的阻值,降低耳放的輸出內阻,都是為了讓耳機吃到更多(或更合適)的電壓電流,從而充分的驅動耳機。另一方面大阻抗往往是為了減小分割振動的影響,設計制造多軌大線圈(也增大散熱面積,使耳機沒那么容易燒機)造成的,更容易提高對振膜的控制力,降低弱信號的失真。下圖為振膜發出不同頻率時的運動狀態。

低阻耳機由于阻抗小,容易得到較好的功率,發聲容易,像812、TH900那種磁通量很大的單元,小推力下也還不錯。但容易過推,或者無法進入耳放最佳的音量位置里,不能在耳放最佳電氣狀態的推動下施放功力,高頻刺耳,有用力過猛的感覺。
而靈敏度則是指向耳機輸入1毫瓦的功率時耳機所能發出的聲壓級。高阻耳機是阻抗高,不容易產生大電流,所以不容易出聲,而低阻低敏耳機是雖然有了不小的電流,但就是不靈敏,聲音很小。低阻低敏多是平板像HE6,不過LCD4倒是靈敏度不低了。
對于大部分耳放來說耳機阻抗高已經不是問題了,提高電壓便是,卻解決了大部分的難題,聲音也相對比較穩定。阻抗低,容易推響,但對耳放設計者來說提高耳放控制力比提高電壓難度大得多。所以對動圈來說還是高阻好。當然現在FOCAL都已經出了低阻動圈旗艦,相信這些問題現在也不是非常困擾的因素。
耳放的推力越大越好嗎?
雖然對于高阻耳機來說,插手機也能推到正常聽音大小(即耳機在手機上吃到的功率還是會同在國磚上吃到的功率一樣),其實一般耳機的靈敏度吃到1mw的功率便能有90多分貝的聲音,接近氣壓鉆機的聲音大小了。但1.手機開大音量時其放大芯片失真率很高了,2.功率雖然夠了,但關鍵的電流小了,低中高頻都會平平淡淡,沒有力氣,推不開。所以國磚都比較推崇大推力,還要幾檔增益,這樣才受歡迎。下圖是兩款耳放的輸出電流的比較,綠色的耳放電流輸出能力受限,被削峰了,音質會受影響,手機更是如此

推力大固然好,推力大是指的上限推力大,而不是起始推力大。所以國磚的功率該小的時候能小(推低阻耳機時開小音量),該大的時候也能大(推中高阻耳機時開大音量),高低阻通吃?
其實還有不失真最大功率這個概念,一般指放大線路諧波失真THD在0.1%以下的最大功率,像SONY D100音量旋鈕轉到頭耳朵肯定爆了,但是那個音量你根本不能開很大,因為稍稍大一點就失真了。AK的機器也是推力秀氣著稱,也是同樣的問題,音量開大了就會失真,但推推普通塞子絕對不會失真的。
接著來說說輸出功率是怎么來的,DAC芯片對于歌曲解碼后,DAC芯片輸出信號電平會有一個放大倍率,DAC的信號直接放大是不失真的,玩過的LYRA、HILO、金老婆里調節的輸出增益是調節DAC的放大倍數(HILO也可以調節其他增益,可玩性非常高),一般來說DAC輸出的標準電壓信號是2Vrms。另外耳放、放大電路會將電壓放大、電流也放大(不過一般后級才放大電流,這也說明了一般耳放難以推動HE6,必須有后級功放大電流才好驅動),大多數的播放器高增益選項也是在放大電路里起作用,增加電壓擺幅。最后的音量調節旋鈕(電位器)便是一個可變電阻,控制音量衰減幅度,看看C4,這個可變電阻就跟高中物理實驗中用到的很像。

一般來說,設計師會把耳放或播放器最佳的電器狀態設置在20%-50%音量之間(也有例外,享聲M1PRO則是在90%以上),如果你插上耳機,正常的聽音音量剛好落在這個范圍內,那就是極好的(高低增益的設計一部分就是這個原因,低阻耳機用低增益可以落在這個范圍內,但高阻耳機用低增益則遠遠超出了這個范圍,而使用高增益剛好又可以落在這個范圍里了)。這樣大推力的耳放對低阻高敏耳機就有點不友好了,因為可能只用5%的音量就已達到正常音量大小,這時加阻棒效果會好點兒。另外推力太大會導致底噪聲,其實就是耳機中電流過高引起的。
DAC的信號直接放大是不怎么損傷音質的,但放大線路中用運放三極管二極管等放大方式雖然提高了功率,但也會將噪音訊號放大,所以增益也要慎用。
為什么播放器開小音量和大音量下,同一副耳機的聽感不一樣?
音量旋鈕調大,并不是簡單的像你想象的那樣只把耳機響度調大了,耳機的三頻也跟著有了些許變化,為什么?1、耳機放大器在不同的輸出功率下,其頻響是不同的,通常輸出功率越大,其頻響指標就越差。而且這種變化有時并不是線性失真,有時低頻放大了2倍,但高頻可能只放大了1.8倍。2、而耳機由于其自身的負載特性、阻抗的不固定性,頻響曲線在不同的測試環境中也不一樣。3、前面所提到的等響曲線的存在。這些因素都導致了同一副耳機在小音量和大音量時聽感不一樣。正常情況下,我們還是適宜把音量開到正常的聽音音量,把增益調到適宜的檔位。
另外高頻在空氣中的衰減比低頻厲害得多,不信你開大音量,再把耳罩拉遠一點,看看還刺耳不。所以頂尖的耳機為了有效控制高頻會把單元拉的離耳朵遠一些,像RS1那樣的貼耳的單元高頻就很爆炸,而高保真的箱子不進行特殊的設置高頻絕對不會刺耳,所以高端箱子對于耳機來說確實更保真一些。
器材在同一平臺上進行比較究竟科不科學?
往往我們要AB兩個耳機,就搬出一套前端,把兩只耳機來回插在這套前端上,比較兩者的聲音,這究竟科學嗎?
我認為這是不科學的,就是站在同一起跑線上,會出現一個問題,阻抗不同,靈敏度不同的耳機插在相同前端的時候,吃到的電流不一樣了,這樣就導致有可能a耳機(低阻耳機容易出現此情況)高頻過了,低頻剛好。但b耳機(高阻)插在相同前端,低頻剛好,高頻也剛好,三頻均衡。這樣大家就會覺得b耳機好。但是如果有人專為a耳機設計一款輸出功率相匹配的耳放,情況就不一樣了,a耳機就會高低頻都不錯,三頻均衡,但b耳機因為阻抗過高,低頻不受太大的影響,但高頻衰減程度大,就會覺得三頻不均衡。這樣就覺得b耳機不如a耳機。所以使用同一平臺來進行同場PK,往往有一方更吃香。同時也沒有什么耳放是萬能的,能推好很多個不同參數的耳機。
我非常希望像farrel一樣,什么耳機都能用上最好的前端去PK,只可惜口袋中的金錢不同意啊,放上F壕的一張圖片

EQ究竟靠的住嗎?
EQ是用來調節音效的工具,音頻工作者為了得到監聽的效果,使耳機的頻響曲線變得直一點,會對EQ進行相應的調節,最終達到他們的目的,應該說來是個好東西。下圖是傳統的EQ均衡器,每一個頻域由一個電位器控制。

現在EQ則是通過DSP算法來改變相應頻域的聲音,按理來說除了改變該頻域的響度大小外不應該有其他的改變的(量感),但實際情況卻改變了原本音樂中太多的要素,不是音樂錄制者所希望傳達給聽眾的原始聲音了。
見下圖飛傲X7的EQ調節,我將所有的頻域(每高八度即頻率翻倍)都統一調到+6db,這里你簡單看成+6分貝音量吧,按理說這個EQ效果就是音量調小6db時也獲得打開EQ之前相同的聽感,而且31Hz以下和16000Hz以上應該是明顯的滾降,實際卻是低頻量增加了,高頻也明顯變亮了。因此我不太相信這些播放器的數字EQ算法了,不過相應的調節臨時彌補下聽感還是可行的。

最后感謝下我發燒路上不厭其煩教導我的朋友老師們,非常感謝你們 |