【doc】音响王国“葵花宝典”——耳机篇

【doc】音响王国“葵花宝典”——耳机篇 音响王国“葵花宝典”——耳机篇 瞀响技术 AV{cHoo奠}llAV世界 在音响王国里,有一种很重要的器材就是耳机, 不管是数千元的高保真耳机还是随身听耳机,都会给 听者带来无限的音乐享受. l按振膜单元技术分类 耳机的分类首先是根据所采用的振膜单元(耳机 扬声器)技术,然后是佩戴的方式来区分.挑选耳机 正如人们所说的"萝卜白菜各有所爱",一种型号的 耳机不可能适合所有的人.选择耳机的最好可以 从一个人的耳朵的大小和形状来入手,接下来考虑什 么时候,在什么场合使用,当然还要考虑耳机的音质. 1.1动态型耳机 动态型耳机是最常见的类型,也称作移动线圈式 耳机,形式各种各样,从轻巧的可折叠式耳机到笨重的 录音棚监听耳机.他们有振膜单元,也就是缩微的扬声 器单元.单元中有一个和中央声音线圈相连接的振膜, 在一个由永久性磁铁所产生的磁场内来回移动而产生声 音.这类耳机效率非常高,也容易驱动.动态式耳机非 常可靠,在录音棚里及其他领域最常见. 1_2等磁力线动态型耳机 这种耳机的振动单元就像微型化的磁力平板式音 箱.他们有一个薄薄的振动膜,里面嵌着像印刷电路 板一样的声音线圈,以均衡地分配驱动力.在振动膜 两侧的磁力组件提供磁场,振膜就在这个磁场中振 动.等磁力线振膜耳机不像静电式耳机那么轻,但是 有同样大的辐射区域和非常相似的声音保真度,他们 不如动态式耳机效率高,播放的声音也不那么大. 1.3静电式耳机 静电式耳机重放音乐有非常丰富的细节和特别低 的失真,因为其响应速度非常的快.一个分离的高电 压直流电源f激励器)使振膜产生极性,使振膜悬浮 在两片被称作定子的金属片中间,如图1所示.极性 化f或偏移)电压最常见是基于直流电源的,但也有 靠电源供电的激励器. 图1静电式耳机的振动单元的振膜 当一个音频信号加到定子上后,就会调节静电场, 移动振膜.做单定子的振膜单元是可能的,但双定子 振膜的推挽式运动的失真度最低.这类耳机必须由特 殊的功放驱动,可将音频信号放大到几百伏.作为昂 贵的电子器件的替代品,一种连接到普通功放输出 端的设置变压器(安装在一个适配器盒中)也能管用. 静电式耳机一般都很昂贵,声音也不像动态式耳机那 么大,在发烧系统中很多见. 1.4驻极体耳机(固定式静电式耳机) 驻极体耳机有永久性的极化振膜(或由一个极化 材料所发射出的一个静电场支撑),所以不需要偏移电 压,但仍需要由同样的高电压功放或连接到功放上的 设置变压器所产生的高电压音频信号来驱动.驻极体 耳机有许多与静电式耳机同样的特性(速度快,声音 细节丰富),但驻极电极随着老化极性会减弱,到一定 时间必须更换,每5,l0年都要检查一次. 2007.5—62 音 1.5无线式耳机系统 无线式耳机系统分为红外线系统和射频(RF)发 射系统.红外线系统有10M左右的信号带宽,从基 站到接收器必须为可视直线距离,才能清楚地接收到 信号.RF系统则可从基站发射100M带宽的信号,可 穿透墙壁. 红外线耳机有从几千赫兹N#IS赫兹的载波.RF 系统则可以在FM,VHF或UHF(即调频波段,高频 波段和甚高频波段)工作.FM系统不太常见,因为 其波段(88,108MHz)信号非常拥挤,调频广播就在 这个波段内;VHF系统在130,250MHz运转;UHF 系统最常见,工作的频率范围为450,900MHz,不像 在VHF波段容易受干扰. 如果有2套或2套以上频率相近的发射器就会相 互干扰,除非在不同的频率上工作.要选那些有多个 频道的红外线或射频耳机,或是对于不同的音源有不 同的发射器的耳机系统,或是选那些能选择接收频率 的耳机. 2按降噪方式分类 按降低耳机噪声方式可把耳机分为主动式耳机和 被动式耳机.主动式耳机也叫噪声消除式耳机.这类 耳机有信号处理电路,能对环境噪声通过一个小传声 器取样,然后在耳机中产生一个反相的信号以消除噪 声,可消除70%或10dB的噪声.消噪技术对于低频 噪声是很有效的,如飞机引擎的噪声.另外非常接近 耳朵的耳机造型,也可起到衰减环境高频噪声的效果, 用户能感到耳内空气压力的变化. 被动式降噪耳机是非常贴近耳朵的类型,他们有 特殊的结构,以达到最好的过滤噪声效果.他们比普 通的近耳式耳机要重许多,佩戴时间过长就会感到很 不舒服.这种耳机的耳机垫由高密度的泡沫塑料或其 他吸声材料组成.耳机的环形支架会给耳罩施加足够 的压力,使听筒紧紧地扣在听者的脑袋上,听筒会把 整个耳朵都密封住.被动式降噪耳机常用在工厂,比 赛场或其他宽频噪声非常高的场合.吸声材料会影响 声音的质量. 3按模拟空间效果方式分类 空间模拟耳机可模拟重放出一种声场空间的感 AV世界膏瀚援謇AVm'i{{lDtDni 觉.目前没有哪种耳机可以不借助信号处理技 术,就能完全地模拟出这种声场空间效果.这类耳机 听着更轻松一些,听很长时间也不会感觉太疲劳.基 本的空间模拟耳机有3种,即交叉馈送式,前置定位 式和环绕声式.交叉馈送式和前定位式耳机可增强立 体声重放的效果.环绕声耳机则用于多声道音源. 3.1交叉馈送式耳机 交叉馈送式耳机有浮动式听筒,如图2所示.小 小的隔离泡沫使听筒稍稍离开 耳朵,这样耳朵可听到来自振 膜背面的声音.交叉馈送耳机 还会接受到耳朵外侧褶皱部分 所受到的声音冲击效果,模拟 出正常听声音时的定位信息, 所得到的声场更靠中间,更有 纵深的真实感.图2交叉馈送式耳机 3.2前置定位(1FL)耳机 前置定位耳机是把声场模拟在听者的脑袋前面. 在普通的立体声耳机中,振膜直接将声波辐射到听者 的耳中.IFL耳机中的振膜单元安装在偏离听筒中心 的位置,位于耳朵的前面,以模仿正常听声音那种声 波传送方式.AKGK1000耳机则可让听者调整振膜 单元离开耳朵的角度,以达到在脑袋前面形成声像的 效果.前置定位耳机如果不附加另外的电子处理技 术,也不能完全模拟出与正常聆听发烧音响系统那样 的声场效果. 3.3环绕声耳机 环绕声耳机在四声道环绕声时代就已经出现了, 随着现代家庭影院系统的普及又卷土重来,有4声道 耳机和个人环绕声耳机2种类型.四声道耳机有4个 振膜单元(每侧2个),由一个四声道功放驱动.当馈 送以标准的4声道环绕声信号时,重放出的声音效果 比普通的立体声耳机更有空间感.当然这种感觉还取 决于不同的设计,这类耳机可提供前置/后置声场的 空间信息.VivancoSR3000S耳机采用了前置定位结 构以产生前置的声像.但所有这类耳机所产生的声场 仍在听者的脑袋里(或非常接近),除非采用一种空间 处理器以扩大音效空间的范围.这类耳机有专用插头, 加上适配器就能与普通的耳机插孔兼容. 森海塞尔公司的"环绕者"耳机系统能产生一种 2oo7.5—63 脊响技零 /毒ecflo{DnJAV世界 三维的声像,利用了人脑的转换功能.与戴在耳朵上 的四声道耳机不同,环绕者耳机套在听者的肩膀上, 可让听者的脑袋自由地在声场内移动以得到更好的声 像.振膜单元内的器件会产生出围绕听者脑袋的多声 道声场,分离低频单元产生出超低频声音.这类系统 根本无法与外界声音隔离.森海塞尔公司已经推出了 一 款专门为PC游戏准备的"环绕者"耳机. 再强调一下,环绕声耳机不应该与电子声学模 拟器耳机(包括交叉馈送和听觉模拟器)混肴.这些 模拟器是在标准的立体声耳机内模拟三维效果.AKG Hearo环绕声耳机系统就在双声道耳机内采用了一个 四声道模拟器,一个DolbyProLogic解码器. 另外还有振动或"力量反馈"式耳机,试图通过 安装在耳机内的振动振膜单元来重放出低频频率的物 理感受.这种振动振膜单元与音频信号中的低频同步 振动,听者能听到并感受到低频的效果.这类耳机在 音乐和游戏应用中最常见. 4按耳机听筒结构分类 耳机听筒(后背开放式和封闭式)和耳垫(环耳 式和压耳式)通常是相互对应的,如听筒后背封闭的 耳机通常有环耳(环绕耳朵)耳垫,后背开放的听筒 耳机则常有压耳式(压在耳朵上)的耳垫.但现代耳 机似乎正在打破这种,市面上能找到听筒后背封 闭的压耳式耳机和听筒后背开放的环耳式耳机,还有 一 种新型的耳机,听筒有一半是开放,一半是封闭的. 便携式音响革命带来了一种新型的耳机,耳塞式耳机 也可以是"耳蕾"式机或"耳道"耳机,后者有一个 海绵或铸形耳塞,可以很好地隔离外界噪声. 后背开放式耳机会轻轻地压在或位于耳朵上,这 类耳机一般都很轻,戴着很舒服.他们的听筒从声学 角度讲是"透明"的,因此缺少低频音效,受外界噪 声影响也较大,但低频响应效果通常是令人满意的. 当大声播放时,泄露的声音别人能够听到,在录音的 过程中,声音会泄露到传声器中.用于便携应用和大 多数带有泡沫耳机套的耳机都是后背开放型的.另外 他们也常被称作压耳式耳机,因为耳垫常常压在耳朵 上. 有些环耳式耳机(即耳垫套在耳朵外围)有封闭 式的后背,但运转却与后背开放的耳机相似,被称作 开放后背/环耳式耳机. 后背开放的风格在一种"空间"式耳机中发挥到 了极致.空间式耳机从声学角度讲是非常透明的,每 只耳朵都可以听到脑袋另一侧听筒的声音.这是为了 模拟正常听音时的感觉,而这种感觉在耳机聆听中常 常被丢掉了. 索尼和Vivanco公司生产出了一种混和型前端封 闭/后背开放的耳机,可以产生出宽阔开放的声场. 与标准的后背开放的耳机不同,这种耳机只在后背开 放一些/J,~L.与后背封闭的耳机不同之处是,他们 不能与外界噪声隔离. 大多数后背开放和后背封闭的耳机都从头顶部向 下卡在人脑袋上.现在两种新的佩戴风格正在兴起: 即颈后式和挂耳式,如图3所示.颈后式耳机的支撑 架围绕在头或颈部的后面,必须要进行精心的调整, 才能佩戴舒适.挂耳式耳机是由连接到听筒上的框架 而命名的,这个框架可以挂在耳朵上,完全抛弃了环 形支撑架. 曩图3颈后式和挂耳式耳机 带有环耳式耳垫的后背封闭式耳机被归为"封闭 式"类别中,因为听者的耳朵完全被包裹在听筒里, 完全与外界噪声隔离.因此,其声音质量通常是最清 晰,细节最丰富的,也不会有声音泄露到外面.他们 有很优秀的低频响应,但比起后背开放的耳机来说又 显得太重了,许多听者会感到稍有点不舒服.这类耳 机一般用于录音棚和需要降噪的场合中. 有环耳式耳垫但后背开放的耳机在声学上讲是透 明的.在这种情况下,环耳式耳垫主要是为了佩戴舒 适的目的,因为他们不能提供声音隔离功能. 耳塞式耳机(也称作耳道式耳机)有很小的振膜 单元.好的耳塞式耳机的音质非常优秀,但这取决于 他们与人的耳道的"融洽"程度.因为低频频率是 靠感觉和听觉感知的,与耳朵的直接耦合可能会稍稍 降低低频的频率响应效果.耳塞式耳机对于喜欢很好 的声音隔离的音乐家们是很好的耳机. 耳蕾式耳机在耳道开口的位置上佩戴.这类耳机 2007.5—64 经过一段时间的适应,戴着都很舒服,但有可能不能 很好地适合所有的耳朵形状.耳蕾式耳机可以转变为 耳塞式耳机,如图4所示,但要采用专用的铸模支架. 图4耳蕾式和耳塞式耳机 耳蕾式耳机迷们都喜欢把他们的新的耳蕾耳机进 行一段时间的煲机,整天用他们来播放粉红噪声或大 声地播放音乐,以使其振膜单元"放松".商店里一 个使用了很长时间的样品耳机的声音可能比一个新的 耳机的声音要好许多.为判断配置耳蕾铸模支架是否 合适,可用手按着耳蕾压在耳朵上,以得到更加紧密 的耳蕾与耳道的耦合,铸模支架应该达到同样的效果. 耳道式耳机是自己堵在耳道中的,形成一种很好 的封闭状态.这类耳机与外界的很好隔离将外界噪声 拒之耳外,但却增强了耳道传声效果,如人的呼吸声. 特制的铸模耳塞棒可以深入到耳道深处(在耳道的第 二个弯曲处),可减轻这种效果,并提供很好的声音 隔离.耳道式耳机的海绵套需要经常清理.除了这些 不便外,好的耳塞式耳机的声音特别清晰,细节也特 别丰富.这种耳机在户外使用时效果非常优秀,因为 他们可以在安全的音量下播放. 常常由音乐家和录音师来佩戴的耳内式监听 器.是一种连接到一种条带式接收器的耳道式耳机, 这种接收器可以是有线的,也可以是无线的.与家用 耳道式耳机不同,专业型耳道式耳机的频率响应可能 是专门为补偿音乐家们常有的听力损失而设计的.因 此,在评估一个耳道式监听器之前,最好先做一个听 力测试.定制的铸模耳塞棒也很有用,可以减轻那种"耳 道传音效果",这对美声歌手尤其重要,不然他们会听 到自己过强的真声(人听到的自己的声音有两种途径: 一 种是通过空气传送的声音,叫假声;另一种是通过 耳道内的各种组织传送的声音,叫真声).这种耳机的 接收器也有自己的音量控制和限制电路.由于他们与 耳鼓特别接近,所以在实况演出时就需要一个音量限 制器,以防突然过强的噪声会损害歌手的听力. AV世界鏊响缀豢AVtec~)lLol:ogil 5如何挑选耳机 5.1耳机的各项性能指标 大多数耳机包装盒上都会列出"规格",从技术 角度描述耳机的声音特点.音响器材的性能指标有 时会夸大,但在耳机中,这些参数可能会完全误导使 用者.这种情况一直存在的原因是,耳机运转很大程 度上依赖于听者的脑袋和耳朵的形状.有"好"的参 数的耳机声音可能会不好,而参数平平的耳机声音也 可能听起来不坏.下面是几项主要的性能指标. 5.1.1频率响应 频率响应是耳机能有效重放的频率的范围.人耳 的听觉范围为20,20000Hz.超出了这个范围,声音 对于大多数人的耳朵是听不到的(除了少数的专业音 响人士和有"金耳朵"的发烧友,他们称可听到更大 频率范围的声音).超低频率(小于20Hz)主要是感 觉到而不是听到的.要注意说明书所称的"平坦"的 频率响应f有时标为20Hz,20kHz?3dB).一副有真 正平坦的频率响应的耳机声音会很可怕,因为人耳感 受到一个"平坦"的频率响应时实际上会有许多的"峰" 和"谷",这是由于声音在到达耳朵前会与人的脑袋 发生一些互动.相反,耳机常常会把声音进行均衡以 变得平坦.图5就是弥散场均衡图. tlHz 图5弥散场均衡频响曲线 耳机有自由场和弥散场两种类型的内置均衡,他 们可以使感受到的频率响应变得"平坦".自由场均 衡是假设听者在一个没有回声的聆听环境中位于一个 音源的前面,就像在户外一个开阔的地方.弥散场均 衡是模拟一个有墙壁反射声的房间,比自由场均衡声 音更自然一些.测量弥散场均衡这种"变平坦"程度 的标准为IEC60268—7:1996标准.因为弥散场EQ是 基于一般的脑袋/耳朵形状和房问大小而定的,他们 可能并不是对于所有的听者和所有的录音听者都很自 2007.5—65 謇晌技术 AV,0HoDl{lAV世界 然.一个双耳式录音可能会也可能不会从弥散场EQ 中受益,这取决于录音是如何进行的,所以要对有弥 散均衡和没有弥散均衡的型号进行对比.耳机制造商 们则越来越趋向于弥散均衡方式. 5.1.2失真 失真度是耳机衡量重放声音的准确程度的指标, 以信号失真的百分比来现,数值越低越好,1%或更小的失真是可以接受的(功率最大时).实验表明, 1%的失真是一个可听到的阀值.在大音量时耳机的 失真要比音箱的要小. 5.1_3灵敏度(响度) 灵敏度是以I毫瓦的输入信号所测得的声压级以 dB表示.数值越低意味着耳机需要更多的功率才能 像灵敏度更高的耳机一样的响亮.用于便携的耳机需 要有足够的灵敏度,因为便携立体声器材的输出功率 都很低.现代动态式耳机的灵敏度一般都大于90dB .当选购便携式耳机时,要找那些灵敏度等于或大于 100dB的型号. 5.1.4阻抗 阻抗是表示耳机对于功放负载的参数,以欧姆表 示.这个参数对于晶体管功放不太重要,因为这类功 放可以推动大多数的耳机阻抗.但阻抗对于电子管 功放却是十分重要的,电子管功放对于阻抗是十分敏 感的.家用和专业耳机一般阻抗都小于100Q.有些 专业型号会标称到200Q或更大,这是为了减少分配 式功放的负载效果,这种功放一般同时要驱动许多耳 机.注意,高阻抗的耳机需要更多的功率,需要的功 率是以瓦而不是以毫瓦为单位的. 5.2音质 耳机应该像音箱一样需要试听并进行评测.耳机 的声音听感如何比各种性能指标要重要得多.与音箱 所不同的是,耳机直接把声音传送到耳朵里,而正 常聆听过程中声波是先到达人的头部,然后才到达耳 鼓的.由于人脑袋和耳朵的形状对听到的声音也有影 响,所以一对耳机在不同的人头上声音是不同的.购 买者应该从着名的品牌和型号入手.把一套便携式立 体声器材带到商店里f可能的话还可以带一个耳机功 放来推效率低的耳机),试一试不同的品牌和型号, 以比较他们的音质.要从以下的几个方面去做判断: (1)声音清晰,失真越小越好. (2)低频深沉,清晰,控制良好. (3)"超大"低频的耳机一般都有中低频增强器, 以模拟超低频,听着可能会有"桶音". (4)两侧装有"晃动"振动振膜单元的耳机(如松 下公司的VirtualMotion系统)将会有一种低频的物理 感受,与用音箱听音乐很接近. (5)平滑,均衡的频率响应,不会高音过小或过亮. (6)如果是无线式或无电缆式耳机,应该没有丝丝 声或丝丝声很小. (7)女口果是环绕声耳机,要注意声像的定位和清晰度. 5.3佩戴感觉 声音很重要,但佩戴同样不可忽视.耳机必须戴 着很舒服.不能卡得太紧,也不能太松,否则容易掉 下来.可以按以下步骤来进行判断. (1)舒适度 任何不舒适随着佩戴时问的延长就会变得很难 受.舞厅里的DJ都喜欢配置的肩膀式耳机支撑架. (2)可调性 要看看环形支撑架和听筒能否调整佩戴的位置和 角度.如专业人员在混音或监听过程中有时会把一 个听筒取下,可转轴式听筒尤其适合这样做. (3)线型和长度 Y形线(双听筒耳机)比起I形线(单听筒耳机)使 用会有所不便,一般电缆的长度为2~3m.专业音响人 员多喜欢更长的耳机线,这样可有更高的移动灵活性. 5.4耐用性 耐用性在专业应用和便携应用中最为重要.在 家用立体声应用中,超轻的便携式耳机一般都很脆 弱,常配以一个保护盒,防止受到磨损或其他损害. 在录音棚应用中,耳机会常被摸来扔去,也容易受到 损害.线缆f尤其是很细的线缆)经常被人踩或猛拉, 会造成信号断断续续.耳机支架断裂听筒就会掉下 来.专业器材必须要做得很坚固,以耐受这些损害. 另外还要选那些模块化结构的耳机,这样维修和替换 零件都很容易. 耐用性中最为重要的因素是功率承受能力.几毫 瓦就会把耳机推到很大的音量,但是音响工程师和演 唱者都喜欢把功率开放到极限,冒损坏耳机的风险. 家用耳机一般能承受100mW以下的功率,专业型号 的承受功率为100mW,1W.圆 2007.5—66