level 12
写在前面
国外reddit论坛上最近很火的一篇文章,作者从耳机设计的角度分析了各旗舰耳机型号的优劣之处,虽是纯技术上的分析,但很难保证绝无主观或失当之处,希望大家理性、客观讨论(对于作者的某些吐槽,也不要太过在意哦~)。
在reddit、head-fi、innerfidelity这些网站上有很多关于这篇文章的讨论,这里摘录、翻译一些有价值的部分作为补充和附注,方便大家参考。另外如有翻译上的不妥或错误,还望指出。
原文作者:SanjiWatsuki
作者整理的文档地址: The State of Flagships
reddit讨论帖: here
head-fi讨论帖: here
innerfidelity的编辑Tyll Hertsens点评和补充: here
翻译:wxwxwx0
该译作无商业目的,仅作学习和交流用途。原文为网友SanjiWatsuki所著,著作权归原文作者所有。译者不承担连带法律责任,并保留译文著作权,未经本人授权不得复制、引用或转载。
背景
如今价格上万元的耳机变得越来越常见,不少主流耳机商家都在忙着推广自家旗舰产品,但就声音来看,它们中多数都做得很糟糕!
这些指标为何很重要?
当然不免有人会不喜欢这篇分析文,因为它太过专注于指标了,而之所以看重这些指标,是因为耳机正是通过这种方式一步步打磨出来的,无论Skullcandy还是森海,对于受雇的工程师来说,他们的工作可能仅仅是分析数据,并利用声学知识来断定指标缺陷源自何处。商家会将百万甚至千万的费用花在测试手段、软硬件仿真、以及雇用懂得如何分析它们的专家上。
耳机设计是在驱动单元的基础上逐步建立模型,其中涉及大量数学过程。首先是创建3D模型,接下来是模型声学仿真、创建物理原型、测量原型、消除谐振、更换阻尼策略、计算空气度和气密性、测量不同阻尼策略下的声学参数、计算声波反射并使之衰减,再重复整个过程直到取得满意的结果!
而所有这些努力,都是为了尽量逼近完美 – 饱满平坦的频响、低噪声、低失真,当然还有易驱动性。这无疑是极其严苛的技术难题,笔者也因此对耳机设计者非常尊重,尤其是能够征服单元、机壳的那些固有难题的设计者们!
旗舰耳机应具备的特性
我们首先来规定旗舰耳机应具备的特性:
1. 20hz-100hz的低频应足够平坦,这非常不容易实现,但对于旗舰耳机来说是应当能够完成的;
2. 极低频以外的100dB失真不应超过0.8%,作为旗舰耳机,不应产生接近人耳分辨度的可闻失真;
3. 30hz失真不应超过1%,否则低频会因失真而散乱;
4. 频响曲线应尽可能光滑,谐振应控制到很小 – 无明显波折,频响光滑则表明几乎无谐振,进而也说明隔板和机壳设计得很好;
5. 70hz-150hz的频响波折应尽可能小或完全没有,这部分谐振正是源于耳垫和面部之间的相互作用,此频段内较大的波折表明耳垫设计较差,或者测试时没有将人体表作为测试变量考虑在内;
6. 高频空气段相对于中频,下降幅度不应超过15dB,作为旗舰耳机应当具有出色的高频延伸,彻底的高频滚降只应存在于千元级耳机上面;
7. 阻抗曲线不应有摆动,对于动圈耳机来说这表明音圈平衡性较差,如果你是旗舰那么不要让我们看到这种情况!
8. 接近完美的声道平衡度,如果要花掉超过万元来买一只耳机,那么笔者希望最起码它的声道匹配要做得足够好;
9. 耳机应是全开放或半开放的
为何选择这些标准?
#1 20hz-100hz的低频应具有足够的平坦度
对于动圈耳机来说,想要获得平坦饱满的频响极其不易,甚至低频能做得足够平坦都是相当困难的,我们可以观察开放式动圈耳机的频响曲线,一定是是到了极低频就开始下降了,并且任何一只都是如此。
开放式耳机要解决这个问题,需要借助很多工程手段,这同时涉及到单元和机壳。拜亚动力或AKG这些厂商是通过将耳机做成半开放式,并利用阻尼和机壳尺寸来增强极低频;森海则是通过独特而有趣的机壳设计。而其他多数厂商甚至根本不去尝试,也因而在这点上落败。
平板耳机则近乎轻易地得到这一分,轻量的振膜在瞬态方面占极大优势,并且5hz以上的低频通常具备出色的平坦度。单元设计当然通常会追求平坦的低频,不过假如出现了重低音的开放式平板耳机,笔者定会更感兴趣,因为那会是更有挑战性的工程难题!
而对于封闭式动圈耳机,做到这一点并不难,甚至一两百元的低端型号都能够通过合理设计机壳来获得低频延伸 – 不过不要担心,我们会让封闭式耳机在指标#9中丢掉1分,仅仅因为它是封闭式的。
#2 极低频以外的100dB失真不应超过0.8%
耳机设计的一个很大的挑战在于做到全频段的低失真,通常来说,如果失真控制能够达到这个标准,那绝对是一只非常棒的耳机了。
而无论是对于平板还是动圈耳机,这都是非常严苛的要求,平板设计往往要面临全频段高失真的难题(参考HE-400和T50RP mods),而对于动圈来说往往是高频上段最难对付。
因此,如果能够设计出一只全频段低失真的耳机,无论何种类型,这一分是必须的。对于旗舰耳机来说,这也是必须的考核项目。
#3 30hz失真不应超过1%
正如#1所述,想要取得平坦的低频和延伸是极其困难的。你知道更困难的是什么吗?是做到这件事的同时还能够保证低失真。
和封闭式耳机、平板耳机相比,开放式动圈耳机做到这点要相对困难得多,能够做到的那些也总能给笔者留下深刻的印象,可以说这点足以表明耳机设计的技术水准。
#4 频响曲线应尽可能光滑,谐振应控制到很小 – 无明显波动
对于耳机设计来说,最为主要的挑战就在于设计出合适的隔板和机壳,以能够对谐振进行有效控制。谐振来自于单元控制、腔体共振、单元谐振、甚至单元本身!而这样的谐振又几乎总是直接反应在频响曲线上 – 一次下倾,且紧随着一次上升。
也就是说,如果耳机设计没有明显的平衡问题,频响曲线也不存在可笑的缺陷,那么这很可能是一个非常出色的设计了,并且一定经历过一遍遍的设计、测量、测试过程,也一定做过很多次关于声波如何与腔体相互作用的仿真。
#5 70hz-150hz范围的波折应尽可能小或完全没有
任何一只耳机,一定程度上都要与人耳及面部发生相互作用。声波在耳机和面部之间反弹,因而会出现50hz-150hz之间的谐振。这是如何被发现的呢?用人面部以及一块木头去做实验,得到的测量结果差别非常大,人们因而意识到了这点。
多数新式的耳机在这方面都不存在太大问题,谐振多少还是有的,但存在形式往往是微小的尖峰或波折。如果耳机的频响曲线中有明显的(5dB左右)尖峰或波折,那么笔者会质疑其耳垫设计上出了问题。因此,没能设计出合适的耳垫,会导致在这个环节丢掉1分。
#6 高频空气段相对于中频,下降幅度不应超过15dB
高频延伸正如低频延伸一样难做,对于平板耳机来说则更为如此。平面磁极单元的振膜具有很合适的韧度,在20hz-2khz频段内有自然的平坦度,而不会给设计者带来太多苦恼。但再往上呢?高频就开始下降了,这就是为什么几乎每一只T50RP mod都不具有饱满的高频上段。
因此可以说,能够将空气段做得很出色绝对是技术上的胜利!笔者也对能够将平板耳机10khz以上频段做得很好的设计者报以尊敬。
#7 阻抗曲线不应出现摆动
如果耳机的磁极安置较差,或者音圈平衡性做得糟糕,你会看到它在工作时会出现一些松动现象,这种情况通常倾向于在某个特定频率或谐振频率下出现。另外物理上的谐振会重新回到电路中,并直接反应在阻抗曲线的300-1000hz频段范围内。如果你打算做一款旗舰耳机,特别是万元级的产品,那么绝不能出现音圈摆动这种情况!
另外由于静电/平板耳机不存在这个问题,它们可以直接得到这一分。
#8 接近完美的声道平衡度
我想不用再多说声道不平衡是件多么糟糕的事吧,对于好的头戴耳机来说这已经算是底线了!
但笔者会这样说,也就意味着,并不是每个耳机设计者都能做到这点,我们可以看到拜亚动力耗费了多么长的时间来完成它,而这对于用户需求来说,也是最为基本的技术指标。
因此作为旗舰耳机,如果出现声道不平衡的问题,绝对是不可原谅的!
#9 开放/半开放式
开放式耳机更好。科学仍在试图证明为什么这样,但我们所做的研究总都能导出这个结论,解释如下:
1. 声道之间具有互馈作用,使得声音表达更为真实自然;
2. 封闭式耳罩的背壳会造成不自然的声波反射,使声音结像变得发混。
我们也确实都知道一个事实,那就是即使在完全一样的频响下,开放式耳机能够具有更好的脱离头中的结像感 – 或者用外行的话来说 – 更好的声场。
因此,仅作为开放式耳机,就能得到这一分,对于追求声音的保真度来说,这当然应该作为技术上的加分点。
评价准则
注:我们让静电/平板耳机直接通过指标#7,因为它们不存在这个问题
• “坑爹旗舰”水准
• 1 / 9 = 11.1% F
• 2 / 9 = 22.2% F
• 3 / 9 = 33.3% F
• 4 / 9 = 44.4% F
• 5 / 9 = 55.5% F
• 6 / 9 = 66.7% D
• “优质旗舰”水准
• 7 / 9 = 77.8% C+
• “真旗舰”水准
• 8 / 9 = 88.9% B+
• 9 / 9 = 100% A+
2014年01月07日 22点01分

































































