耳机结构设计思路浅析

耳机结构设计思路浅析

随着科学技术的进步，耳机的设计制造也得到了长足的发展。从目前的发烧耳机看，我们会发现一个有趣的现象绝大多数民用HIFI 耳机的结构和总体走向是接近的，即以开放式为主声音趋向平衡没有明显短板，这也可以说是耳机声音国际化的一个趋势。今天我们要探讨的就是HIFI耳机的设计和调音思路。

我们认为目前发烧耳机有以下几点是值得注意的

1. 开放式或半开放式外壳

2. 外壳的材质

3. 中等尺寸的发声单元，除了铁三角之外单元尺寸普遍不超过40mm

4. 单元前加滤网和海绵，调音的关键也应该是滤网和海绵，有些厂商单元表面有一层带孔的金属板，他的功能并不仅是保护振膜，它还起到调节相位过滤声音的作用

5. 耳机腔体内部吸音材料

6. 耳机线的设计，是否共用地线和单双边走线的问题

从外壳设计上看，封闭式半开放式开放式都有优秀的产品，但是民用HIFI耳机则几清一色的采用开放式设计（对于极致ED系列和铁三角的产品暂且略过不谈），为何采用开放式设计？我认为其主要原因是减小腔体内空气阻尼系数从而实现大动态和优良的低频重放。与封闭式的设计不同开放式耳机腔体内部不需要填充大量吸音材料，因此可以使用较小的腔体制作出轻量化的耳机产品，但是开放式耳机

有一个致命的弱点，声音转换效率不高，有接近一半的声音不会直接进入人耳，而腔体的反射作用又比较微弱，因此多数开放式耳机都很强调腔体共鸣，不信，你带上K701用手弹头梁，能听到明显的共鸣声。腔体共鸣是一个较难的问题，这也是为何国内的厂商很少做大型头戴式耳机的原因。

对于外壳的材质而言普遍的都选择工程塑料做为外壳材质，这主要是考虑轻量化的原则以及降低成本的考虑，较为另类的就是铁三角和极致，他们喜欢使用金属材质作为耳机的外壳。金属材质的优势在于本身密度较高共鸣较小，同时较厚的外壳能够有效的抑制不必要的共振，因此封闭式金属外壳的耳机存在着声音略干，泛音不足的特点，但是正是这种设计使它利于还原声音的本来面目，而不是被大量的音染掩盖。典型代表就是铁三角A系列（虽然没有人承认他是真的监听耳机，但是建议听听A900TI声音中正平实）。

对于发声单元这个是最能体现一个厂商实力的，一般单元表面都有为了增强振膜强度的凹槽或是其他花纹。这里有一个问题就是，凹槽多少，数量多少都是要经过设计的，而且是否使用凹槽也是值得探讨的。早期有的日本耳塞就存在凹槽过深，从而导致使用一段时间之后振膜塌陷而无法正常使用的现象。那么回归正题，凹槽的作用是什么？我们认为是增加强度同时保证整张振膜的同步运动，玩音箱的朋友应该知道，大尺寸的扬声器普遍存在着振膜不同步的问题，即我们常说的分割振动。这种相位不同步直接导致的问题就是瞬态表现下降，对于耳机和耳塞单元这个问题并不严重，但是也有。对于全频单元来

说，同时回放高中低频本身就是一个矛盾的问题。高频信号要求振膜硬同时质量轻，这也是为何现在不少高音单元用的都是金属振膜或是金刚石振膜，其中尤其以B&W的钻石高音最为出名。但是低频信号则正是相反，他要求长冲程，大的排气量，以达到做够的声压和音量，而且在同等条件下高顺性的振膜材质更容易达到更低的频率。但是问题也来了，如果只考虑低频那么必然导致高频衰减严重，而如果首先强调高频则低频会出现量感不足的问题，但是不是难以忍受，这也是为何现在低端的耳机和耳塞出现或者是低频猛或者是中高音优秀但是低频不足的问题。针对这个现实，不少的厂商采取腔体和共鸣的方式加以改进，但是值得注意的是这种方法只对低频能起到一定的作用，对于高频则无明显作用。下面就是我朋友制作并试验的一个单元的频响图，他的设计就是突出低频，但是高频衰减的就比较厉害，而且通过外部改进也是比较困难的。

目前主流的厂商都避免使用过大的振膜，典型代表就是AKG它经典的K240系列用的都是30MM的单元而通过腔体设计来增强低频，对于AKG的经典耳机一般的评价也是低频重质不重量人声器乐优秀。铁三角虽然使用较大的单元，但是如果你仔细观察能够发现他的单元前面有一层打孔的金属罩板，它的作用绝对不是防止振膜损坏而是相位校正，这和一般扬声器的相位校正锥是一个作用的，而且铁三角上档次的耳机也没有哪个强调低频出色的，实际上这是一个十分常见的现象，高档耳机追求的就是平衡而不是特色。

对于滤声海绵和其他的滤声物质以及单元背后的调音纸，这个设计就比较复杂了，简单地说就是有选择的通过某一频段的声音对于其他频段的声音进行一定的衰减。至于耳罩的调音我就不太清楚了，只是从表面上看耳罩背后有开孔，可能会吸收一些声音，耳罩表面的材质也有一定的吸音能力，监听耳机几乎清一色的仿皮材质，而民用的则以绒质居多，这不仅仅是为了舒适的考虑，还有声学方面的作用，具体我不太清楚，不敢乱说，希望有高人能指点一二。

墙体内部的吸音物质是很有讲究的，有人拆开过发现其内部是一个很简单的白色丝绵环，但是这层吸音物质的材质密度厚度和几何形状都是经过千百次的实验得来的，这也是为什么我们能够仿出外形却仿不出声音的原因

最后说说耳机线的问题，其实我是一向不相信线材的巨大作用的，我朋友也有那些音乐丝带和张扬的线，但是我觉得效果不明显，没有达到换线如换机的境地。至于单边走线还是双边走线是否共用地线，

我觉得争论这个是没有意义的，在放大器内部就我们目前所用的来看多数都是共用地线的也只有这样才利于一点接地，尤其是那些标榜星形接地的机器，他们左右声道的地线必然是公用的，那么在耳机处将他们分开又有什么意义呢？至于平衡线的说法我觉得也有待商榷，平衡接法主要是为了在长距离传输的过程中减少干扰，对于声音本身并没有改善，而且我们的机器连线都是很短的，有必要用平衡吗？耳机线用镀银材质的线确实是有好处的，主要是降低电阻减少损耗，我也做过5N OFC镀银的对录线，朋友听过之后的反应是，声音确实不错，但是不好控制，我测量的实际电阻小于0.01Ω（长度为11.5CM，甬声头，含银焊锡），但是既然银线这么好，为何各大厂商不用呢？不仅在低端产品不用就是高端产品也不用呢？控制成本之说显然无法解释，只能说含银的物质尽管导电率高但是时间长了之后会出现氧化的问题（你看看你买的那些镀银线基，在搁置一段时间之后头部会有发黑的现象，否则就不是镀银的），性能不够稳定，另外银这种物质对于声音是否有改善，这种改善是否合适也是值得探讨的。