【酸菜科普】耳机阻抗与耳放推力、增益、音效等问题

     很多人对于播放器推力大好不好、耳机高阻好不好等问题还比较纠结，所以今天想来谈谈这些耳机阻抗与耳放（随身播放器）推力、增益、EQ等相关问题。

声音的特点
     声音的本质是声波，它的传播会遵循波的特点，会反射、衍射和折射。我们首先来了解下声音的特性，这非常重要：
（一）响度（loudness）：人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅”（amplitude）决定，振幅越大响度越大。（单位：分贝dB）
（二）音调（pitch）：声音的高低（高音、低音），由“频率”（frequency）决定，频率越高音调越高（频率单位Hz（hertz）赫兹，人耳听觉范围20～20000Hz。 20Hz以下称为次声波，20000Hz以上称为超声波）例如，低音端的声音或更高的声音，如细弦声。我的辩音范围是20-20000Hz左右。一般耳机都会有频响曲线，曲线越平直就越趋近于真实的回放。
耳机算是整个高保真回放系统中失真最大的部分了，高保真转盘、解码、耳放失真都挺小的。
（三）音色（music quality）：音色是由于发音体的材料性质、结构形状、发声方式、及其泛音的多少等不同方面来决定的。歌手的声音都比较独特，具有很强的辨析度，这是因为音色不同，而模仿秀则是模仿歌手发声的振动方式、基音、泛音，歌唱出极其相似的声音。而有的艺术家甚至可以模仿乐器的音色（beatbox）。不同的乐器发出同样频率的声音时，我们仍然可以辨别出是不同的乐器，这就是音色使然。但耳机、音响可以非常好的模仿发出世间各种声音，因为其接收到准确信号后还原了各种声音的波形，形成回放（playback）。
     如果你是学音乐的话，声音的特性则是四项，多了一个声音长短（时间）。

耳机如何工作？

     动圈耳机为例，耳机中有永磁体，有振膜和线圈。电信号流经线圈，与永磁体间产生吸力或斥力，带动振膜正向或负向扇动，形成声波。振膜动的频率快，即是高音；动的频率慢，即是低音。扇动的幅度大，便是大声，幅度小即是小声。
     为什么一个振膜可以同时发出几个不同位置、不同的乐器和人声的声音？
空间感、位置是基于左右声道传入耳朵中的时间差、还有反射衍射等大脑进行综合判断后的结果。而不同的乐器、人声有不同的声音频率，从实质上讲高低频仍然是声波。
     如果去听现场音乐会，虽然有a和b两种乐器，但人耳的鼓膜听到的音乐形成的振动会是C波形，但大脑仍能还原出a和b两种乐器单独的波形。同理，动圈耳机播放古典音乐会，耳机振膜产生的波形就是C，但多动铁耳机则分频器把高低频声音分开，指挥每个单元播放某个频段的声音，多个单元通力合作，同时工作产生了多个波形，再到鼓膜上汇聚成一个C波形。

耳机阻抗是否越大越好？

     我们先谈一下耳机的阻抗和灵敏度，阻抗是存在于交流电中的，为什么是交流电而不是直流电，因为线圈会根据电流方向向着永磁体做正向或者负向运动，带动振膜产生声波。阻抗不是电阻恒定不变，但也遵循Z=U/I的计算公式。对于动圈耳机而言，提高耳机的阻值，降低耳放的输出内阻，都是为了让耳机吃到更多（或更合适）的功率或电压电流，从而充分的驱动耳机。另一方面大阻抗往往是为了减小分割振动的影响，设计制造多轨线圈造成的，更容易降低弱信号的失真。下图为振膜发出不同频率时的运动状态。
     低阻耳机由于阻抗小，容易得到较好的功率，发声容易，像812、TH900那种磁通量很大的单元，小推力下也还不错。但容易过推，或者无法进入耳放最佳的音量位置里，不能在耳放最佳电气状态的推动下施放功力，高频推不好。
  而灵敏度则是指向耳机输入1毫瓦的功率时耳机所能发出的声压级。高阻耳机是阻抗高，不容易产生大电流，所以不容易出声，而低阻低敏耳机是虽然有了不小的电流，但就是不灵敏，声音很小。低阻低敏多是平板像HE6，不过LCD4倒是灵敏度不低了。
     耳机阻抗高吃推力，对于大部分耳放来说推力已经不是问题了，却解决了比较多的问题，声音也相对比较稳定。阻抗低，容易推响，但容易过推和高频推不好。所以对动圈来说还是高阻好。当然现在FOCAL都已经出了低阻动圈旗舰，相信这些问题现在也不是非常困扰的因素。

耳放的推力越大越好吗？
     虽然对于高阻耳机来说，插手机也能推到正常听音大小（即耳机在手机上吃到的功率还是会同在国砖上吃到的功率一样），但1.手机开大音量时其放大芯片失真率很高了，2.功率虽然够了，但关键的电流小了，低中高频都会平平淡淡，没有力气，推不开。所以国砖都比较推崇大推力，还要几档增益，这样才受欢迎。
     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。所以国砖的功率该小的时候能小（推低阻耳机时开小音量），该大的时候也能大（推中高阻耳机时开大音量），高低阻通吃？
     其实还有不失真最大功率这个概念，一般指放大线路谐波失真THD在0.1%以下的最大功率，像SONY D100音量旋钮转到头耳朵肯定爆了，但是那个音量你根本不能开很大，因为稍稍大一点就失真了。AK的机器也是推力秀气著称，也是同样的问题，音量开大了就会失真，但推推普通塞子绝对不会失真的。
     接着来说说输出功率是怎么来的，DAC芯片对于歌曲解码后，DAC芯片输出信号电平会有一个放大倍率，DAC的信号直接放大是不失真的，玩过的LYRA、HILO、金老婆里调节的输出增益是调节DAC的放大倍数（HILO也可以调节其他增益，可玩性非常高），一般来说DAC输出的标准电压信号是2Vrms。另外耳放、放大电路会将电压放大、电流也放大（不过一般后级才放大电流，这也说明了一般耳放难以推动HE6，必须有后级功放大电流才好驱动），大多数的播放器高增益选项也是在放大电路里起作用，增加电压摆幅。最后的音量调节旋钮（电位器）便是一个可变电阻，控制音量衰减幅度，看看C4，这个可变电阻就跟高中物理实验中用到的很像。
     一般来说，设计师会把耳放或播放器最佳的电器状态设置在20%-50%音量之间（也有例外，享声M1PRO则是在90%以上），如果你插上耳机，正常的听音音量刚好落在这个范围内，那就是极好的（高低增益的设计一部分就是这个原因，低阻耳机用低增益可以落在这个范围内，但高阻耳机用低增益则远远超出了这个范围，而使用高增益刚好又可以落在这个范围里了）。这样大推力的耳放对低阻高敏耳机就有点不友好了，因为可能只用5%的音量就已达到正常音量大小，这时加阻棒效果会好点儿。另外推力太大会导致底噪声，其实就是耳机中电流过高引起的。
     DAC的信号直接放大是不怎么损伤音质的，但放大线路中用运放三极管二极管等放大方式虽然提高了功率，但也会将噪音讯号放大，所以增益也要慎用。

为什么播放器开小音量和大音量下，同一副耳机的听感不一样？
     音量旋钮调大，并不是简单的像你想象的那样只把耳机响度调大了，耳机的三频也跟着有了些许变化，为什么？那是因为耳机振膜产生高低频声音对于电流大小敏感程度不一样，小音量时，电流小，低频、高频都不是很突出，正常音量下，电流大小适宜，高低频都能推出质感，而大音量下，低频音量大了量感没多，但高频明显音量大得更多还变得更亮了。这也是耳机过推后，耳朵会感觉声音又干又刺的原因。音量开大了绝对是高频刺的让你受不了。增益或推力过高往往最容易从高频的健康程度上反应出来。正常情况下，我们还是适宜把音量开到正常的听音音量，把增益调到适宜的档位。
     另外高频在空气中的衰减比低频厉害得多，不信你开大音量，再把耳罩拉远一点，看看还刺耳不。所以顶尖的耳机为了有效控制高频会把单元拉的离耳朵远一些，像RS1那样的贴耳的单元高频就很爆炸，而高保真的箱子不进行特殊的设置高频绝对不会刺耳，所以高端箱子对于耳机来说确实更保真一些。

器材在同一平台上进行比较究竟科不科学？
     往往我们要AB两个耳机，就搬出一套前端，把两只耳机来回插在这套前端上，比较两者的声音，这究竟科学吗？
     我认为这是不科学的，就是站在同一起跑线上，会出现一个问题，阻抗不同，灵敏度不同的耳机插在相同前端的时候，吃到的电流不一样了，这样就导致有可能a耳机（低阻耳机容易出现此情况）高频过了，低频刚好。但b耳机（高阻）插在相同前端，低频刚好，高频也刚好，三频均衡。这样大家就会觉得b耳机好。但是如果有人专为a耳机设计一款输出功率相匹配的耳放，情况就不一样了，a耳机就会高低频都不错，三频均衡，但b耳机因为阻抗过高，低频不受太大的影响，但高频衰减程度大，就会觉得三频不均衡。这样就觉得b耳机不如a耳机。所以使用同一平台来进行同场PK，往往有一方更吃香。同时也没有什么耳放是万能的，能推好很多个不同参数的耳机。
     我非常希望什么耳机都能用上最好的前端去PK，只可惜口袋中的金钱不同意啊！

EQ究竟靠的住吗？
     EQ是用来调节音效的工具，音频工作者为了得到监听的效果，使耳机的频响曲线变得直一点，会对EQ进行相应的调节，最终达到他们的目的，应该说来是个好东西。传统的EQ均衡器，每一个频域由一个电位器控制。
     现在EQ则是通过DSP算法来改变相应频域的声音，按理来说除了改变该频域的响度大小外不应该有其他的改变的（量感），但实际情况却改变了原本音乐中太多的要素，不是音乐录制者所希望传达给听众的原始声音了。因此我不太相信这些播放器的数字EQ算法了，不过相应的调节临时弥补下听感还是可行的。


PS：不要怪你的手机音质差，不要怪你的耳机效果差！  只是你没有找到合适你耳朵的音乐+耳机！
（第一批入手mate9   当天我就去给他选配了一副非入耳式的耳机 森海塞尔的）