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好的耳機音質可以好到什麽地步?真的有那麽神奇嗎?

2019-10-23知識

因為文字的描述還是不夠形象,應很多人要求,我會在12月1日舉辦一場live著重講解耳機入門和進階的一些基礎知識,希望各位發燒友少走彎路。。。謝謝大家捧場。。。

照例,參加live我也會抽獎送耳機~~

好的耳機效果怎麽樣先不說,但好的耳機不等於貴的耳機。

目前來說,耳機市場質素參差不齊。並不存在完美音質的耳機。

不論是大燒老燒、論壇大神還是各種偽聲學磚家,當你問他什麽是音質時,我相信他們自創的玄學詞匯能從民國建國說到抗戰勝利100周年。。。

這倒是挺應景的。。。

我們的HiFi系統,不論是耳機還是音箱,使用來聽音樂的。而音樂是由不同的樂器(包括人聲)的聲音組成的集合,包括 音高(音調)、音色和響度。

以耳機為例,不同耳機的音質不同,差別到底在哪裏?到底是因為什麽?我們不妨從音樂的組成來分析。我們在使用不同的耳機聽歌時,音調是不會出現變化的(除非特別特別垃圾的系統), 沒聽說過森海塞爾的耳機換成索尼的耳機聽音樂都跑調了吧? 響度則更不是衡量音質的關鍵,我們常用的耳機所產生的SPL完全夠我們聽歌。 要是響度決定音質的話,大媽跳廣場舞用的音箱音質豈不秒殺大奧。

所以這個問題其實非常簡單,排除法, 音質就是音色,音質就是音色,音質就是音色 。重要的事情一定要說三遍,當然也可以說成是音色的質素、還原音色的能力等等。當然,這一標準幾十年前AES(國際音訊工程協會)就有了,我想國內一直處於玄學狀態和中國HiFi行業起步較晚有很大關系。

即便是相同的音調,人聲、鋼琴、小提琴、吉他的聲音也是不同的,因為它們有著不同的音色。任何引起音色變化的因素都會影響音質。

音色由基頻與諧波的組成決定。任何音響這個諧波組成的因素都會影響音質。

在這裏以鋼琴的諧波分布為例(不懂什麽事諧波的,可以先學習一下訊號與系統、傅立葉變換等相關基礎知識),當然,鋼琴擁有六階以上階次的諧波,這裏僅取前六階方便討論。

如果我們使用的耳機的頻響曲線如下圖藍色所示,當這一訊號的基頻為261.63Hz時(C大調1),我們聽到的這個鋼琴的音色會非常標準,也就是音質非常好。(值得註意的是,下圖中曲線是透過GRAS的HATS測試所得的結果,由於不同的仿真人頭存在差別,使用B&K和Headacoustic等仿真人頭的測試結果不具備參考價值,也就是說你們在網上找到的絕大多數曲線不能以下圖為參考,要用GRAS重新測量才有意義)

但是當耳機的頻響在400~600Hz有所凹陷時(請原諒我的靈魂手繪)。

這個鋼琴聲音的諧波會變成下圖所示。

因為這一聲鋼琴的基頻為261Hz,所以二階諧波為522Hz。由於耳機的頻響曲線在400~600Hz存在凹陷,因而使得最終回放的聲音中,二階諧波低於輸入耳機的訊號,導致鋼琴的諧波組成發生變化,從而導致音色發生變化,進而裂化了音質。

至於THD(總諧波失真)這個指標,我想就不必再細說了,這個名字已經說明一切。但對於THD來說還是有兩點值得註意的:

  1. THD是越低越好,但即便其他參數都一樣的情況下,相同的THD也不代表相同的音質。因為THD是所有諧波失真的總和,可能THD數值相同的情況下,一種耳機的二階諧波失真高而另一種耳機的三階諧波失真高。人對不同階次諧波失真的感知是不同的。
  2. THD不是一個典型值,一個耳機在不同的頻率和不同的響度下會由不懂的THD表現,而耳機廠商所標註的THD往往是1kHz固定音量的典型值。我個人認為不具備參考價值。

耳機單元的互調失真也是一個很重要的參數。

此外,這個音色的諧波組成並不是瞬態的,而是有一個過程的,所以時域上的參數同樣會影響音色( 這很好理解,即便是相同的樂器,比如說吉他,不同的彈法聲音也是不同的 )。例如沖擊響應、品質因數等。

然而,只有一個耳機我們是聽不到聲音的,耳機想要發出聲音還需要播放器、耳放等。都8102年了,像B&K這種專業聲學測量公司都在講系統音質(System sound quality)。我們光有一個音質很棒的耳機而只用手機做前端是沒有意義的。

對於轉盤——DAC——耳放——耳機這樣的系統,我們又有什麽值得註意的呢?

我認為首當其沖的是阻抗。

當耳機插在耳放上,就組成了一個系統,這個系統會引入一個新的參量:阻尼系數。阻尼系數是負載阻抗(耳機的阻抗)與耳放輸出阻抗的比值,這個比值越大,耳機對電訊號的「阻力」也就越大,換句話說聲音就變得更緊,使得音色的動態變化更逼真。阻尼較小的系統,會使人聽起來很松散,稱為欠阻尼;阻尼過大的系統,會使人聽起來過緊,稱為過阻尼。

當我們的耳機接在不同的耳放上時,由於不同的耳放的設計原理不同,輸出阻抗也不同,所以整個系統的阻尼系數不同,使得我們的耳機接在不同的耳放上的音質有所不同。

阻抗對音質的影響不僅如此。 耳機的阻抗並不是定值,會隨著頻率的變化而變化(動圈單元的原因是高頻交變電流會使線圈產生自感)。

圖中是音箱單元的阻抗曲線,具體耳機是什麽樣我就不測了,實在是懶,總之也是一個變化的值。很多放大器屬於恒壓源,耳放輸出阻抗、耳機線阻抗和耳機單元阻抗共同分壓。

隨著耳機播放的聲音訊率的變化,耳機阻抗變化時,耳機所分到的電壓也就發生變化,耳放輸出的頻響發生變化,從而耳機的頻響發生變化,整個系統的頻響出現偏差。

問題是,偏差能有多大?

綠色為空載、深紅色為播放器接入AKG K240S時耳放的頻響曲線

上圖為索尼某高端播放器的頻響曲線,這詭異的 class D變化讓我著實在懷疑我花了大幾千到底買了啥?

還有這誇張到不行的THD+N曲線讓我懷疑我的宇宙最高端Audio Precision音訊測試儀是不是壞了?

不開玩笑了, 所以說測耳放(功放)的時候不接耳機作為負載是沒有任何意義的,所以說測耳放(功放)的時候不接耳機作為負載是沒有任何意義的,所以說測耳放(功放)的時候不接耳機作為負載是沒有任何意義的。

再加上很多非專業人事測量耳機頻響曲線之前完全不校準麥克風,或者根本就沒有麥克風校準儀(麥克風校準時可能比上一次校準有幾個dB的變化,我不是麥克風專家,我只知道有這樣 的現象)。測試也不是在專業的消聲室或消聲箱內進行。所以我認為, 絕大多數測評團體的測試結果沒有參考價值,絕大多數測評團體的測試結果沒有參考價值,絕大多數測評團體的測試結果沒有參考價值,絕大多數測評團體的測試結果沒有參考價值,絕大多數測評團體的測試結果沒有參考價值。

特別重要的事情說五遍。

不得不說,上圖中綠色的曲線(空載)還是很唬人的,這也是絕大多數測評媒體的測試結果。恕我直言,任何音訊測試工程師,測放大器最基本的要求就是要帶負載。從圖中空載的曲線和帶有負載的曲線之間的差別,我們也能看出其實就是耳放模組的問題,播放器本身的解碼還是很不錯的。

最開始我真的以為AP壞了,於是測了下VIVO NEX。

AKG K240S 時手機輸出端的頻響
AKG K240S時手機輸出端的THD+N曲線

吊打「索尼專業播放器」。

帶有AKG K240S的頻響曲線 圖中紅色為索尼某播放器,綠色為拜亞動力A1耳放
帶有AKG K240S的THD+N曲線 紅色為索尼 綠色為拜亞動力A1

不得不說我五年前買的拜亞動力A1耳放還是很屌的。

不過。。。

和我自己做的功放還是有一個數量級的差距。畢竟能達到這樣碉堡了的指標的功放都要賣一萬美金以上了。

好吧, 由於我個人時間精力有限,沒辦法測試每個耳放和耳機之間的排列組合。 以上測試結果的對比在於證明測空載阻抗的耳放輸出特性沒有意義。不同的耳機搭配不同的耳放會有不同的結果,要對整個系統進行評價。

至於拜亞動力A1為什麽那麽吊,有一本800多頁書叫做【音訊放大器設計手冊】,有興趣的朋友一定會在裏面找到答案。(這是一個聲學科普類文章,放大器屬於電氣類專業,在此不做過多贅述)

但即便這樣,我還是無腦推薦索尼大法的播放器,原因如下:

並且索尼大法的東西做工續航都不錯。拿在手裏挺有分量、挺有質感的。

關於耳放本身,還有一個指標也尤為重要,那就是訊噪比。耳機本身是不會產生底噪的,底噪來源於耳放。還是以鋼琴為例,若輸入耳放的訊號如下圖。

經過耳放後的輸出訊號變成下圖這樣。

音色(音質)會不會受影響呢?我想我不需要再解釋了。對於耳放,底噪越小越好,訊噪比越高越好。

耳機與耳放大致介紹完了。我們在看看音源(解碼器、轉盤)。對於解碼器,我們同樣需要盡可能好的頻響、THD和訊噪比。不過,值得註意的是解碼器所用的DAC解碼芯片的參數不等於解碼器的實際參數。比如說ES9038Pro,訊噪比高達驚人的140dB,THD+N -122dB。。。

其實這些參數都是芯片本身的參數,且在專業的電磁遮蔽實驗室測得,和我們普通消費者沒什麽關系。我們實際買到的解碼器產品除了DAC芯片以外,外圍的電路設計,PCB走線,電源的選擇等等都會影響整機的效能。實際上訊噪比和THD表現都是低於芯片本身的,要以實際測量為準。

總結一下,這篇文章我以簡潔的方式介紹了一下什麽是音質,那些指標與它有關,或者說是主要關系,還有很多因素會影響音質,但我認為並不重要(其實就是我懶)。

至此,HiFi系統的兩大重要衡量指標:音質和聲場我已經介紹完畢。

不了解什麽是聲場的朋友,可以看看我以往的文章,裏面有極為詳盡的介紹。

如何評價一套HiFi系統,如何進行主觀評價? - 鬼斧神工119的文章 - 知乎

科普:HiFi中的聲場由哪些因素決定?該如何選購器材能獲得更好的聲場? - 鬼斧神工119的文章 - 知乎

耳機和音箱有什麽區別?哪一種更好? - 鬼斧神工119的文章 - 知乎