【藍芽耳機專業長文慎入】談談耳機阻抗與耳放推力、增益、音效等問題－運動藍芽耳機專業推薦(藍牙耳機 / PTT /mobile01 /CP值 / 推薦 / 比較 / 音質 / 評價 /開箱)

【藍芽耳機專業長文慎入】談談耳機阻抗與耳放推力、增益、音效等問題

很多人對於播放器推力大好不好、耳機高阻好不好等問題還比較糾結，所以今天想來談談這些耳機阻抗與耳放（隨身播放器）推力、增益、EQ等相關問題。

聲音的特點聲音的本質是聲波，它的傳播會遵循波的特點，會反射、衍射和折射。
我們首先來了解下聲音的特性，這非常重要：
（一）響度（loudness）：人主觀上感覺聲音的大小（俗稱音量），由“振幅”（amplitude）決定，振幅越大響度越大。與分貝不同。分貝是人可以區分的最小的聲音響度的級差，而響度是人耳朵對於聲音強弱的主觀感覺，人們對響度的敏感程度不一樣，所以是將很多人的主觀感覺相綜合的平均值。另外人們對於相同分貝但不同頻率的純音聽起來感覺響度不同，所以有等響曲線這個東西，人耳對於2000-5000Hz的頻率敏感的多。比方說，對我們一般人類，50分貝100Hz的純音和40分貝1000Hz的純音聽起來一樣響。所以把耳放、播放器音量調大、調小，每個頻率的響度給你的感覺就會產生變化。下圖就是等響曲線。

而分貝作為客觀描述聲音的參數，同樣有參考意義：130分貝噴射機起飛聲音，110分貝螺旋漿飛機起飛聲音，105分貝永久損聽覺，100分貝氣壓鑽機聲音，90分貝嘈雜酒吧環境聲音，85分貝及以下不會破壞耳蝸內的毛細胞，80分貝嘈雜的辦公室，75分貝人體耳朵舒適度上限，70分貝街道環境聲音，50分貝正常交談聲音，20分貝竊竊私語。

（二）音調（pitch）：聲音的高低（高音、低音），由“頻率”（frequency）決定，頻率越高音調越高（頻率單位Hz（hertz）赫茲，人耳聽覺範圍20～20000Hz。 20Hz以下稱為次聲波，20000Hz以上稱為超聲波）例如，低音端的聲音或更高的聲音，如細弦聲。我的辯音範圍是20-19000Hz左右，已經有點退化了。一般耳機都會有頻響曲線，如下圖，曲線越平直就越趨近於真實的回放。逼側的黃色曲線就是明顯低頻失真了。一般頻響曲線要結合等響曲線一起看，大多數耳機設計調音時頻響在1000-5000Hz會有低谷，5000-10000Hz有個波峰，這是因為人對於1-5kHz的聲音特別敏感，對高頻聲音卻不那麼敏感。這樣調音三頻才會比較平衡，不過由於個體差異，對三頻的敏感程度各不相同。

耳機算是整個高保真回放系統中失真最大的部分了，高保真轉盤、解碼、耳放失真都挺小的。下面是各種聲源的頻率範圍

（三）音色（music quality）：音色是由於發音體的材料性質、結構形狀、發聲方式、及其泛音的多少等不同方面來決定的。歌手的聲音都比較獨特，具有很強的辨析度，這是因為音色不同，而模仿秀則是模仿歌手發聲的振動方式、基音、泛音，歌唱出極其相似的聲音。而有的藝術家甚至可以模仿樂器的音色（beatbox）。不同樂器能發出涵蓋相同頻率的聲音，但我們仍然可以辨別出不同的樂器，這是音色使然。但耳機、音響可以非常好的模仿發出世間各種聲音，因為其接收到準確信號後還原了各種聲音的波形，形成回放（playback）。

如果你是學音樂的話，聲音的特性則是四項，多了一個聲音長短（時間）。

耳機如何工作？
動圈耳機為例，耳機中有永磁體，有振膜和線圈。電信號流經線圈，與永磁體間產生吸力或斥力，帶動振膜正向或負向扇動，形成聲波。振膜動的頻率快，即是高音；動的頻率慢，即是低音。扇動的幅度大，便是大聲，幅度小即是小聲。

為什麼一個振膜可以同時發出幾個不同位置、不同的樂器和人聲的聲音？空間感、位置是基於左右聲道傳入耳朵中的時間差、還有反射衍射等大腦進行綜合判斷後的結果。而不同的樂器、人聲有不同的聲音頻率，從實質上講高低頻仍然是聲波，借用一張圖片來說明

如果去聽現場音樂會，雖然有a和b兩種樂器，但人耳的鼓膜聽到的音樂形成的振動會是C波形，但大腦仍能還原出a和b兩種樂器單獨的波形。同理，動圈耳機播放古典音樂會，耳機振膜產生的波形就是C，但多動鐵耳機則分頻器把高低頻聲音分開，指揮每個單元播放某個頻段的聲音，多個單元通力合作，同時工作產生了多個波形，再到鼓膜上匯聚成一個C波形。

耳機阻抗是否越大越好？
我們先談一下耳機的阻抗和靈敏度，阻抗是存在於交流電中的，為什麼是交流電而不是直流電，因為線圈會根據電流方向向著永磁體做正向或者負向運動，帶動振膜產生聲波。阻抗不是電阻恆定不變，但也遵循Z=U/I的計算公式。對於動圈耳機而言，提高耳機的阻值，降低耳放的輸出內阻，都是為了讓耳機吃到更多（或更合適）的電壓電流，從而充分的驅動耳機。另一方面大阻抗往往是為了減小分割振動的影響，設計製造多軌大線圈（也增大散熱面積，使耳機沒那麼容易燒機）造成的，更容易提高對振膜的控制力，降低弱信號的失真。下圖為振膜發出不同頻率時的運動狀態。

160毫米振膜在不同的頻率下的分割振動

低阻耳機由於阻抗小，容易得到較好的功率，發聲容易，像812、TH900那種磁通量很大的單元，小推力下也還不錯。但容易過推，或者無法進入耳放最佳的音量位置裡，不能在耳放最佳電氣狀態的推動下施放功力，高頻刺耳，有用力過猛的感覺。
而靈敏度則是指向耳機輸入1毫瓦的功率時耳機所能發出的聲壓級。高阻耳機是阻抗高，不容易產生大電流，所以不容易出聲，而低阻低敏耳機是雖然有了不小的電流，但就是不靈敏，聲音很小。低阻低敏多是平板像HE6，不過LCD4倒是靈敏度不低了。
對於大部分耳放來說耳機阻抗高已經不是問題了，提高電壓便是，卻解決了大部分的難題，聲音也相對比較穩定。阻抗低，容易推響，但對耳放設計者來說提高耳放控制力比提高電壓難度大得多。所以對動圈來說還是高阻好。當然現在FOCAL都已經出了低阻動圈旗艦，相信這些問題現在也不是非常困擾的因素。

耳放的推力越大越好嗎？
雖然對於高阻耳機來說，插手機也能推到正常聽音大小（即耳機在手機上吃到的功率還是會同在國磚上吃到的功率一樣），其實一般耳機的靈敏度吃到1mw的功率便能有90多分貝的聲音，接近氣壓鑽機的聲音大小了。但1.手機開大音量時其放大芯片失真率很高了，2.功率雖然夠了，但關鍵的電流小了，低中高頻都會平平淡淡，沒有力氣，推不開。所以國磚都比較推崇大推力，還要幾檔增益，這樣才受歡迎。下圖是兩款耳放的輸出電流的比較，綠色的耳放電流輸出能力受限，被削峰了，音質會受影響，手機更是如此

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。所以國磚的功率該小的時候能小（推低阻耳機時開小音量），該大的時候也能大（推中高阻耳機時開大音量），高低阻通吃？
其實還有不失真最大功率這個概念，一般指放大線路諧波失真THD在0.1%以下的最大功率，像SONY D100音量旋鈕轉到頭耳朵肯定爆了，但是那個音量你根本不能開很大，因為稍稍大一點就失真了。AK的機器也是推力秀氣著稱，也是同樣的問題，音量開大了就會失真，但推推普通塞子絕對不會失真的。
接著來說說輸出功率是怎麼來的，DAC芯片對於歌曲解碼後，DAC芯片輸出信號電平會有一個放大倍率，DAC的信號直接放大是不失真的，玩過的LYRA、HILO、金老婆裡調節的輸出增益是調節DAC的放大倍數（HILO也可以調節其他增益，可玩性非常高），一般來說DAC輸出的標準電壓信號是2Vrms。另外耳放、放大電路會將電壓放大、電流也放大（不過一般後級才放大電流，這也說明了一般耳放難以推動HE6，必須有後級功放大電流才好驅動），大多數的播放器高增益選項也是在放大電路里起作用，增加電壓擺幅。最後的音量調節旋鈕（電位器）便是一個可變電阻，控制音量衰減幅度，看看C4，這個可變電阻就跟高中物理實驗中用到的很像。

一般來說，設計師會把耳放或播放器最佳的電器狀態設置在20%-50%音量之間（也有例外，享聲M1PRO則是在90%以上），如果你插上耳機，正常的聽音音量剛好落在這個範圍內，那就是極好的（高低增益的設計一部分就是這個原因，低阻耳機用低增益可以落在這個範圍內，但高阻耳機用低增益則遠遠超出了這個範圍，而使用高增益剛好又可以落在這個範圍裡了）。這樣大推力的耳放對低阻高敏耳機就有點不友好了，因為可能只用5%的音量就已達到正常音量大小，這時加阻棒效果會好點兒。另外推力太大會導致底噪聲，其實就是耳機中電流過高引起的。
DAC的信號直接放大是不怎麼損傷音質的，但放大線路中用運放三極管二極管等放大方式雖然提高了功率，但也會將噪音訊號放大，所以增益也要慎用。

我們常見說什麼電流型耳放適合低阻耳機，電壓型耳放適合高阻耳機，而耳放不是只有甲類、乙類、甲乙類等嗎，電流型耳放與電壓型耳放到底是什麼鬼？
實際上是這樣的，耳放有相對恆定的最大輸出功率，遇高阻耳機時，電路中的總阻值較高，電流比較小，此時耳機吃到的電壓比內阻吃到的電壓大得多，耳放的輸出電壓很高，往往這個輸出電壓是沒有進行限制的；但如果耳放遇到低阻耳機時，電路中的總阻值低，電流會比較大，此時推大音量電路中的電流會大幅增加，但有的耳放會限制最大電流的輸出。享聲就很開誠佈公的說MR1對輸出電流做了限制，其實這個往往是對於大耳會有些影響，耳塞因為其隔音性，高敏低阻耳塞需要的輸出功率、電流並不是很大，國磚是完全足夠的。