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从规格面以及技术面探讨耳机与耳放的关系+ n9 E, p% {4 z% @
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% R" S/ s5 m/ d, }原文亦會發表於 台灣 我的耳機世界 網站.$ S& @+ R# b% F( h
文中如有任何不當或錯誤， 歡迎討論 # a; w1 k n! M3 Z# L
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/ ^2 Z( g6 }; v: d m' G& W' `1 B 老实说，讲到规格跟技术面，我不知道有多少人看的明白，甚至有兴趣去了解这些探讨的真正意义。所谓的真相，是建立在一个充足的技术基础之上的，耳机跟耳放与其它音响器材、甚至于乐器，都是人类智能与科技的产物，没有什么不能探讨的。即便是主观的声音好坏，也有许多方面的科学研究，诸如声音心理学、视觉与听觉相关的视觉心理学等等，只是人类限于自己所知的少，往往把许多事情凭着个人的主观下批判，所探求的已经不是真相。
( B8 [" _5 |% i3 | 以下我在台湾某AV网站音效讨论区回答一个朋友计算随身听输出的范例。相关的规格跟耳机输出能力比较有关的明列如下：
! k5 q; m' Y5 H" M9 _ Panasonic SL-MV50: s. x; p8 o% }+ n# n- f
8 A: L, h) ^2 L& K3 J' s
●音频
; [& X% S! l- C, A1 _‧ 声道数：2(左和右，立体声)
: u: y9 s, [7 F5 Y3 L: ?‧ 频率响应：20~20KHz
# }3 |9 ?3 b. b* n6 s/ A: J0 B; j‧ 输出电压：1.2伏 (10k ohms)0 w* d) ]7 T) e
‧ S/N比：90db以上
+ `# @, G: }- @" l* N" b- c‧ 耳机出力：最大9mW+9mW / 16 ohms, v. K- E, ?, i, \3 H {
耳机出力：最大9mW+9mW / 16 ohms，不知道是好还是不好！和18mW(32 ohms)或10mW(32殴姆)是差在哪？？
" Q# [; \5 F: C+ `( I' R 基本上我们必须确认一件事情，输出功率会随着负载阻抗而有不同的意义，9 mW/16 Ohm跟9 mW/600 Ohm 并不相等，这等一下我会计算给大家看。
5 p4 c6 {" ~2 `2 j 我们知道SL—MV50的最大电压输出是1.2Vrms(10K Ohm)，这个规格之所以用10KOhm这么高的负载来测试，是为了排除电流的影响，以得到输出的最大讯号电压，这是因为在低阻抗 16Ohm的时候，随身听输出电路的供应电流会有限，所以输出电压可能达不到1.2Vrms所导致。2 F/ `6 [1 Q v3 d) j: M& a
我们这边会应用到的电子学知识是很基础的，用到的公式只有- P=IV、V=IR、P=V^2/R等，应该是很浅显的了。
( w7 R% o1 L/ ^7 Q3 L) u9 k. } 我们以9 mW/16Ohm反算回去SL-MV50的最大电流应该是多少，0.009=V^2/16，求出V=0.38V，现在可以算出电流了，应该是0.0237A=23.7mA。我们假定这是此台随身听的最大电流输出 (为何如此假定？因为算出的0.38V小于最大电压的1.2V，这表示在16欧母的阻抗下，用VR再怎么调，输出电压峰值再高，电流已经无法供应相对应的足够电流，波形会被切削失真)
7 e! V+ H0 C8 ~3 v 上面又提到18 mW/32 Ohm (这是另一台随身听的输出规格)，我们同样以1.2Vrms为最大输出电压。; n; X1 M& o" [& q" r! A
0.018=V^2/32，得V=0.76V，电流I=23.7mA，所以18mW/32 Ohm跟9 mW/32 Ohm输出能力是一样的。10 mW/32 Ohm 的输出能力就比较差了。
$ X; Q3 n5 B! I 现在，我们以同样计算的方式，直接拿耳机来考验随身听的输出。; M$ o, u3 B& S( r8 S0 P% I
SONY MDR-F1 – 12 Ohm， 100dB/mW
. s: ^- o# T# R c% b ATH A1000 – 40 Ohm， 103dB/mW$ l1 I/ C, t6 Z1 _1 b& d" ]# h9 ^; M
AKG K240 DF – 600 Ohm， 88dB/mW
! |+ h4 }2 _8 B" { Sennheiser HD600 – 300 Ohm， 97dB/mW! \: t, f: v4 l. P$ Q& D4 p6 h
我们知道，听感增加一倍音量约是3dB，而每3dB，就要增加一倍功率。换句话说，以HD600为例，1mW可以推出最大97dB的音量，听感上的音量要再大一倍就是100dB，此时功率就要2mW。
; k/ k3 B& q8 \, D 我们先以SL-MV50最大功率输出推动耳机来看上面计算出来的最大电压与电流的能耐，等下再来以一般聆听时的音压大小来看实际聆听上的差异。
0 U6 }7 o) Y3 ` MDR-F1 => V=IR，V=0.0237 x 12=0.2844V，远比最大电压小。再来计算此时功率是6.7mW，换算成最大不失真的音压是106dB弱。(讯号电压超过0.2844V就会造成波峰被切割)4 R8 k4 J4 c; L( n. ~, K0 z& H
A1000 => V=IR，V=0.0237 x 40=0.948V，还是比1.2V小。功率是22.5mW，最大不失真音压是116dB左右。
- X/ B! q H9 Q4 h* ? K240-DF => V=IR，V=0.0237 x 600 =14.22V，远大于1.2V对吧？所以此时就不能用V=IR来算，必须要改以I=V /R，V以1.2V带入，I=0.002A=2mA。看到这里，就能理解为什么有不少技术人觉得高阻抗耳机好推 (台湾一些不玩耳机的技术人尤然，还出现过说随身听可以推好K240M的笑话)。* t1 d+ E$ C/ i4 y% X, k4 u
此时功率是1.2 x 0.002=2.4mW，最大音压是91dB强。
, \) O, `$ T2 R2 V+ b) S# P& v, W HD600 => 同样用I=V / R来算，I=1.2 / 300=0.004A=4mA。功率是4.8mW，此时最大音压约为103dB强。: h' \8 y6 B* L
以上的计算可以看出，9 mW / 16 Ohm是不太够力的。而电压跟电流分别在高低阻抗负载时形成一个限制，这些很少人会去注意，连一般技术人也不例外。. W1 }- T: q6 m2 i& h
PS: 有人注意到我没算 K501 吗？可以试着自己算算看，你会发现K501算出来的最大音压竟然比HD600差不多？很不符合实际的聆听经验对吧？原因何在？不妨从频率响应图去想想就有答案。
! D5 h( u5 e; Y6 X+ [1 o+ B2 e! b 在计算实际聆听上每支耳机需要的驱动能力之前，必须先讲解一下什么是动态范围。我们知道声音有所谓的dB值，不管是噪音还是音乐，有一部份我们会称之为背景噪音，不管用耳机还是音箱，这背景噪音都是存在的，就算是极为宁静的半夜，背景噪音通常也有20dB，甚至30~40dB的，白天会更高，如果是出门坐车、热闹的街道，背景噪音通常可以高达90dB以上 (这是以台北市为例): }! t) w4 b1 s: A4 `' x
动态范围通常指的是音乐中最小跟最大音乐音压的差距值，通常以交响乐为最高，可达80dB。当然还有更高的，例如一些爆棚的电子原声带 – 如神鬼战士，动态范围就很高。) k& c% D! i' d9 O- }
而耳放的SN比，为的也是让动态范围大的音乐可以尽情发挥而不被局限。" K" k! x9 m* k! _: v, o
上面我们说过，人耳觉得宁静的背景噪音通常是20~40dB，我们拿30 dB为最低点，设计动态范围为30~110dB (交响乐)，来进行实际推动耳机时需要的最大电压摆幅跟电流。
- M* W- n5 i1 R; ~, j' p7 S1 G' z 要发出最大110dB音压时3 Q- {' y9 C& _% E, m6 Y
MDR-F1 约需12mW(12 Ohm)，V=0.38V，I=31.7mA。+ f0 p' T9 _" }: F4 O( b) {+ o
A1000 约需5mW(40 Ohm)，V=0.44V，I=11mA。9 P9 R5 V0 p8 g' O
K240DF 约需接近200mW(600 Ohm)，V=10.9V，I=18mA。
. E% _1 P$ R+ t5 d. F HD600 约需要20mW(300 Ohm)，V=2.44V，I=9.1mA。
/ C9 T& B' C( K! a# m 一般动态范围是相对的，尤其对开放式的MDR-F1以及HD600而言，外面的背景噪音影响甚大，有时可能1 v/ M, f; {4 @( @
40~120dB都还不够，在吵杂环境下，背景噪音高时会吃掉许多细节。这也是K1000不建议在吵杂环境下聆听的原因，毕竟最大音压只有104dB。# B' h: {: M& P
对付低阻抗耳机时，最常被人忽略的一个问题是当电流不足的时候，会产生什么现象。
8 {8 L% [: K/ w' `$ G! H 1. 动态范围被缩减。以MDR-F1以及上面的SL-MV50为例，如果要听大编制、动态范围大的音乐，在动态范围超过106dB的时候，超过的部分会形成clipping切割，明显的影响是音场缩的极窄，乐器距离重叠的很厉害，人声拉的很近脑袋。) m5 a0 I( ^4 L
2.控制力变差，不管是动圈还是静电，耳机还是音箱，工作原理都是把电能转成动能，但是转化的动能也会形成一个反电动势。所以一般在计算供应耳机所需要供应的电流时，通常会多加一些余裕，在抵销这个反馈回来的电动势之余，还要有足够的电流供应给单体。控制力不好的时候，很明显的低频会变的朦胧一片，没有层次，低频声响彼此交叠时更明显。控制力不好的驱动，会让振膜单体做许多不必要的虚功，直接的影响了单体的寿命。
1 Y- l H7 b6 s) D8 p 要评估随身听、CD机耳机输出跟耳放输出的关系上，与其说耳放声音多好，倒不如说耳放的存在，是为了更有弹性的应付众多不同耳机的需求。从上面的计算来看，这种想法并不是多虑的。- s% O7 y' h) E) ]. ~) u/ p
当然，有很多耳放的设计应付的范围很窄，明明就是驱动能力不足，在听感上就是很容易被硬凹成是喜好不同，这当然不足取。但是这些问题同样在随身听以及CD机耳机输出上面出现。
W4 ?# c- \7 n1 V' l- D0 y 所谓的真相，容易被主观的听感喜好蒙骗带过。这也是我认为要发掘真相的同时，不能单纯只以听感的实证来进行推论，还得要有发掘证据的本事才行。
+ N. t+ S! d, j$ Z2 Y& @+ [ 通过了这些，什么音色、音质、临场感、层次、染色、忠实、姐熙等等的听感实证才有真正的基础。不然把本来耳机就没推好的情况当成是听感的证明，未免过于混淆情况，更不能真正的判断一个耳机的实力了。 |
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狗仔卡
发表于 2008-3-5 21:41
显身卡
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