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找到一篇牛文- G* ~* v% V0 Z3 {
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% _$ w8 ~; d# v( m' t; n( ~+ a从规格面以及技术面探讨耳机与耳放的关系
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原文亦會發表於 台灣 我的耳機世界 網站.5 Z! d7 e1 D0 \ T+ a
文中如有任何不當或錯誤， 歡迎討論 9 N+ B1 T3 o0 N: ^- B0 P& |, ^
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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。; G# p9 I7 g9 J9 \
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：- H8 f; }+ y( r5 `$ F H
Panasonic SL-MV500 f+ }; U& B! m6 r# Z% S) G3 O
8 X" X9 p1 r+ y" Q% X& d% G' T, q
●音频. W9 d" s9 f2 D; E4 {# g1 E' j: [
‧ 声道数：2(左和右，立体声)- s/ z0 G4 M; Y8 A# G( N/ L
‧ 频率响应：20~20KHz
a# `& a# a+ X9 R" ]‧ 输出电压：1.2伏 (10k ohms)
- v |( f! ^' v; c! I, b2 }: A‧ S/N比：90db以上& d m9 L ~( a" s3 O" u
‧ 耳机出力：最大9mW+9mW / 16 ohms
, U4 A# ~, M% U3 _2 A 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？？
3 b! V2 L, }; P) Y 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。
, p& V% B4 _! ^9 U0 r i 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 Z* G$ I9 {; F! F+ @
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。
Y1 `, O5 d* k: S4 Y 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)( ^! W1 j' a* K9 P. b
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。4 v6 z% @' l: [1 }1 l6 I
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。1 \: Q Z/ H; u$ r* Z% ?
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。' V; @' Y7 H$ }8 S: A3 _
SONY MDR-F1 – 12 Ohm， 100dB/mW
- n+ n+ R; c- K; m- W# y! | ATH A1000 – 40 Ohm， 103dB/mW
+ u; M+ f. ~: h! b AKG K240 DF – 600 Ohm， 88dB/mW
1 L5 ?, H1 D L Sennheiser HD600 – 300 Ohm， 97dB/mW
9 P$ |9 W' n' D6 Q- y' A$ M 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。
* z7 n: z, }: P8 r+ Z$ 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。3 r! y: s( t0 t
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)
; B, u, H3 N9 ?6 h P4 z7 } 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。
9 u8 O7 ?+ E/ O! h5 b# A$ b 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)。
! Y0 _5 ]' a; a- `; w/ j此时功率是1.2 x 0.002=2.4mW，最大音压是91dB强。
8 X; Q, C" I% c$ Q/ U9 d 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。
# p- ^3 I* |8 y% ~ 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。3 c3 K! i- K- W- A) m
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。
9 ~- f- F/ X0 a" k5 Q 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)4 c4 Y2 U% T& U" e# x$ \# l
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。
9 D% A; J' ?5 z/ s9 |6 G& ?6 Y$ T4 s. ? 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。
- w# G! _# B0 @6 o! _% o5 P6 l- I 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。
! ~4 i& Y( Q9 O4 y9 v 要发出最大110dB音压时
5 j* Z6 h. \, {( j1 e MDR-F1 约需12mW(12 Ohm)，V=0.38V，I=31.7mA。: [; s' M6 p& C( l; k
A1000 约需5mW(40 Ohm)，V=0.44V，I=11mA。
' B8 d+ V w" W% y$ s K240DF 约需接近200mW(600 Ohm)，V=10.9V，I=18mA。( N* m! C3 x* d- H5 Z
HD600 约需要20mW(300 Ohm)，V=2.44V，I=9.1mA。$ w; u- y0 L* b; u" y9 m. p) h
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 H# U9 G' ]; N( h) B$ d
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。
" ]( M" s; C. ]- L- Q( k9 X 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。
+ U6 z$ @9 X/ N* Z; w. o+ f 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。5 W+ \& x2 x N% Z( S, Z* S" l9 D( n3 `
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。
7 A! n1 N2 G3 \9 g/ `8 v, O6 b 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。
7 @: U+ @- f( T3 ` 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。
0 f& |5 n9 L" c/ D8 k8 ] 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。
. E% f( P; \" a k$ {0 A2 H3 m 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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