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# F+ c* M2 I9 E) x" ]从规格面以及技术面探讨耳机与耳放的关系2 z; T* m& c4 u0 f/ t
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% ^& u4 e& b" w( O" O" t: O原文亦會發表於 台灣 我的耳機世界 網站.- u/ ^# G2 B' n. x1 ]$ K
文中如有任何不當或錯誤， 歡迎討論
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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。: M' _5 H# F, J0 i; s
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：: S, f2 o% Y' x1 Z
Panasonic SL-MV502 N) B. W4 ]6 ?. y$ }( p
; `9 H1 m7 t- f) K$ s( @% V# `
●音频
/ r' ~7 ~/ A% R- Y. B+ o0 z‧ 声道数：2(左和右，立体声)
( h! [; o" q" B2 }‧ 频率响应：20~20KHz
# r. N. a" r% J5 U0 r4 `‧ 输出电压：1.2伏 (10k ohms)2 `6 W7 T+ G* u( E U$ v& {" B
‧ S/N比：90db以上
) T8 J( x2 b& j; E' b4 P‧ 耳机出力：最大9mW+9mW / 16 ohms* m0 m# t U; i9 [3 |
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？？
' \% n" Y9 @) e7 |( H! { p8 S 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。4 s- s0 t# H! j+ _/ T
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。# _9 t' b5 v" ]" Q) v3 I+ J9 K
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。4 ?: J8 A9 o) [
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)3 h1 @6 P# d; d2 @& M. S0 k( {$ ~
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。
: J2 A& o; C+ @ A! [" T0.018=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。
: X5 I! v% P3 a: ` 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。
; y5 v" d, I7 ^9 F SONY MDR-F1 – 12 Ohm， 100dB/mW
5 M' \, c5 H, B1 [- O4 b; r. w ATH A1000 – 40 Ohm， 103dB/mW
4 Q9 ]. X+ t4 u1 b- B- z7 m( Q( L AKG K240 DF – 600 Ohm， 88dB/mW
$ J4 k/ }) B: H- K m Sennheiser HD600 – 300 Ohm， 97dB/mW- g& P5 g& b0 t: d# {2 R
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。
# f4 f- L8 ]8 E5 Z 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。, w W2 x) u" g& k
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)& J9 k" _% z+ ?' i- H& e5 f A- E
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。 / u8 ^ k2 j# p% O" i
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)。
2 T0 t& Y- Z' G& I此时功率是1.2 x 0.002=2.4mW，最大音压是91dB强。
. H" J4 w! w8 g# w$ b' T 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。
& _$ v5 |, \3 A8 h2 B; ] 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。0 H$ |, _, `0 k+ N
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& C5 d7 U4 W, B3 w2 J
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)
% @0 m9 m- i! K: [ N 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。' g. z4 ?. U5 [4 w
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。
& h G: n, v5 H5 z2 h 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。 i5 D7 G# r3 S: K
要发出最大110dB音压时
+ _& V5 J, B4 Z+ Z$ { MDR-F1 约需12mW(12 Ohm)，V=0.38V，I=31.7mA。
1 l0 [( c. Z+ I4 A A1000 约需5mW(40 Ohm)，V=0.44V，I=11mA。
+ A+ T1 d4 w$ v K240DF 约需接近200mW(600 Ohm)，V=10.9V，I=18mA。
1 Y$ m, L6 U, z' j0 Z S HD600 约需要20mW(300 Ohm)，V=2.44V，I=9.1mA。# f0 E# e, {* M) i: o' _; \1 Y
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. j( b, b1 l9 C1 h$ H. O% W
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。
( R# W3 w# Y( M8 {+ 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。$ m: e" `4 q# s1 E& e
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。
. r' ]% e0 J$ h 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& l; {( _# T; n& s, a' p# v 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。
$ E3 @8 U$ \2 N 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。2 b6 B* A: o, r$ e! {2 [# c
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。) G; W, r7 |% b$ i; N: h
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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