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耳機使用常識:為什么耳機塞緊了低音更明顯

來源:番茄系統(tǒng)家園瀏覽:時間:2022-04-16 15:52:37

耳機使用常識:為什么耳機塞緊了低音更明顯

在耳機塞緊與外界幾乎無連通的情況下,人耳接收到的聲壓大小與揚聲器單元振動體積位移成正比;有泄漏的情況下,人耳接收到的聲壓大小與揚聲器單元振動體積速度成正比;泄露嚴重或者說類似音箱輻射的情況,人耳接收到的聲壓大小與揚聲器單元振動體積加速度成正比。

為便于解釋,不考慮揚聲器在不同泄漏情況下振動的變化(其實是變化的,但不影響結(jié)論),即振幅不變。揚聲器單元振動體積位移=體積速度 / 角頻率=體積加速度 /角頻率的平方,所以塞緊的情況下低頻加重了。附圖為耳塞式(earbud)耳機不同泄漏程度的頻響曲線對比,非常明顯。另一個圖展示了泄漏的來源。

為什么耳機塞緊了低音更明顯

耳機使用常識

下面用一個類比來說得更形象一些:

耳機發(fā)聲-人耳接收這個過程可以看作是用手堵住針筒的出口。針筒的活塞相當于耳機的揚聲器單元,手覆蓋在出口處的皮膚相當于鼓膜。如果針筒不漏氣,那么推動針筒活塞壓縮筒內(nèi)的空氣,手覆蓋在出口處就能感受到壓力的增加,活塞被推動了多少,壓力就上升多少。

如果針筒漏氣,那緩慢推動活塞,并不會增加針筒內(nèi)的壓力,手也就感覺不到壓力的變化;而快速推動活塞,盡管漏氣,手依然能感受到壓力的變化。換句話說,針筒漏氣時活塞的運動要更劇烈才能引起針筒內(nèi)壓力的變化,并讓覆蓋在出口處的手感受到這種變化。

P.S. 以上解釋為便于說明做了簡化,不夠嚴格,有興趣的可以自己學(xué)習(xí)。

鑒于看到很多朋友并不了解耳機和音箱的差別在哪里,這里還是貼幾幅圖展示一下基本原理,感興趣的朋友可以看看:

首先是音箱在自由場中的聲壓。如圖中公式所示,音箱在某點產(chǎn)生的聲壓 p 是正比于體積加速度 VolAcc的,同時注意看單極子輻射的是球面波,聲壓大小與距離成反比。

音箱在自由場中的聲壓

再來看耳機在耳道中工作的簡化模型。此時的情況形同一個無泄漏的壓力室(pressure chamber),內(nèi)部的聲壓 p 正比于體積位移 S*x,并且注意pressure chamber 內(nèi)的聲壓在長波近似下是均勻的,而不像自由場是隨距離幾何衰減的。如果存在泄漏的話,近似正比于體積速度。

耳機在耳道中工作的簡化模型

因此耳機和音箱的工作方式還是有很大差別的,這也造成二者在設(shè)計原則上和評價上都存在差別。最后再貼一張表格,是耳機和音箱的一些基本概念的闡述和對比:

耳機和音箱的一些基本概念的闡述和對比

注:上面幾幅截圖引自 C. A. Poldy. Tutorial AES 120, Paris, May 2006 - Headphonefundamentals

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