今天我們來(lái)聊聊耳機(jī)產(chǎn)品中最常見(jiàn)的兩個(gè)數(shù)據(jù)“阻抗”與“靈敏度”。這兩個(gè)概念的解釋在百度百科里都有，但名詞解釋顯然不是本文的目的。如果你有足夠多的耳機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)值在選購(gòu)耳機(jī)時(shí)，判斷耳機(jī)是否好“推”時(shí)，并不是每次都管用。那么這兩個(gè)參數(shù)到底有多少參考價(jià)值？為什么所有耳機(jī)產(chǎn)品都要列出這兩個(gè)參數(shù)呢？
首先，來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下現(xiàn)有耳機(jī)和行業(yè)測(cè)試方法規(guī)范下的阻抗的概念。
Beyerdynamic 拜亞動(dòng)力 DT880 頭戴式耳機(jī)
Beyerdynamic 拜亞動(dòng)力 DT880[32歐版]頭戴式耳機(jī)
阻抗：即額定阻抗。該值一般代表在核定頻率范圍內(nèi)達(dá)到最大功率時(shí)理想狀態(tài)下的最低阻抗值，因?yàn)榱粲杏嗔浚撝挡粦?yīng)該高于最低阻抗值的20%。這套定義和相關(guān)測(cè)試方法，以動(dòng)圈式耳機(jī)為參考。靜電式耳機(jī)、動(dòng)鐵式耳機(jī)的阻抗曲線會(huì)隨頻率發(fā)生較大變化，測(cè)試和定義方法可能不同。從現(xiàn)有產(chǎn)品來(lái)看，可能會(huì)取1kHz或者某個(gè)頻率上的阻抗作為額定阻抗。
以上定義其實(shí)進(jìn)一步去思考就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多點(diǎn)需要解釋。首先，我們稱之為阻抗，說(shuō)明無(wú)論何種原理的揚(yáng)聲器，它不是純電阻電路。在具有電阻、電容和電感的電路里，對(duì)電路中電流起阻礙作用叫做阻抗，單位為歐姆Ω。
相關(guān)資料收藏此圖相關(guān)圖片
阻抗計(jì)算公式
其中R為電阻，ωL為感抗，1/（ωC）為容抗。感抗是電感在交流電路中對(duì)電流所起的阻礙作用，容抗是電容在交流電路中對(duì)電流所起的阻礙作用。由于不是物理課，所以概念介紹到此為止。
雖然行業(yè)測(cè)試一般規(guī)定，無(wú)論在音箱使用揚(yáng)聲器還是耳機(jī)揚(yáng)聲器上，阻抗都應(yīng)該測(cè)試一個(gè)頻率范圍內(nèi)最低值[20%偏差]。但似乎現(xiàn)在耳機(jī)的額定阻抗也均來(lái)取自1kHz頻率下的數(shù)值。也許是動(dòng)圈、平板式耳機(jī)揚(yáng)聲器的阻抗曲線相對(duì)平坦，它們很多會(huì)標(biāo)注額定阻抗是在1kHz下得到的。而為了不給普通用戶帶來(lái)太多困擾，估計(jì)動(dòng)圈式耳機(jī)也不會(huì)標(biāo)注一堆阻抗值給大家參考。
阻抗曲線：對(duì)于耳機(jī)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)大家相對(duì)很少提到阻抗曲線，揚(yáng)聲器的阻抗曲線是指揚(yáng)聲器在輸入不同頻率信號(hào)時(shí)表現(xiàn)出不同阻抗值的“阻抗/頻率”曲線。由于動(dòng)圈式耳機(jī)揚(yáng)聲器的阻抗曲線在20Hz-20kHz甚至更高頻率下都比較平坦，所以提到這項(xiàng)指標(biāo)并不多。而在音箱使用的揚(yáng)聲器上，阻抗曲線是重要指標(biāo)，一般它會(huì)在低頻附近有一個(gè)很大的凸起，隨后迅速回落[以第一個(gè)低谷作為額定阻抗]，隨后隨著頻率的升高，阻抗可能有不同程度的升高。我們下面轉(zhuǎn)載了www.innerfidelity.com測(cè)試數(shù)據(jù)，幫助大家理解不同耳機(jī)阻抗曲線區(qū)別。Soomal正在籌備這套測(cè)試系統(tǒng)。[下面測(cè)試圖表轉(zhuǎn)載自www.innerfidelity.com]
愛(ài)科技 AKG K701 頭戴式耳機(jī)-阻抗/頻率曲線，相位/頻率曲線[動(dòng)圈式/頭戴式]
圖片轉(zhuǎn)載自 http://www.innerfidelity.com/
VSONIC 威索尼可 VSD3s入耳式耳機(jī)-阻抗/頻率曲線，相位/頻率曲線[動(dòng)圈式/入耳式]
圖片轉(zhuǎn)載自 http://www.innerfidelity.com/
HiFiMan HE-560 頭戴式耳機(jī)-阻抗/頻率曲線，相位/頻率曲線[平面振膜/頭戴式]
圖片轉(zhuǎn)載自 http://www.innerfidelity.com/
Creative 創(chuàng)新 Aurvana In-ear3-阻抗/頻率曲線，相位/頻率曲線[動(dòng)鐵式/單單元/入耳式]
圖片轉(zhuǎn)載自 http://www.innerfidelity.com/
innerfidelity將頻率和阻抗的變化關(guān)系，以及頻率和相位的變化關(guān)系的兩條曲線放在一個(gè)表格中。Phase的是相位/頻率曲線， impedance的是阻抗/頻率曲線。圖表中說(shuō)600Ω輸出阻抗測(cè)試，是指音源輸出電平為0dBu下完成[電平概念，以后文章再談]。
這對(duì)我們玩耳機(jī)有什么啟發(fā)呢？
第一，耳機(jī)的額定阻抗是一個(gè)通過(guò)比較法或者替換法等測(cè)試方法得到的某點(diǎn)的歐姆數(shù)。
第二，動(dòng)圈、平板、靜電、動(dòng)鐵耳機(jī)的單元都會(huì)在有效頻率內(nèi)[可以取20Hz-20kHz，也可以更高，例如50kHz]阻抗發(fā)生變化，而不是一成不變的。
第三，動(dòng)圈式耳機(jī)、平板振膜耳機(jī)、動(dòng)圈耳塞的阻抗曲線相對(duì)平坦。但動(dòng)圈式大尺寸揚(yáng)聲器[音箱使用]的阻抗曲線則遠(yuǎn)不如耳機(jī)上的平坦。
第四，動(dòng)鐵單元的阻抗曲線非?？鋸?，單個(gè)動(dòng)鐵單元覆蓋全頻帶時(shí)高頻阻抗會(huì)陡增。多單元?jiǎng)予F，其實(shí)也是在改善這個(gè)問(wèn)題，但仍然差別很大。
第五，阻抗是一個(gè)復(fù)數(shù)，它與信號(hào)頻率、相位都相關(guān)。
第六，阻抗與外加電阻不能等同，尤其是阻抗曲線變化巨大的耳機(jī)，可能會(huì)帶來(lái)很詭異的聽(tīng)感。
接下來(lái)聊聊耳機(jī)的靈敏度。
耳機(jī)的靈敏度：了解阻抗之后，我們來(lái)看看另一個(gè)與阻抗相關(guān)的值耳機(jī)的靈敏度。
耳機(jī)的靈敏度是指在指定測(cè)試條件下[IEC人工耳和不同耦合器件模擬人耳，或耳道]，使用1kHz正弦波交流信號(hào)，讓耳機(jī)達(dá)到1mW功率時(shí)，可以達(dá)到的聲壓級(jí)，單位是dB/mW。由于dB作為指數(shù)單位，必然后跟測(cè)試條件，對(duì)于很多普通用戶來(lái)說(shuō)使用不便，我們?cè)谔岬届`敏度時(shí)可能會(huì)省去mW單位。但很多耳機(jī)產(chǎn)品會(huì)非常完整的寫下dB SPL/mW @1kHz,或類似的寫法。可使用功率公式P=U^{2}/Z,求得U電壓值。其中P功率要求是1mW，即0.001W已知，即最大正弦功率。U為最大正弦電壓，Z是揚(yáng)聲器額定阻抗?？瓷先ズ椭绷魉愎β实姆椒](méi)啥差別。
例如，一款耳機(jī)標(biāo)明的額定阻抗為32歐姆，需要的電壓大概為0.179V[0.032平方根]；150歐姆對(duì)應(yīng)的就是0.387V。所以不同的阻抗值粗略的告訴我們一款耳機(jī)在達(dá)到它標(biāo)稱的靈敏度數(shù)值的聲壓級(jí)時(shí)，所需要供電電壓的高低差別。
這里額外討論一個(gè)話題，就是為什么越來(lái)越多的手機(jī)可以號(hào)稱自己可以驅(qū)動(dòng)600歐的耳機(jī)了呢？根據(jù)以上公式可以求得，如果耳機(jī)負(fù)載為600歐姆，那么需要供電電壓是0.775V，而根據(jù)行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)以往模擬電平數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)時(shí)0dBu的定義，即600歐負(fù)載下達(dá)到1mW的模擬電壓的0.775V為0dBu[也是600歐的0dBm]。dBu，其實(shí)就是Soomal平時(shí)測(cè)評(píng)聲卡、手機(jī)、解碼器等產(chǎn)品時(shí)談到的輸出電平xxx dB。關(guān)于這個(gè)概念下次再談。而手機(jī)稱自己可以驅(qū)動(dòng)600歐耳機(jī)，是指它可以提供0dBu，即0.775V的輸出電壓，并達(dá)到1mW的輸出功率。
耳機(jī)靈敏度參數(shù)對(duì)于我們使用、選購(gòu)耳機(jī)有什么啟發(fā)呢？
第一，目前頭戴耳機(jī)的靈敏度一般在100dB左右，小耳塞靈敏度很容易超過(guò)100dB。而我們一般人在安靜環(huán)境下聽(tīng)音樂(lè)需要耳機(jī)達(dá)到的聲壓級(jí)在平均90dB-100dB左右。目前低于90dB靈敏度的耳機(jī)不多，低于這個(gè)值，再看看它的額定阻抗，基本知道它是否容易驅(qū)動(dòng)了。
第二，靈敏度和額定阻抗是一組相關(guān)參數(shù)，雖然都是某頻率點(diǎn)上的靜態(tài)指標(biāo)，但也需要結(jié)合在一起來(lái)看。例如同為100dB靈敏度，阻抗是32歐姆和300歐姆，就有很大差別了。由于聲壓是指數(shù)單位，阻抗又要對(duì)應(yīng)到開(kāi)平方下的電壓值[為了得到1mW的功率指標(biāo)]，所以對(duì)于習(xí)慣線性關(guān)系的人腦來(lái)說(shuō)，感覺(jué)不會(huì)那么準(zhǔn)。
第三，上文談到，揚(yáng)聲器的阻抗會(huì)隨信號(hào)頻率變化而變化，靈敏度也只是1kHz下達(dá)到1mW時(shí)的聲壓級(jí)，它只是一個(gè)快速、初步的判斷指標(biāo)，所以有時(shí)候你會(huì)覺(jué)得這兩個(gè)參數(shù)與聽(tīng)感好壞判斷幾乎沒(méi)有參考價(jià)值。對(duì)于耳機(jī)是否好推有定量的意義，阻抗低，達(dá)到靈敏度標(biāo)注聲壓的電壓就更低；靈敏度高，自然在同樣輸入功率下，聲壓會(huì)更大。但這只是衡量聲音大小的指標(biāo)，更何況還是1kHz單一頻率的。我們還要考慮它的阻抗曲線和眾多因素。
第四，由于第三條說(shuō)的內(nèi)容，所以大家要警惕也可以理解為什么一些音源說(shuō)可以驅(qū)動(dòng)600歐甚至1000歐阻抗耳機(jī)，這是一種不嚴(yán)謹(jǐn)不負(fù)責(zé)的說(shuō)法。
作為入門內(nèi)容，本文涉及的信息和知識(shí)點(diǎn)似乎已經(jīng)有些復(fù)雜了。作為揚(yáng)聲器如此復(fù)雜的電聲元件來(lái)說(shuō)，并非以上一些參數(shù)就可以完全概括它的性能。頻率范圍、阻抗和靈敏度，作為耳機(jī)產(chǎn)品最常見(jiàn)的三個(gè)相關(guān)聲學(xué)參數(shù)，它起到的作用需要考慮到它的定義與測(cè)試條件。希望本文相關(guān)幾條提示對(duì)大家認(rèn)識(shí)這兩個(gè)參數(shù)有所幫助。接下來(lái)的幾期內(nèi)容，我們會(huì)聊聊輸入輸出中的電壓、電平和信噪比指標(biāo)的定義和用途。
