寫在前面
本文譯自國外reddit論壇上最近很火的一篇文章,作者從耳機設計的角度分析了各旗艦耳機型號的優劣之處,雖是純技術上的分析,但很難保證絕無主觀或失當之處,希望大家理性、客觀討論(對於作者的某些吐槽,也不要太過在意哦~)。
在reddit、head-fi、innerfidelity這些網站上有很多關於這篇文章的討論,這裏摘錄、翻譯一些有價值的部分作為補充和附注,方便大家參考。另外如有翻譯上的不妥或錯誤,還望指出。
翻譯:wxwxwx0
該譯作無商業目的,僅作學習和交流用途。原文為網友SanjiWatsuki所著,著作權歸原文作者所有。譯者不承擔連帶法律責任,並保留譯文著作權,未經本人授權不得復制、引用或轉載。
背景
如今價格上萬元的耳機變得越來越常見,不少主流耳機商家都在忙著推廣自家旗艦產品,但就聲音來看,它們中多數都做得很糟糕!
這些指標為何很重要?
當然不免有人會不喜歡這篇分析文,因為它太過專注於指標了,而之所以看重這些指標,是因為耳機正是通過這種方式一步步打磨出來的,無論Skullcandy
還是森海,對於受雇的工程師來說,他們的工作可能僅僅是分析數據,並利用聲學知識來斷定指標缺陷源自何處。商家會將百萬甚至千萬的費用花在測試手段、軟硬
件仿真、以及雇用懂得如何分析它們的專家上。
耳機設計是在驅動單元的基礎上逐步建立模型,其中涉及大量數學過程。首先是創建3D模型,接
下來是模型聲學仿真、創建物理原型、測量原型、消除諧振、更換阻尼策略、計算空氣度和氣密性、測量不同阻尼策略下的聲學參數、計算聲波反射並使之衰減,再
重復整個過程直到取得滿意的結果!
而所有這些努力,都是為了盡量逼近完美 – 飽滿平坦的頻響、低噪聲、低失真,當然還有易驅動性。這無疑是極其嚴苛的技術難題,筆者也因此對耳機設計者非常尊重,尤其是能夠征服單元、機殼的那些固有難題的設計者們!
旗艦耳機應具備的特性
我們首先來規定旗艦耳機應具備的特性:
1. 20hz-100hz的低頻應足夠平坦,這非常不容易實現,但對於旗艦耳機來說是應當能夠完成的;
2. 極低頻以外的100dB失真不應超過0.8%,作為旗艦耳機,不應產生接近人耳分辨度的可聞失真;
3. 30hz失真不應超過1%,否則低頻會因失真而散亂;
4. 頻響曲線應盡可能光滑,諧振應控制到很小 – 無明顯波折,頻響光滑則表明幾乎無諧振,進而也說明隔板和機殼設計得很好;
5. 70hz-150hz的頻響波折應盡可能小或完全沒有,這部分諧振正是源於耳墊和面部之間的相互作用,此頻段內較大的波折表明耳墊設計較差,或者測試時沒有將人體表作為測試變量考慮在內;
6. 高頻空氣段相對於中頻,下降幅度不應超過15dB,作為旗艦耳機應當具有出色的高頻延伸,徹底的高頻滾降只應存在於千元級耳機上面;
7. 阻抗曲線不應有擺動,對於動圈耳機來說這表明音圈平衡性較差,如果你是旗艦那麽不要讓我們看到這種情況!
8. 接近完美的聲道平衡度,如果要花掉超過萬元來買一只耳機,那麽筆者希望最起碼它的聲道匹配要做得足夠好;
9. 耳機應是全開放或半開放的
為何選擇這些標準?
#1 20hz-100hz的低頻應具有足夠的平坦度
對於動圈耳機來說,想要獲得平坦飽滿的頻響極其不易,甚至低頻能做得足夠平坦都是相當困難的,我們可以觀察開放式動圈耳機的頻響曲線,一定是是到了極低頻就開始下降了,並且任何一只都是如此。
開放式耳機要解決這個問題,需要借助很多工程手段,這同時涉及到單元和機殼。拜亞動力或AKG這些廠商是通過將耳機做成半開放式,並利用阻尼和機殼尺寸來增強極低頻;森海則是通過獨特而有趣的機殼設計。而其他多數廠商甚至根本不去嘗試,也因而在這點上落敗。
平板耳機則近乎輕易地得到這一分,輕量的振膜在瞬態方面占極大優勢,並且5hz以上的低頻通常具備出色的平坦度。單元設計當然通常會追求平坦的低頻,不過假如出現了重低音的開放式平板耳機,筆者定會更感興趣,因為那會是更有挑戰性的工程難題!
而對於封閉式動圈耳機,做到這一點並不難,甚至一兩百元的低端型號都能夠通過合理設計機殼來獲得低頻延伸 – 不過不要擔心,我們會讓封閉式耳機在指標#9中丟掉1分,僅僅因為它是封閉式的。
#2 極低頻以外的100dB失真不應超過0.8%
耳機設計的一個很大的挑戰在於做到全頻段的低失真,通常來說,如果失真控制能夠達到這個標準,那絕對是一只非常棒的耳機了。
而無論是對於平板還是動圈耳機,這都是非常嚴苛的要求,平板設計往往要面臨全頻段高失真的難題(參考HE-400和T50RP mods),而對於動圈來說往往是高頻上段最難對付。
因此,如果能夠設計出一只全頻段低失真的耳機,無論何種類型,這一分是必須的。對於旗艦耳機來說,這也是必須的考核項目。
#3 30hz失真不應超過1%
正如#1所述,想要取得平坦的低頻和延伸是極其困難的。你知道更困難的是什麽嗎?是做到這件事的同時還能夠保證低失真。
和封閉式耳機、平板耳機相比,開放式動圈耳機做到這點要相對困難得多,能夠做到的那些也總能給筆者留下深刻的印象,可以說這點足以表明耳機設計的技術水準。
#4 頻響曲線應盡可能光滑,諧振應控制到很小 – 無明顯波動
對於耳機設計來說,最為主要的挑戰就在於設計出合適的隔板和機殼,以能夠對諧振進行有效控制。諧振來自於單元控制、腔體共振、單元諧振、甚至單元本身!而這樣的諧振又幾乎總是直接反應在頻響曲線上 – 一次下傾,且緊隨著一次上升。
也就是說,如果耳機設計沒有明顯的平衡問題,頻響曲線也不存在可笑的缺陷,那麽這很可能是一個非常出色的設計了,並且一定經歷過一遍遍的設計、測量、測試過程,也一定做過很多次關於聲波如何與腔體相互作用的仿真。
#5 70hz-150hz範圍的波折應盡可能小或完全沒有
任何一只耳機,一定程度上都要與人耳及面部發生相互作用。聲波在耳機和面部之間反彈,因而會出現50hz-150hz之間的諧振。這是如何被發現的呢?用人面部以及一塊木頭去做實驗,得到的測量結果差別非常大,人們因而意識到了這點。
多數新式的耳機在這方面都不存在太大問題,諧振多少還是有的,但存在形式往往是微小的尖峰或波折。如果耳機的頻響曲線中有明顯的(5dB左右)尖峰或波折,那麽筆者會質疑其耳墊設計上出了問題。因此,沒能設計出合適的耳墊,會導致在這個環節丟掉1分。
#6 高頻空氣段相對於中頻,下降幅度不應超過15dB
高頻延伸正如低頻延伸一樣難做,對於平板耳機來說則更為如此。平面磁極單元的振膜具有很合適的韌度,在20hz-2khz頻段內有自然的平坦度,而不會給設
計者帶來太多苦惱。但再往上呢?高頻就開始下降了,這就是為什麽幾乎每一只T50RP mod都不具有飽滿的高頻上段。
因此可以說,能夠將空氣段做得很出色絕對是技術上的勝利!筆者也對能夠將平板耳機10khz以上頻段做得很好的設計者報以尊敬。
#7 阻抗曲線不應出現擺動
如
果耳機的磁極安置較差,或者音圈平衡性做得糟糕,你會看到它在工作時會出現一些松動現象,這種情況通常傾向於在某個特定頻率或諧振頻率下出現。另外物理上
的諧振會重新回到電路中,並直接反應在阻抗曲線的300-1000hz頻段範圍內。如果你打算做一款旗艦耳機,特別是萬元級的產品,那麽絕不能出現音圈擺
動這種情況!
另外由於靜電/平板耳機不存在這個問題,它們可以直接得到這一分。
#8 接近完美的聲道平衡度
我想不用再多說聲道不平衡是件多麽糟糕的事吧,對於好的頭戴耳機來說這已經算是底線了!
但筆者會這樣說,也就意味著,並不是每個耳機設計者都能做到這點,我們可以看到拜亞動力耗費了多麽長的時間來完成它,而這對於用戶需求來說,也是最為基本的技術指標。
因此作為旗艦耳機,如果出現聲道不平衡的問題,絕對是不可原諒的!
#9 開放/半開放式
開放式耳機更好。科學仍在試圖證明為什麽這樣,但我們所做的研究總都能導出這個結論,解釋如下:
1. 聲道之間具有互饋作用,使得聲音表達更為真實自然;
2. 封閉式耳罩的背殼會造成不自然的聲波反射,使聲音結像變得發混。
我們也確實都知道一個事實,那就是即使在完全一樣的頻響下,開放式耳機能夠具有更好的脫離頭中的結像感 – 或者用外行的話來說 – 更好的聲場。
因此,僅作為開放式耳機,就能得到這一分,對於追求聲音的保真度來說,這當然應該作為技術上的加分點。
評價準則
注:我們讓靜電/平板耳機直接通過指標#7,因為它們不存在這個問題
• “坑爹旗艦”水準
• 1 / 9 = 11.1% F
• 2 / 9 = 22.2% F
• 3 / 9 = 33.3% F
• 4 / 9 = 44.4% F
• 5 / 9 = 55.5% F
• 6 / 9 = 66.7% D
• “優質旗艦”水準
• 7 / 9 = 77.8% C+
• “真旗艦”水準
• 8 / 9 = 88.9% B+
• 9 / 9 = 100% A+
AKG K812
• 作為動圈,低頻平坦度做得很棒,輕易通過#1
• 除了古怪的高頻,整體上上聲音比較協調,通過#4,但可能略有爭議
• 完全沒有耳墊諧振!輕易通過#5
• 高頻空氣段飽滿,通過#6
• 不錯的聲道平衡度,通過#8
• 開放式,通過#9
• 阻抗曲線無擺動!通過#7
• AKG?你怎麽失真成這個樣子了?!那是300美元耳機才有的失真好麽!#2、#3失分
7/9=77.8% C+
AKG K812總結
從技術角度來說,AKG在一些方面做得相當不錯,但也多少有些毛病。請觀察3.5khz處阻抗曲線的隆起,以及同頻率下諧波失真曲線的那個尖峰,這就是腔體諧振了。多數AKG的耳機在都有這個2khz諧振,而筆者認為AKG是故意利用它來調節頻響。
這樣做的壞處就在於諧波失真控制得很差,就像K812這樣。可以看出在這個設計中做了不少技術上的折衷,這對於400-500美元的耳機來說是完全可行的,但放在萬元級的耳機上就顯得有些虛弱了。
Audeze LCD-3
• 快看它的低頻!通過#1
• 頻響整體平衡度很好,通過#4
• 沒有耳墊諧振,通過#5
• 相對於高頻上段來說延伸不錯,#6通過(這實際上是技術上的突破,因為對於Ortho單元來說越高的頻段越難處理。向Audeze致敬!)
• 出色的聲道平衡度,#8通過
• 平直的阻抗曲線源於單元本身,通過#7
• 出色的諧波失真控制,通過#2、#3
9/9=100% A+
Audeze LCD-3總結
Audeze推出的這款旗艦產品相當出色,滿足我們提出的所有指標要求。尤其令人驚訝的是它平坦的高頻和高頻延伸!對於平板耳機來說這是非常困難的。
此外還有令人印象深刻的諧波失真控制,平板耳機大多都難免產生高失真,像T50RP mods以及Hifiman HE系列低端型號。
Beyerdynamic T1
• 低頻僅僅勉強通過#1
• 雖然高頻明亮度不錯,但有大量波折,一些嚴重的缺失點顯示了技術上存在的問題,#4失分
• 僅在60hz-70hz有很小的波折,通過#5
• 高頻做空氣段的不錯,通過#6
• 拜亞的高端耳機總是有著近乎完美的單元匹配,輕易通過#8
• 阻抗曲線基本沒太大問題,通過#7
• 極低頻失真接近5-6%,#2失分
• 高頻失真超過0.8%,#3失分
6/9=66.7% D
Beyerdynamic T1總結
T1的高頻諧振不僅造成了大量高頻尖峰,而且高頻失真也是可聞的。對於一般意義上的耳機來說,這個結果已經很棒了,但對於旗艦來說呢?算不上失敗,但也不是那麽好。如果拜亞能夠在控制諧振、改善阻尼方面做得更好,那麽一定能夠解決測量結果中存在的不少問題。
Denon D7100
• 低頻有很好的平坦度,通過#1
• 中低頻有巨大的下陷,且高頻極其曲折,#4失分
• 沒有耳墊諧振,通過#5
• 高頻空氣段充足,通過#6
• 單元匹配做得不錯,通過#8
• 無線圈擺動,只有一處諧振,#7通過
• 歐,我天!這失真… #2、#3失分
5/9=55.5% F
Denon D7100總結
相較之前作為Fostex代工商的身份,Denon退步了不少,而Fostex則收回他們D7000的設計並改進成為TH-900,其表現也要比D7100
好很多。從許多方面看來,D7100比之D7000確實退步很大,它如此平凡,以至於筆者在撰寫這篇文檔之初都忘了它的旗艦身份…如果要對你的花費負責,
那麽請遠離它,就封閉式設計的旗艦耳機而言,也明顯有更好的選擇。
Fostex TH-900
• 得益於有所著重的低頻,通過#1
• 600hz處那個下陷很奇怪,且頻響整體較粗糙,#4失分
• 耳墊基本沒有問題,通過#5
• 高頻空氣段充足,通過#6
• 單元匹配做得很好,通過#8
• 出現了線圈擺動現象,還有一些不良的諧振,#7失分
• 低頻失真較少,#2通過
• 90dB諧波失真曲線在600hz有個失真尖峰… 但我們是以100dB失真作為標準,所以#3通過
6/9=66.7% D
Fostex TH-900總結
這個結果可以說出人意料的好,Fostex在D7000的基礎上做了不錯的改進 –
改善了低頻失真,並且將全頻段失真控制在了1%以下,作為封閉式動圈耳機這樣的表現是非常紮實的。它在設計上仍存在一些問題而不能成為“真旗艦”級別的產
品,但它可能是我們所知的最好的封閉式耳機之一。
Grado PS1000
• 這低頻… #1失分
• 這頻響… #4失分
• 盡管高頻有尖峰,但筆者不相信這是耳墊諧振,通過#5
• 聲道匹配是Grado值得引以為豪的方面,通過#8
• 開放式設計,得1分
• 沒有音圈擺動現象,通過#7
• 這低頻失真得太恐怖了,不過對於Grado來說屬正常狀況,#2失分
• 這高頻失真也太恐怖了, #3失分
4/9=44.4% F
Grado PS1000總結
筆者最痛恨Grado的地方在於,你幾乎可以認為SR60i是他們繼Joe Grado時代之後最好的一只耳機,至少也是最好的之一。SR60i有著極其出色的單元匹配度,低失真,低頻中段尖峰也不像PS1000那麽誇張。
若是買了PS1000,你將會得到一只並未良好設計的耳機,它有著尖銳刺耳的高頻、明顯的極低頻滾降、以及全頻段的高失真。Grado幾乎沒能解決動圈耳機設計要面對的所有問題,並且似乎還引以為豪,美其名曰“歌德聲”。
Hifiman HE-6
• 低頻平坦度很棒,這是理所應當的,通過#1
• 頻響曲線整體一致性很好,雖然5khz有一處缺失,但相當小,不足以影響結果,通過#4
• 沒有明顯的耳墊諧振,#5通過
• 注意到逐漸抬升的那段高頻嗎?那是技術上的勝利!高頻延伸也沒問題,通過#6
• 出色的單元匹配!通過#8
• 平直的阻抗曲線源於平面磁極單元本身,#7通過
• 殺手級的低頻失真控制力 – 僅僅是輕觸到1%的線,通過#2
• 諧波失真曲線沒有大的突起,通過#3
9/9=100% A+
Hifiman HE-6總結
知道HE6技術上的亮點在哪裏麽?是高頻響應!你無法想象在平板耳機上做出如此漂亮的高頻有多困難,筆者認為正是獨特的阻尼策略成就了這一點。諧波失真曲線也太棒了!他們真正解決了平板耳機設計最主要的難題。對於邊仿先生以及Hifiman團隊,筆者當然要給予最多贊美!
JPS Labs Abyss
• 低頻平坦度很棒,正如預期,通過#1
• 對於平板耳機來說,高頻響應失控得過分了!#4失分
• 僅在40Hz有很小的,幾乎測量不到的波折,通過#5
• 高頻空氣段居然高於之前的高頻部分,真是奇怪…通過#6
• 出色的單元匹配!通過#8
• 平直的阻抗曲線源於平面磁極單元本身,通過#7
• 這諧波失真太危險了!#2基本接近於通過,我們就算它通過吧,但#3要失1分
7/9=77.8% C+
JPS Labs Abyss總結
筆者對Audeze和Hifiman那癡狂的贊美還記得嗎?平板耳機的調音實在太難了!很難做出整齊的高頻,既沒有9KHz的巨大尖峰,同時還不至產生高失
真。甚至很難弄出這樣的中頻!作為JPS
Labs向耳機界進軍的開端,這只耳機的設計做得很棒,但按我們的標準來看,它仍不是是“真旗艦”級別的產品,如果能夠花更多時間來打磨機殼和阻尼策略,
它很可能成為一個非常有力的競爭者。
Koss ESP950
• 本不該通過#1,但還是讓它通過了,稍後加以說明
• 它在#4上打了擦邊球,有一些奇怪的隆起和結塊,但不至於太糟糕,沒有大的尖峰和缺失
• 僅在100hz有極小的耳墊諧振,通過#5
• 空氣段高頻不足,#6失分
• 單元匹配這個… 勉強算通過#8吧
• 低頻失真控制得不錯,通過#2
• 500hz有個諧波失真尖峰,#3不慎丟分
• 對於靜電耳機來說阻抗曲線無意義… 所以#7算通過
7/9=77.8% C+
Koss ESP950總結
首先要說明的是,InnerFidelity的這個測試結果似乎對ESP950有些寬容,就筆者在其他地方看到的頻響曲線來說,指標#1幾乎從未有通過的時候。
盡管如此,作為旗艦耳機,它還是通過了多數指標。雖然不算“真旗艦”級別的產品,但對於這個價格來說絕對是很棒的耳機。它隨機贈送原配耳放,享受終生保修,幾乎一直保持著600美元的售價,並且在eBay上偶爾能300-400美元買到它!
Sennheiser HD800
• 作為開放式動圈,低頻平坦度做得很棒,通過#1
• 非常順滑的頻響曲線,輕易通過#4
• 只有很小的下陷,通過#5
• 空氣段只是比我們的-15dB標準稍好一些,通過#6
• 阻抗曲線無擺動,通過#7
• HD800在失真上打了個擦邊球,低頻失真快要接近於失分了,算是險勝吧,通過#2、#3
9/9=100% A+
Sennheiser HD800總結
Sennheiser
HD800是唯一一只符合“真旗艦”標準的動圈耳機,而筆者對其研究越深入,便對森海的聲學工程師越多佩服。再沒有一只耳機能像HD800這樣克服動圈單
元的固有缺陷!瞧它的低頻!還有哪只開放式動圈能同時把低頻失真和頻響做到這種程度呢?還有順滑的高頻,對於任何類型的單元來說,高頻諧振能控制得這麽好
都是非常驚人的!HD800的腔體、隔板、以及單元安置的方式都很奇特,但事實證明這確實有效。對於這樣的傑作,筆者必須給予最多的贊美。
Sennheiser HE 60
• 很棒的低頻延伸,通過#1
• 整體非常順滑,9k頻率有處小諧振,但沒有較大缺失,通過#4
• 只有一處很小的耳墊諧振,通過#5
• 空氣段與中頻平衡得非常不錯,通過#6
• 很棒的聲道匹配,通過#8
• 出色的諧波失真結果,可能是這篇文章中提到的旗艦耳機中最好的一個了,輕易通過#2、#3
• 對於靜電耳機來說阻抗曲線無意義,所以#7算通過
9/9=100% A+
Sennheiser HE 60總結
森海的小奧菲斯靜電耳機通過了我們的所有指標,並得到“真旗艦”名號。它的確很了不起,僅僅是9khz處的那個頻響突起勉強算是缺陷,雖不算完美,但整體平
衡度很好,頻響順滑,低失真,低頻平坦,耳墊設計很下功夫,諧振控制也做的很棒。因此它也稱得上是最頂級的耳機,很貴,但很強大。
Shure SRH1840
• 低頻呢?!
• 高頻呢?!
• 頻響曲線還是蠻順滑的,通過#4
• 僅在80hz有一處微小諧振,通過#5
• 聲道匹配看起來還不錯,通過#8
• “嗯… 我要做一只耳機,聲音要平衡,失真要… 足夠嚇人!”設計者一定是這樣想的吧!#2、#3慘敗
• 阻抗曲線還可以… 但看過了如此恐怖的失真誰還在乎其他的呢?!
5/9=55.5% F
Shure SRH1840 vs. Pioneer SEA1000
這是Pioneer SE-A1000的諧波失真曲線,InnerFidelity的Tyll曾說這是有史以來最糟糕的失真測量結果。
這個是Shure SRH1840的,你們自己看吧我走了…
Shure SRH1840總結
舒爾啊,你知道你有多努力嘛?我可以大言不慚地說我都能設計出一只更像樣的耳機,無論是頻響還是失真都是碾壓SRH1840的節奏嘛?如果你要考慮買它,請
先三思:你真的需要一只比“有史以來失真最嚴重的耳機”還要糟糕的耳機嗎?如果是,那麽你真的願意花掉500-800美元去買這麽一只耳機?
Stax SR-009
• 低頻做得漂亮!通過#1
• 頻響很順滑,高頻上段有一些諧振,但控制得很好,通過#4
• 耳墊諧振控制得不如一些其他旗艦耳機那麽好,但還是不錯的,通過#5
• 空氣段充足,通過#6
• 單元匹配得很好,通過#8
• 這失真結果太給力了!換句話說,基本沒什麽失真,輕易通過#2、#3
• 對於靜電耳機來說阻抗曲線無意義,所以#7算通過
9/9=100% A+
Stax SR-009總結
向
Stax致敬!它們的耳機可能是現今最為昂貴的之一,但也的確做得很棒!它通過了我們提出的所有指標,因此是“真旗艦”級別的耳機。靜電耳機的設計需要面
對很多與平板耳機相似的難題,這也顯示了Stax的工程師出色的技術水平 –
你以為只要是做靜電耳機就能直接達到旗艦水準?如果你想要尋找在產的頂級靜電耳機,那麽不要再觀望了,就是它了!
Ultrasone Edition 10
• 快看它的低頻滾降!!
• 高頻那裏發生了什麽?!WTF!
• 耳墊看起來設計得還不錯,通過#5
• 從技術上來講那應該算是空氣段吧… 充滿了刺耳尖峰的空氣段… #6算通過…
• 高頻如此恐怖的情況下,單元匹配還是做得不錯,#8通過
• 阻抗曲線居然有音圈擺動?!WTF!這竟然是唯一沒能通過#7的一個!
• 低頻失真!WTF!
• 2khz那個尖峰是什麽情況?! WTF!這簡直是我見過的最糟糕的諧振了!
3/9=33.3% F
Ultrasone Edition 10總結
WTF!這個價格我能買兩只HD800了不是麽?你們知道他們剛剛發布了一只5000美元的耳機麽?我可不想花時間搞清楚它有多差了!
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