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耳机驱动单元

无论是游戏还是音乐耳机,都声称自己是 XX 单元,这个耳机的单元是怎么回事?不同单元有啥区别?今天我们就来讲讲

- 什么是耳机驱动单元? -

驱动单元,也被称为耳机的 "喇叭",是一个简单的扬声器。它可以通过接收音源的模拟信号,在电力的驱动下使其振动件振动(不同单元振动件不同),进而振动空气并产生压力波。这些压力波通过耳朵结构产生声音。

驱动单元是耳机或扬声器中最重要的组成部分之一,它将电能转化为声能。

常见的耳机驱动单元由三个主要部件组成:磁铁、驱动线圈(音圈)和振膜。当电信号通过磁铁和驱动线圈时,振膜开始振动并产生声音。一般来说,磁铁越强大,音响效果越好。

-驱动单元越大越好吗?-

在使用相同驱动单元技术的情况下,一般尺寸(直径)较大的驱动单元在总体音质方面,或者至少在低音方面,会更好一些。但更准确的说法是,在没有耳机放大器的情况下,"响度"会更好。较大的振膜会使低音更加出色,但是较大的驱动单元会导致耳机难以再现高音。

通常入耳式耳机的驱动单元直径在8mm到15mm之间,而头戴式耳机的驱动单元直径则在20mm到50mm之间。

驱动单元的大小确实会影响耳机的输出和频率范围,但是驱动单元的技术类型对声音质量的影响要大于驱动单元的大小。

- 有哪些不同的耳机单元技术?-

平衡电枢(动铁)

在广告中常听到的一个词,它的学名是平衡电枢(Balanced Armature Driver)。在常见的耳机驱动单元中,动铁单元是最小的,因此通常用于入耳式耳机和助听器。这个名称很形象地描述了它的工作原理:它有一个位于枢轴上方的磁性衔铁,在两个磁铁之间旋转和移动。当电枢位于磁场中心时,作用在它身上的净力为零,这就是磁电枢的平衡点。当电流通过电枢周围的线圈时,会产生力使电枢移动。这种移动也会导致振膜的移动,从而产生声音。

尽管保持电枢平衡需要施加一定的力量,但这仍然是一项简单而有效的技术。一些耳机采用多个电枢驱动单元。通过使用多个动铁单元,每个单元都可以处理特定的频率范围:一个单元负责处理基础频率,而其他单元则负责处理特定的频率。大多数入耳式监听级耳机通常配备1到4个动铁单元。

动态式(动圈)

动态单元学名 DynamicDriver(也被称为动圈)是一种常见的耳机单元。它由固定的钕磁铁制成,产生静态磁场,并在电流通过音圈时以往复运动的方式工作。音圈连接到一个薄膜上,放大所有的振动,从而产生你在耳机中听到的声音。

动圈单元在传统的、中低端的耳机中非常实惠。该组件重量轻,非常紧凑,即使耳机经常使用也非常耐用。然而,动圈驱动单元无法提供最佳音质,因为声音质量可能因耳机材料的不同而有所差异。另外,动圈单元的一个特点是不需要外部放大器即可产生最佳的反馈声音。这是因为动圈单元可以做得很大,从而可以有较大的振膜,提供强劲的低音和良好的声压,而不会消耗太多电功率。由于尺寸可以做得很大,再加上现代人对重低音的喜好,它常常被用于重低音为卖点的耳罩/头戴式耳机。

平面振膜(平面磁性、正交、平板)

是指平面振膜单元,也称为平面磁性单元或正交单元。这项技术最初由雅马哈发明,用于开放式耳罩式耳机。平面振膜单元的工作原理与动圈驱动器相同,都是利用磁场来产生声音。然而,与动圈单元不同的是,平面振膜单元的振膜直接受到磁场的影响而移动,从而产生不同类型的声音,而不是通过音圈的往复运动来驱动平坦的振膜振动。由于没有音圈的传动误差损失,平面振膜单元能够提供更好的专业音频,没有失真,良好的低音响应和高瞬态响应。因此,在高端耳机中广泛应用。

在两侧的橙色永久磁铁的磁场中,有一片薄薄的透明膜片,其中带有绿色的导电成分。由于薄膜的导电部分受到磁力的影响而振动,从而产生声音。

此外,由于工作原理不是通过金属线圈带动膜片,而是通过磁力带动膜片,所以需要使用更大的磁铁或者多个磁铁来实现均匀的振动。这会增加耳机的整体重量和体积,并且需要外部放大器来提高功率和输出。

圈铁式

"圈铁式"是一种近年来兴起的混合式单元技术,严格来说应该称为"驱动方案",因为它是将动圈单元和动铁单元结合在耳塞中的一种组合。

它的优点在于动圈单元的低频优势与动铁单元的高频优势相互补充,表现出全面均衡的音质。

然而,它的缺点在于选择分频点非常困难。简单来说,如何将低频和高频两种优质声音组合成一个优质声音的技术非常具有挑战性。因此,调校得非常好的圈铁耳机往往会失去价格上的优势。

骨传导(磁致伸缩)

是一种近年来流行的驱动单元技术。它采用电磁驱动伸缩工作马达作为耳机单元的核心,通过电机的伸缩工作产生振动。

这些振动并不驱动任何机械或电子发声单元,而是直接驱动人体器官。单元的机械运动振动颞骨和下颌骨,通过骨折的传导共振将声音直接传入内耳,绕过耳膜,直接由听小骨等接收声音信息。因此,人们更倾向于称之为骨传导驱动单元。如果您需要在运动或水中保持耳朵不受阻碍,这种技术将非常有帮助。因此,目前许多运动耳机都采用这种技术。

骨传导单元使声音更清晰、更响亮,特别是对于需要听力帮助的人和那些需要在耳朵不受阻碍的情况下工作或移动的人。当然,由于皮肤、骨头的振动 " 精度 " 问题,音质可能没有普通耳机那么纯净,也容易漏音。

静电(电容)

与普通的动圈单元相比,静电驱动单元采用不同的技术运作。静电单元的工作原理是在两块金属片之间的非常薄的薄膜上放置静电荷。当信号通过金属片时,薄膜会因为自然的电气运动而吸引和排斥,从而来回移动。这与电容式麦克风的工作原理相同,只是以相反的方式进行,一个是将声波转换为电信号,一个是将电信号转换为声波。

非常薄的膜或振膜不会储存或保持能量,具有零容忍度,因此它不会产生动圈式耳机和扬声器中常见的失真。因此,静电单元耳机的特点是失真极小,音质细腻,瞬态反应和细节表现力出色。这种技术非常精确,但开发起来非常精密且困难,这也是静电单元在专业级音频设备中常见的原因。

静电(电容)单元在高端耳机中很常见。这种单元非常昂贵,需要专门的耳机放大器。

- Warwick静电耳机系统 -

传统的静电耳机多采用双重极板以换取更强的驱动力。但由于在特定的频率下,极板会与振膜产生共振,带动振膜的固定框架一齐振动,进而产生失真,对耳机的音色造成音响。为了避免这种共振失真,Warwick研发出了独家全新的技术——HPEL(高精度静电层压板)。这技术简化了传统静电耳机的结构,仅使用一张布满微小蜂窝状结构的金属网作为极板,用以增加它的刚性;同时利用绝缘材质的垫板也把振膜按照蜂窝的形状分割成8个可独立振动的单元。历经数次的高精度仿真模拟计算,研发人员仅通过稍微改变每个单元的形状来控制共振频率,就可以消除作为整个振动系统的有害失真,实现声音的高透明度清晰再现。此外,由于取消了靠近耳朵一侧的极板屏蔽层结构,振膜传出的声音可以直达耳朵,同样也可以带来相对更真实通透的听感。

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