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专业知识解读

【耳机测试】耳机的性能及测试

本文不讨论耳机的材质和工艺,只从耳机的声学指标上入手,试着带您对耳机的性能有个基本的了解,毕竟耳机就是用来传递声音信号的嘛。

声学性能里最重要的六个指标即是增益(Level & Gain)、频率响应(Frequency Response)、谐波失真(THD+N)、串扰(Crosstalk)、信噪比(Signal-to-Noise Ratio)和信道间相位差(Phase)

1、增益

是指放大电路对输入信号的放大能力,在耳机行业,更经常使用的是指标是灵敏度,它反映的是耳机发出声音的响度。业界测试耳机的灵敏度是用一个1KHz、1毫瓦的信号输入耳机,检测它所发出声音的声压级来完成的。如果灵敏度太小,相同的输入信号下,耳机发出的音量就小,想获得大的响度就要增大音源,失真度就会增加。灵敏度越大,总谐波失真就越大,尤其在输出大音量的时候更是如此。因此灵敏度不是越大越好,一般在100dBSPL左右就足够了。

2、频响范围

频率响应是评价耳机好坏的重要指标之一,那什么是频响范围呢?频率响应表示耳机的输出声压级随频率变化的关系,如果画成图,就是一条以频率为横坐标,以输出声压(或者声压的分贝数)为纵坐标的函数曲线。这条曲线在中频段的总体趋势是水平的,在低频端和高频端,曲线出现下跌的趋势,耳机的输出会减少,通常把低频端和高频端的输出相对于中间水平段下跌3dB(因为超过3分贝时,人耳很容易察觉频响在强度上的变化)的那两点成为低频截止点和高频截止点,这两点之间的频带就是该耳机的频响范围。人耳所能听到声音频率是20-20000Hz,大于这个范围,人耳就听不到了。但可以感受的到。所以,我们在耳机中会发现,同样是同一首曲子,用不同耳机,感受就会不同。某个瞬间的声音信号,除了它本身的基波频率以外,还有无穷多个谐波频率。换句话说,某个瞬间的声音信号,是由无穷多个信号合成得到的。比如一个2kHz的声音信号,是由2KHz,4KHz,8KHz…等多个信号构成的,这就需要耳机的频响范围更大,才能更准确地还原声音信号。高频的频响范围越宽,声音听起来越通透纯净。低频的频响范围更宽,低音就能更好地保持足够的响度,达到下潜更深的效果。高端的耳机,低频可以下潜到16Hz。而且,频响好的耳机,信号一来就立即响应,信号一停就嘎然而止,决不拖泥带水,分辨率好,可以还原声音的细节之处。

3、总谐波失真
耳机的输出不能完全复现其输入,产生了波形的畸变或者信号成分的增减,就叫失真。谐波失真是任何信号都会存在的,它表示除了原信号本身以外还多出来的杂波信号大小。由于音频信号的频率范围很广,因此这个参数往往只给出一个标称值。在耳机的产品说明书上标注的总谐波失真一般是在1KHz单频率下测量的,只有一个代表性。在复杂多变的频率下,谐波失真也是不断变化的,但大体上不会相差太远。一副耳机标称的总谐波失真在0.05%左右就已经是极佳了,一些中低端耳机不标注这个参数,是因为这个参数比较差。有些耳机听起来让人感到烦躁,感觉疲劳,就是失真较大所引起的。

4、串扰

衡量左右两个耳机通道之间相互干扰、互相隔离的程度。这个值越小越好。

5、信噪比

是有效信号电平与噪声电平的差值,通常以分贝表示衡量,它是衡量一个耳机产品好坏的重要指标。信号通常设为标称工作电平或者耳机的最大工作电平。使用最大工作电平进行信噪比测试时,测量结果可以称为动态范围,因为其展示了被测耳机中两个电平的极端值。测试方法一般是音频分析仪发送标准的测试音频(1kHz 幅度以实际所需为准)经过耳机以后,耳机再输出回仪器进行分析得到“信噪比”。音频分析仪发送标准的静音测试音频经过耳机以后,再输出回音频分析仪进行分析可测得耳机的底噪。

6、信道间相位测量
同一信号经过不同的通道后可能会有不同的相位。耳机的相位差测量是指对同一信号通过左右两个耳机通道后,信号相位差的测量。这个值也是越小越好。
以上就是耳机最主要的六个参数,除此之外,耳机还有一些常见参数,如音域、音色、音质、音染、音场、解析力等。这些参数其实都可以通过以上的六个参数进行等效,不再累述。


除了以上的六个基本指标之外,近年来,降噪耳机大火,催生出越来越多的评价耳机降噪效果的测试需求。
降噪功能对耳机的作用很重要,一是减少噪音,避免过度放大音量,从而减少对耳朵的损害。二是过滤噪音从而提高音质和通话质量。可以通过使用两个仿真嘴,一个在耳机的0角度位置播放粉红噪声,另一个仿真嘴在90度角位置播放扫频信号的方式,通过711仿真耳收取耳机发出的声音,并送回音频分析仪并与原理音频文件进行比较,再通过相关软件的计算,即可实现对耳机的降噪深度的测试。


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