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耳机使用常识:为什么耳机塞紧了低音更明显
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6 S( @: S! m. c6 {4 v 在耳机塞紧与外界几乎无连通的情况下,人耳接收到的声压大小与扬声器单元振动体积位移成正比;有泄漏的情况下,人耳接收到的声压大小与扬声器单元振动体积速度成正比;泄露严重或者说类似音箱辐射的情况,人耳接收到的声压大小与扬声器单元振动体积加速度成正比。4 C6 @5 w) ^. J4 v
3 K1 R2 M' e& ~; k2 B @6 m8 z 为便于解释,不考虑扬声器在不同泄漏情况下振动的变化(其实是变化的,但不影响结论),即振幅不变。扬声器单元振动体积位移=体积速度 / 角频率=体积加速度 / 角频率的平方,所以塞紧的情况下低频加重了。附图为耳塞式(earbud)耳机不同泄漏程度的频响曲线对比,非常明显。另一个图展示了泄漏的来源。- g3 O; V& l( R7 B* F; G
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下面用一个类比来说得更形象一些:- } c) a2 p7 L1 N
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耳机发声-人耳接收这个过程可以看作是用手堵住针筒的出口。针筒的活塞相当于耳机的扬声器单元,手覆盖在出口处的皮肤相当于鼓膜。如果针筒不漏气,那么推动针筒活塞压缩筒内的空气,手覆盖在出口处就能感受到压力的增加,活塞被推动了多少,压力就上升多少。
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* j( }+ d/ }# |: [# d% [1 G 如果针筒漏气,那缓慢推动活塞,并不会增加针筒内的压力,手也就感觉不到压力的变化;而快速推动活塞,尽管漏气,手依然能感受到压力的变化。换句话说,针筒漏气时活塞的运动要更剧烈才能引起针筒内压力的变化,并让覆盖在出口处的手感受到这种变化。
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* }: h/ f: ]8 x) o9 @0 u8 [: G P.S. 以上解释为便于说明做了简化,不够严格,有兴趣的可以自己学习。
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鉴于看到很多朋友并不了解耳机和音箱的差别在哪里,这里还是贴几幅图展示一下基本原理,感兴趣的朋友可以看看:
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首先是音箱在自由场中的声压。如图中公式所示,音箱在某点产生的声压 p 是正比于体积加速度 VolAcc 的,同时注意看单极子辐射的是球面波,声压大小与距离成反比。
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! a5 f4 f, J( B' Y) \ 再来看耳机在耳道中工作的简化模型。此时的情况形同一个无泄漏的压力室(pressure chamber),内部的声压 p 正比于体积位移 S*x,并且注意 pressure chamber 内的声压在长波近似下是均匀的,而不像自由场是随距离几何衰减的。如果存在泄漏的话,近似正比于体积速度。' ?! k3 Z% T# H- s7 R
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* z4 R7 Y1 o; B0 K/ R. x 因此耳机和音箱的工作方式还是有很大差别的,这也造成二者在设计原则上和评价上都存在差别。最后再贴一张表格,是耳机和音箱的一些基本概念的阐述和对比:; B3 q/ v; T0 H E( ]4 j" h
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% V! c7 v' f3 } v 注:上面几幅截图引自 C. A. Poldy. Tutorial AES 120, Paris, May 2006 - Headphone fundamentals |
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