【耳机声重放原理(一)】推出后,很多朋友还有不少的疑问,声音在在生理结构和心理认知上皆具有显著个性化,对目标曲线和耳机音质之间是否有对应关系表示怀疑。需要指出的是,原理一本身就是一个假设:当鼓膜处声压相同时,用耳机听音和自由空间听音接近。这里显而易见的是,没有考虑到鼓膜接受声信号后发生了什么,也没考虑其他非空气传播的途径,所以说这是一个有清晰边界适用条件的原理。但是这个原理对耳机的设计是具有指导意义的,在此原理条件下可以得到立体声、双耳录音以及空间音频等不同音源的设计目标。本节针对立体声音源耳机线性重放的目标曲线再作一些补充,给出一些思考。还有一点需要指出的是,只用幅值表示目标其实隐含两层意思:(一)目标曲线是符合最小相位系统的,所以幅值就表示了相位;(二)人耳对相位不敏感,不需要过多关注相位响应。只有满足两个条件之一,目标曲线才是有价值的。
扩散场校准的目标是如何得到的?
这里实际上有两种方法,一种是Theile提出的在混响室中实测的方法,另一种是用不同方向的自由场校准的目标进行计权求和,当各方向的权重相同时就是扩散场校准。
扩散场校准目标低频为何没有上翘?
这里比较的有人头存在时人耳测量点的声压和无人头存在时参考点的比值,这个有别于把具有平坦响应的扬声器置于房间中在人耳测量点的声压。
自由场或扩散场还能衍生出哪些目标?
考虑到听音习惯,人和两个音箱考虑成等腰三角形,所以20-30°方位角,0°仰角的自由场校准也是被推荐过;考虑到人在∓45°方位角和∓45°仰角范围内的听音权重为50%,其他所有空间角的权重为50%,这是一种介于自由场和扩散场之间的目标。
Harman曲线是什么?
Harman曲线是Harman Olive团队自2012年开始展开的耳机目标曲线,并称之为“半反射场耳机均衡(Semireflective Field Headphone Equalizations)”。其理论的基础是,鼓膜接受到的声音和音质评价强相关,可以把耳机在鼓膜处的目标用扬声器在听音室中到鼓膜处的响应来比较。具有平坦响应的扬声器在听音室中由于反射,低频更多了,也更讨好人耳了!在此基础上Olive团队做了大量的主观测试验证和修正,找到了这么一个统计意义上来说较好的音质目标曲线。同时Olive也指出这个目标在不同的性别年龄有些许的区别。更多的信息可以查看Olive系列文章,或查看参考文献中的综述。

Harman曲线的公布,一方面给Harman带来的极大的商业成功,另一方面确确实实让鱼龙混杂的耳机市场有了一个音质的基础盘。越来越多的耳机会参考Harman曲线进行耳机的设计或EQ校准,而市面的耳机评测也开始用Harman曲线作为标准去评判耳机的好坏。耳机声音评论家及制造商逐步有被同化的迹象,但耳机曲线真的有统一的标准么?
音质评价存在着客观上的悖论:
1、 金耳朵是可以被训练的,听音习惯是会变化的。只要听力没有显著的缺陷,通过AB对比训练,几乎每个人都是可以听出不同声音的差异的;如果有人告知提醒专注于听音乐中某一细节并告知其特点,比如鼓点、人声、齿音、空间感,大部分人是可以感知的;随着交流的增加,同一个团队成员的听音习惯会被同化的;多数人没有音乐厅或录音棚声音的记忆,对音质的理解限于低音或高音的量感足不足,对线性失真的感知并不显著,通过教育能快速改变听音喜好。
2、 人对音乐类型有偏好,不同声音重放时人的专注点有所不同。不同的环境不同的心情甚至不同的音量下,人对声音的感知是有偏差的。一个典型可感知特点是,当音量提升后,会显著感知到听音频域被拉宽了。
3、 只能评价系统最后出来的声音,要对其中单一环节的评测就意味着必须对其他所有环节进行标准化。
4、声音领域里,只能通过声音大小、降噪量、方位感知、鼓点、人声等等能够被标注被共同感知“套路”来进行评测。曲线同样也是“套路”的一种,只不过这个套路和人的主观感知还是存在着偏差。
如何让曲线的“套路”更贴近客观?——耳机声学测量应表征其实际使用时的特性
1、 平均耳有没有意义?能够平均的前提是特性比较集中,平均后覆盖范围大。从上节的介绍可知,对声重放,耳廓的平均是有价值的,他对声音的散射贡献是“差不太大的”。(对于其他领域如降噪评估是否可以平均还须有足够证据)
2、 平均耳道有没有意义?从上节的内容可知,对声重放每个人耳道的差异对声音有显著影响,耳道的平均价值有限,用其中一个人的耳道作替代和平均耳道的测量没有本质的区别。
3、 耳道负载是否影响声重放?这个是显然的,除非是满足FEC条件的耳机,试图和房间中扬声器作比对的目标曲线本质上就存在不自洽性。
4、如何才能做到让测量更能表征耳机实际使用时的特性?这个是值得深究的问题,既是测量问题也是产品设计问题,这才是好产品秘而不宣的技巧。
耳机的音质评价是否有特殊性?——声音的可再现性是评价耳机必不可缺的要素,甚至是核心要素。
由于耳机是和人耳耦合来发声的,脱离了人的差异性评价耳机的音质本身就是不科学的。首先,我们把耳机模型做些修正,如图所示增加了耳机前腔Caf以及前腔的泄露Ral、Mal。这时P5’及Zheadphone对所有人及佩戴状况基本上保持为一个常数。增加的这三个参数不仅不同人有差异,同一个人重复佩戴下也会出现差异。这种条件下,曲线还能用来评估音质么?如果我们的曲线测试还规定了如何佩戴才“标准”,甚至给出一套减少泄露的“小妙招”,这本身就是在自欺欺人。我们把不同人不同次佩戴条件下是否能获得我们预设的声音,称之为声音的可再现性。

如何来解决泄露引起“测不准”,通常所采用的方法叫作可控泄露。下图给了几个典型的不同水平泄露控制的耳机结构及典型频响特性。声音可再现性做得比较好的产品一般是开放式耳罩式或入耳式耳机,他们的特点是一个是足够开放,一个是足够密封。但对于封闭式头戴耳机、贴耳式耳机或耳塞式(半入耳式)耳机,这块通常需要小心设计。其中最典型的难以满足声音可再现的耳机是耳塞式(半入耳式)耳机,通常市面可见的这类耳机不同人低频的差异可以达到30dB,如果半入耳式耳机试图采用更贴合耳道的设计而没有好的可控泄露,容易造成左右耳声音不平衡。舒适和好声音在耳塞式耳机中常常被看作一对矛盾量。
内容来源:三省声学
声明:本微信转载文章出于非商业性的教育和科研目的,并不意味着支持其观点或证实其内容的真实性。版权归原作者所有,如转载稿涉及版权等问题,请立即联系我们!

