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三分钟带你了解耳机的性能及测试

发布时间:2021年10月13日 浏览数:23 文章出自:北测可靠性实验室

当我们想买一副耳机时,随便打开一个购物网站搜索耳机,动不动就跳出几十万种商品,价格从9.9包邮到十几万一款的都有,款式上又有开放式(入耳式)、半开放式、封闭式等类型,工作原理上又可分为动圈、动铁、静电耳机等等,所以要怎样判断一副耳机的优劣呢?

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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)

信道间相位差(Phase)

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  • 增益

    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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

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NTEK性能测试实验室拥有迄今为止业界最高性能和最多功能的双通道音频分析仪APX555。APX555是美国AP公司专注音频测量行业30年后的巅峰之作,它拥有-120dB的典型剩余失真、高达1MHz的带宽,120万点的FFT,完整的24位分辨率,以及0.001 Hz至80 kHz的扫频范围,在指标参数上的表现极端苛刻,可以完美的对耳机的高频端和低频端进行测试。
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NTEK还拥有半消声室以及人工头、仿真嘴、711人工耳、自由场麦克风等配件,有能力完成耳机产品的全部指标测试。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。NTEK性能实验室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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