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标题: 平板耳机电声科普杂谈（一）——是什么与为什么（上篇） [打印本页]
作者: endgame 时间: 2024-8-11 09:08
标题: 平板耳机电声科普杂谈（一）——是什么与为什么（上篇）
本帖最后由 endgame 于 2024-8-11 09:08 编辑
Endgame声明：作者老哥两个月前借去了几个不同型号的ZMF耳罩，
原以为会过来分享几句折腾耳罩的心得，没想到是沧海一粟呀，看完直呼爽快，硬核，非常硬，干货，太干了！
绿坛编辑格式花了好几小时，吐个槽。此番大作不常看到！
（原作者：炎栊轩主梼昧狂客）
P.S - 文字贴图已达上限，这只是文章（一）的上篇，后续还有下篇、文章（二）的上、下篇
序言
理论上，平面振膜单元是一种接近完美的设计，常见的有两类，分别为静电吸引驱动的静电单元和电磁力驱动的平板单元。
AUDEZE MM-500，原厂定位是面向专业市场的监听耳机
这些产品在相同体积的外壳下可以容纳更大尺寸的振膜、大幅度解决分割振动（break-up）和机械滤波（mechanicalfiltering）等问题、双侧推挽驱动平衡受力具有更低的失真和更高的灵敏度。如果应用于耳机，那就更妙了，平板/静电音箱的8字指向性此时也不再是问题（平板/静电音箱的摆位要求很特殊，常见的品牌有QUAD、MartinLogan、Magnepan，具体可以搜一下什么叫“8字指向性/figure-8 PolarPattern”)
听起来很美好，比起瑕疵众多的动圈单元，是不是马上就想换个平面振膜耳机，体验一下真正的HIFI？
先别急，注意开头的三个字——“理论上”，得能量产制造出具有这种优越性的具体产品才有意义。
全世界首款量产平板耳机出现于上世纪70年代，而它的真正兴起是从2009-2010年开始的，中间隔了快40年，有没有想过为什么？
FOSTEX当年官方宣传彩页之二，这个系列耳机不止一款
我说一个最简单、最好理解的——查查看钕铁硼磁铁（NdFeB Magnets）的商业化大量应用是什么时候开始的吧。
唉，不对啊，FOSTEX T50不是1974年就量产上市了吗？这玩意不是很多平板耳机厂的启蒙机型吗？国外不是很流行FOSTEX平板耳机MOD吗？不是非用钕铁硼磁铁不可吧？
当然有别的选择，HE400这种廉价款式到现在也没用上钕磁。可选的是什么呢？铝镍钴磁铁（AlNiCo）或者钐钴磁铁（SmCo），但这俩都不是目前的最佳选择。
铝镍钴磁铁的最大磁能积（BHmax）不够高，制造出来的平板耳机灵敏度低，声音细节也拉胯。钐钴磁铁价格高昂，而且高性能型号如35E也不如N55钕磁强，它的优势在于可工作于高温，但耳机显然不存在高温应用的情况（钐钴磁铁的磁阻低一些，因此一些高级MC唱头仍有使用，感兴趣的话，可以去ARNOLD等磁铁厂商的官网看看）。
我知道，这些东西说起来比较乏味，材料科学的问题嘛，我就一个听歌打游戏的，需要关心这玩意？
对于预算无限，上来就是顶配的氪金玩家来说，不需要关心。名家大厂顶配旗舰肯定没毛病，我也非常支持玩家们一步到胃。Caldera、LCD5、SUS、1266什么的，来一个呗，也就几万块钱嘛。
ZMF Caldera，开放式版本，最近新出了个封闭版本
Abyss 1266没啥好说的，佩戴是最大的问题，不过声音我觉得也就那样
哈哈，不用你们骂，我都知道这不是“人话”。大多数人做不到这一点，买个HE400，发现难推，细节层次动态不好，听别人出主意，想办法折腾音源放大器，这才是常态。
此时，假如你了解我上述所说的磁铁差异，那就能明白——这是厂商偷工减料、死扣成本的结果。折腾放大器什么的解决不了根本问题，就算耳朵承受得了，不怕振膜过热变形？有动手能力的，可以选择拆换强磁铁（B站还有换磁铁的视频可供参考），没动手能力的，趁早加钱下一个吧。没办法，从物料成本和制造工艺来说，平板振膜类耳机先天就是“贵族”产品。
这叫啥？理论很美好，现实很尴尬。
平面振膜的设计是个“早产儿”，设计很优秀，但供应链水平没跟上，上哪说理去？现在供应链倒是不差了，还有成本呢，对不对？
我写这篇文章的原因很简单——有些玩家对于某个类型的产品有一种盲目的推崇和信仰（也就是“技术崇拜”），这些或许源于商家和一些玩家选择性告诉你的一些东西，从而推导出某些产品的优越性。开个脑放，没有问题，但他们没告诉你的那些往往也很重要。而且技术构架先进和实际产品优秀是两回事，一些花里胡哨的“名词”说开了也不是什么新发明。
我们说的“玩HIFI”，就是要搞清楚这些东西是什么，有什么特色，适合什么类型的音乐，尽可能发挥电声产品的优势和特色，通过它们实现高品质的音乐重放并获得快乐。
是为序
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一、平面振膜单元耳机是什么
在产的平面振膜单元耳机有两种——静电耳机和平板耳机，前者由静电吸引驱动，后者由电磁力驱动。（铝带单元是带状振膜，AMT气动单元则属于“压缩单元”中的一种）
它们都具有“大尺寸平面振膜”这一特色，对于耳机和扬声器来说——大就是好，优秀的低频下潜、充沛的低频动态，都依赖大尺寸振膜。这是物理规律，就算地外科技做出来的3寸音箱，也达不到20hz -3dB的低频下限。
当然，市面上搭载小尺寸（通常30-45mm直径）动圈单元的耳机标称频响也不差，由于耳机与人耳耦合度远高于音箱，低频泄露少，因此动圈耳机确实不缺低频，而且很多厂商在频响标注上还会玩一些小把戏，比如采用-10dB规格作为测试条件，那别说20hz了，低频下限写到次声波频段都没问题。
这是ZMF Atrium Closed的单元，生物振膜，不算小了，但和Caldera相比，还是差点尺寸
除此之外，平面振膜单元能做到大面积且相对均匀的受力驱动，这就能有效解决分割振动（break-up）、机械滤波（mechanicalfiltering）、延迟（delay）、谐振（local resonances）等问题，尤其是分割振动，它会导致大量的谐波失真。（分割振动简单来说就是——振膜diaphragm的机械特性与理想中的完美模型不一致，振膜发生了局部形变，分割成了多个扇区，以不同的形式进行振动，相关研究很多，搜上述几个英文词即可）
这两类平面振膜耳机中，静电耳机没有太多可说的。
虽然一直是耳机圈鄙视链顶层，但实际应用和讨论并不多，原因很简单——入门价格高、耳机比较娇贵、需要专用放大器等问题的存在，让很多人没听之前已经被劝退了。而没被劝退的那些玩家，往往又不满足于STAX入门款静电耳机的低频和怪异声场，要好的，听着舒服的，能和其他高级耳机掰手腕的静电耳机，不好意思，009起步，1W多，然后低频表现也就那样（声场问题倒是解决了），X9000算是各方面都很不错了，售价也来到了3W多。
STAX的耳机型号不少，但要说声音品质如何如何，圆形单元系列起步吧，最便宜的是007
OMEGA的传说价值其实更高，009二手最实惠，一步到位，那就X9000吧
而且，哪怕是被称为耳机之王的SENNHEISER HE-1也不是天下无敌（更不用说最近吹的天花乱坠的“迷你香”了），静电耳机的振膜-极板间距非常小（不足1mm），比如STAX的新品SR-X1，振膜-极板间距只有0.5mm，这就导致静电耳机振膜活动冲程有限，做不出那种“汹涌澎湃、豪放霸道”的低频，这是静电耳机的先天不足之一。
（这也是BHSE等第三方高输出静电耳放有可能损坏静电耳机的原因，振膜振幅过大，打极板上了，和极化电压没关系，Bias都是580V）
实在眼馋森海的东西，可以买个HE60玩玩，这个耳机不贵，但耳放是专属的
二、关于平板耳机需要知道的几件事
平面振膜耳机的主流是平板耳机，也是我们平时讨论的重点。
它的英文名称有两个，首先是最常见的Planar Magnetic Headphone，用得最多的说法，中文翻译一如既往地简单粗暴——平板耳机，好家伙，谁家耳机是块板子啊？明明是“膜”好嘛。
这个说法其实指的是——耳机单元驱动力的来源，动圈耳机依靠活动的音圈驱动振膜，所以叫“动圈”（Moving Coil），平板耳机依靠整面的电磁力驱动振膜，所以也有种说法叫“平面静磁耳机”（德国T+A Solitaire P，它们将这种设计称之为Planar-Magnetostatic headphones）。
然后是不那么常见的isodynamic headphone，源自日本FOSTEX的说法，国内翻译为“等电动式”耳机。
这个名词也有些不好理解，它强调的是平板耳机的工作特性，电动式没什么可说的，就是——电磁力驱动。关键在这个“等”字上，它表示振膜两面同时受到电磁力驱动，振膜以推挽的方式工作，所以，如果你用的是BTL平衡输出的耳放，再搭配一个双面磁铁配置的平板耳机，那么恭喜你——真正实现了耳机系统的“全平衡驱动”。（单面磁铁设计的平板耳机，就不属于等电动式单元了）
BTL就是桥接，以两倍元器件获得三到四倍功率（要考虑损耗）
历史上，平板耳机的开山之作已经具有现代高性能平板耳机的全部设计特性了，如上市于1974年的FOSTEX T50，虽然不是最早的量产型号，但绝对是影响最深远的一款（强调一下，我说的是T50，不是T50RP，后者于2002年发售，目前已更新到MK4，二者单元差异巨大）。
T50采用圆形单元，由定子板固定的双面钐钴磁铁，Kapton材质薄膜振膜，印刷工艺成型的M型平面线圈，开放式设计配合阻尼材料调音，开孔较小的圆形耳罩。这些设计有的被继承了下来，有的被改进了，下面分别解释一下它们的设计特色和现代改进方案。
拆卸后的单元，M型走线，Kapton薄膜，钐钴磁铁
1. 单元形状与人机工学
耳机单元是否一定要做成圆形？不一定。
这属于典型的刻板印象，AKGK1000的单元就是矩形的，不过它仍然用了个圆形音圈，到了Scan-SpeakD2404/552000高音单元，圆形音圈的印象也被打破了，可以改成椭圆形的。在平板耳机中，音圈是平面布局在振膜上，所以单元外形并没有什么限制，圆的、方的、半圆不方的，都可以，没有任何问题。
绅士宝的椭圆音圈高音，这颗单元售价不低，成品音箱用的不多
但是，天马行空的设计往往意味着难以制造和各种未知的问题。T50采用圆形外壳，此时搭配圆形单元可以实现最大的振膜面积，也能够突出平板耳机大振膜的特色。同时，振膜是在一定张力下绷紧固定在框架上的，振膜反复振动，必然造成表面应力不均匀，此时圆形单元也有一些优势。
这种想法符合大多数玩家和厂商的认知，可问题就出在这个“大振膜”上。振膜越大，单元和腔体也就越大，然后耳机就越沉，佩戴就越别扭。所以部分厂商修改了传统设计，比如HIFIMAN采用耳型单元，Dan Clark Audio Stealth、AUDEZE LCD系列采用矩形单元。
Dan Clark Audio的V-Planar单元结构图
老款设计宣称106mm单元，但实际有效振膜面积没那么大
同为“非圆形单元”，他们的设计思路不一样。
HIFIMAN是比较简单粗暴的，耳型的腔体符合人体工学对吧？要最大的振膜面积对吧？那就简单了，单元也做成耳型就可以了，除了必须的结构件，其他部分都给你布满振膜。
我手里这只HIFIMANEdition X就是此类设计，但是，请注意看，“有效的”振膜部分其实没那么大，中间那块有线圈有磁铁的部分是受到电磁力驱动的，周围没线圈也没磁铁的部分只是跟随振动而已，然后还被耳罩遮挡了，并由此带来声波反射等问题。
因此就有了另外一种设计，DanClark Aduio、AUDEZE等厂商的矩形单元。他们的思路大致可以描述成——只要有效振动的部分，排除掉结构件的位置，排除掉耳罩遮挡的位置，剩下的地方布满线圈和磁铁。所以不要看到AUDEZE宣称106mm单元（LCD-5、MM-500等新款是90mm单元）就激动，啊，这么大的单元是吧，实际有效振膜形状并不是一个直径106mm的圆。
2. 定子板和强磁铁
平板耳机是三明治结构，磁铁固定于振膜两侧结构件上，中间夹着振膜，但结构件和定子板不是一个意思。定子板（stator plate）在固定磁铁的同时，对磁场进行定向约束，动圈单元中也有同样的组件——“极靴”（Pole piece，俗称“华司”）。
理论上，采用定子板可以提高约0.1T的磁场强度，代价是——声波穿过定子板时存在衍射问题（影响高频）。尤其是钕磁广泛应用后，不差这点磁场强度，有点得不偿失了。新款设计大多使用不导磁的材料，工程塑料是很好也很普遍的选择，ZMFCaldera更“现代”一些，选择碳纤维板作为单元前面板。
结构件不导磁，意味着——失去了定子板磁场约束的效果，如何让磁场更集中、利用效率更高？厂商大多在磁铁尺寸、布局疏密、极性排布上做文章。举个例子——AUDEZE开发的Flux Magnetic技术，指的是——改变磁铁极性朝向的设计，新款如LCD-5更进一步采用了拼接磁铁。（MEZE宣传的“磁场屏蔽”“磁吸耳罩”“灵敏度提高”，就是通过导磁定子板实现的，据说还有专利，我很好奇怎么申请下来的，莫非是实用新型一类的？）
这张图是AUDEZE一直宣传的Flux Magnetic的示意图，磁铁极性排布不一样
磁铁选择倒是非常统一（廉价货除外），清一色的钕铁硼磁铁（NdFeB Magnets），价格可控，形状可控（粉末烧结成型），能批量定制的高性能强磁铁。它们的外观很好分辨，由于钕磁容易受到空气中水汽等影响产生锈蚀，所以必须做表面处理，常见的亮银色外观就是镀镍的结果。
讨论单元面板和磁铁的时候，有一个“玄学”词汇我相信大家肯定很熟悉——隐形磁铁，翻译一下就是——减少磁铁/面板对声音的衍射和影响。HIFIMAN经常吹这个，但只要是做平板耳机的厂商，都需要解决这个问题，无非是——是否发明新词并以此宣传的区别。
我们可以举几个例子，比如AUDEZE的FAZOR滤音板、ZMF Caldera的梯形磁铁、水月雨启明星的异形磁铁，都有类似的作用，处理方法不一样而已。既可以选择异形磁铁，也可以单独设计一个波导组件。基本要求大概是——透声面积超过三分之一，磁铁/面板的影响就比较可控了，磁铁间隔大一些，高频相对更平坦更自然，灵敏度可能也稍微低一点，厂商设计单元的时候，需要综合考量各方面的问题。
ZMF的平板单元长这样，外观上倒是看不出来梯形磁铁
实物图，是否装配FAZOR组件能摸出来，耳罩内侧有突起
HIFIMAN早期没有隐形磁铁技术的耳机，有的会采用较细的磁铁，以减少影响
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作者: endgame 时间: 2024-8-11 09:09
本帖最后由 endgame 于 2024-8-13 21:55 编辑
下篇链接：平板耳机电声科普杂谈（一）——是什么与为什么（下篇）
作者: 火牛2008 时间: 2024-8-11 09:23
期待中
作者: spelling 时间: 2024-8-11 09:30
牛逼，不光耳机和耳罩好，还能学习，可以可以牛逼牛逼
作者: bass0411 时间: 2024-8-11 10:07
英雄谱一摆马上来电了，赞一个这种横向介绍方式。
作者: sidewind 时间: 2024-8-11 10:11
过于专业难以仔细研读，只好先献上我的膝盖
作者: Yin93035382 时间: 2024-8-11 10:20
很好學習了，平面振膜單元更注重反射點，聲音更為敏感，每個人相同條件聽感很大分別，我自己SUS換了ZMF耳罩提升很大
作者: EndlessX 时间: 2024-8-11 10:28
好文!下一期讲讲铝带耳机吧
作者: crazyi 时间: 2024-8-11 10:32
有个错误水月雨应该是方形磁铁外面套了个隐磁的壳不算真正的异型磁铁
作者: 我大概是只基吧 时间: 2024-8-11 10:53
平板耳机很常见声音是死的,而动圈则很容易发出鲜活的声音
作者: 安音收藏lox 时间: 2024-8-11 11:39
好贴帮顶，期待下一篇
作者: jianshoy 时间: 2024-8-11 11:49
技术贴帮顶
作者: 顺德伟伟 时间: 2024-8-11 12:08
作者: 音质评标 时间: 2024-8-11 12:26
本帖最后由 音质评标 于 2024-8-11 12:37 编辑
卷起来很好，hifiman目前一家独大不思进取了。
作者: Xsa 时间: 2024-8-11 12:43
学习
作者: bbmusic 时间: 2024-8-11 13:19
技术贴 支持
作者: cdp0080 时间: 2024-8-11 13:41
学习学习！
作者: 永恒的一天 时间: 2024-8-11 17:35
支持这类实打实的科普文，比水文玄学有营养多了
作者: 艾舍长 时间: 2024-8-11 21:01
楼主厉害，这是某耳机厂工程师级别的硕论水准瓦。。。
endgame好分享，此处应点赞
作者: hk1959 时间: 2024-8-11 22:44
好文，
作者: RRRAYYY 时间: 2024-8-11 23:08
图文并茂编排养眼，读起来甚是舒畅
作者: myzcj 时间: 2024-8-11 23:39
学习了
作者: 王牌乱舞EX 时间: 2024-8-11 23:47
也讲讲其他单元吧
作者: tonypower 时间: 2024-8-12 00:15
支持大tom哥。受益匪浅。
作者: VEGA57 时间: 2024-8-12 00:20
大尺寸平板喇叭惊人的信息量让我在第一次听到时很是惊讶，当时的感觉是：居然还有耳机能够明显比 hd800 清晰一大截！（当时 adx5000 和大乌还未发布），其次它的声场也是惊人般的自然。。。虽然不太大
作者: 書蟲 时间: 2024-8-12 03:50
大作！
作者: HHYYTT 时间: 2024-8-12 12:03
磁铁比静电的极板重，极板的孔打的非常密，也不如平板磁铁通畅。
需要一种超轻磁铁新材料，重量降低一半，和动圈差不多或多一点，就完美了
作者: endgame 时间: 2024-8-12 19:48
舍长好，这个是 梼昧狂客 的大作，我只花了些时间排版搬运 
作者: 火牛2008 时间: 2024-8-13 12:16
认真拜读了，等下篇
作者: castigliano 时间: 2024-8-13 22:14
不错，学习学习，up
作者: luodaba 时间: 2024-8-14 21:59
国产的金平面平板耳机怎样呢？能到什么水平？
作者: 云水生 时间: 2024-9-1 23:40
有意思，顶起来
作者: abc306977362 时间: 2024-11-29 10:41
最好的中文科普文章，赞
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