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【北測小課堂】三分鐘帶你了解耳機的性能及測試

2021-09-30
12331 作者: NTEK北測檢測集團官網
本文關鍵詞:

耳機性能測試


當我們想買一副耳機時,隨便打開一個購物網站搜索耳機,動不動就跳出幾十萬種商品,價格從9.9包郵到十幾萬一款的都有,款式上又有開放式(入耳式)、半開放式、封閉式等類型,工作原理上又可分為動圈、動鐵、靜電耳機等等,所以要怎樣判斷一副耳機的優劣呢?

本文不討論耳機的材質和工藝,只從耳機的聲學指標上入手,試著帶您對耳機的性能有個基本的了解,畢竟耳機就是用來傳遞聲音信號的嘛。

聲學性能里最重要的六個指標即是增益(Level & Gain)、頻率響應(Frequency Response)、諧波失真(THD+N)、串擾(Crosstalk)、信噪比(Signal-to-Noise Ratio)和信道間相位差(Phase)

聲學性能里最重要的六個指標

1、增益

是指放大電路對輸入信號的放大能力,在耳機行業,更經常使用的是指標是靈敏度,它反映的是耳機發出聲音的響度。業界測試耳機的靈敏度是用一個1KHz、1毫瓦的信號輸入耳機,檢測它所發出聲音的聲壓級來完成的。如果靈敏度太小,相同的輸入信號下,耳機發出的音量就小,想獲得大的響度就要增大音源,失真度就會增加。靈敏度越大,總諧波失真就越大,尤其在輸出大音量的時候更是如此。因此靈敏度不是越大越好,一般在100dBSPL左右就足夠了。


2、頻響范圍

頻率響應是評價耳機好壞的重要指標之一,那什么是頻響范圍呢?頻率響應表示耳機的輸出聲壓級隨頻率變化的關系,如果畫成圖,就是一條以頻率為橫坐標,以輸出聲壓(或者聲壓的分貝數)為縱坐標的函數曲線。這條曲線在中頻段的總體趨勢是水平的,在低頻端和高頻端,曲線出現下跌的趨勢,耳機的輸出會減少,通常把低頻端和高頻端的輸出相對于中間水平段下跌3dB(因為超過3分貝時,人耳很容易察覺頻響在強度上的變化)的那兩點成為低頻截止點和高頻截止點,這兩點之間的頻帶就是該耳機的頻響范圍。人耳所能聽到聲音頻率是20-20000Hz,大于這個范圍,人耳就聽不到了。但可以感受的到。所以,我們在耳機中會發現,同樣是同一首曲子,用不同耳機,感受就會不同。某個瞬間的聲音信號,除了它本身的基波頻率以外,還有無窮多個諧波頻率。換句話說,某個瞬間的聲音信號,是由無窮多個信號合成得到的。比如一個2kHz的聲音信號,是由2KHz,4KHz,8KHz…等多個信號構成的,這就需要耳機的頻響范圍更大,才能更準確地還原聲音信號。高頻的頻響范圍越寬,聲音聽起來越通透純凈。低頻的頻響范圍更寬,低音就能更好地保持足夠的響度,達到下潛更深的效果。高端的耳機,低頻可以下潛到16Hz。而且,頻響好的耳機,信號一來就立即響應,信號一停就嘎然而止,決不拖泥帶水,分辨率好,可以還原聲音的細節之處。


3、總諧波失真
耳機的輸出不能完全復現其輸入,產生了波形的畸變或者信號成分的增減,就叫失真。諧波失真是任何信號都會存在的,它表示除了原信號本身以外還多出來的雜波信號大小。由于音頻信號的頻率范圍很廣,因此這個參數往往只給出一個標稱值。在耳機的產品說明書上標注的總諧波失真一般是在1KHz單頻率下測量的,只有一個代表性。在復雜多變的頻率下,諧波失真也是不斷變化的,但大體上不會相差太遠。一副耳機標稱的總諧波失真在0.05%左右就已經是極佳了,一些中低端耳機不標注這個參數,是因為這個參數比較差。有些耳機聽起來讓人感到煩躁,感覺疲勞,就是失真較大所引起的。


4、串擾

衡量左右兩個耳機通道之間相互干擾、互相隔離的程度。這個值越小越好。


5、信噪比

是有效信號電平與噪聲電平的差值,通常以分貝表示衡量,它是衡量一個耳機產品好壞的重要指標。信號通常設為標稱工作電平或者耳機的最大工作電平。使用最大工作電平進行信噪比測試時,測量結果可以稱為動態范圍,因為其展示了被測耳機中兩個電平的極端值。測試方法一般是音頻分析儀發送標準的測試音頻(1kHz 幅度以實際所需為準)經過耳機以后,耳機再輸出回儀器進行分析得到“信噪比”。音頻分析儀發送標準的靜音測試音頻經過耳機以后,再輸出回音頻分析儀進行分析可測得耳機的底噪。


6、信道間相位測量
同一信號經過不同的通道后可能會有不同的相位。耳機的相位差測量是指對同一信號通過左右兩個耳機通道后,信號相位差的測量。這個值也是越小越好。
以上就是耳機最主要的六個參數,除此之外,耳機還有一些常見參數,如音域、音色、音質、音染、音場、解析力等。這些參數其實都可以通過以上的六個參數進行等效,不再累述。


NTEK性能測試實驗室


NTEK性能測試實驗室擁有迄今為止業界最高性能和最多功能的雙通道音頻分析儀APX555。APX555是美國AP公司專注音頻測量行業30年后的巔峰之作,它擁有-120dB的典型剩余失真、高達1MHz的帶寬,120萬點的FFT,完整的24位分辨率,以及0.001 Hz至80 kHz的掃頻范圍,在指標參數上的表現極端苛刻,可以完美的對耳機的高頻端和低頻端進行測試。


人工頭、仿真嘴、711人工耳、自由場麥克風和降噪測試


NTEK還擁有半消聲室以及人工頭、仿真嘴、711人工耳、自由場麥克風等配件,有能力完成耳機產品的全部指標測試。除了以上的六個基本指標之外,近年來,降噪耳機大火,催生出越來越多的評價耳機降噪效果的測試需求。

降噪功能對耳機的作用很重要,一是減少噪音,避免過度放大音量,從而減少對耳朵的損害。二是過濾噪音從而提高音質和通話質量。NTEK性能實驗室可以通過使用兩個仿真嘴,一個在耳機的0角度位置播放粉紅噪聲,另一個仿真嘴在90度角位置播放掃頻信號的方式,通過711仿真耳收取耳機發出的聲音,并送回音頻分析儀并與原理音頻文件進行比較,再通過相關軟件的計算,即可實現對耳機的降噪深度的測試。

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