【笔耕翻译组】耳机技术指标考核(上篇)——旗舰耳机技术分析

写在前面

本文译自国外reddit论坛上最近很火的一篇文章，作者从耳机设计的角度分析了各旗舰耳机型号的优劣之处，虽是纯技术上的分析，但很难保证绝无主观或失当之处，希望大家理性、客观讨论（对于作者的某些吐槽，也不要太过在意哦~）。

在reddit、head-fi、innerfidelity这些网站上有很多关于这篇文章的讨论，这里摘录、翻译一些有价值的部分作为补充和附注，方便大家参考。另外如有翻译上的不妥或错误，还望指出。

翻译：wxwxwx0
该译作无商业目的，仅作学习和交流用途。原文为网友SanjiWatsuki所著，著作权归原文作者所有。译者不承担连带法律责任，并保留译文著作权，未经本人授权不得复制、引用或转载。

背景

如今价格上万元的耳机变得越来越常见，不少主流耳机商家都在忙着推广自家旗舰产品，但就声音来看，它们中多数都做得很糟糕！

这些指标为何很重要？

当然不免有人会不喜欢这篇分析文，因为它太过专注于指标了，而之所以看重这些指标，是因为耳机正是通过这种方式一步步打磨出来的，无论Skullcandy还是森海，对于受雇的工程师来说，他们的工作可能仅仅是分析数据，并利用声学知识来断定指标缺陷源自何处。商家会将百万甚至千万的费用花在测试手段、软硬件仿真、以及雇用懂得如何分析它们的专家上。

耳机设计是在驱动单元的基础上逐步建立模型，其中涉及大量数学过程。首先是创建3D模型，接下来是模型声学仿真、创建物理原型、测量原型、消除谐振、更换阻尼策略、计算空气度和气密性、测量不同阻尼策略下的声学参数、计算声波反射并使之衰减，再重复整个过程直到取得满意的结果！

而所有这些努力，都是为了尽量逼近完美 – 饱满平坦的频响、低噪声、低失真，当然还有易驱动性。这无疑是极其严苛的技术难题，笔者也因此对耳机设计者非常尊重，尤其是能够征服单元、机壳的那些固有难题的设计者们！

旗舰耳机应具备的特性

我们首先来规定旗舰耳机应具备的特性：

1.    20hz-100hz的低频应足够平坦，这非常不容易实现，但对于旗舰耳机来说是应当能够完成的；
2.    极低频以外的100dB失真不应超过0.8%，作为旗舰耳机，不应产生接近人耳分辨度的可闻失真；
3.    30hz失真不应超过1%，否则低频会因失真而散乱；
4.    频响曲线应尽可能光滑，谐振应控制到很小 – 无明显波折，频响光滑则表明几乎无谐振，进而也说明隔板和机壳设计得很好；
5.    70hz-150hz的频响波折应尽可能小或完全没有，这部分谐振正是源于耳垫和面部之间的相互作用，此频段内较大的波折表明耳垫设计较差，或者测试时没有将人体表作为测试变量考虑在内；
6.    高频空气段相对于中频，下降幅度不应超过15dB，作为旗舰耳机应当具有出色的高频延伸，彻底的高频滚降只应存在于千元级耳机上面；
7.    阻抗曲线不应有摆动，对于动圈耳机来说这表明音圈平衡性较差，如果你是旗舰那么不要让我们看到这种情况！
8.    接近完美的声道平衡度，如果要花掉超过万元来买一只耳机，那么笔者希望最起码它的声道匹配要做得足够好；
9.    耳机应是全开放或半开放的

为何选择这些标准？

#1  20hz-100hz的低频应具有足够的平坦度

对于动圈耳机来说，想要获得平坦饱满的频响极其不易，甚至低频能做得足够平坦都是相当困难的，我们可以观察开放式动圈耳机的频响曲线，一定是是到了极低频就开始下降了，并且任何一只都是如此。

开放式耳机要解决这个问题，需要借助很多工程手段，这同时涉及到单元和机壳。拜亚动力或AKG这些厂商是通过将耳机做成半开放式，并利用阻尼和机壳尺寸来增强极低频；森海则是通过独特而有趣的机壳设计。而其他多数厂商甚至根本不去尝试，也因而在这点上落败。

平板耳机则近乎轻易地得到这一分，轻量的振膜在瞬态方面占极大优势，并且5hz以上的低频通常具备出色的平坦度。单元设计当然通常会追求平坦的低频，不过假如出现了重低音的开放式平板耳机，笔者定会更感兴趣，因为那会是更有挑战性的工程难题！

而对于封闭式动圈耳机，做到这一点并不难，甚至一两百元的低端型号都能够通过合理设计机壳来获得低频延伸 – 不过不要担心，我们会让封闭式耳机在指标#9中丢掉1分，仅仅因为它是封闭式的。

#2  极低频以外的100dB失真不应超过0.8%

耳机设计的一个很大的挑战在于做到全频段的低失真，通常来说，如果失真控制能够达到这个标准，那绝对是一只非常棒的耳机了。

而无论是对于平板还是动圈耳机，这都是非常严苛的要求，平板设计往往要面临全频段高失真的难题（参考HE-400和T50RP mods），而对于动圈来说往往是高频上段最难对付。

因此，如果能够设计出一只全频段低失真的耳机，无论何种类型，这一分是必须的。对于旗舰耳机来说，这也是必须的考核项目。

#3  30hz失真不应超过1%

正如#1所述，想要取得平坦的低频和延伸是极其困难的。你知道更困难的是什么吗？是做到这件事的同时还能够保证低失真。

和封闭式耳机、平板耳机相比，开放式动圈耳机做到这点要相对困难得多，能够做到的那些也总能给笔者留下深刻的印象，可以说这点足以表明耳机设计的技术水准。

#4  频响曲线应尽可能光滑，谐振应控制到很小 – 无明显波动

对于耳机设计来说，最为主要的挑战就在于设计出合适的隔板和机壳，以能够对谐振进行有效控制。谐振来自于单元控制、腔体共振、单元谐振、甚至单元本身！而这样的谐振又几乎总是直接反应在频响曲线上 – 一次下倾，且紧随着一次上升。

也就是说，如果耳机设计没有明显的平衡问题，频响曲线也不存在可笑的缺陷，那么这很可能是一个非常出色的设计了，并且一定经历过一遍遍的设计、测量、测试过程，也一定做过很多次关于声波如何与腔体相互作用的仿真。

#5  70hz-150hz范围的波折应尽可能小或完全没有

任何一只耳机，一定程度上都要与人耳及面部发生相互作用。声波在耳机和面部之间反弹，因而会出现50hz-150hz之间的谐振。这是如何被发现的呢？用人面部以及一块木头去做实验，得到的测量结果差别非常大，人们因而意识到了这点。

多数新式的耳机在这方面都不存在太大问题，谐振多少还是有的，但存在形式往往是微小的尖峰或波折。如果耳机的频响曲线中有明显的（5dB左右）尖峰或波折，那么笔者会质疑其耳垫设计上出了问题。因此，没能设计出合适的耳垫，会导致在这个环节丢掉1分。

#6  高频空气段相对于中频，下降幅度不应超过15dB

高频延伸正如低频延伸一样难做，对于平板耳机来说则更为如此。平面磁极单元的振膜具有很合适的韧度，在20hz-2khz频段内有自然的平坦度，而不会给设计者带来太多苦恼。但再往上呢？高频就开始下降了，这就是为什么几乎每一只T50RP mod都不具有饱满的高频上段。

因此可以说，能够将空气段做得很出色绝对是技术上的胜利！笔者也对能够将平板耳机10khz以上频段做得很好的设计者报以尊敬。

#7  阻抗曲线不应出现摆动

如果耳机的磁极安置较差，或者音圈平衡性做得糟糕，你会看到它在工作时会出现一些松动现象，这种情况通常倾向于在某个特定频率或谐振频率下出现。另外物理上的谐振会重新回到电路中，并直接反应在阻抗曲线的300-1000hz频段范围内。如果你打算做一款旗舰耳机，特别是万元级的产品，那么绝不能出现音圈摆动这种情况！

另外由于静电/平板耳机不存在这个问题，它们可以直接得到这一分。

#8  接近完美的声道平衡度

我想不用再多说声道不平衡是件多么糟糕的事吧，对于好的头戴耳机来说这已经算是底线了！

但笔者会这样说，也就意味着，并不是每个耳机设计者都能做到这点，我们可以看到拜亚动力耗费了多么长的时间来完成它，而这对于用户需求来说，也是最为基本的技术指标。

因此作为旗舰耳机，如果出现声道不平衡的问题，绝对是不可原谅的！

#9  开放/半开放式

开放式耳机更好。科学仍在试图证明为什么这样，但我们所做的研究总都能导出这个结论，解释如下：
1.    声道之间具有互馈作用，使得声音表达更为真实自然；
2.    封闭式耳罩的背壳会造成不自然的声波反射，使声音结像变得发混。

我们也确实都知道一个事实，那就是即使在完全一样的频响下，开放式耳机能够具有更好的脱离头中的结像感 – 或者用外行的话来说 – 更好的声场。

因此，仅作为开放式耳机，就能得到这一分，对于追求声音的保真度来说，这当然应该作为技术上的加分点。

评价准则

注：我们让静电/平板耳机直接通过指标#7，因为它们不存在这个问题

· “坑爹旗舰”水准
    · 1 / 9 = 11.1%  F
    · 2 / 9 = 22.2%  F
    · 3 / 9 = 33.3%  F
    · 4 / 9 = 44.4%  F
    · 5 / 9 = 55.5%  F
    · 6 / 9 = 66.7%  D
· “优质旗舰”水准
    · 7 / 9 = 77.8%  C+
· “真旗舰”水准
    · 8 / 9 = 88.9%  B+
    · 9 / 9 = 100%  A+

AKG K812


·  作为动圈，低频平坦度做得很棒，轻易通过#1
·  除了古怪的高频，整体上上声音比较协调，通过#4，但可能略有争议
·  完全没有耳垫谐振！轻易通过#5
·  高频空气段饱满，通过#6
·  不错的声道平衡度，通过#8
·  开放式，通过#9


·  阻抗曲线无摆动！通过#7


·  AKG？你怎么失真成这个样子了？！那是300美元耳机才有的失真好么！#2、#3失分


7/9=77.8%  C+

AKG K812总结

从技术角度来说，AKG在一些方面做得相当不错，但也多少有些毛病。请观察3.5khz处阻抗曲线的隆起，以及同频率下谐波失真曲线的那个尖峰，这就是腔体谐振了。多数AKG的耳机在都有这个2khz谐振，而笔者认为AKG是故意利用它来调节频响。

这样做的坏处就在于谐波失真控制得很差，就像K812这样。可以看出在这个设计中做了不少技术上的折衷，这对于400-500美元的耳机来说是完全可行的，但放在万元级的耳机上就显得有些虚弱了。

Audeze LCD-3


·  快看它的低频！通过#1
·  频响整体平衡度很好，通过#4
·  没有耳垫谐振，通过#5
·  相对于高频上段来说延伸不错，#6通过（这实际上是技术上的突破，因为对于Ortho单元来说越高的频段越难处理。向Audeze致敬！）
·  出色的声道平衡度，#8通过


·  平直的阻抗曲线源于单元本身，通过#7


·  出色的谐波失真控制，通过#2、#3

9/9=100%  A+

Audeze LCD-3总结

Audeze推出的这款旗舰产品相当出色，满足我们提出的所有指标要求。尤其令人惊讶的是它平坦的高频和高频延伸！对于平板耳机来说这是非常困难的。

此外还有令人印象深刻的谐波失真控制，平板耳机大多都难免产生高失真，像T50RP mods以及Hifiman HE系列低端型号。

Beyerdynamic T1


·  低频仅仅勉强通过#1
·  虽然高频明亮度不错，但有大量波折，一些严重的缺失点显示了技术上存在的问题，#4失分
·  仅在60hz-70hz有很小的波折，通过#5
·  高频做空气段的不错，通过#6
·  拜亚的高端耳机总是有着近乎完美的单元匹配，轻易通过#8


·  阻抗曲线基本没太大问题，通过#7


·  极低频失真接近5-6%，#2失分
·  高频失真超过0.8%，#3失分

6/9=66.7%  D

Beyerdynamic T1总结

T1的高频谐振不仅造成了大量高频尖峰，而且高频失真也是可闻的。对于一般意义上的耳机来说，这个结果已经很棒了，但对于旗舰来说呢？算不上失败，但也不是那么好。如果拜亚能够在控制谐振、改善阻尼方面做得更好，那么一定能够解决测量结果中存在的不少问题。

Denon D7100


·  低频有很好的平坦度，通过#1
·  中低频有巨大的下陷，且高频极其曲折，#4失分
·  没有耳垫谐振，通过#5
·  高频空气段充足，通过#6
·  单元匹配做得不错，通过#8


·  无线圈摆动，只有一处谐振，#7通过


·  欧，我天！这失真…  #2、#3失分

5/9=55.5%  F

Denon D7100总结

相较之前作为Fostex代工商的身份，Denon退步了不少，而Fostex则收回他们D7000的设计并改进成为TH-900，其表现也要比D7100好很多。从许多方面看来，D7100比之D7000确实退步很大，它如此平凡，以至于笔者在撰写这篇文档之初都忘了它的旗舰身份…如果要对你的花费负责，那么请远离它，就封闭式设计的旗舰耳机而言，也明显有更好的选择。

Fostex TH-900


·  得益于有所着重的低频，通过#1
·  600hz处那个下陷很奇怪，且频响整体较粗糙，#4失分
·  耳垫基本没有问题，通过#5
·  高频空气段充足，通过#6
·  单元匹配做得很好，通过#8


·  出现了线圈摆动现象，还有一些不良的谐振，#7失分


·  低频失真较少，#2通过
·  90dB谐波失真曲线在600hz有个失真尖峰… 但我们是以100dB失真作为标准，所以#3通过

6/9=66.7%  D

Fostex TH-900总结

这个结果可以说出人意料的好，Fostex在D7000的基础上做了不错的改进 – 改善了低频失真，并且将全频段失真控制在了1%以下，作为封闭式动圈耳机这样的表现是非常扎实的。它在设计上仍存在一些问题而不能成为“真旗舰”级别的产品，但它可能是我们所知的最好的封闭式耳机之一。

Grado PS1000


·  这低频…  #1失分
·  这频响…  #4失分
·  尽管高频有尖峰，但笔者不相信这是耳垫谐振，通过#5
·  声道匹配是Grado值得引以为豪的方面，通过#8
·  开放式设计，得1分


·  没有音圈摆动现象，通过#7


·  这低频失真得太恐怖了，不过对于Grado来说属正常状况，#2失分
·  这高频失真也太恐怖了， #3失分

4/9=44.4%   F

Grado PS1000总结

笔者最痛恨Grado的地方在于，你几乎可以认为SR60i是他们继Joe Grado时代之后最好的一只耳机，至少也是最好的之一。SR60i有着极其出色的单元匹配度，低失真，低频中段尖峰也不像PS1000那么夸张。

若是买了PS1000，你将会得到一只并未良好设计的耳机，它有着尖锐刺耳的高频、明显的极低频滚降、以及全频段的高失真。Grado几乎没能解决动圈耳机设计要面对的所有问题，并且似乎还引以为豪，美其名曰“歌德声”。

Hifiman HE-6


·  低频平坦度很棒，这是理所应当的，通过#1
·  频响曲线整体一致性很好，虽然5khz有一处缺失，但相当小，不足以影响结果，通过#4
·  没有明显的耳垫谐振，#5通过
·  注意到逐渐抬升的那段高频吗？那是技术上的胜利！高频延伸也没问题，通过#6
·  出色的单元匹配！通过#8


·  平直的阻抗曲线源于平面磁极单元本身，#7通过


·  杀手级的低频失真控制力 – 仅仅是轻触到1%的线，通过#2
·  谐波失真曲线没有大的突起，通过#3

9/9=100%   A+

Hifiman HE-6总结

知道HE6技术上的亮点在哪里么？是高频响应！你无法想象在平板耳机上做出如此漂亮的高频有多困难，笔者认为正是独特的阻尼策略成就了这一点。谐波失真曲线也太棒了！他们真正解决了平板耳机设计最主要的难题。对于边仿先生以及Hifiman团队，笔者当然要给予最多赞美！

JPS Labs Abyss


·  低频平坦度很棒，正如预期，通过#1
·  对于平板耳机来说，高频响应失控得过分了！#4失分
·  仅在40Hz有很小的，几乎测量不到的波折，通过#5
·  高频空气段居然高于之前的高频部分，真是奇怪…通过#6
·  出色的单元匹配！通过#8


·  平直的阻抗曲线源于平面磁极单元本身，通过#7


·  这谐波失真太危险了！#2基本接近于通过，我们就算它通过吧，但#3要失1分

7/9=77.8%   C+

JPS Labs Abyss总结

笔者对Audeze和Hifiman那痴狂的赞美还记得吗？平板耳机的调音实在太难了！很难做出整齐的高频，既没有9KHz的巨大尖峰，同时还不至产生高失真。甚至很难弄出这样的中频！作为JPS Labs向耳机界进军的开端，这只耳机的设计做得很棒，但按我们的标准来看，它仍不是是“真旗舰”级别的产品，如果能够花更多时间来打磨机壳和阻尼策略，它很可能成为一个非常有力的竞争者。

Koss ESP950


·  本不该通过#1，但还是让它通过了，稍后加以说明
·  它在#4上打了擦边球，有一些奇怪的隆起和结块，但不至于太糟糕，没有大的尖峰和缺失
·  仅在100hz有极小的耳垫谐振，通过#5
·  空气段高频不足，#6失分
·  单元匹配这个… 勉强算通过#8吧


·  低频失真控制得不错，通过#2
·  500hz有个谐波失真尖峰，#3不慎丢分
·  对于静电耳机来说阻抗曲线无意义… 所以#7算通过

7/9=77.8%   C+

Koss ESP950总结

首先要说明的是，InnerFidelity的这个测试结果似乎对ESP950有些宽容，就笔者在其他地方看到的频响曲线来说，指标#1几乎从未有通过的时候。

尽管如此，作为旗舰耳机，它还是通过了多数指标。虽然不算“真旗舰”级别的产品，但对于这个价格来说绝对是很棒的耳机。它随机赠送原配耳放，享受终生保修，几乎一直保持着600美元的售价，并且在eBay上偶尔能300-400美元买到它！

Sennheiser HD800


·  作为开放式动圈，低频平坦度做得很棒，通过#1
·  非常顺滑的频响曲线，轻易通过#4
·  只有很小的下陷，通过#5
·  空气段只是比我们的-15dB标准稍好一些，通过#6


·  阻抗曲线无摆动，通过#7


·  HD800在失真上打了个擦边球，低频失真快要接近于失分了，算是险胜吧，通过#2、#3

9/9=100%   A+

Sennheiser HD800总结

Sennheiser HD800是唯一一只符合“真旗舰”标准的动圈耳机，而笔者对其研究越深入，便对森海的声学工程师越多佩服。再没有一只耳机能像HD800这样克服动圈单元的固有缺陷！瞧它的低频！还有哪只开放式动圈能同时把低频失真和频响做到这种程度呢？还有顺滑的高频，对于任何类型的单元来说，高频谐振能控制得这么好都是非常惊人的！HD800的腔体、隔板、以及单元安置的方式都很奇特，但事实证明这确实有效。对于这样的杰作，笔者必须给予最多的赞美。

Sennheiser HE 60


·  很棒的低频延伸，通过#1
·  整体非常顺滑，9k频率有处小谐振，但没有较大缺失，通过#4
·  只有一处很小的耳垫谐振，通过#5
·  空气段与中频平衡得非常不错，通过#6
·  很棒的声道匹配，通过#8


·  出色的谐波失真结果，可能是这篇文章中提到的旗舰耳机中最好的一个了，轻易通过#2、#3
·  对于静电耳机来说阻抗曲线无意义，所以#7算通过

9/9=100%   A+

Sennheiser HE 60总结

森海的小奥菲斯静电耳机通过了我们的所有指标，并得到“真旗舰”名号。它的确很了不起，仅仅是9khz处的那个频响突起勉强算是缺陷，虽不算完美，但整体平衡度很好，频响顺滑，低失真，低频平坦，耳垫设计很下功夫，谐振控制也做的很棒。因此它也称得上是最顶级的耳机，很贵，但很强大。

Shure SRH1840


·  低频呢？！
·  高频呢？！
·  频响曲线还是蛮顺滑的，通过#4
·  仅在80hz有一处微小谐振，通过#5
·  声道匹配看起来还不错，通过#8


·  “嗯… 我要做一只耳机，声音要平衡，失真要… 足够吓人！”设计者一定是这样想的吧！#2、#3惨败


·  阻抗曲线还可以… 但看过了如此恐怖的失真谁还在乎其他的呢？！

5/9=55.5%   F

Shure SRH1840  vs.  Pioneer SEA1000


这是Pioneer SE-A1000的谐波失真曲线，InnerFidelity的Tyll曾说这是有史以来最糟糕的失真测量结果。


这个是Shure SRH1840的，你们自己看吧我走了…

Shure SRH1840总结

舒尔啊，你知道你有多努力嘛？我可以大言不惭地说我都能设计出一只更像样的耳机，无论是频响还是失真都是碾压SRH1840的节奏嘛？如果你要考虑买它，请先三思：你真的需要一只比“有史以来失真最严重的耳机”还要糟糕的耳机吗？如果是，那么你真的愿意花掉500-800美元去买这么一只耳机？

Stax SR-009


·  低频做得漂亮！通过#1
·  频响很顺滑，高频上段有一些谐振，但控制得很好，通过#4
·  耳垫谐振控制得不如一些其他旗舰耳机那么好，但还是不错的，通过#5
·  空气段充足，通过#6
·  单元匹配得很好，通过#8


·  这失真结果太给力了！换句话说，基本没什么失真，轻易通过#2、#3
·  对于静电耳机来说阻抗曲线无意义，所以#7算通过

9/9=100%   A+

Stax SR-009总结

向Stax致敬！它们的耳机可能是现今最为昂贵的之一，但也的确做得很棒！它通过了我们提出的所有指标，因此是“真旗舰”级别的耳机。静电耳机的设计需要面对很多与平板耳机相似的难题，这也显示了Stax的工程师出色的技术水平 – 你以为只要是做静电耳机就能直接达到旗舰水准？如果你想要寻找在产的顶级静电耳机，那么不要再观望了，就是它了！

Ultrasone Edition 10


·  快看它的低频滚降！！
·  高频那里发生了什么？！WTF！
·  耳垫看起来设计得还不错，通过#5
·  从技术上来讲那应该算是空气段吧… 充满了刺耳尖峰的空气段… #6算通过…
·  高频如此恐怖的情况下，单元匹配还是做得不错，#8通过


·  阻抗曲线居然有音圈摆动？！WTF！这竟然是唯一没能通过#7的一个！


·  低频失真！WTF！
·  2khz那个尖峰是什么情况？！ WTF！这简直是我见过的最糟糕的谐振了！

3/9=33.3%   F

Ultrasone Edition 10总结

WTF！这个价格我能买两只HD800了不是么？你们知道他们刚刚发布了一只5000美元的耳机么？我可不想花时间搞清楚它有多差了！

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