【科普向长文慎入】谈谈耳机阻抗与耳放推力、增益、音效等问题（5.20内容更新）

real911

nosounds 发表于 2017-5-21 06:51
Vrms换算为功率的公式是？
这里的Z是？

就是Vrms=开根（P*Z），Z是阻抗

yyqop01

flyingf 发表于 2017-3-13 16:20
要看設計者的設計哲學，電位器影響最大的是噪聲表現跟直流飄移還有串擾，
一般為了安全因素耳放比較少直 ...

您好，请问一下，我是用usb解码耳放一体机

我按照您的方法测得自己的设备电位器最差状态在55%~70%左右范围

也就是说，如果我要最好声音，应该调整windows的音量，使得合适音量下，电位器在这个区间以外？

緋月

LZ觉得耳放和解码哪个更重要呢
3万块投入放和dac应该怎么分配才好？

real911

yyqop01 发表于 2017-5-28 14:18
您好，请问一下，我是用usb解码耳放一体机

我按照您的方法测得自己的设备电位器最差状态在55%~70%左右 ...

FOOBAR等音乐播放器的音量要开最大

real911

緋月 发表于 2017-5-28 18:09
LZ觉得耳放和解码哪个更重要呢
3万块投入放和dac应该怎么分配才好？

一半一半就可以了。另外根据耳机的适配程度来吧。如果耳机适配性好，对耳放要求不高，就上好解码，如果耳机不好推，就上好点的耳放

mp3man

real911 发表于 2017-5-20 17:10
5.20更新：

分贝相关资料

我来给楼主补充点东西：
自然界有许多东西，数字化后，你会发现它们相互的变化特性并不是直线的，而是指数或者对数关系。
分贝dB，就是一种对数值，它用来衡量许多有对数特性变化的物理量，比如声音和机械能的关系，无线电信号传输中天线的信号辐射强度与电压的关系等等。
什么是对数关系？比如，同样的一块金属板，你用锤子敲击它，让它发出声音，然后记录下敲击的功率。然后你加大功率，直到你听上去声音比原先增加一倍，那时候，你测量到锤子的功率是多少？是原来的功率乘以2么？不是的，而是接近于乘以4的值。也就是说，锤子击打金属板的功率，与金属板发出的声音的音量，不是直线关系而是对数/指数的关系。由此推断，要声音再响一倍的话，我们敲打金属板的攻略，就要提高到差不多是原先功率的16倍才行。因此我们说，声音的响度，与敲打金属板的功率是指数关系。
为了便于数据统计，科学家们借助以对数/倍数为单位的数据表达方法来简化表达这种对数关系的数值。在电声领域中经常涉及到的有：
1. 声压级分贝。楼主花了大量篇幅写了这个，我就不重复了。这里包括了喇叭/耳机等电声器材的灵敏度值。灵敏度中的分贝，也是指以分贝值表示的声压级。但耳机和音箱/喇叭有一点区别，喇叭/音箱的灵敏度一般指在离开喇叭/音箱一米距离下测量的声压级，而耳机/耳塞则是装在专用的仿真人头的上测量的。
2. 增益分贝，表示电压、电流或功率的倍数的分贝值。一般功率增益（分贝）=电压增益（分贝）+ 电流增益（分贝）。以分贝计数的一个好处就是多个放大/衰减回路叠加时，不用做乘法，很简单地加减法就能算总的增益值。但要注意，不要将电压、电流和功率的增益混用了，它们代表的物理量不同。
3.  电平。我们经常看到放大器/解码器等等，上面标注着输入/输出电平，比如某CD机的最高输出电平为+3dB，某功放的最大输入电平为+6dB等等。这里的分贝数不表示比值，而是简单地表示一个电压值（电压电平值），但该电压值是以分贝算式来表示的，0 dB = 0.775V。有时候电平也会用功率表示，常用的单位是dBm，是以1mW为基准的功率值。这个功率分贝也不代表比值，而是指具体的功率值，只不过它是以分贝算式来表示的值。 0 dBm = 10 lg 1mW
4. 音频信号的频率值。人对声音的震动频率，在听觉上也是呈对数关系的。比如钢琴上小字 1 组的 A 音(简谱上的 6，啦)是 440Hz，比它高一个八度的A（啦）就是880Hz，而比它低一个八度的A（啦）则是220Hz。不知道大家是否注意，频率相应曲线等图表中，频率坐标都是对数坐标。而这种对数关系的频率，常用的单位不是分贝，而是倍频程。所谓倍频程，是值相差一倍的频率。比如刚才例子中，220 - 440 - 880Hz这三个频率，就各差了一个倍频程。
举例：信号通过某高通滤波器后的幅度变化和频率的曲线图，图中的频率值是对数坐标。我们常见的滤波器，就是以每倍频程多少衰减量（dB）来表达的，实际上这种频率相应一类的曲线，X和Y两个坐标都是对数关系的，只不过Y轴以分贝值表示，隐含了对数关系，而频率坐标则直接用对数坐标来表示。

yyqop01

real911 发表于 2017-5-29 12:03
FOOBAR等音乐播放器的音量要开最大

网易云音乐呢？是不是太low

real911

mp3man 发表于 2017-5-29 13:47
我来给楼主补充点东西：
自然界有许多东西，数字化后，你会发现它们相互的变化特性并不是直线的，而是指 ...

非常感谢指出~

real911

yyqop01 发表于 2017-5-30 14:24
网易云音乐呢？是不是太low

也一样开最大了

flyingf

yyqop01 发表于 2017-5-28 14:18
您好，请问一下，我是用usb解码耳放一体机

我按照您的方法测得自己的设备电位器最差状态在55%~70%左右 ...

如果你听的出噪声影响到声音的话，避开电位器在这个位置上就好了，最好的状态应该是 电脑输出 接近 100% 而电位器在 70~90%位置，热噪声应该就会减小很多了，

不要去加大耳放增益然后电位器 10~40%，因为这样做会"稍微" 增加失真跟噪声，
实际上有公式可以推导。

最后其实还是要回到音乐本身，如果噪声没有影响到音乐的话(底噪低于最低音量的音乐讯号)，
不用去动也没关系，因为音乐音量大的时候你也听不到底噪，人耳没那么厉害，
这十几年录音尤其流行音乐，互相竞争，造成动态战争 (dynamic war)，
缘由是当音乐录音的声音稍微大声一点的时候，人主观会觉得比较好听，
导致录音把应该小声的讯号也放大，变成最大声的信号跟最小声的信号差异变小，
动态整个压缩起来。

但是如果是听大编制或是纯乐器的纯人声，好的录音动态还是有的，
这时候才需要去把自己系统的潜能逼出来，在最好的状态下听音乐，
听不出来的话其实不用去烦恼。

yyqop01

flyingf 发表于 2017-6-1 15:46
如果你听的出噪声影响到声音的话，避开电位器在这个位置上就好了，最好的状态应该是 电脑输出 接近 100%  ...

谢谢。问题是我现在电脑音量100%后，耳放低增益，2个不同的耳机一个8Ω一个32Ω，电位器10%~16%音量就够正常听了，再大耳朵就炸了，会不会略微蛋疼？

flyingf

yyqop01 发表于 2017-6-1 23:00
谢谢。问题是我现在电脑音量100%后，耳放低增益，2个不同的耳机一个8Ω一个32Ω，电位器10%~16%音量就 ...

那太蛋疼了，低阻耳機本來就對噪聲特別靈敏，只好調電腦音量了。

yyqop01

flyingf 发表于 2017-6-1 23:40
那太蛋疼了，低阻耳機本來就對噪聲特別靈敏，只好調電腦音量了。

感谢分享！

ecuan

耳机频响这点说的不太对。
音箱的频响普遍趋向平直，耳机不是。这是因为音箱的声音是通过一段自然的空气衰减后进入耳朵，而耳机没有经过空气的衰减，接受的频响不正确，要进行一定的调整。
另外耳机相对音箱还多出来的，耳罩反射，掩蔽等等。

real911

ecuan 发表于 2017-6-2 12:09
耳机频响这点说的不太对。
音箱的频响普遍趋向平直，耳机不是。这是因为音箱的声音是通过一段自然的空气衰 ...

空气衰减衰减高频，音箱的频响测试会在固定的距离去测，所以听箱子也有个最佳距离，远了，高频就衰减了

real911

flyingf 发表于 2017-6-1 15:46
如果你听的出噪声影响到声音的话，避开电位器在这个位置上就好了，最好的状态应该是 电脑输出 接近 100%  ...

电位器70%-90%？几乎很多耳放在这个位置都有挺大底噪了

flyingf

real911 发表于 2017-6-2 12:39
电位器70%-90%？几乎很多耳放在这个位置都有挺大底噪了

理論上不應該如此，會這樣的話是整體系統的問題，跟設計上的問題，一個耳放的設計應該讓使用者完全聽不到噪聲才對，而這應該是設計者該擔心的，不是使用者，但是我看到很多廠機沒有好好的設計，比方用很貴的蕊片，但是用在錯的位置，
要講設計的部分會很難科普，使用者能知道怎麼分辨一個耳放的短版，怎麼避開陷阱就好了。



有興趣可以看一下我之前做的耳放，裡面針對噪聲做分析，
http://bbs.hifidiy.net/forum.php?mod=viewthread&tid=1077793&extra=page%3D1%26filter%3Dtypeid%26typeid%3D81&page=1

ecuan

real911 发表于 2017-6-2 12:37
空气衰减衰减高频，音箱的频响测试会在固定的距离去测，所以听箱子也有个最佳距离，远了，高频就衰减了

是的，大多数音箱都有最佳听音位置，不同尺寸不同功率的相应位置不一样，也有需要符合的房间环境

pingfan1200

收藏慢慢消化

flyingf

real911 发表于 2017-6-2 12:39
电位器70%-90%？几乎很多耳放在这个位置都有挺大底噪了

我補充一下高低阻抗跟噪聲的關係
当你看耳放的 SNR 数值, 比方谷津 QM, 资料上显示是 > 121 dB, 这一般都是以耳放输出最大摆幅作为测试，
因为这样测试出来的数值比较好看，如果不看平衡输出的部份只看单端最大输出，
12.3VP 峰直, 峰对峰值 Vp-p 为 24.6V, Vrms = Vp-p/2.828 = 8.7Vrms
在 600 ohm 上可以有 P=V^2/R , 可以有 126mW 功率, 基本符合 谷津给的资料

121DB 的输出噪声有多少？ SNR = 20log (最大噪声/Vrms) ,
噪声为 7.8uV 这是很低的数值.(推估值)

再来看用在低阻耳机，高灵敏度上面，比方ie6,
115SPL/mW, 16ohm, 我用网路上的计算机算出来,
推到 120db 声压需要 0.23Vrms,一般听音音量根本不可能那么高，

然后我们计算谷津输出在低阻耳机上的 SNR 变成多少，
一般 DAC 输出为 2.5Vrms, 所以推算谷津增益大概3.5 倍,
所以输出噪声约 3.1uV, 这个只是推估值. (噪声/ Gain, 实际要看电路架构)

听音音量 120dB ,SNR = 20log(3.1uV/0.23Vrms) = SNR 97dB ,
听音音量 100dB((0.02Vrms) 的话 SNR 剩下 76dB, 还是不错的数值.

以上是不包含音量控制所带来的噪声，谷津没用一般音量控制，
而且一般测试时音量控制转最大，所以没有对电路造成影响，
多数耳放资料没有给的这么细，输出噪声也更大，
用在低阻耳机上的话 SNR 陡降，造成使用者听到噪声，甚至影响到音乐，而且以上测试不知道是只测试 1k 还是总输出噪生，如果是指测试 1k,
实际噪信比还要更低很多。

所以说低阻耳机是牺牲动态成就方便,低阻耳机高灵敏我认为要上扩，
除非音源不能提供足够的电流，或是输出阻抗稍高影响阻尼效应，
不然在草率设计下的耳放，反而弊大于利。
要认真设计的话是可以把耳放的部份做到极致，甚至连低阻的都推的好听，
但是那太蛋疼了，材料不会太贵，但是设计时间跟测量器材会很贵，
而且没有这样的市场需求，低阻还是定位在便携好，
回家就乖乖用中阻的才是正道，而且看起来多数耳放生产厂生注重在行销跟外型，

才会造成市场上耳放高价，但是品质却还是一般般。

所以我说一般人能分辨避开耳放的短版就好。