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耳洞里重现完美之声

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人的耳朵是精密、复杂的器官,为了与之相称,耳机也不能逊色太多。线圈、磁场、电场、铁片,耳机在设计、制作的过程中抓住每个可能改善音效的细节,为你再现逼真的听觉世界。

皮鞋踩在木地板上吱嘎作响,一步步越走越近。来客打开一只塑料袋,声响清脆,是普通超市里稍厚的那种。他从袋里取出一盒火柴,放到你的左耳边摇晃:可以清晰地听出只剩下四五根火柴。突然,火柴盒被失手掉到地板上,你本能地摘下耳机去捡,才发现其实并没有木地板、塑料袋和火柴盒,这是高保真的耳机系统制造出来的声音世界。

这个火柴盒原本存在于某个录音室,无数人通过耳机真切地感受到它的存在。耳机还原出来的声音有多真实?刚接触到耳机的人会为一大堆HIFI 术语摸不着头脑:解析度、空气感、动态、音场⋯⋯其实所有的参数都指向一个核心:重现所有的声音,同时尽量不添加别的声音。

再现真实的声音

音箱当然也能做到这些,不过耳机在很多方面胜过音箱:更小的体积,花更少的价钱,就能得到和音箱差不多的效果。因为耳机里的声音强度比音箱里小得多,但是它们的原理都一样:把电流还原成最真实的声音。

大多数的耳机采用所谓的“动圈式”结构。拆开耳机的外壳可以看见一片塑料薄膜,像一面鼓皮那样蒙在耳机前方,所不同的是它并不像鼓皮那样紧绷着,而是依靠自身的延展和褶皱保持弹性。薄膜后面是一只在磁场中的线圈,它驱动着振膜振动,就是“动圈式”这个名字的来历。

振膜是耳机发声的关键。振膜使用更轻更薄的材料,会让它更近似于理想中的简单振子,不会在发出的声波中添加额外成分,于是人们就能听清音乐中的细节。动圈式耳机的振膜一般是5~15 微米。例如常见的森海塞尔MX500 耳机的振膜厚度是9 微米,相当于头发丝宽度的十分之一。但是更薄的振膜也更容易破裂,需要寻找更坚韧的材料。SONY的E888 耳机使用的“生物振膜”就是用一种醋酸杆菌的分泌物压制而成,能提供更高的强度。

另一个改进方向是耳机里的磁铁。磁场越强,就可以用更少更轻的线圈发出同样强度的声音,而线圈的减轻能让振膜更灵敏地振动。同时,均匀的磁场会让声音失真更少。现在多数高端耳机都使用了稀土材料制作的铷铁硼磁体,这种材料能够提供理想的磁场。虽然磁体的烧结技术和放置方式还在缓慢地改进,但是动圈式耳机的技术已经非常成熟,似乎难有更大的提高了。

高端耳机的秘密

不过静电式耳机却带来了一个惊喜,它的振膜能够薄到4 微米以下,主推静电式耳机的STAX 已经可以把振膜做到1.35 微米。因为它的发声方式不是依靠磁力,而是静电力。静电式耳机把电信号转化成高压直流电,让它在金属片之间产生均匀的静电场,推动镀有金属的振膜振动。两个金属片之间的静电场非常均匀,让极薄的振膜均匀受力,能够表现最微小的声音,同时对声音的迅速变化做出反应。但是表现厚重的低频声音是它的弱项。原因也是同样的:它太单薄了。而且因为它精密的结构,静电式耳机价格昂贵,至少在2000 元人民币以上。

静电和动圈式耳机并不适用于入耳式耳塞,这一类耳机有一根细管放入耳道。要把线圈和振膜全部放入不到半厘米的耳道是很困难的。目前流行的一个解决方案是动铁式耳机。动铁式耳机里振动的不是线圈,是线圈中的一块铁片在磁力作用下振动。它的工作原理并不新鲜,100 多年前的老式电话机就用上了它,但是因为铁片只能还原一个狭窄频率段的声音,它没有得到广泛使用。但是近几年,人们发现动铁式的技术特别适合入耳式耳塞。它通过一根连杆,让铁片推动振膜发声。可以把发声部分的体积做得非常小。

并不是所有人都喜欢入耳式耳机:把一个塞子塞进耳道不怎么舒服,而且很难听到外界的声音,甚至走在大街上后面驶来一辆汽车也不会发觉。但动铁式耳机使声音更加细腻,所以绝大部分高端耳塞都使用了动铁式原理。不过,发声原理并不能完全决定耳机的好坏,一款优良的耳机还是要经过人的耳朵来鉴别。

金耳朵,木耳朵

无论如何,人的耳朵比目前所有的声学仪器更精密(也许会有别的动物的耳朵更胜过人类),能够听出任何仪器检测不到的失真。发烧友之间常常讨论,换了一根线(信号线或者电源线)就能感觉出音质明显不同,甚至还有人说,把CD 随声听竖起来,声音和平放着是不一样的。这是否仅仅是心理作用?

这些感觉真不真实,用盲测来检验一下就知道了。盲测对比时,你并不知道哪一个耳机使用的是什么线。如果你这时候还能听出来不同,那就是真的有不同了。耳机在做盲测的时候可能遇到一个困难:不同的耳机夹在头上的感觉就不一样。“头感”要是不舒服,听觉感受也会打折扣。不过这并不影响对换线的盲测。结果究竟怎么样?据说的确有少数耳朵特别灵敏的“金耳朵”能听出来不同。

遗憾的是,至今没有简单有效的方法来判定你的耳朵究竟有多灵,用发烧友的话来说,就是“木耳朵”还是“金耳朵”的区别。网上广泛流传的测试网页“你能够分辨多大的失真?”,其实并不能准确地反映耳朵的能力,因为每个人调节的音量不一样。即使音量一样,使用的耳机不同,实际听到的声音大小也不同,耳机之间的这个差别是以灵敏度来衡量的。无论如何,要了解自己耳朵的真实水平,还是要仔细地听一段时间音乐再说。因为,金耳朵也不完全是天生的。

要磨练成金耳朵并不容易,于是人们常常通过放大音量来满足对音乐的细节的贪恋。美国中央失聪研究所(Central Institute for the Deaf)做了一项研究,发现听耳机的人中,只有5% 把音量控制在不至于影响听力范围,也就是85 分贝之内。其实听任何音响,音量过大都会损害听力。耳机的不同之处在于,你把音量调得震天响,邻居们也不会来敲你家门抗议。例如在公车上,很多戴着耳塞的男女会把mp3 音量调到大得吓人。人们热爱大音量的一个原因是,这时候人能听到相对更多的音乐细节和层次,听厚重的摇滚乐和交响乐的人特别喜欢这种沉浸在音乐中的感觉。但这并不是明智之举,音量过大会使听觉慢慢钝化,甚至可能暂时失聪。而且音量超出一定振动范围时会出现失真,甚至振膜会碰到耳机壳发出嗡嗡的噪声。这时,你是不是也需要控制一下音量旋钮上的手指?