看似聲學性能更好的平板耳機,最終淪為小眾玩具

耳機 音箱 技術 平板電腦 OPPO 玩具 Hifi 大眾汽車 趣聽耳機評測 2019-06-20

多少有接觸過耳機的朋友都會比較清楚市面上我們能接觸到的耳機產品到底有哪些種類,比如動圈耳機、動鐵耳機、平板耳機和靜電耳機,要說其中最普遍的,仍然以動圈式耳機為主,動鐵耳機隨著國產單元的逐漸普及,也開始一步一步地走入大眾用戶的生活當中,但是前兩個看起來都很熟悉,但是後面的平板耳機、靜電耳機又是什麼鬼?

所以我們這次的科普,就來和你聊一聊平板耳機的裡裡外外,為什麼看起來比動鐵、動圈耳機都要高端的平板耳機,到如今發展近二三十年,仍然只能淪為小眾玩家的新寵呢?相比起常見的動圈耳機,平板耳機又有哪些優勢?我們帶著這些問題,一一向你解答。


看似聲學性能更好的平板耳機,最終淪為小眾玩具

OPPO曾經推出的PM-2平板耳機


平板耳機:揚聲器技術瓶頸後的全新理念

其實“平板耳機”只是我們根據它的發聲單元所起的一個容易稱呼的名字,一般來說在聲學領域我們更習慣地稱其為“平面振膜耳機”(Flat Diaphragm Headphone),為什麼要叫它“平面振膜耳機”呢?這正是由於它的發聲單元的特別之處,相比起傳統的動圈式單元來說,平面振膜單元的振膜是“平”的,因此得名。

其實要談及耳機產品,就不得不說揚聲器技術的發展。從上個世紀初動圈式揚聲器誕生到現在,我們仍然在用著這種看似非常“古老”的揚聲器技術,從根本上講,如今的動圈式揚聲器和五十年前的揚聲器本質上只是材料、結構等方面發生了變化,而原理、結構仍然大同小異,因此不難看出,揚聲器技術的發展其實相比起其它科技行業來說,已經走到了一個艱難的瓶頸期。

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一枚典型的動圈式耳機單元

我們知道,動圈式揚聲器是一個典型的“錐型”結構,它的發聲輻射源並不是一個平面,而是一個散射面,並且由於其非平面設計的結構,從而很難避免來自揚聲器振膜的分割振動(Split vibration),分割振動將為耳機帶來無法避免的失真,從而影響聲音的保真度。

可以說到如今我們還是需要通過尋求剛性更好、表面更薄的振膜材料,來儘可能地抑制分割振動的產生。此外便是對揚聲器本身的結構進行進一步的改良,而正是在對揚聲器結構進行改良的過程當中,平面振膜揚聲器在上個世紀末問世,讓更好地抑制分割振動、提供更寬的頻響範圍成為了可能。

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搭載了圓形平面振膜單元的耳機


平板耳機比動圈耳機好在哪裡?

動圈耳機由於它的技術成熟、成本低廉和較為容易製作的特性,一直都處於耳機產品中絕對主流的地位,但仍然不可忽視的是,動圈式耳機的高頻表現、瞬態響應以及聲場自然度都是有著先天性缺陷的,並且不同於音箱,由於耳機單元本身的體積要更小,所以在動圈式揚聲器的基礎上,通過結構改善,從而來規避動圈式揚聲器本身的缺點。

我們在說耳機產品的時候,仍然需要結合音箱來一同探討,因為耳機產品的技術很多都是來自於音箱產品的技術下放,並且還需要進一步的提高生產精度,才能達到耳機產品的要求。平板式揚聲器的在發聲原理上仍然和動圈式耳機沒有太大區別,當然靜電式揚聲器(Electrostatic speaker)也屬於平板式揚聲器的一種,但並不是我們今天要聊的主角。

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平板揚聲器的基本結構圖

由於常見的動圈式揚聲器的發聲平面(振膜)並不是一個完全水平的面,而是一個錐形的結構,錐形結構的振膜就很難去發出一個分佈均勻的聲音輻射,從而無法完全地帶來相對平坦的頻率響應,這就是為什麼我們看很多耳機、音箱的頻響曲線相比起放大器的曲線來說曲度要大的很多。

所以為了能讓揚聲器有著相對平坦的頻響曲線,以及儘可能地減少振膜的分割振動,就需要對振膜本身進行改進,因此一個絕對平面的振膜要比錐形的振膜的聲學性能更好。比如用音箱上常見的紙盆揚聲器來說,只是把紙盆做成一個平面是不太現實的,因為這樣一來不僅強度不足,而且頻響範圍很窄,還會出現更加嚴重的分割振動。

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音箱揚聲器振膜仍然以紙盆為主

而隨著材料科技的進步,對於耳機、音箱振膜材料的選擇已經不止侷限於紙盆、塑料了,更多的新材料如鍍鈹、鍍鋁、鍍鈦等振膜隨之而來,對於平面揚聲器來說,也出現了一絲曙光。如今常見的平板揚聲器振膜材料更像是一款在薄膜上製成的印刷電路,即保證了一定的剛性,也能帶來比動圈式耳機單元更小的分割振動。

因此理論上講,平板耳機的揚聲器單元相比起常見的動圈式耳機揚聲器單元在聲學性能上有著一定的優勢,由於沒有了錐形揚聲器所帶來的前室效應(Anterior chamber effect)所以能帶來更為平坦的頻率響應,並且振膜的活塞式振動範圍更寬,可以有效地在帶寬頻帶當中降低失真。而這一切的優勢背後,正是對於高保真音頻重放的不懈追求,也就是我們所說的真正意義上的HiFi。

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一款平板揚聲器振膜的拆解

比起音箱的各種先天不足:平板振膜耳機的小眾命運

雖然從理論上講,平板振膜耳機應該是會比動圈式耳機能帶來更為保真的聲音體驗,但是為什麼到頭來平板式耳機仍然無法登上主流的市場,其中到底有著怎樣的原因?由於我們之前一直在強調平板式揚聲器本身的優勢,但是無論如何還是無法忽視將這種揚聲器放置在耳機上會帶來的問題。

因為平板式揚聲器在音箱產品上已經普及並且應用的非常廣泛,但理論上講雖然平板式揚聲器可以帶來更加寬泛的頻率響應和相對平坦的頻響曲線,但是對於音箱來說,單靠平板式揚聲器本身能發出的低頻能量,仍然無法與常見的動圈式揚聲器所比擬,所以平板式揚聲器在音箱產品上還是以中高頻單元的角色最為常見。

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索尼曾經推出過平面振膜音箱

對於耳機產品來說,由於平板振膜單元本身的尺寸很難像常規動圈耳機那樣做的更小,所以它會帶來較大的體積佔用,這也就限制了它往便攜化、輕量化的趨勢發展。而且對於平板式揚聲器來說,它對耳機腔體本身的結構更為敏感,所以你能看到的大部分平板振膜耳機,都是採用了開放式的聲學結構。

並且根據業界公認的兩種曲線理論(哈曼曲線、音特美曲線),耳機的理想頻響曲線並非像音箱產品一樣是一個儘可能平坦、筆直的狀態,所以平面振膜耳機雖然可以帶來比起動圈式、動鐵式耳機更為平坦的頻響曲線,但是這也就導致很多發燒友承認平板耳機的聲音素質的確不錯,但聽起來卻不那麼好聽。

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HiFiMAN HE-6平面振膜耳機

所以平板振膜單元由於其理論上看似完美,但實際上還是有著一定的限制和缺陷,並沒有讓太多的耳機廠商所關注和推廣,反而在音箱領域如魚得水。森海塞爾、AKG等國際知名耳機廠商,仍然是以動圈式揚聲器做為旗下產品的主力進行研發,這樣一來上游廠商的需求本身就不多,從而下游原材料供應商也就沒有太多的動力和精力去開發平板式耳機的相關方案。

因此平板式耳機的成本還是居高不下,你很少有能見到幾十塊或者幾百塊的平板式耳機,因為它們的耳機單元本身,就已經高達幾百元的成本,所以平板式耳機的價格也就成為了一個不可忽視的門檻。而且市面上大部分的平板式耳機都不是手機、播放器等便攜移動端可以隨便驅動,仍然需要考慮購買耳放來聆聽。

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森海的旗艦頭戴式耳機HD800仍然是動圈耳機

平板耳機的未來與展望:仍然有人在努力

雖然平板式耳機相比起常見的動圈式耳機、動鐵耳機有著這樣那樣的缺陷和不足,但仍然不能否認的是,平板式揚聲器本身要相比起動圈式揚聲器是有著一定的聲學優勢的,所以如果能把平板式揚聲器的體積做的更小、聲音表現進行一定優化的話,仍然會有著一定的前景。

比如曾經有一個比較小眾的廠商Audeze就連續推出過幾款搭載了平面振膜單元的入耳式耳機,雖然體積還是非常的“巨大”,以及外觀方面很難讓主流大眾所接受,但不得不說這也是一種極具挑戰性的嘗試。對於普通用戶來說,平板耳機或許仍然是一個看起來遙不可及的東西,而對於HiFi發燒友而言,平板耳機只是一種特立獨行的“新寵”。

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Audeze的平面振膜入耳式耳機

就目前來看,平板式揚聲器不論在音箱領域還是耳機領域,都沒能成為一統天下的霸主,反而在發揮著自身特點的基礎上,不斷地嘗試去創新一些產品出來。平板耳機並非完美無缺,也不是什麼能絕對提升耳機素質的良藥,但它的存在,給耳機發燒友帶來了一些多樣化的選擇餘地。

本期的《趣聽私塾》帶你瞭解了平板式耳機的裡裡外外,希望能讓你對平板式耳機有一個更深刻的認知。如果你手中恰好有一款平板式耳機,不妨在留言區與我們一起交流一下它的使用感受和聲音表現,看看動圈式耳機和平板式耳機的聲音風格到底有著哪些區別?

參考文獻:

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