科学探索|声学专家Timothy Hsu带你深入了解挑选耳机要注重哪“三要素”？声学专家Timothy|Hsu带你深入了解

在音乐、播客、游戏和无限供应的在线内容上，我们每周都会至少佩戴数小时的耳机。然而看着市面上让人眼花缭乱的产品，许多人又陷入了纠结。如果你想要从更专业的角度来学习如何挑选音频产品，那不妨参考下 IUPUI 音乐与艺术技术助理教授 Timothy Hsu 分享的“三要素分析” 。

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（图自：Pluke / Wikimedia Commons）
首先聊聊“声波”（sound wave）：在物理学中，声音是由一系列高低压区组成的空气振动产生的，这也是声波的周期。
计算每秒发生的循环次数，决定了声音的频率或音高。科学家将赫兹（Hz）用于频率的描述单位，500 Hz 的音频，意味着声音每秒会经历 500 个完整的高低压循环。
声音的响度（loudness）或振幅（amplitude），则是由波的最大压力决定的。声压越大，音量也越大。
而为了产生声音，耳机需要将电音频信号转换为人耳能够分辨的频率、并创建相应的高 / 低压循环。

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（图自 Iain / Wikimedia Commons，CC-BY-SA）
其次聊聊人耳：如上图所示，人耳系统很是复杂。其主要功能，是将空气的振动转换为电信号，并送达大脑。作为一款不可思议的生物传感器，普通人能够分辨较大范围的音高、以及不同级别的响度。
当有声音入耳时，你的骨膜会将空气振动转化为微小的中耳骨的机械振动。这些机械振动会变成内耳中的流体振动，然后敏感的神经会将之转化为可被大脑理解的声电信号。
需要指出的是，虽然人耳可感知 20Hz - 20kHz 的声音，但人类的听力却不是在所有频率上都同样敏感。以低频隆隆声和高音鸟叫为例，即使两者响度相同，我们还是会认为前者更加“安静” 。
换言之，比之高低频，人耳对中频更敏感。研究人员认为，这可能是自然界长期进化的结果，且普通人没必要深入了解这些。但是对于耳机工程师来说，则必须将人类感知与纯物理的区别都考虑进去。

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（图自：Svjo / Wikimedia Commons / CC-BY-SA）
【科学探索|声学专家Timothy Hsu带你深入了解挑选耳机要注重哪“三要素”？】然后是耳机的工作原理：如上图所示，扬声器基本上由（1）磁铁、（2）盘绕线、（4）振膜、以及（3）支撑振膜的悬架这四个部分组成。
无论是头戴式、还是耳塞式，耳机的本质都是小型扬声器。不过与人耳相比，扬声器的工作是全然相反的 —— 他们会将输入的电信号，重新转换成空气中的振动。
电磁学指出，当导线缠绕在磁铁上、且导线内的电流发生变化时，周围的磁场就会呈比例地变化。当歌曲或播客的电信号通过耳机中的电线脉冲时，又会改变电流并带动磁铁。
这样磁铁就会推动隔膜的移动，推动和压缩空气，以产生高低压振幅脉冲，最终转换成了我们可听到的音乐。
理想情况下，扬声器会将输入的电信号完美复现。但在现实物理世界中，这一过程还是存在着它的局限性。
诸如磁铁和振膜的尺寸 / 材料之类的因素，都会造成不可避免的失真，结果导致某些频率较原始信号更响或更柔和。

科学探索|声学专家Timothy Hsu带你深入了解 挑选耳机要注重哪“三要素”？

科学探索|声学专家Timothy Hsu带你深入了解挑选耳机要注重哪“三要素”？