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耳機的規格數字跟聲音好聽不好聽沒有絕對的關係。可是對於選擇搭配耳機的設備, 或是想要做電路DIY的人還是需要用到。其實網上解釋耳機規格的文章已經有很多, 版上很多人也懂,但對一個像小弟這樣非電子相關科系的新手還是得參考很多資料 才弄懂。所以我想用最明白的方式來說明(算是一種整理吧), 如有任何錯誤請指正!! 首先,阻抗(impedance),用R表示,單位是歐姆(ohm)。他與電壓電流的關係是 V=IR or I=V/R。嚴格來說阻抗並不等於電阻(resistance,單位也是歐姆), 因為阻抗還考慮了相位(phase,這三言兩語不好解釋清楚)。 對於直流電(direct current, DC)兩者是沒差別,但在交流電 (alternative current, AC)下就要用阻抗。因為耳機的輸入是變動的電壓訊號, 所以用阻抗來表示。既然每個時刻的電壓都不相同,那我們該用什麼電壓值? 不管什麼計算方法所得到的能量必須相同,因此有了Vrms的作為交流電在直流 的等效電壓的概念。假設有個Vp ×sin((2π/λ)t)弦波電壓訊號, 它的功率=∫([Vp ×sin((2π/λ)t)]^2/Rdt) ,積分範圍t=0~λ,須等於Vrms^2/R, 約化後得到Vrms=Vp/√2≒0.707Vp的關係式(其實只有弦波才是這樣)。 所以之後所談的V其實是Vrms。從能量(功率)的公式W(watt)=IV=V^2/R,可知 在相同的電壓下,低阻抗的耳機會獲得較大的能量。 某種程度上可以說是比較好推(容易出聲)(這中間還涉及一些觀念,以致於某 些情況下並非如此,以後再說)。 真正決定好推不好推的參數是我們接下來要談的感度。 所謂SPL是Sound pressure level的簡稱,其值=20 ×log(P/Pr),單位是dB(分貝)。 P指的是聲壓,單位是Pa(N/m^2)平方。Pr是reference sound pressure, 在空氣中常用20μPa。聲音是藉著壓縮周遭空氣形成疏密波向外傳遞, 可想而知距離音源越遠處聲壓就越小(越小聲)。那麼聲壓和距離是成二次方反比嗎? 不,聲音密度(強度)(sound intensity, J, W/m^2)才是和距離二次方反比。 聲壓和距離是一次方反比,即P正比1/r,這是在理想球面聲場的假設下。 所以三者的關係是J~P^2~1/r^2。聲壓是一種壓力, 聲音密度講的是能量,兩者不同。 請注意能量(J)和聲壓(P)的關係:能量和聲壓的平方成正比。 耳機廠商常用兩種方式來表示感度:dB SPL/V and dB/mW, 其實兩者都是一樣,也就是可互相轉換。 此處以AA上出現的問題作例子(我的算法略有不同,但都是等效的),來證明: akg k12p的感度可表示成109dB/mW:輸入1mW,可得109的聲壓 或127 dB SPL/V:輸入1V可得127dB的聲壓,阻抗為17ohm 1.假設k12p得到1mW的電能會有多大聲,又承受幾伏特? 根據規格109dB/mW,不用說,就是109dB這麼大聲。 再用電壓和電能的關係式W=V^/R,1*10^-3=V^2/17,得到0.13V ,即此時耳機承受0.13V。 請注意127dB SPL/V是指輸入等於1V情況下輸出127dB, 並非指輸入2V輸出就有254dB(耳膜振膜一起爆XD)。 我們必須回到能量的角度來看,假設先給了k12p 0.13V的輸入電壓。剛剛的公式告訴我 們是1mW的電能。根據127dB SPL/V,如果說有1V的輸入所產生的電能 足以讓耳機轉換成127dB,那麼0.13V是多少? 因為W和V平方正比,所以0.13V給電能是1V的0.13^2,即0.0169倍。 故理論上0.13V所產生的聲音能量是1V的0.0169倍。 先前請大家留意的:(聲音)能量和聲壓的平方成正比。因此0.0169又開根號回到0.13, 所以0.13V輸入應該是1V輸入所得聲壓的0.13倍。 算式為dB=20 ×log(0.13 ×P/Pr)=20 ×log(P/Pr)+20 ×log(0.13)= 127+20 ×log(0.13)=109.27,四捨五入等於109dB與前一個算法的結果相同。 也可以用109dB/mW為基礎,用輸入電壓1V計算: 1V產生1/17W的電能,是1mW的1000/17=58.82倍,又(聲音)能量和聲壓的平方成正比, 會轉換成√58.82=7.669倍的聲壓。 dB=20*log(7.669*P/Pr)=109+20*log(7.669)=126.69四捨五入得到127dB 與127dB/1V的規格相同。 以上是解釋,真正計算: 知道輸入電壓Vin->dB=xxxdB/V+20*log(Vin) 知道輸入電能Win->db=xxxdB/mW+20*log(√Win in mW)) 感度可視為耳機將電能轉換成聲能(振動)的效率,所以越高的感度的耳機 在得到相同電能下,發出的聲音會越大。 這就是為什麼老手常說感度才是好不好推的關鍵。 p.s. 以下引用自精華區,pipi5867大大的文章: "平時所說的耳機的感度實際上是耳機的靈敏度級,它是施加於耳機上1mW的電功率時 耳機所產生的耦合於仿真耳(假人頭)中的聲壓級,1mW的功率是以頻率1000Hz時耳機的標 準阻抗為依據計算的。靈敏度的單位是dB/mW,另一個不常用的是dB/Vrms,即1Vrms電壓 施於耳機時所產生的聲壓級。靈敏度高意味著達到一定的聲壓級所需功率要小,現在 動圈式耳機的靈敏度一般都在90dB/mW以上,如果是為隨身聽選耳機,靈敏度最好在 100dB/mW左右或更高。" (小注:mW=milliW=0.001W) reference: http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure http://www.andaudio.com/phpbb2/viewtopic.php?t=39363 及其他... 感謝肯忍耐 讀到這裡。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.14.237 ※ 編輯: isoho 來自: 140.112.14.237 (04/14 09:14)
jikanson:快 快跟著M下去 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 09:35
jikanson:快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 09:37
soem: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 09:38
faths: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 09:45
AliceSoft: 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 09:48
puga: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 10:13
rainfully: 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 10:15
tank2: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 10:19
kj6002000: 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 10:33
danadio:大家的推文真的很好笑耶~~~^^ 04/14 10:57
intoeyes:原PO是物理系的嗎? 我只能推...但是我看不懂XD" 04/14 11:19
daidm: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 11:54
nickzen: 幹 我只能推文 因為這些我一開始就看不懂了! 04/14 12:14
frostmoon: 我只能推文 因為看三句之後馬上按 end了! 04/14 12:22
skiOMG:哈哈 沒想到公式有六成看得懂 三成要想一下 推一個 ~ 04/14 12:45
Lyy: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 12:59
Shakermaker:哈哈 最近也想研究這問題耶 不過好複雜的推導啊 04/14 13:01
※ 編輯: isoho 來自: 140.112.14.237 (04/14 13:06)
Shakermaker:dB/mW 跟 dB/V到底是不是一樣的單位? 04/14 13:05
Shakermaker:物理上來看應該不同 可是AKG官網的spec又把他們視為 04/14 13:06
Shakermaker:相同? 04/14 13:06
Shakermaker:抱歉...沒看完文章 了解了 感恩 04/14 13:08
isoho:兩者是不一樣的單位講同一件事 04/14 13:08
Shakermaker:所以結論是 要為mp3 player找耳機 只要管sensitivity 04/14 13:09
Shakermaker:阻抗可以無視 是這樣嗎 04/14 13:10
Zarathustra8:阻抗在不同頻率段有不同值,所以有時會標示最低組抗 04/14 13:32
dkfum:還是拿電路學課本看比較快... 04/14 13:52
id0818: 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 我只懂化學 04/14 14:11
pafenty: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 14:54
kyleks: 快 快跟著推文 我看不懂= = 04/14 15:01
gary27: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 17:42
snakeooxx: 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 17:55
anizard: 快 快跟著推文 不然人家就知道我們看不懂了! 04/14 21:48
kery0129:快 快跟著推文 不然人家就知道我看不懂了! 04/15 00:53
> -------------------------------------------------------------------------- < 作者: Shakermaker (We love Kagami) 看板: Headphone 標題: Re: [討論] 解讀耳機規格:阻抗、SPL/V and dB/mW 時間: Mon Apr 14 13:21:37 2008 : → Shakermaker:所以結論是 要為mp3 player找耳機 只要管sensitivity 04/14 13:09 : → Shakermaker:阻抗可以無視 是這樣嗎 04/14 13:10 自問自答一下 阻抗應該還是重要的 我的mp3 player iRiver iFP-890 官網spec是這樣寫的: 耳機輸出 18mW(L) + 18mW(R) : (16 Ω ) (最大音量時) 12mW(L) + 12mW(R) : (32 Ω ) (最大音量時) 可見耳機阻抗升高時 隨身聽的最大輸出功率會下降 所以感度相同 阻抗不同的兩隻耳機 雖然同樣給它們1mW的功率 輸出的sound pressure level會一樣 但是隨身聽在推阻抗較高的那支時 沒辦法輸出 相同的功率(跟阻抗低的那隻比) 因此會比較難推 有錯請指正 感恩 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.26.154
isoho:good 我說的某些情況就是這個意思 04/14 13:23
isoho:抱歉, 我誤會你的意思了 不過你解釋得沒錯 04/14 13:31
wwwea:我還是覺得都重要 因為耳擴通常是以電壓擺幅來論效能 04/14 14:50
wwwea:同時還要考慮到輸出端本身的內阻 內阻跟耳機是串在一起的 04/14 14:51
wwwea:所以耳機本身阻抗要跟耳擴的內阻一起算 得到電路上的電流 04/14 14:53
wwwea:最後才是拿電流計算耗在耳機上的能量 換成音壓 04/14 14:54
Shakermaker:可是吃飯大 耳擴一般輸出阻抗都會設計的很小吧 04/14 15:09
Shakermaker:否則因為負載效應 耳機得到的功率就小了 04/14 15:10
wwwea:是會儘量小沒錯... 但如果拿16Ω跟250Ω的耳機比較就不同了 04/14 15:11
Shakermaker:beyond的官網說 輸出阻抗不到0.05歐姆 04/14 15:11
wwwea:特別是小阻抗的耳機呀 而一般的喇叭阻抗還更小 04/14 15:12
pokejohnson:輸出阻抗和輸入阻抗不一樣吧..!? (翻找 史密斯 ing) 04/14 22:59
> -------------------------------------------------------------------------- < 作者: isoho (坐在魚缸旁邊的愚人) 看板: Headphone 標題: Re: [討論] 解讀耳機規格:阻抗、SPL/V and dB/mW 時間: Mon Apr 14 17:39:30 2008 <前文恕刪> 因為在推文中有人談到 阻抗和感度到底那個才是好不好推的關鍵 用例子來說明好了。 1. 先只考慮阻抗不考慮感度: k12p有17ohm, dt990 600ohm版,假設感度一樣。 選擇兩個阻抗差別很大的耳機,目的是要涵蓋版上大部分的耳機阻抗的範圍。 當我從k12p換接dt990時,dt990所獲得的電能會只有原來0.028倍(17/600)。 轉換成聲壓就是 -15.44(過程就不寫了XD),即聲音下降15.44dB。 2 只考慮感度而不考慮阻抗: k12p感度為127dB/mW,240DF為88dB/mW,也盡可能涵蓋大部分的範圍。 當我從k12p換接道240DF,聲壓就會下降39dB。 耳機在感度的變動範圍不如阻抗的變動範圍,但對聲壓有更明顯的影響。 所以我才會覺得感度對於好不好推這個問題"比較"重要, 在文中我也從來沒否定阻抗的影響。 不知道對不對,大家看看吧!! -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.14.237
Shakermaker:推詳細的計算 04/14 18:00
dacapo:那推不好,代表某些頻率少到快聽不到嗎? 04/14 18:23
dacapo:加耳擴後,對某些頻率(或全頻)做放大,使的更頻率聲音出來 04/14 18:24
dacapo:我回文好了= = 04/14 18:26
> -------------------------------------------------------------------------- < 作者: dacapo (Dacapo) 看板: Headphone 標題: Re: [討論] 解讀耳機規格:阻抗、SPL/V and dB/mW 時間: Mon Apr 14 18:31:28 2008 ※ 引述《isoho (坐在魚缸旁邊的愚人)》之銘言: : <前文恕刪> : 因為在推文中有人談到 : 阻抗和感度到底那個才是好不好推的關鍵 : 用例子來說明好了。 : 1. 先只考慮阻抗不考慮感度: : k12p有17ohm, dt990 600ohm版,假設感度一樣。 : 選擇兩個阻抗差別很大的耳機,目的是要涵蓋版上大部分的耳機阻抗的範圍。 : 當我從k12p換接dt990時,dt990所獲得的電能會只有原來0.028倍(17/600)。 : 轉換成聲壓就是 -15.44(過程就不寫了XD),即聲音下降15.44dB。 : 2 只考慮感度而不考慮阻抗: : k12p感度為127dB/mW,240DF為88dB/mW,也盡可能涵蓋大部分的範圍。 : 當我從k12p換接道240DF,聲壓就會下降39dB。 : 耳機在感度的變動範圍不如阻抗的變動範圍,但對聲壓有更明顯的影響。 : 所以我才會覺得感度對於好不好推這個問題"比較"重要, : 在文中我也從來沒否定阻抗的影響。 : 不知道對不對,大家看看吧!! 所謂推不好 是不是指某些頻率的聲音很小(相對較小,被其他頻率蓋過去) 使的整體聽起來不夠好。 然後加耳擴跟調音,可以強化耳機比較弱的頻率響應, 使的聽起來變完整。 以上是我的想法,不知道對不對@@ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 220.131.109.132 ※ 編輯: dacapo 來自: 220.131.109.132 (04/14 18:32)
dkfum:不對 04/14 18:46
isoho:我不太確定什麼叫推得好。耳擴最基本的目的應該是做 04/14 19:10
isoho:阻抗匹配 提供充足的電能(電流) 04/14 19:12
nickzen:就算提供了足夠的電流也未必能得到好聲 04/14 19:14
nickzen:在晶片多工的前提下~得到的結果是不同的 04/14 19:16
kkarthur:樓上d大,不對也給個理由吧 04/14 19:49
livilivilivi:我在想所謂的推不好,會不會影響的是動態? 04/14 21:41
livilivilivi:所以變成一個變動小的動態範圍應該就不好聽了吧~ 04/14 21:48
> -------------------------------------------------------------------------- < 作者: builddreams (マッヤン) 看板: Headphone 標題: Re: [討論] 解讀耳機規格:阻抗、SPL/V and dB/mW 時間: Mon Apr 14 20:53:31 2008 ※ 引述《isoho (坐在魚缸旁邊的愚人)》之銘言: : 不管什麼計算方法所得到的能量必須相同,因此有了Vrms的作為交流電在直流 : 的等效電壓的概念。假設有個Vp ×sin((2π/λ)t)弦波電壓訊號, ^^^^^^ 上面應該為 Vp x sin(2πft) 或 Vp x sin[(2π/T)t] 其中,T = 1/f ; λ = V/f (T:週期;f:頻率;λ:波長) : 它的功率=∫([Vp ×sin((2π/λ)t)]^2/Rdt) ,積分範圍t=0~λ,須等於Vrms^2/R, ^^^^^^ 同上 : 此處以AA上出現的問題作例子(我的算法略有不同,但都是等效的),來證明: : akg k12p的感度可表示成109dB/mW:輸入1mW,可得109的聲壓 : 或127 dB SPL/V:輸入1V可得127dB的聲壓,阻抗為17ohm : 1.假設k12p得到1mW的電能會有多大聲,又承受幾伏特? : 根據規格109dB/mW,不用說,就是109dB這麼大聲。 : 再用電壓和電能的關係式W=V^/R,1*10^-3=V^2/17,得到0.13V ^^^^^^^^^^應改為「電功率」 。 電壓跟電能是一樣的東西,怎麼可能變成關係式? : ,即此時耳機承受0.13V。 : 請注意127dB SPL/V是指輸入等於1V情況下輸出127dB, : 並非指輸入2V輸出就有254dB(耳膜振膜一起爆XD)。 : 我們必須回到能量的角度來看,假設先給了k12p 0.13V的輸入電壓。剛剛的公式告訴我 : 們是1mW的電能。根據127dB SPL/V,如果說有1V的輸入所產生的電能 : 足以讓耳機轉換成127dB,那麼0.13V是多少? : 因為W和V平方正比,所以0.13V給電能是1V的0.13^2,即0.0169倍。 : 故理論上0.13V所產生的聲音能量是1V的0.0169倍。 : 先前請大家留意的:(聲音)能量和聲壓的平方成正比。因此0.0169又開根號回到0.13, : 所以0.13V輸入應該是1V輸入所得聲壓的0.13倍。 : 算式為dB=20 ×log(0.13 ×P/Pr)=20 ×log(P/Pr)+20 ×log(0.13)= : 127+20 ×log(0.13)=109.27,四捨五入等於109dB與前一個算法的結果相同。 : 也可以用109dB/mW為基礎,用輸入電壓1V計算: : 1V產生1/17W的電能,是1mW的1000/17=58.82倍,又(聲音)能量和聲壓的平方成正比, : 會轉換成√58.82=7.669倍的聲壓。 : dB=20*log(7.669*P/Pr)=109+20*log(7.669)=126.69四捨五入得到127dB : 與127dB/1V的規格相同。 : 以上是解釋,真正計算: : 知道輸入電壓Vin->dB=xxxdB/V+20*log(Vin) : 知道輸入電能Win->db=xxxdB/mW+20*log(√Win in mW))  上面兩個公式看不懂在寫什麼XD : 感度可視為耳機將電能轉換成聲能(振動)的效率,所以越高的感度的耳機 : 在得到相同電能下,發出的聲音會越大。 : 這就是為什麼老手常說感度才是好不好推的關鍵。 以上稍微做些修改,有錯誤請更正 :) PS. 其實我認為沒有必要說得這麼專業,畢竟非電子科系不太懂這些,說這麼多也無助吧 !只要告訴新手們該注意些什麼就可了 ^^" -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 59.121.147.189 ※ 編輯: builddreams 來自: 59.121.147.189 (04/14 20:54)
jimho726:電壓跟電能一樣?! 04/14 20:55
builddreams:是的!只是不同說法 04/14 20:56
isoho:我這裡的λ是週期就是你說的T。輸入電壓Vin=0.1,xxxdB/V是 04/14 21:04
isoho:廠商給的感度假設用127,結果就是127+20×log(0.1)=107dB的 04/14 21:13
isoho:聲音,以上只是舉例。第二個公式用電功率來算,只是要注意log 04/14 21:15
isoho:內的單位要用mW再開根號。另外我不認為電壓跟電能一樣。 04/14 21:17
isoho:也許還是有想知道的新手嘛 04/14 21:19
※ 編輯: builddreams 來自: 59.121.143.204 (04/14 21:31)
builddreams:不過我還是要提醒你 單位可是不能隨便亂用的 04/14 21:36