动铁耳机

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耳机发声原理

耳机的来源

1924年，动圈式耳机之父EugenBeyer的研发团队，在近百年的发展史

中，拥有众多经典的耳机之作，其中首款性能指标达到高保真标准的是诞生于

1937年的BeyerdynamicDT48头戴式耳机，频响范围达到了16Hz-20kHz，而升

级版DT48S更是全球首款立体声耳机，代表着耳机进入高保真时代。经过多年

的发展与推进，消费级别的耳机从性能与表现形式都发生了众多改变。

耳机的种类

经典动圈式耳机之作BeyerdynamicDT48

耳机的分类有很多种，最基本的可以按照佩戴方式与体积划分为头戴式、

贴耳式、挂耳式与入耳式等多种类型，如果按照工作特性来区分则可以分为动

圈式、静电式、平面振膜式等，若是按照开放程度来分则为开放式、半开放式

与密闭式。这几年随着耳机技术的深入发展，还出现了主动降噪耳机与无线耳

机，大大增强了耳机在户外环境下的适应能力。

本次专题主要以佩戴方式与体积进行分类探讨，再对每一类耳机进行细

分，包揽动圈、静电、平面振膜与动铁式耳机，同时还将讨论主动降噪耳机与

无线耳机。

动圈、静电与平面振膜类工作原理分析

目前，绝大部分头戴式耳机都采用动圈式的电声转换工作原理。动圈式作

为最早运用在耳机上的电声转换方式，其原理与常规的音箱系统相近，结构上

振膜与处于永磁场中的圆柱体状线圈相连，线圈在信号的电流驱动下带动振膜

发声。动圈式耳机的工作效率较高，理论上振膜也就是驱动单元的尺寸越大，

性能就越出色。

动圈式耳机的驱动单元设计与振膜用料是影响音质的关键因素

而动圈式耳机与普通音箱在振膜结构上有一定的不同。音箱扬声器的振膜

边缘一般固定在弹性介质上，形状多为圆锥形，由弹性介质提供振动的动力。

对于动圈式耳机，振膜边缘直接固定在驱动单元的框架上，振动的来源完全由

振膜本身材质的伸展和收缩来提供，因此，动圈式耳机驱动单元振膜的材质选

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择和形状设计对于声音的表现有着直接的关系。不少品牌，如Sennheir、

SONY、SHURE等都有独特的驱动单元设计与振膜用料，以确保优秀的声音输

出。另外，研发更高磁通量的永磁体则是另一种有效的方法，例如，NAMIC特

斯拉系列就拥有1特斯拉的高磁通量。

静电耳机振膜非常轻薄，能够带来速度更快、瞬态响应更好与细节感更突

出的声音

至于静电式，由于制造技术含量与成本较高，静电耳机的价格往往在万元

以上。静电耳机的工作原理不同于动圈耳机，主要是振膜由高直流电压极化，

并处于由两块固定的金属板变化形成的静电场中，在电场力的驱动下带动振膜

发声。由于静电耳机需要将音频信号转化为数百伏的电压信号，因此必须使用

特殊的放大器才能驱动。

静电耳机的结构相对于动圈耳机有着先天优势，其中最为关键的是振膜非

常轻薄，仅为动圈耳机振膜的1/10左右。这种更轻更薄的振膜能够带来速度更

快、瞬态响应更好与表现更细腻的声音。另外，动圈耳机的振膜由于结构上的

限制，总会存在分割振动的问题，影响三频的均匀性。而静电耳机的振膜是固

定在平行固定极板之间，受到的电场是完全均匀的，可实现线性驱动。

平面振膜耳机与静电耳机都能实现线性振膜运动，同时低频表现更为出众

而平面振膜耳机又可称为等磁式耳机，工作原理上有别于动圈和静电耳

机，与平面振膜扬声器甚为相近，主要是将平面音圈嵌入轻薄的振膜里。磁体

集中在振膜的一侧或两侧，振膜在其形成的磁场中振动。平面振膜耳机与静电

耳机都能实现线性振膜运动，不会出现分割振动问题。平面振膜耳机还能承受

更大的输入功率，大声压下的失真更低，只是工作效率与灵敏度也较低，往往

需要大功率和大电流输出的耳放来配合。此外，体积和重量较大，并不利于长

时间佩戴。

开放、半开放与密闭式耳机的特点

根据声音开放方式的不同，耳机的声音表现也会有不同的特点。对于开放

式耳机而言，声音会传到外界，音场表现较宽，高中低三频的均衡度高，音色

中性而自然。不过降噪性能较差，而且对低频的损失也较大。

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密闭式可以完整遮蔽整个耳廓，耳罩完全没有空洞，能防止声音的外泄以

及阻止外界声音的影响。密闭式耳机的声音细节丰富，但音场较窄。

而半开放式的优缺点皆介于封闭式和开放式两种耳机之间，具备一定的降

噪能力之余，也可以带来不错的音场与细节表现。

开放式与密闭式耳机是目前的主流，两种结构的声音特性更有不同

耳机的主要相关参数

随着耳机技术的发展，目前越来越多的耳机都能达到国际电工委员会

IEC581-10高保真耳机的标准。具体的标准为：耳机的频率响应不窄于50Hz到

12.5kHz，典型频率响应的允许误差为±3dB;立体声耳机的两个发声体的频率响

应曲线对应于每个倍频程带宽的平均声压级之差不得大于2dB;100-5000Hz范围

内，声压级为94dB时谐波失真不超过1%，100dB时不超过3%。因此，耳机

与音箱相比最大的优势在于细节的重现更好。

阻抗与灵敏度是两个重要参数，阻抗高、灵敏度低的耳机需要搭配耳机放

大器驱动

频响范围决定声音重放的细节程度优秀的耳机频响范围不仅要宽阔，还要

平坦

影响耳机性能的主要相关参数包括阻抗、灵敏度与频响范围。所谓阻抗就

是耳机交流阻抗的简称，单位是Ω(欧姆)。专业耳机的阻抗往往在200Ω以

上，个人耳机最高可达600Ω，16-300Ω为常见值。驱动阻抗高的耳机需要较

大的功率，因此，为了搭配低输出功率的移动音源，最新一代的耳机阻抗往往

仅为16-32Ω。

灵敏度是指输入1mW的功率时耳机所能发出的声压级，灵敏度越高、阻抗

越小，耳机越容易驱动。灵敏度的单位是dB/mW，动圈式耳机的灵敏度一般都

在90dB/mW以上。

频响范围是指耳机能够输出的声音频带宽度。人的听觉范围是20Hz-

20kHz，耳机能够重放的频带相当宽，甚至可达5-45000Hz或更宽。值得注意的

是，频率响应的不平坦度也是值得注意的地方，大部分品牌的这个参数为

±3dB。优秀的耳机频响范围不仅要宽阔，还要平坦。除了这三个参数之外，总

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谐波失真也是值得注意的地方，失真越小，音质也就越好。

动铁类工作原理分析

在前文对动圈、静电与平面振膜类耳机工作原理进行分析的时候，曾经提

及大部分头戴式耳机都是基于动圈式的工作方式。而对于需要进入到耳道的入

耳式耳机则以微型动圈与动铁(又称为平衡电枢)两种技术为主，其中高端耳机

则大多数都采用多单元的动铁结构，主要的品牌包括SHURE、C、HUE等等。当

然随着微型动圈技术的成熟，如Sennheir所带来的高端动圈入耳耳机也非常

出色。

另外，不少品牌，如WESTONE、还会为用户提供动铁式入耳耳机个性化定

制服务，根据用户耳廓与耳道的形状打造完全贴合的入耳式耳机，以提供更高

解析力与更好隔音效能的声音表现。

耳机的结构

动铁单元结构示意图

动铁耳机的结构和工作方式，与常规的动圈式耳机完全不同。动铁耳机的

音乐电信号首先经过电磁铁引发电磁铁磁场变化，最后带动绕在电磁铁中央的

铁片振动而发出声音。为什么动铁单元又称为平衡电枢?主要是因为在一般情况

下铁片往往处于磁场中心，没有磁场力作用于它之时则处于平衡的状态。根据

这样的结构可以知道，只需轻微的电信号就能导致动铁单元发出声音。因此，

动铁耳机拥有非常优秀的电声转换能力。

耳机的优势

基于动铁单元的机构特征，动铁式入耳耳机一般体积都较小

动圈式单元由于工作原理的特点，需要较多的运作空间与驱动空气，往往

体积较大。不过，近几年随着微型动圈单元的深入发展，加入新一代制造技

术，体积上已经逐渐接近动铁单元。动铁单元体积非常小巧，使得动铁式耳机

能够放入到耳道更深的位置以提高听感。而由于动铁单元会随着单元直径的增

加而大幅度提升重量，这也是动铁技术没能应用在头戴式耳机的主要原因。

除了体积上的优势，动铁耳机一般都拥有非常高的灵敏度，但需要留意，

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这并不意味着动铁耳机就一定容易驱动，面对3单元或以上的动铁耳机，往往

需要大功率输出的音源或搭配耳放进行驱动。但使用耳放的时候，必须注意阻

抗匹配的问题才能获得最佳的效能。灵敏度高，就意味着动铁耳机相比动圈耳

机拥有更加出色的声音解析力，特别是在中高频的细节层次上表现非常出色。

中高端的动铁耳机往往会采用多个单元的结构，需要更强的推动力

动铁耳机诞生于20世纪初，早期主要用于专业与军事用途。当时由于单元

的频带较窄，并没能进一步普及到民用领域。而随着技术的不断深入发展，动

铁单元获得了长足的进步，目前已经有高频、中频、低频以及全频型的动铁单

元。动铁单元主要由金属材质制造而成，稳定性要远高于动圈耳机。

KnowlesElectronics带来的各种高性能平衡电枢单元

不同于动圈式耳机，单元的研发基本上都是厂家自行研发的。动铁单元由

于需要极其精细的制作工艺，除了SONY等少数厂家之外，大部分品牌都是采

用第三方的单元。其中，最为普及的是KnowlesElectronics(娄氏)所带来的

各种高性能的动铁单元，全频类的动铁单元已经能够达到20Hz-20kHz的水平。

而SONY最新研发的动铁单元则囊括了全频、高音、低音以及重低频单元。对于

高端的多单元动铁耳机，决定音质优劣除了单元的性能，分频电路的设计也是

关键。不同的厂家往往会有不一样的调整方式，这也是它们声音特性各异的主

要原因。

入耳式耳机使用须知

耳套的重要性与不同类型

耳套是入耳式耳机中非常重要的一部分，它是驱动单元与耳道之间连接的

桥梁。优质的耳套在增强音质表现的同时，也能提升佩戴的舒适感。中高端的

入耳式耳机往往都会为用户准备多套不同材质的耳套，而低端的大众化产品却

只有同材质不同大小的耳套。因此，大家其实可以选择第三方品牌的耳套。

普遍使用的软胶型耳套

C经典的三节胶套

目前非定制的入耳耳机所采用的耳套材质分为软胶与海绵两大类。软胶又

可以根据形状的不同分为单节胶套与多节胶套两大类。单节胶套佩戴舒适感较

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好，但不具备调节性。多节胶套如ETYMOTIC就为是经典的三节胶套，设计原

型来自医疗助听类产品，可以让用户根据自己耳道的深浅选择是否增加插入深

度，同时还增强了隔音效果。这类胶套的不便之处在于舒适感不及单节胶套，

并非每个用户都能接受。

来自Comply的海绵套

海绵套是目前佩戴舒适性最高的耳套类型，其中Comply的一系列海绵套最

为出名。与软胶套相比更加紧贴耳道从而形成密封性更强的空间，隔音性能也

更为出色。若从听感而言，声音细节、层次将更为丰富自然，解析力更强。

不过，海绵套相比软胶套，清洁方面是一大问题，一般情况下，它是不能

清洗的，并且在使用一段短时间后就需要更换，使用成本较高。与软胶套不

同，海绵套与耳机相连的导管直径是固定的，不能用在导管尺寸不同的耳机

上。

而在定制化入耳耳机方面，由于耳机的体积较大，通过情况下并没有耳

套，而是整个耳机直接塞入耳朵之中。因此，用户不需要考虑更换耳套的问

题，这也是定制化耳机在使用方面的一大优势。在使用方面，入耳式耳机并不

适合长时间使用，同时也需要搭配合适的耳套，这也是它与头戴式耳机相比最

大的问题。而优异的便携性与较低的驱动要求，再加上可媲美头戴式耳机的声

音表现，使得入耳式耳机获得了越来越多用户的认可。

耳机的特点

在耳机的发展过程中，除了上述所提及的众多类型之外，主动式降噪与无

线耳机也越来越流行。主动式降噪耳机就是利用麦克风与有源降噪电路减低外

界的噪声干扰，以提高耳机在户外嘈杂环境的使用性能。不少主动式降噪耳机

往往还会将放大电路融合其中，例如PSBM4U2就是一款能够切换主动降噪、

主动放大以及被动模式的多功能耳机，用户无需考虑驱动的问题。而无线耳

机，通常都是采用蓝牙、Wi-Fi或其他2.4GHz频段的无线信号传输技术，提高

了佩戴的舒适性。