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科普：为什么耳机塞紧了低音更明显？

来源：Ghost系统之家浏览：时间：2023-03-18 20:12:49

在耳机塞紧与外界几乎无连通的情况下，人耳接收到的声压大小与扬声器单元振动体积位移成正比；有泄漏的情况下，人耳接收到的声压大小与扬声器单元振动体积速度成正比；泄露严重或者说类似音箱辐射的情况，人耳接收到的声压大小与扬声器单元振动体积加速度成正比。
为便于解释，不考虑扬声器在不同泄漏情况下振动的变化（其实是变化的，但不影响结论），即振幅不变。扬声器单元振动体积位移=体积速度 / 角频率=体积加速度 /角频率的平方，所以塞紧的情况下低频加重了。附图为耳塞式(earbud)耳机不同泄漏程度的频响曲线对比，非常明显。另一个图展示了泄漏的来源。

科普：为什么耳机塞紧了低音更明显？

科普：为什么耳机塞紧了低音更明显？

下面用一个类比来说得更形象一些：
耳机发声 -人耳接收这个过程可以看作是用手堵住针筒的出口。针筒的活塞相当于耳机的扬声器单元，手覆盖在出口处的皮肤相当于鼓膜。如果针筒不漏气，那么推动针筒活塞压缩筒内的空气，手覆盖在出口处就能感受到压力的增加，活塞被推动了多少，压力就上升多少。
如果针筒漏气，那缓慢推动活塞，并不会增加针筒内的压力，手也就感觉不到压力的变化；而快速推动活塞，尽管漏气，手依然能感受到压力的变化。换句话说，针筒漏气时活塞的运动要更剧烈才能引起针筒内压力的变化，并让覆盖在出口处的手感受到这种变化。
P.S. 以上解释为便于说明做了简化，不够严格，有兴趣的可以自己学习。
鉴于看到很多朋友并不了解耳机和音箱的差别在哪里，我这里还是贴几幅图展示一下基本原理，感兴趣的朋友可以看看：
首先是音箱在自由场中的声压。如图中公式所示，音箱在某点产生的声压 p 是正比于体积加速度 VolAcc的，同时注意看单极子辐射的是球面波，声压大小与距离成反比。

科普：为什么耳机塞紧了低音更明显？

再来看耳机在耳道中工作的简化模型。此时的情况形同一个无泄漏的压力室（pressure chamber），内部的声压 p 正比于体积位移 S*x，并且注意pressure chamber 内的声压在长波近似下是均匀的，而不像自由场是随距离几何衰减的。如果存在泄漏的话，近似正比于体积速度。

科普：为什么耳机塞紧了低音更明显？

因此耳机和音箱的工作方式还是有很大差别的，这也造成二者在设计原则上和评价上都存在差别。最后再贴一张表格，是耳机和音箱的一些基本概念的阐述和对比：

科普：为什么耳机塞紧了低音更明显？

注：上面几幅截图引自 C. A. Poldy. Tutorial AES 120, Paris, May 2006 - Headphonefundamentals

标签：耳机低音

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