【果言科技】單元多就是王道?淺談動鐵耳機的發聲原理

上回【果言科技】跟大家簡單談過了動圈的原理,這次該來談「動鐵」了。事實上,這種單元的名稱是「平衡電樞式」(Balance armature) ;同時編輯留意到大家喜歡談動鐵耳機的單元多寡,是否單元夠多就是王道?從科技角度出發,我們來分析一下。

解構「動鐵」 (Balance armature) 發聲原理:優勢在於易驅動

被稱為「動鐵」的平衡電樞式單元是採用什麼原理?我們首先回顧一下上次提到的:聲音是什麼?

聲音是透過導體(空氣、液體、固體)傳導的振動,那麼發聲的原理固然來於振動。與動圈採用振膜的設計不同,一個普通的動圈單元設計如下:

大家留意一倘小小的單元內有線圈 (Coil) 、一片磁鐵(Magnets) 、一片 U 型的鐵片(電樞 Armature),當訊號經過的時侯,兩片線圈的磁場將會令電樞振動,而它用一根 Drive Rod 連接著振膜(Diaphragm) ,從而發出聲音。如果你曾經對比動鐵和動鐵單元會發現,動圈單元的振膜相對大得多,需要的能源亦較多,換句話說動鐵的優點在於效率。

這種技術可以追溯至 100 年以前,而真正發揚光大於 1920 年代,當時的 Baldwin Mica Diaphragm 就用上動鐵原理。它用於軍事、醫療、航空方面,主要是因為它的特點:功耗少、效率高。根據維基百科的資料,第二次世界大戰中動鐵耳機用於軍事通訊傳輸,原因是它只需要 20%~40% 的頻寬(Bandwidth) 就可以傳輸到語音,以當時的科技而言是相當令人驚訝的。

助聽器的體績希望不斷縮小,自然會選用更小巧的動鐵單元 圖片來源:WikiPedia

現時除了音樂耳機之外,動鐵單元最常用於什麼地方?正正就是助聽器!因為它的單元比較小,有效減少助聽耳機的體積,同時因為它靈敏度較高,相對於動圈更精準的表現細節,所以大眾對「動鐵」的感覺多是「高解釋度」、「高頻延伸良好」或是更簡單的「清澈」去形容它的聲音特性。

但動鐵單元亦有幾個明顯的缺點。

明顯的缺點:造價、音頻闊度、還有…

首先動鐵單元第一個問題就是製作上的困難,因為它的 U型 Amature (電樞)只要有一點點的製作得不平衡,就會粘在其中一片磁鐵上面難以振動,在厚度、大小需要非情精準的情況良率亦相對的下降,這使動鐵單元造價比起動圈昂貴得多。

另外因為振膜比起動圈小,振動的空氣同時比較少,頻率響應將會比較窄,換句話說就是「發聲」的頻段會比較限制,而且對隔音的要求更加高。所以高端的動鐵耳機會用上多個單元,比如說 Fender FXA9 就用上每邊 6 個單元;JH Audio 的 JH Audio Layla II 有著 12 個單元(4 高音、4中音、4 低音),這樣複雜的結構除了提升了設計難度,某程度令耳機更重。

也因為如此,就有人研發「圈鐵」耳機,把動圈與動鐵混合,面對的同樣是調音的難度,畢竟音樂並不是單純的加法,不是把高中低音做出來就是動聽的產品。

說到底,動鐵是在比單元多寡嗎?

上文提到「動鐵」比起「動圈」貴,那又有多貴?我們去淘寶查查看:

沒錯,現時動鐵單元亦可以在百元以下製作到出來了,大陸亦有百元級的動鐵耳機,雖然成本仍比起動圈貴(可想而知是有多便宜),但也不是天價。我們再尋找一下,會發現大陸亦有人進行定制多單元耳機,八單元也是一千多塊人民幣,可那真是質素的保證嗎?

在看多單元耳機的規格裡面,除了提到單元的多寡,亦有提到幾路分音,幾多個單元為一組發聲,這就是考驗調音師功力與設計師的地方。我們可以把那個小小的耳機想像成一個小房間,裡面放進高、中、低(有時還有超低音/超高音)喇叭,要如何擺放它們的位置令聲音自然是一件難事,也就是為什麼 JH Audio 產品會賣那麼貴。

說到底,這不是單元數量的戰爭啊!

引用來源:WikiPedia

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