原创 耳机扬声器基本声学性能量测与分析

对于耳机扬声器的基本声学性能，百佳泰团队将在本文分享讨论以下项目：

1. Frequency Response (频率响应，简称频响或FR)
2. L/R Balance (左右声道平衡)

由于耳机的配戴每次都会略有不同，因此需要透过多次的量测，并以统计手法来确认其性能。以下数据是每次耳机重新摆放就量测一次，在相同条件下共量测5次耳机。

首先，请看FR重复量测5次的数据：
(我们以0dBFS的测试信号再分别以50%、100%的音量进行播放)

在这两张图中，可以看到右边声道的Speaker在5次重复摆放的量测结果比起左声道来得收敛，并且低频发散得比较开。为了进一步探讨，我们分别对其50%音量的5次量测，以最大值减去最小值的方式更能清楚观察发散的情形，做图如下：

其中，低频差异比较大的现象，在百佳泰丰富的测试经验上是因为耳罩与脸颊贴合的泡绵出现缝隙，或是头带的结构设计上其夹力不够，导致低频外泄。以这只耳机来说，必须要先解决左声道的低频外泄问题，然后再看L/R Balance才会比较有意义。

就生产实务上的理解，应该是制造厂在耳机组装之前就会先对喇叭单体进行量测并做配对，但若耳罩的泡绵垫设计不良，或是组装出现质量问题时，仍然会导致左右耳的响应出现差异。此外，也有可能是制造厂因为成本考虑，而未做左右耳匹配。

其次，对于5次量测的数据中，高频差异也比较大的问题，涉及了两个层面：

1. 物理上的因素：以5次量测差异开始明显增加的9kHz为例，声速假设是343m/s，那么波长就约有8公分；14kHz的波长也有约2.45公分。这些波长和耳机尺寸相接近，高频率的声波在耳机就不会是均匀稳定的，会因为配戴的些微差异而造成高频FR曲线的差距较大。
2. 制造工艺：耳机或扬声器一般的制造工艺上，特别是扬声器振膜，光是些微的材料差异，就有可能使高频振动模态出现不同，因此FR曲线在高频也就难以做到一模一样。

在5次量测中，FR曲线在高频出现差异是必然的，若要设限，就必须加以放寛对差异的容忍度，或者是将管控范围设到2kHz以下就好。

对于FR曲线有了以上基本的认识以后，接着来看L/R Balance。

前面有提到FR需要做5次的重复摆放，因此我们将左右耳各自5次的数据平均，将两条曲线再做相减就可以得出左右平衡的评估。

对于左右耳平衡该如何管控的问题，可以考虑先排除7kHz以上的频段 (如前述的分析，高频易有差异)，再来是排除低频声泄漏的问题，故下限可以设定在400Hz，也就是说，耳机扬声器的L/R Balance管控范围可以设定在400Hz~7kHz之间，甚至只单看1kHz就可以了(但可能要视个别机种做调整，因为可能不巧在1kHz刚好有较大的起伏)。