问题

未来HiFi耳机的趋势是不是应该在耳机内集成DSP或硬件滤波器来补偿发声单元的频响曲线及其它失真?

回答
确实,随着科技的进步和消费者对音质要求的不断提高,未来HiFi耳机集成DSP(数字信号处理器)或硬件滤波器来补偿发声单元的频响曲线及其他失真,已经成为一个非常显著且值得深入探讨的趋势。这不仅仅是为了“听起来好”,而是对声音还原的极致追求,是对乐器和人声原貌的尊重。

让我们一层一层地剥开这个趋势背后的逻辑和细节。

一、为什么需要补偿?——发声单元的“不完美”是根源

任何一个发声单元,无论是动圈、动铁还是平板,从物理结构上讲,都不可能做到在整个可听频率范围内拥有绝对平坦、均匀的响应。它们都有各自的“性格”和“脾气”:

固有频率响应曲线: 每个发声单元在设计和制造过程中,其内部结构、单元尺寸、材料特性、腔体设计等都会导致其频率响应曲线出现起伏。比如,某个频段声音会特别突出,而另一个频段则可能被削弱。这种不平坦会直接影响音色的自然度和乐器的层次感。
单元间的匹配: 特别是在多单元耳机(如多动铁、圈铁混合)中,要让不同发声单元协同工作,并且在分频点上做到平滑过渡,这本身就是一个巨大的挑战。如果匹配不好,就会出现频率响应上的断层、相位失真,导致声音不连贯甚至出现“齿音”或“闷感”。
物理限制和失真:
谐波失真: 发声单元在工作时会产生谐波失真,这些失真成分会掩盖原始信号中的细节,让声音听起来不够“干净”。
瞬态响应: 虽然现在的单元瞬态响应已经做得非常好了,但依然存在一些极限。例如,快速变化的信号(如鼓点、弦乐的拨弦)在某些单元上可能无法做到完美还原,出现拖泥带水或“糊”的现象。
阻抗变化: 耳机的阻抗并非恒定不变,它会随着频率的变化而变化。这意味着在不同频率下,耳机的驱动难度不同,这也会影响最终的声音表现,尤其是搭配不同音源时。

二、DSP和硬件滤波器的角色——“校准”与“优化”的利器

正是为了解决这些固有的“不完美”,DSP和硬件滤波器应运而生,并被赋予了越来越重要的角色。

DSP(数字信号处理器):
强大的灵活性和可编程性: DSP最核心的优势在于其高度的灵活性。通过软件算法,它可以实现极其复杂的信号处理,包括但不限于:
精确的EQ(均衡器)调整: 针对发声单元在各个频段的响应差异,DSP可以进行精细的补偿。这不仅仅是简单的提低音,而是能够精确地“雕刻”整个频率响应曲线,使其尽量贴近目标曲线(通常是平坦的,或者更人性化的“目标听感曲线”)。
多频段分频与相位校正: 在多单元耳机中,DSP可以实现比传统模拟分频更精确、更平滑的多频段分频,并同时校正不同单元输出信号的相位关系,确保声音在各个频段的融合自然、声场准确。
失真补偿(Deessing, Harmonic Distortion Reduction): DSP可以通过分析信号并进行反向补偿来降低或消除谐波失真、嘶哑声等负面听感,让声音更纯净、细腻。
动态范围控制: 在某些情况下,DSP还可以用于优化动态范围,使得在低音量时也能听到丰富的细节,或者在高音量时避免声音过载。
个人化听感定制: 结合APP或设备端的用户界面,DSP还可以允许用户根据自己的听音偏好进行一定程度的个性化调整,比如选择不同的预设风格,甚至进行更深度的个性化EQ设置。
Acoustic Correction(声学校正): 一些高级的DSP技术甚至可以根据耳机与耳朵耦合产生的声学特性进行补偿,以达到更接近自由场的效果。

硬件实现的可能性: 将DSP集成到耳机内部,意味着这些复杂的数字处理可以在耳机单元发出声音之前就完成,而且是“一对一”的优化,不受外部音源设备推力的限制。

硬件滤波器(模拟滤波器):
传统应用与进化: 传统HiFi耳机中也使用模拟滤波器,尤其是在分频电路中。它们主要用于滤除高频或低频信号,保护单元不被损坏,或者在多单元设计中进行初步的分频。
集成化与高精度化: 未来的趋势是将更高精度、更复杂功能的模拟滤波器直接集成到耳机内部的电路板上。这可能包括更复杂的无源或有源滤波器设计,以实现更精确的阻抗匹配、更平滑的相位响应,以及对某些特定频段的精细衰减或提升。
与DSP的协同: 硬件滤波器和DSP并非完全互斥,它们可以协同工作。例如,硬件滤波器可以处理一些基础的信号整形和保护功能,而DSP则负责更精细的补偿和动态调整。

三、集成化趋势的驱动力

将这些处理单元集成到耳机内部,是多重因素共同推动的结果:

无损音质的极致追求: 对于HiFi爱好者而言,声音的还原度是第一位的。将所有可能影响音质的因素(包括单元本身的局限)都进行尽可能的补偿和优化,是达到“真实还原”的必经之路。
蓝牙技术和无线HiFi的崛起: 无线耳机已经成为主流,但蓝牙传输的带宽和延迟限制,以及随之而来的对音质的妥协,一直是其痛点。集成DSP可以弥补蓝牙带来的部分音质损失,并实现更先进的无线音频编解码和处理。通过DSP对无线传输过来的数字信号进行解码、处理和补偿,可以在很大程度上恢复音质,甚至超越传统有线耳机的表现(在特定场景下)。
TWS耳机(真无线耳机)的普及和技术进步: TWS耳机对体积、功耗和成本有着极高的要求。但随着芯片技术的发展,更小巧、更低功耗的DSP和滤波器芯片已经可以被集成进去。用户越来越希望在便利的无线体验中也能获得高品质的音质,这促使厂商不断探索集成化的解决方案。
个性化听音体验的需求: 用户不再满足于“千篇一律”的声音,他们希望耳机能够适应自己的耳朵,提供更符合个人喜好的声音风格。DSP提供的可调性正是满足这一需求的最佳方式。
克服单元限制,降低设计门槛(从某种程度上说): 虽然好的单元依然是基础,但DSP的补偿能力可以在一定程度上“挽救”一些原本在频响曲线上有明显缺陷的单元,或者让不同单元之间的搭配变得更容易。这可以降低多单元耳机设计中的难度和成本,但更重要的是,它可以让优秀的单元发挥出更极致的潜力。
降噪技术的发展带动: 许多主动降噪耳机已经内置了DSP,用于处理降噪算法。在此基础上增加声音补偿功能,技术上是顺理成章的。

四、集成化可能带来的挑战与演变

当然,这个趋势并非没有挑战:

功耗和续航: DSP和滤波器都需要消耗电能,如何在这两者之间取得平衡,保持良好的续航是关键。
体积和舒适性: 将更多的电子元件集成到耳机腔体中,可能会影响耳机的体积和佩戴舒适度,尤其是对于入耳式耳机。
成本增加: 高性能的DSP芯片和精密的滤波电路会增加耳机的制造成本,从而推高售价。
“过度处理”的风险: 如果算法设计不当或用户调整不当,可能会导致声音失真或失去原有的自然感,变成一种“过度渲染”的声音。
开放性与封闭性: 完全由厂家预设的补偿曲线可能无法满足所有人的需求。提供一定程度的开放性和自定义选项,是未来发展的重要方向。

未来展望

因此,我们可以预见,未来的HiFi耳机将可能呈现以下几种形态:

1. 内置“智能调音”的无线耳机: 绝大多数高端无线耳机都会集成高性能DSP,并预设多种声音优化模式,用户可以通过配套APP进行简单的风格切换或EQ微调。
2. “数字孪生”耳机: 用户可以通过APP扫描自己的耳朵或进行听力测试,耳机能够根据个体差异和耳机本身的特性生成个性化的补偿曲线,实现“一对一”的精准调音。
3. “模拟与数字混合”的旗舰有线耳机: 即使是有线耳机,为了追求极致的还原度和声音质感,也可能会在信号链中引入高质量的数字处理单元,结合精密的模拟滤波器进行全方位的优化。
4. 可编程滤波器与DSP的结合: 可能会出现允许用户自行加载或编辑滤波器曲线的耳机,带来前所未有的DIY乐趣和个性化空间。

总结来说,未来HiFi耳机集成DSP和硬件滤波器来补偿发声单元的频响曲线及其他失真,不是一个“是不是”的问题,而是一个“如何做得更好”的演进过程。这代表着HiFi耳机设计从单纯的单元选材和物理结构优化,走向了更深度的数字信号处理和智能化调音的时代。它将耳机从一个被动的发声工具,变成了一个能够主动学习、适应并优化声音的智能音频设备,最终目的是为了更纯粹、更真实地还原音乐的每一个细节,让每一位聆听者都能感受到创作者最初想要传达的情感。

网友意见

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几乎所有蓝牙耳机都有内置dsp的EQ,几乎绝大部分有源音箱包括监听音箱,也都有内置DSP和EQ。比如说真力和JBL Professional之类的有源监听音箱。这里所指的EQ并不是所谓的“艺术调音”,而是用于修复或者调节音箱的频响曲线。使其最终输出尽可能好。当然,EQ通常是无法不偿THD等分线性失真的。车载音响、家庭影院、电影院、录音工程、剧院扩声等等领域,以及目前绝大多数音乐文件,也包含大量DSP。

EQ不用于HiFi耳机不是技术问题而是市场问题。

“发烧友”普遍不了解基础声学常识,而且在一轮又一轮的HiFi诈骗团伙的洗脑下,很多发烧友已经在认知上觉得EQ是不好的或者无用的。再加上一些所谓“金耳朵”、“耳朵收货”的发烧玩家,可能连最基本的听力测试都过不了,连基础的听音概念都不了解,实际上是不折不扣的木耳,但他们就是声称一耳朵EQ没用,或者只能调一调三频大概之类的。

虽然说Sean Olive等人早就通过大量听音实验证明EQ能够有效提升耳机音质和听感,EQ对耳机的调音也很容易通过基础的声学相关理论去解释。但是HiFi诈骗团伙们和他们洗脑的发烧玩家们绞尽脑汁的坑蒙拐骗,说EQ是无用的(当然,有些人迫于事实和利益改口了,不过有兴趣的可以翻一番这些大湿几年前的言论)。而卖给那些所谓发烧大冤种们天价耳机,来赚取高额利润。维持着耳机发烧音频中一个又一个谎言。

其实HiFi耳机用EQ调音甚至根本都不需要什么电路设计。电脑和手机上都可以用软件去实现。当然,如果想要更精确的测试具体耳机,可能需要人工耳等测试设备。而如果需要测试具体佩戴耳道内的声音,更精确的调节EQ,则需要内置麦克风。

不过,即便没有任何测试,只是粗略调试,只要方法得当,依旧会带来显著提升。

这样的EQ,理论上不需要花钱。在“发烧圈”中,不花钱就是原罪,不花钱就肯定没用,便宜就没法装B了。

于是现在“发烧圈”中又流传着一种“便宜的EQ/软件效果差,要几万块的EQ才行”的智熄言论。真的是具有浓浓的“发烧特色”。真的是宁愿意淫骂街几年,也不愿意看一点相关的专业知识。对于这些言论,我实在不想浪费任何多余的口舌。先把最基本的FIR和IIR的概念搞懂吧。。。

还有什么“不能改善时域”、“瀑布图”、“分割振动”之类的,以及各种想当然凭空创造和拍脑瓜子的理论。。。

EQ不用于HiFi耳机不是技术问题而是市场问题。

如果一些耳机厂家承认EQ这个事实,那么可能就无法继续靠层层骗局榨取发烧韭菜的利润了,而且可能遭到多年来坑人的清算。

现在是稍微改一改,就能卖到4999的摆烂时代。要是让烧友用个一千块的耳机,轻松EQ一下频响就比好不容易3kHz加一点峰的耳机好,那还怎么卖4999呢?还怎么卖10999呢?


当然,EQ不是万能的。对于耳机而言,EQ的前提是非线性失真小于一定程度,并且耳机本身的频响尽可能平滑。也就是说对耳机声学设计和单元还是有一定要求的。不是地摊上随便找个耳机就能EQ秒大奥的。要不然直接做蓝牙耳机都不需要声学工程师只需要电子工程师了。

对于音箱而言,EQ也无法改变指向性,或者说同时改善轴向和离轴的声音/直达声和反射声。并且,所以EQ也无法改善低频下潜和失真等。不过对于给定音箱,EQ对于低频房间处理依旧起到至关重要的作用。


EQ只是DSP中很基本的一部分,在此基础上还有自适应EQ,类似于苹果AirPods3和AirPods Max的佩戴补偿功能,弥补不同佩戴带来的变化。

还有各种空间音频和环绕算法等等。人头追踪传感器和算法是弥补耳机与音箱之间声场表现差距的关键技术。最新的AirPods3在这方面的表现,虽然和实际的音箱系统还是存在区别,但已经可以达到可用的水平。

EQ不用于HiFi耳机不是技术问题而是市场问题。

Bob Katz听耳机用EQ,这基本上对那些顽固不化的“发烧友”而言,是来自未知领域的降维打击。

我突然觉得啥时候哪个耳机厂家搞个Bob Katz调音,李大康调音啥的,怎么说也比一些明星和发烧大湿之类的靠谱到不知道哪里去。不过这些对于“喜欢声音的发烧玩家”而言,应该都是不知道的。音频发烧这个词,早就从与音频和音乐有关的事物变成了纯粹的商业炒作与营销手段。说白了就是纯骗傻子忽悠小白和装x犯的。

在某些没用任何调音经验和录音常识却大谈“调音”,可能连Bob Katz是谁都不知道的圈子里,普及DSP和EQ显然还有很长的路要走。

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