科學小知識:耳罩式/耳道式耳機為何聽起來不一樣?

科學小知識:耳罩式/耳道式耳機為何聽起來不一樣?

前言

小編常常收到消費者在問耳道式耳機,跟耳罩式耳機的聽感差異,小編來跟大家說明一下人耳是如何理解聲音,只要理解了人耳聽到聲音的原理,就能理解耳罩式耳機與耳道式耳機的差異。

 

人耳如何聽到聲音?

 

人耳對聲音的接收、傳遞、感知,是從可見的耳朵一路延伸到不可見的大腦聽覺皮質。

而我們所熟知的耳朵,分為外耳、中耳、內耳。

聲音透過空氣震動傳入我們的外耳,收集聲音,還可以透過聲音傳至兩耳間的音強差及時間差,來協助我們辨識聲音的來向。當聲音經過耳甲、外耳道及鼓膜形成的複雜共鳴腔,在不同的頻率產生共振,會有增壓或減壓的效果,會對聲音各頻段產生不同程度的增益。

 聲音透過鼓膜進入中耳時,首先聽小骨會將聲音由空氣振動轉為機械震動,再傳至內耳振動,使耳蝸內的淋巴液流動,刺激科蒂氏器上毛細胞的纖毛因和蓋膜的位置變化而產生神經衝動,聽神經將此電訊號傳遞到大腦聽覺皮質,進而轉換成我們可以理解的聲音。

 

左:外、中、內耳示意圖 圖片來源 管美玲,《聽見問題:聽覺損傷兒童父母常見的問題與解答》

右:耳廓示意圖 圖片來源:Stanely A. Gelfand,《聽力學精要:實用基礎及臨床入門指引》,頁38

 

外耳對聲音的影響

就耳朵結構來看,耳罩式/耳道式在聽感上的差異,主要差異在外耳的構造上

耳朵不同部位對頻率的影響 圖片來源:E. A. G. Shaw,〈Transformation of sound pressure level from the free field to the eardrum in thehorizontal plane〉

外耳主要功能為提供聲音方向性,並增加聲音音壓(音量)
 

  • 提供聲音方向性:由於耳廓上下左右皆是不對稱,當聲音傳遞到耳朵時,會形成雙耳時間差ITD(interaural time difference)與雙耳音量差ILD(Interaural level Difference),這些差異能提供給大腦做聲音方向的判斷
     
    • HRTF便是量測ITD、ILD數值,形成函數來為耳機提供空間方向感
       
  • 增加聲音音壓,提升對人耳接收到聲音的音量
     
    • 耳廓:能小幅提升低頻、中高頻 音量
    • 耳甲:能大幅提升高頻音量
    • 外耳道:能提升中高頻音量


若拿聲音曲線相似的耳機來比

  • 耳罩式耳機:當耳機從單體中發出聲音後,透過耳廓、耳甲、外耳道,能提升聲音的空間感。方向性聽起來也比較明顯。
     
  • 耳道式僅只有外耳道能提供中高頻音量,人聲會相對明顯,但音場比較窄,方向性較差。

這也就是為何,耳道式/耳罩式耳機,因為佩戴方式的關係,在聽感上會有差異的關係。

結論:耳機設計與耳朵構造的關聯性

針對不同的需求,耳機都會有相對應的設計,來克服人耳構造對聲音的影響

  • 音樂監聽耳道式耳機:為何許多歌手會配戴繞耳式的監聽耳道式耳機呢?

    為了能夠更反應錄音結果,監聽式耳機,需要有平直的聲音曲線,由於耳道式耳機,能降低耳廓、耳甲對於聲音的影響,能提供更平直的聲音曲線,所以目前許多監聽耳機式採取耳道式的設計,方便音樂人能共檢視聲音錄製的結果。但音場與空間感相對較差
     
  • 遊戲使用的耳罩式耳機:

    由於耳罩式耳機,能夠比傳統耳道式耳機,提供更好的方向性,音場表現,與低頻表現,且不用特別多的設計,就能達到電競需要的空間感、方向性需求。所以市面上許多電競耳機都是耳罩的,耳道式設計少之又少。但耳罩式耳機的缺點式體積過大,不易攜帶、且單體較大,且製造成本較高,若要使用比較好的發聲單元,價格往往比較不親民。
     
  • 音樂/遊戲兼用的耳道式耳機?其實也是有,只是設計很複雜

    XROUND AERO耳道式耳機透過獨特的空氣力學技術,來達到音樂/遊戲都能兼用的特色。

    AERO的高階鍍鈦外磁動圈單體與專利調音材提供細膩且均衡的聲音,其內部特殊SPCC鉻鋼導音管能提升高頻表現,增加空間方向性。

    後腔渦輪設計能降低失真、將刺耳頻段往後移,提供耐聽的空間感音色,AERO耳機透過這些設計,來達到音樂耳機要的細膩度、與遊戲耳機的空間方向感,若再搭配XPUMP內建的XROUND™專利環繞音效,透過內部的HRTF機制,增加方向感,聆聽體驗會更加真實。

 

 

 

 

XROUND優質小編

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