耳機是如何通過一層膜展現那麼多層次、那麼生動的音樂的？

比如近的遠的，人聲樂器，這些都是同一時間發聲的......弄不太明白

【nfs king的回答(165票)】:

揚聲器單元大體是由永磁體、音圈和振膜組成的。

簡單來說音圈原理就是根據聲音調整線圈電流大小，產生不同的電磁場，並驅動振膜產生不同幅度和形變的震動，最終帶動周圍的空氣傳遞聲音。

一般來說，振膜是分內外圈的。內圈在高頻時震動強烈，外圈在中頻時震動強烈，而低頻則是依靠振膜整體的衝程運動來發聲。

耳塞和耳機的振膜通常情況下都很輕很薄，否則無法被低功率的音圈驅動，但同時又要保證強度，才能承受住各頻率聲音使振膜產生的形變。

同一時間發出很多聲音，這個其實不難理解，但要保證同時發出的聲音都正確，是揚聲器單元設計的最大難題。也正是因為這個問題，各個廠商都有自己獨特的揚聲器設計和技術。比如Sony，主要是以研發振膜材料為主，從最早的PP塑料，到生物振膜（其實就是菌類的菌絲編製的），再到現在EX1000等旗艦上用的液晶高分子振膜（這東西我確實不懂，不是學材料學的）。而森海塞爾、AKG等，主要是以研發單元結構、振膜結構為主。

有部分耳機和耳塞，在一個腔體裡面放置了多個發聲單元，分別負責中高頻和低頻（以動鐵耳塞為主，因為動鐵單元體積小靈敏度高），這類設計思想與絕大部分音箱類似。大部分耳機和耳塞都使用一個單元完成工作，這樣的單元就叫全頻單元。從聲音整體性、過渡自然性、技術成熟度以及其他很多亂七八糟的方面來看，全頻單元理論上是最理想的結構，因為其不需要考慮分頻的問題。

但現實是很殘酷的。要通過一個振膜完美重現所有聲音，技術難度大成本高。原因：振膜的分割震動。

所謂振膜的分割震動，是指振膜的各部分會負責不同頻率的聲音的重現。但正因為題目中提到的同一時間發生，加上永磁體和音圈都在揚聲器中央，原理振膜外圈，導致振膜受力不均勻，因此導致振膜一個地方震動會影響到其他部分，形成不可預料的形變。也正是為了減少分割震動，才會有Sony、森海、AKG等等大牌廠商在振膜材料或結構上的巨大投入。

關於分割震動的形象描述，推薦數碼多的這篇文章：夏昆岡作品 - 音箱耳機入門 圖解振膜的分割振動[Soomal?數碼多]

有一類揚聲器不存在震動分割的問題：平板揚聲器。平板揚聲器的振膜是一片平直的印刷電路，通過均勻的電磁場來驅動。優點是振膜各部分受力均勻，無分割震動，缺點是振膜厚度大，危險性高（高壓），材料單一，靈敏度低。為了解決以上缺點，靜電揚聲器問世。

靜電揚聲器/耳機最出名的，應該就是被漫步者收購的那家小日本公司：STAX。靜電揚聲器的原理與電磁平板揚聲器類似，都是通過均勻電磁場驅動平板振膜發聲，所以優點也大致相同。而由於靜電揚聲器電壓高、電流低，因此危險性降低，但揚聲器振膜必須做得薄到極致，這也造成靜電揚聲器極易損壞且價格繼續離譜的新毛病。

由於有了以上一堆原因，導致了多單元結構的誕生。音箱還好說，耳塞和耳機由於體積限制，導致無法在一個腔體裡面塞入太多單元。萬惡的商人因此想到了利用助聽器上的動鐵單元（學名叫平衡銜鐵單元）來製造小體積多單元耳塞。動鐵單元的特點是體積小，質量輕，易驅動（不等於容易驅動好，僅限能發聲），對腔體無太多要求（動圈單元需要考慮腔體的漫反射、共振之類的聲學構造）等優點，缺點是振膜面積小，單個單元很難滿足高質量音頻回放，無法兼顧各個頻段的聲音。正因為如此，才有了之類W4/W4R、UE900，UE18Pro為代表的喪（you）心（dian）病（keng）狂（die）的四單元動鐵耳塞。原因歸根結底還是保證各個單元各司其職，各負責一個頻段的發聲。

由於動鐵單元振膜的衝程很小，因此在中低頻和極低頻方面的表現十分慘淡。這在感官體驗上會造成聲音無力、無氣勢、空洞、乾冷等表現。現階段，一方面動鐵單元的專利方（是的，大部分動鐵耳塞都是購買別人的單元，自行組裝）不斷改善動鐵單元振膜和結構，另一方面有催生了曾經曇花一現的動鐵+動圈多單元結構。這個也不難理解，就是在耳塞中同時塞進去動圈單元+動鐵單元。這個結構最早出現在Ultimate Ears的SuperFi 5 Pro EB耳塞上。當時UE的初衷就是為了改善慘淡的低頻表現。但由於當時技術不成熟，分頻器設計不合理，而且SF5 Pro造型怪異，造成動圈單元除了低頻量大之外，無其他優異表現，成為一款比較失敗的產品。

2012年AKG做了第二個吃螃蟹的人。K3003再次採用圈鐵結構，並且使用CNC不鏽鋼外殼、每一條耳塞都單獨手動調音、獨特的導管和濾音結構等一大堆手段，實現了在一條小小的非定製耳塞上做到各個頻段聲音都十分平衡的目標。但代價也不小，或者至少是售價吧，畢竟AKG並沒有透露其單元和腔體使用了什麼火星科技。

當然，關於音頻方面的內容遠不止於此。音色、音場、聲音分離度、聲音感情等同樣重要的元素，遠不是依靠優秀的發聲單元就能做好的。

看到某些人在其他答案裡面泛酸水。我想說的是，如果你們認為耳機耳塞隨便用什麼樣的振膜都能實現同樣的發聲效果，可以自己動動自己的天才頭腦或者無敵雙手，想一想你敲鍋的時候為什麼不能同時敲出鋼琴和吉他的聲音？為什麼揚聲器要分全頻和非全頻？為什麼不同揚聲器有解析力高低之分？聲音三要素：音調、響度、音色，是否用任意方式的材料和震動方式都能重現？

這些人聲稱只跟大腦和耳朵有關，意思是光聽鼓聲也能腦補出整場交響樂的效果吧？這麼多聰明人噴半天，卻沒想過振膜為啥要設計成那樣，還噴呢，丟人吧。

【胡青林的回答(29票)】:

不同頻率的振動是可以疊加的，也就是說一張膜可以同時進行複合頻率的振動，而這種線性疊加可以被人耳分辨出來，其實人的耳膜也只是一層膜，接收空氣各種頻率的振動後由大腦分辨各種聲音。

【林致遠的回答(5票)】:

聲音的本質是物體振動，聽覺的感知基礎是感受空氣振動，也就是感知氣壓變化。而氣壓是一個單一的值。

簡單的說，振膜能隨時間完美的改變氣壓，就能重塑聲音。

但是如樓上解釋的，振膜難以完美重塑聲音，只能盡量接近。

【匿名用戶的回答(9票)】:

不清楚「樓上」完全答非所問的所謂「科普貼」為何會獲得那麼多贊同票。

耳機能讓你聽到「那麼多層次」，「那麼生動」的音樂，原因不在於耳機，而是在於你的耳朵。根據惠更斯－菲涅爾原理，兩個點聲源就可以模擬出一個完整的聲場。一副好耳機只是能夠將這個聲場模擬地更加準確——換句話說，耳機的唯一作用，就是將電信號轉化成振膜的振動，最後產生出直達耳膜的機械波。而能夠從兩個聲波中解析出各種信息，例如各種樂器的定位，各種人聲在唱的歌詞等，都是由大腦來完成的工作。

所以什麼分頻，什麼分割振動，什麼動鐵動圈平板靜電，歸結到四個字就是答mei非you所bang問zhu。這個問題涉及到心理聲學這門學科，也算是各種科學家建立了各種模型來研究了幾十年的一個基本問題。如果想獲得一個好答案，我的建議是若想深究，直接去看與心理聲學有關的書籍；若只是想搞明白，去百度「心理聲學」然後看看有沒有什麼資料，沒準兒也能找到類似於基於腦電的音色感知研究 這樣的較有參考價值的材料。

是的，這個問題確實很難回答，要給出一個老少咸宜的答案更加困難——但這絕不是就可以用答案把原問題歪曲為「耳機是如何改進的？」的理由。

【王新蜂的回答(0票)】:

你應該反過來想，「耳朵如何僅通過一層膜感受多層次的音樂？」其餘的都不重要，上面的都太長說不到點上。

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