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现今，不少玩家为在电脑上享受高质量的音频回放效果而配备了中高档的耳机。但是，关于耳机输出效果不佳的抱怨也接踵而至—“我可是用的上千元的耳机，为什么效果这么差？”；“我用来推耳机的可是A u d i g y 2 档次的声卡，怎么效果没有想像中那么好？”其实，这里面大有学问。本文将以中高档耳机为例，从声卡输出设计的角度分析，讨论用声卡推动耳机在音质上的不足。当然，对于那种二、三十元的网吧用耳机，则不在本文讨论之列。
我们使用的耳机一般为动圈式耳机，采用在恒磁场下，音频电流通过动圈推动振动膜发声的工作方式。目前动圈耳机已成为国际音响器材中的一项主流产品，并进入对音响技术要求很高的Hi-End 领域。耳机与音箱发声不同的地方就是一般音箱是由高、低音或高、中、低音扬声器各自的振膜同时产生不同频段的声音并在空间中混和为全频段的声音，而耳机却只有一个数微米到数十微米厚的振膜，全频段的声音都由这个振膜发出，耳机的振膜相对于音箱扬声器的振膜来说超轻超薄，因此耳机的频率响应非常宽广，± 3dB时的频率响应可达20Hz～30kHz，通常频带内响应曲线非常平滑，具有很高的解析力和动态范围，瞬态、声场还原等特性优良，这是音箱系统所不能比拟的。目前，中高档Hi-Fi 耳机的电声性能已经相当高，只要是500 元以上的产品，大多数都能满足一般的听音要求，不同质量产品的基本性能如下。
当我们使用声卡推动耳机时，一般将耳机接到声卡的线路输出(Line Out)接口，使用创新Audigy 或Audigy2 声卡的则连接到外置盒的耳机接口上。但是，不管是声卡的线路输出电路还是声卡外置盒的耳机放大电路，一般都要采用输出电容，将从线路输出电路经过的音频信号通过这个电容送到输出接口。读者可能会问，如果不用这个输出电容直接用导线将音频信号送到输出接口岂不更省事？这是因为输出电路在正常工作时有可能产生微小的直流输出，或者在发生故障时会输出一个数伏到十几伏的直流电压，增加了这个输出电容就能隔离这些直流电压，不会导致接入到输出接口的设备损坏。如果在没有输出电容的输出接口接入耳机，一旦有轻微直流电压进入耳机，轻者造成耳机音圈位移，使其工作时不能定位于均匀磁场的线性位移区而造成声音失真，严重时将烧毁耳机音圈。但这个为了安全而加入的电容对音质却有一定程度的影响。
理想中的电容是能完全阻隔直流并能完全通过交流信号，声卡上采用的输出电容除了完成隔直任务外还必须像导线一样百分之百地通过交流信号( 音频信号)。但遗憾的是，现实中没有理想的电容。就通过交流信号这一特性而言，电容会对通过的交流信号产生容抗，从容抗计算公式XＣ＝ 1/(2 π fc)可知，通过信号的频率越低，容抗越大，也即加载到耳机上的低频信号也相应减少，表现为低频不足。因此在一般声卡中考虑到体积和成本的因素时，最大可采用数百微法的电解电容作为输出的隔直电容。但是电解电容是采用铝箔作为极板卷绕而成，因此存在一定的电感，电解电容的容量越大，体积也越大，电感也越大，从感抗公式XL ＝ 2 π fc 可知，频率与感抗成正比，当我们为了得到较好的低频而采用大容量电容时由于其电感量大，高频必然因感抗增加而有所损失。
实际上，声卡的线路输出在设计时主要考虑与多媒体音箱的线路输入接口( 一般为数十千欧姆) 相接，因此其输出电容的容量常在数微法到数十微法之间，当在声卡的线路输出上接入阻抗为32欧姆到数百欧姆的耳机负载时，低频响应会受到较大影响。而创新A u d i g y 或Audigy2 声卡外置盒因为专门设置有耳机接口，其输出电容为数百微法，低频特性要好于声卡的线路输出接口。我们常用的耳机为动圈式，即声卡输出接入的实际负载为一个电感。从图2 可知，隔直电容与耳机音圈构成一个电容电感串联回路，在它们之间加入20Hz～20kHz的音频信号时，会在某些频段产生谐振，造成频率响应曲线不平直，从而影响音质。
另外，从安全角度考虑，我们必须使用输出电容；如果从提高音质的角度来说，我们可不可以采用高品质的电容来改善音质呢？答案是肯定的，比如采用专门用于音频电路的For Audio 系列发烧电解电容来替换这个输出电容，或者在输出电容上并联一个小容量的高品质有机薄膜电容来改善输出电容的高频响应，但是目前少有声卡厂家采用。
声卡线路输出电路对音质的影响
从上述耳机特性参数可知，耳机的失真一般在1％以下，过载功率在1～2 瓦内，因此要求推动耳机的放大电路在失真1％时也应有1～2 瓦的输出功率。声卡线路输出电路一般采用较为廉价的运算放大器这类集成电路做放大缓冲输出，这类运放在失真10％时的最大输出功率一般在数百毫瓦到一瓦之间。如果这类运放接入的负载是阻抗为数十欧姆到数百欧姆的耳机时要求它们的失真控制在1％以下，那么它们的失真1％时的输出功率会急剧降低，只能达到失真10％输出功率的1/3 以下。此时用耳机听音乐音量会偏小，对占用功率比较大的低频信号会疲软无力，而将音量开大，失真会急剧上升，总体听感劣化。另外，由于声卡位于充满大量电磁干扰的电脑机箱内，信噪比难以提高，而且用耳机听音时，振膜距耳膜仅仅几厘米，所以即便是轻微的噪声和失真也会使听感粗糙刺耳。
结论
由于受声卡线路输出电容和线路输出中运放输出功率和品质的影响，直接从声卡线路输出接口接入耳机难以得到良好的音质，耳机档次越高，对耳机的浪费程度也越高。因此，那种以声卡直接推动耳机的方式其实并不合适，笔者建议您采用最彻底的升级方式：从声卡数字输出接口取得信号，采用外置DAC和外置耳机功放，这时您将得到完全不同的感受。 |
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