耳機(jī)串音的分析及改善方案研究

吳曉光 劉勰 李偉 胡金鈴

摘 要：耳機(jī)串音（又名立體聲分離度）是衡量立體聲音頻質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，對(duì)人耳的聽覺感受有著舉足輕重的影響。本文首先介紹耳機(jī)串音的定義，通過建立基本電路模型理論分析影響耳機(jī)串音的因素，然后利用仿真工具對(duì)此理論分析進(jìn)行驗(yàn)證，最終提出改善耳機(jī)串音的有效方案。

關(guān)鍵詞：立體聲分離度；串音；音頻

中圖分類號(hào)：TN713.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

物質(zhì)基礎(chǔ)決定上層建筑，在物質(zhì)基礎(chǔ)相對(duì)穩(wěn)定的今天，越來越多的人開始追求精神層次的享受及升華，這其中，聆聽音樂成為大多數(shù)人的不二選擇，而要達(dá)到一個(gè)好的聽覺感受，一套Hi-Fi（High-Fidelity高保真）系統(tǒng)必不可少，在評(píng)價(jià)Hi-Fi系統(tǒng)是否足夠保真時(shí)，串音/立體聲分離度（Crosstalk /Stereo isolation）則是其中的最重要的因素之一，因此，本文將重點(diǎn)分析下串音的影響因素、提出改善方案并對(duì)其進(jìn)行論證。

1 耳機(jī)串音的定義及影響分析

1.1 耳機(jī)串音的定義

耳機(jī)串音，Stereo crosstalk，又名立體聲分離度，表示立體聲音響系統(tǒng)中左、右兩個(gè)聲道之間的隔離度情況，也是左、右兩個(gè)聲道相互串?dāng)_的程度，俗稱串音。在聲學(xué)上，如果左右聲道耳機(jī)與人耳密封不嚴(yán)，或耳機(jī)本身為開發(fā)式的，會(huì)通過各種傳輸媒介進(jìn)入到相對(duì)的耳內(nèi)，導(dǎo)致串音。

1.2 耳機(jī)串音的影響

串音越大，則說明本該無聲的聲道出現(xiàn)了另外一個(gè)聲道的聲音，立體聲感覺越差，在極限情況下，本該無聲的聲道與有聲的聲道聲音相近，串音接近100%（0dB），導(dǎo)致本是偏向一邊的聲音在人耳聽來卻是居中的，會(huì)極大影響聲音的立體空間感（或稱“聲場(chǎng)”）。如圖一所示為虛擬立體聲場(chǎng)示意圖，在左右聲道播放同一頻率時(shí)，左圖表示左聲道音量大于右聲道聲音，人可以感受到聲源的方向是偏左的；右圖表示左右聲道音量相同時(shí)，人的感受為聲源是位于正中間的。

這種聲場(chǎng)的失真使得人耳聽覺出現(xiàn)了偏差，尤其是對(duì)于使用人頭錄音的音源，表現(xiàn)會(huì)更加明顯，這也是高保真系統(tǒng)需要極力避免出現(xiàn)的情況。

1.3 耳機(jī)線路結(jié)構(gòu)

普通3.5mm耳機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖二所示：

其中，左右聲道的回流地線有一段較長的公共部分，將耳機(jī)及前端耳機(jī)功率放大器簡化等效如圖三所示：

由此可見，串音的大小主要與通路上等效電阻有關(guān)，與輸入信號(hào)幅度無關(guān)。R3越小，R1/R2、RL/RR越大，則串音越好，但R1/R2增大后，負(fù)載功率會(huì)變小，效率變低。

2 耳機(jī)串音的改善方案研究

由上節(jié)可知，串音大小與左右聲道公共地阻抗R3強(qiáng)相關(guān)，R3越大，串音越差，因此，盡可能的減小R3的值可以改善串音，對(duì)于耳機(jī)線，加粗是一種方式，但并非最優(yōu)方案，因?yàn)榧词辜哟值?倍，也還是有公共地阻抗，最佳方案為將左右聲道的地拆開，分別引出，在耳機(jī)插頭處接到一起，這樣，公共地阻抗就只有插頭的一點(diǎn)，影響較小。

3 總結(jié)

通過以上理論分析及仿真驗(yàn)證，可知耳機(jī)串音的影響因素較多，改善串音需要從系統(tǒng)角度，多維考慮，具體的：

針對(duì)耳機(jī)本身結(jié)構(gòu)形式造成的串音，需從結(jié)構(gòu)改造上進(jìn)行改善，如開放式改為半開放或全密閉形式。

針對(duì)耳機(jī)與人耳接觸泄露造成的串音，需從解決密封性上進(jìn)行改善，如增加海綿套或硅膠套進(jìn)行密封。

針對(duì)耳機(jī)線路公共地阻抗造成的串音，需從電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行改善，如將左右聲道地分開，盡量減小公共地阻抗，或利用功率放大器同相放大參考信號(hào)抵消串音信號(hào)的方式，同時(shí)盡可能的將左右聲道地線分開走以降低公共地阻抗。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高通參考設(shè)計(jì)80-N1763-14 WCD9310， WCD9311， WCD9304，AND WCD9320 HEADSET CROSSTALK APPLICATION NOTE.pdf.

作者簡介：吳曉光，男，電聲工程師，主要負(fù)責(zé)電聲方面設(shè)計(jì)調(diào)試工作。