漫谈骨传导耳机

耳机美学 2023-01-05 18:34:52

近年来骨传导耳机作为一个新兴的概念,随着技术的发展与迭代正在走向成熟,并开始逐渐融入人们的生活。它凭借着极具科技感的造型以及独特的佩戴方式,一经问世便使得不少人一见倾心。其实骨传导耳机并不只是空有噱头的“概念型”产品。其非入耳式的佩戴设计已经让它在运动耳机领域,以及部分特殊人群身上确立起了无可撼动的竞争优势。

人类对骨传导的认识,最早可以追溯到古希腊黄金时代的三大哲学家之一——亚里士多德。是他根据动物解剖学,率先提出了“耳朵内部通过鼓膜与外界隔离,空气中的振动经由鼓膜传入大脑”这一理念,为后世的应用科学打下了坚实的理论基础。

在后来的1000多年里,解剖学在宗教的禁锢下只得被束之高阁,从未有过大踏步的发展。人们对自身结构的认知也因此停滞不前。直至文艺复兴燃起的星星之火彻底烧毁了老欧洲数千年来宗教统治权威的根基,也重新唤起了一批有志之士们对自然科学的探索欲望。至此,人类对听觉的认知才得以走入下一个阶段。

16 世纪,一位意大利医学家Girolamo Cardano确定声音可以通过牙齿和皮肤传播。与此同时,另一位医生Girolamo Capivaccio 则使用铁棒抵住牙齿来评估耳部病理。如果敲击铁棒之后患者仍然听不到声音,则可以将其确诊为耳蜗性耳聋。在18世纪,以曾经以月光、命运等交响曲闻名于世的贝多芬在晚年失去了听力。但他仍然坚持使用一根木杆,将钢琴键连接牙齿上来“倾听”自己演奏出的音乐。一边燃烧着生命,一边继续谱写出一段段传世的乐章。

进入工业化时代后,伴随着爱迪生与特斯拉联手掀起的电气化革命浪潮,科技得到了日新月异的发展。而骨传导听音设备的雏形正是诞生于这浩瀚洋流的一缕浪花之中。1932年3月1日,一种形似眼镜框的听音设备被注册了专利,它利用眼睛头梁上的发声装置向整副眼镜传递振动,并皆由眼镜架、眼镜腿与皮肤接触。正是这个看似平平无奇的发明,一举奠定了现代骨传导耳机的发声原理。

正如先辈们的结论所说,一般的空气传导路径是声音先通过耳道到达鼓膜,使鼓膜产生振动,并由听小骨将振动传递至耳蜗,使之在耳蜗中放大,最后由听毛细胞接收,将振动转化为电信号送至大脑。骨传导路径则是选择直接绕过耳朵,通过把直接振动传递给颅骨,再经由颅骨将声音导入内耳,来让人们听到声音。

所以骨传导设备问世之初并不是用作欣赏音乐的器材,而是帮助那些听力受损的病患恢复到勉强可以正常生活的程度。1932 年,Sonotone 公司的创始人 Hugo Lieber 开发了 B-533 身体助听器。这是一款标榜为“Lieber 振荡器”的小型骨传导接收器,不仅在外形上与现代助听器相仿,其效果也备受当时人们的好评。

1935 年,一位名叫 Edgar Hand 的工程师为其研制的电话听筒申请了专利。这部听筒并没有被植入传统意义上的扬声器,而是通过头梁把振动设备缠绕在用户的后脑勺上。通过这种方式,就能让他们感受到呼叫者的声音振动,这些振动通过头骨回传递到他们的内耳之中。

当骨传导式听音设备尚未民用市场一展拳脚之时,军方首先看上了这个极具发展潜力的项目。在经历了第二次世界大战的洗礼后,人们猛然发现冷战的阴云又布满了整个天空。西方民主世界与东方红色铁幕的长期对峙,使得那些特工们需要经常执行九死一生的危险任务,而他们有时竟然会因为佩戴传统的扬声器式耳机影响到对周围环境的判断,进而导致任务失败,甚至是付出生命的代价。所以骨传导耳机因为无需将扬声器植入耳中,在保持通话的同时亦不影响特工的正常听力,让他们能够时刻保持警惕,因此受到了各国谍报机关的广泛青睐。

二十世纪六十年代,一些国家的军工研发部门进一步将骨传导技术运用到更广泛的领域。一位名叫 Clairdon E Cunningham 的空军工程师正着手为战斗机飞行员研制飞行头盔。他发现使用骨传导技术制作听筒,可以让战斗机飞行员在震耳欲聋的引擎轰鸣声当中清晰地听到塔台与友军传来的通话。于是,骨传导技术同飞行头盔也结下了不解之缘。而十几年后,骨传导技术更是在军用领域开花结果,广泛应用于军事通讯的各个方面。

随着上世纪九十年代初红色帝国的轰然崩塌,长达40多年的冷战终于迎来了终结。人类进入到全球化大协作的新时代。而计算机、网络系统、航空航天科技这些经由冷战时代军转民下放的遗产,也成为了“地球村”时代高速发展的助推器。尽管民间的骨传导耳机在之前的几十年里主要被用作助听器,也经历了一定的发展换代,但是当军方的技术积累开始走向民间,骨传导耳机又经历了一轮脱胎换骨般的变化。

现如今的骨传导耳机多采用与动圈耳机相似的发声方式。即使用强磁铁带动线圈振动,并将线圈固定在一个框架型的衔铁之上,再通过衔铁带动振膜,将振动传递至皮肤表面。

也有一些耳机选择不经过衔铁,而是由线圈直接带动发声单元产生振动。

这是两条典型的骨传导耳机频响曲线。我们可以看到,对比入耳式耳机典型的音特美或者哈曼补偿曲线,骨传导的频响曲线在100-10Khz这段要相对平直得多。因为人类的耳道存在两处弯折,这种结构会削弱一部分传入的声音。因此我们的大脑就会对这部分声音进行一定的补强,主要体现在1-5Khz的部分。但是骨传导耳机直接与皮肤接触,声音振动通过颌骨传至内耳时不需要经过这两道弯折,所以曲线才可以做得相对平直。与之相对,由于骨传导耳机直接接触皮肤,不存在入耳式或者耳罩式耳机那样的封闭腔体,因此我们可以看到,它的低频漏音问题一直比较严重。至于10Khz以上的极高频部分,由于人类颌骨的刚性有限,这些高频信息到达内耳后不可避免地有所衰减,所以耳机才会在这个频段上有针对地进行一定补强。也正是由于高低频两方面的原因,纯粹的骨传导式耳机对比有线耳机在欣赏音乐方面只能说差强人意。能听,但如果你拿HiFi发烧器材的标准来强制要求它,那么它多少会显得有些力不从心。

(骨传导耳机频响曲线)

(入耳式耳机哈曼曲线)

但是骨传导耳机与入耳式并不同处于一个竞争赛道。人们在剧烈运动时总是没办法将入耳式耳机戴得很稳。跑着跑着,耳机时不时就会在不经意间掉下来。这也是相当无奈的事情,毕竟只凭借耳廓与外耳道的软组织结构,不可能把重达几克甚至十几克的耳机像抓钩一样牢牢固定在耳朵上。况且运动时流下汗水产生的油腻感,耳道中传来的闷热感都会大大降低入耳式耳机的佩戴体验。但是骨传导耳机却可以通过头箍式的结构,把左右两只耳机夹在太阳穴前后,从而有效避免了运动时脱落。解放耳道带来的轻松感,同时还能清晰地接受到周围的环境音,都能让人在运动时倍感惬意。得益于蓝牙技术、电池技术以及防水涂层技术的大发展,骨传导耳机在运动耳机领域有着无法撼动的优势。

此外,如果长时间佩戴入耳式耳机,且并没有注意使用小音量保护耳朵的话,那么过大的耳压就会令人产生强烈的不适感。听毛细胞也会在不断的刺激下产生不可逆的损伤。相对来说,使用骨传导耳机对人耳的负担就要小上很多,至少再也不用忍受过量的耳压了。那些拥有油耳或者鼓膜曾经受过损伤的朋友也不适合佩戴入耳式耳机,而骨传导则是相对更友好的选择。

其实骨传导和入耳式耳机彼此之间也并不处于一个完全对立,水火难容的境地。一些多单元入耳式耳机也会搭载一枚骨传导单元,通过在耳机的后腔体上设置一个振动磁片让腔体产生振动,利用骨传导的原理,对整条耳机的频响做出一定的修饰与补偿。技术总是在不断变通中进步的。

尽管骨传导耳机还存在着这样或者那样的不足,但时代的浪潮正在滚滚向前流动,新的技术总会如不断翻涌出的浪花一般对旧有的产品进行迭代升级。谁也说不清今后的骨传导耳机会变成什么样子。但是有需求就会有市场,有市场同样会生源源不断地催生出更出色的解决方案。骨传导耳机究竟会迎来怎样的明天,让我们拭目以待。

(作者:DC,配图来源于网络,如有侵权请联系删除)

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