从韶音动钛圈耳机，看开放式耳机有哪些技术难点，以及解决方案！

作为时下非常火的耳机品类——开放式耳机，在选购指南中，经常强调开放式耳机，由于其结构特殊性，通常需要更高的成本。所以目前市面上表现比较好的产品，价格普遍要大几百甚至千元出头，售价两三百的开放式耳机甚至很多都很难满足基本的听音需求，效果还不如同价位的半入耳式耳机。这背后具体的深层次技术原因是什么，今天就借着韶音OpenDots ONE动钛圈耳夹式耳机，讲一下开放式耳机所面临的技术难点，以及目前比较先进的解决方案。

耳挂式佩戴与耳夹式佩戴

由于开放式或者说不入耳式耳机是比较特殊的佩戴形式，不像入耳式耳机那么大同小异。市面上的开放式耳机又可以细分为几种不同的佩戴：一类是耳挂式的，比如说韶音舒适圈二代以及小米开放式耳机Pro。这类产品其实是从之前的耳挂式入耳式耳机，或者说传统的运动耳机进化而来的，发展相对比较成熟。但是毕竟这么大一个结构挂在耳朵上，佩戴还是有一些存在感的。而且对于有些戴眼镜的用户，可能存在兼容性问题。

还有一类是耳夹式佩戴，是夹在耳廓上佩戴的。由于和人耳的接触面积更小，所以佩戴的存在感更低。很多人比较喜欢耳夹式耳机，就是因为它的佩戴几乎无感，比如说之前一直很火的华为FreeClip。这就是因为它的发声单元结构和后面的电池结构，体积都很小。即便是耳夹式耳机，如果设计的体积比较大，佩戴的存在感也会更强一些，比如BOSE开放式耳机。

但总的来说，耳夹式耳机的体积明显小于耳挂式耳机的。如果要实现相似的效果，需要的技术难度就更高，对内部堆叠的元器件设计要求更高。同样是对于耳夹式耳机，也是体积越小，技术难度越高。然而不论是耳挂式耳机还是耳夹式耳机，并不是只有体积这一个因素影响佩戴的舒适性。耳机的软硬程度，尤其是与人耳接触的材料的软硬程度，也是至关重要的。比如说华为FreeClip长时间佩戴，个人觉得舒适性有所下降，是因为华为这款耳机的前后两个结构都是硬质的，与人耳接触时间长了，多少会有一定的影响。如果这些部位的材料用软质材料，相信佩戴舒适度会更好。

而韶音的动钛圈，就在很多方面都解决此前耳夹式佩戴所存在的问题，体积比BOSE小，所以佩戴的存在感比BOSE更低。而与人耳接触的位置，都有软质的硅胶覆盖，长时间佩戴的舒适存在感也比华为表现更好。算是目前个人认为耳夹式耳机这个形态下，比较好的一种解决方案。

此外，耳夹式相比于耳挂式还有一个优势，人耳大小是存在一定差异的。比如说有些男生的耳朵更大一些，很多耳挂式耳机男生佩戴较好，但有些女生佩戴会偏大。耳夹式耳机则对不同人耳的佩戴有着更广泛的适用性，这也是很多女生喜欢选择夹耳式耳机的原因之一。韶音这次还推出了一款新配色柔雾粉，更适合女生佩戴。

单元与声学设计

目前不论是耳挂式还是耳夹式的开放式耳机，最大的技术难点就在于低频。因为开放式耳机与耳道是完全不接触的，没有形成密闭腔体，是完全泄露的，所以对耳机单元的f0和动态有着远高于传统入耳式耳机的要求，这一点有点类似于音箱的低音单元所面临的问题。

但是音箱可以通过加大尺寸的方式，简单粗暴的把低频做好。但耳机却不行，尤其是我们前面提到的，耳夹式耳机这个形态，体积要足够小才能保证佩戴的舒适度。如果是单纯想要做到足够的低频下潜，仅仅只是把单元朝着这方向优化，会导致单元的中高频性能下降，所以耳挂式耳机通常采用类似于音箱的多单元分频设计。但耳夹式耳机连这种设计的空间都没有，此前的耳夹式耳机大多采用单一振膜的全频单元设计，低频表现普遍是没有的。韶音这款耳夹式耳机则采用双单元对置设计来解决这个问题，就是类似于BOSE650家庭影院的设计。

这样一方面使得有效振动面积翻倍，显著提升了低频性能；另一方面，对置设计可以有效抑制共振，减少失真。不过由于还是全频单元的设计，高频性能并不会比此前的标杆产品，比如说华为FreeClip，有明显的提升。

客观测试

那么具体这样的单元设计的实际效果如何呢？这是韶音动钛圈以及之前几款标杆产品的频响曲线。

由于开放式耳机的声学模型与入耳式耳机、头戴式耳机均存在区别，并且不同的佩戴方式，目标曲线也存在差异。所以这里并不以哈曼曲线为基准，并且也只是大致看一下几款不同耳机的表现趋势。不过还是能够看出，韶音这款耳机在整体低频部分的表现是远远强于华为FreeClip的，甚至和耳挂式的韶音舒适圈2代差不多，确实有那么一点黑科技的感觉。 此外，韶音这款耳机的中高频调音是比较HiFi的，没有此前很多开放式耳机中高频过于突出的情况。

至于这款耳机的实际听感，韶音动钛圈这次整体的调音是比较均衡的。尤其是中高频部分，整体是非常HiFi的调音。不会出现很多开放式耳机高频偏多、溢出、刺耳、不耐听的情况。整体中高频的音质也是比较好的。高频延展确实还是比不过传统的入耳式耳机，这个除了上面提到的单元本身架构的原因，也和这类开放式耳机要满足运动需求，需要做到IP等级防水有关。但是在开放式耳机中，不论是挂耳式还是夹耳式，都是很优秀的水平。

而对于低频部分，韶音这款耳机的低频部分的下潜、量感和动态表现，明显强于华为FreeClip和BOSE以及以往的耳夹式耳机。这应该就是因为其采用了双单元对置的低音单元设计，但可能是由于调音策略（低频部分为了凸现量感，用EQ加了一些增益），以及这款耳机所搭在的音效算法，个人推测这款耳机的单元，仍然在比较偏向DMAX的区间振动，简单来说就是振幅比较大，所以音质本身并没有质的变化。

动态调音算法与杜比音效

目前开放式耳机普遍存在一个短板，就是由于其完全开放的设计，不隔音，所以经常出现在户外场合听不清的问题。很多人会下意识的认为这就是音量不足导致的，但很多开放式耳机，即便把音量调到最大，我们可以听到声音很响，但还是听不清楚。这背后的声学原理，以及要比较好的解决这些问题所需要的技术，都是比较复杂的。这里从头把相关的声学原理和技术完整的讲一遍，对于传统的入耳式TWS耳机，主动降噪功能通常在低频时较弱。一些耳机在会在低频加入一定的增益，从而通过音乐信号掩蔽环境噪声，以达到“低频降噪效果也很好”的效果。

但如果只是单纯的给低频加增益，这种简单的处理方法，会带来几个额外的问题。一方面是如果音量较大时，如果还维持较高的低频增益，听起来可能会低频过多、轰头等情况，不好听。另一方面，如果低频增益较高且音量较大，可能会超出单元的工作范围，导致低频音质明显劣化甚至出现破音。为了解决第一个问题，一些产品会采用动态EQ功能，即不同音量下有不同的EQ曲线。当音量较低时，低频增益较高，可以用来掩蔽外界噪声。

而音量较高时，正常的低频能量已经足以掩蔽外界噪声，所以不对低频做额外处理。此外，这种动态EQ在某种程度上和等响曲线的功能和一致的。其实等响曲线对于耳机或者音箱的目标曲线，或者说调音是没有任何意义的，但这个前提是标准音量或者说固定音量。对音乐的高保真还原，绝对音量也是一个必要要求，或者说真正的HiFi，响度本身也是要还原的。然而对于耳机这种使用场景比较复杂的产品，音量不会是固定的。所谓等响曲线簇，就是指人耳在不同的绝对响度下，对于低频和高频的灵敏度有所不同。通常音量较低时，需要更多的低频和高频增益，才能维持相同的三频分布听感。

但是传统的根据音量逻辑表而调节的动态EQ，在实际使用中效果可能并不理想。因为我们所听的不同的音乐，我们所看的不同的视频，内容本身的音量可能就是不同的。甚至不同APP、不同手机的音量都是不同的。比如说即便手机的音量固定，听摇滚乐和交响乐，需要的补偿增益是不同的。甚至即便听同一个音乐，播放到不同时间段，需要的补偿增益也可能是不同的。 要解决这个问题，目前业内的主流方式就是对音乐信号进行实时分析，来动态确定需要补偿的参数。这对算力的要求是远高于传统的根据音量逻辑表，固定式的EQ补偿算法。

而刚才提到的第二个问题，也就是低频增益较大，哪怕是低频仅维持正常的增益，可能会导致高音量下破音的问题，不论是开放式耳机还是很多有源音箱、蓝牙音箱和汽车音响，都是普遍存在的。为了解决这个问题，业内普遍采用limiter算法对音乐信号进行限幅。也就是当音乐信号大于某个值时，就会对信号进行限制，使得加载在单元上的信号不超过其能承受的最大不失真电压，从而避免产品出现破音甚至是烧毁等情况。 然而由于音乐的能量分布通常在各个频段是不同的，很多音乐低频的能量和动态较大。如果仅仅是因为低频而触发limiter算法，那么会导致整个音乐的音量都受到限制，使得原本并不破音的中高频也受到影响。所以比较先进的做法是针对不同的频段，采用独立的limiter判别算法。也就是所谓的分段limiter。也就是当低频触发limiter时，可以只对低频进行限制，而不会音响中高频的音量和动态。

以上提到的这些最先进的算法，此前都是搭载在汽车或者手机等高算力平台。与传统的入耳式耳机不同，开放式耳机其实也非常需要这些算法。因为入耳式耳机本身的隔音能力较强，并且普遍搭载主动降噪算法，在不同场合音量不需要在较大范围内调节。但开放式耳机由于不隔音，音量需要根据外界环境在较大范围内变化，所以对声音的动态调节算法需求更高。韶音动钛圈应该是为数不多的搭在这些最新算法的开放式耳机，而且基本上把能解决目前开放式耳机的所有的算法都集成了，而且每种算法基本上都是最先进的版本。也就是这款耳机是可以对音乐信号进行实时分析，并且针对不同的频段，在动态上进行多个纬度的优化。

说了这么多基础的理论知识，这些算法的实际效果如何呢？韶音这款耳机在户外，而且是比较嘈杂的环境下，依然是能听到低频的，中高频就更不用说了。而其他开放式耳机，所有耳夹式耳机和不少耳挂式耳机，在相同的环境下，都是完全听不到低频的。这个一方面是前面讲到的硬件的基础，另一方面是这款耳机搭载了动态调音算法。

对于音频算法，除了刚才花了很大篇幅所讲的动态调节算法，还有非常流行的环绕算法。目前比较主流的就是杜比音效。韶音这款耳机也是支持的。而且由于是开放式的设计，韶音这款耳机本身声音就比较开阔，完全没有头中效应。开启杜比音效后，整体的环绕感会进一步提升，这个在看电影和玩游戏中都有更好的体验。

漏音控制

此前很多人诟病开放式耳机的漏音问题，这对于在像图书馆等场所下使用就带来了很多不变。目前的开放式耳机，普遍采用定向发声技术解决这个问题。大家普遍可以看出，搭载这种技术的耳机，漏音控制表现明显比没有搭载这种技术的产品要好。这个技术目前还细分为两种流派，一类是类似于我们之前经常讲的音箱的指向性设计，也就是通过声学结构实现指向性控制，韶音的这款动钛圈和之前的新一代韶音舒适圈以及其他大部分开放式都是这个技术路线。

还有一类是利用不同单元或者出音孔，在耳朵外侧特定空间或者方向实现抵消，来抑制漏音，有点类似于耳机的主动降噪，比较有代表性的就是华为FreeClip。这种技术也许在日后有着更多的可能性，但目前来说，通过实测，还是采用声学指向性设计的传统技术路线实际效果略胜一筹（当然，华为的效果也很好）。

无线连接

耳挂式耳机本身的佩戴就是分左右耳的，但是耳夹式耳机可以做到耳机上下部轴对称，进而佩戴不分左右耳。但耳机实际发出的左右声道，就需要根据实际佩戴情况，进行自动识别和切换，这就需要耳机内部有传感器判断实际佩戴的左右关系。但这样一来，也意味着更高的成本和无线连接方面的技术难度。此前只有华为等少数品牌掌握这项技术，目前韶音这款动钛圈也是支持这样的功能和技术。但这背后的成本和技术复杂度，个人觉得至少在短期内，还是只有千元的开放式耳机才能做到这项功能。

开放式耳机完全不与耳道接触，这带来了极高的透气性和舒适性，尤其是在夏天佩戴时，比传统的入耳式耳机和半入耳式耳机都更舒适。但随之而来的，这带来的技术挑战也是很高的，主要是因为全开放的结构，对很多声学指标都有着远高于传统入耳式耳机的要求。开放式耳机想要有比较好的效果，通常要千元左右的价格，或者说通常要比入耳式耳机更贵。

韶音本身也是很早就开始做开放式耳机这个品类，销量也一直是领先的。此前耳夹式耳机由于结构限制，普遍只能采用单振膜单元设计，限制了低频部分的表现。但是目前韶音给出的双振膜对置方案，很大程度上解决了这个问题，其最终的实际表现甚至可以媲美一些旗舰耳挂式耳机。如果您更喜欢耳夹式的佩戴，并且有着千元左右的预算，那么这款耳机是个不错的选择。开放式耳机最近几年确实市场反馈很好，远超当初对这个品类的预期，有市场就会有人去想办法解决各个问题，随着未来技术的不断发展，有朝一日，开放式耳机也能做到和入耳式耳机一样的音质表现，甚至更好。