老羊音频科普 篇一:一款耳机是如何设计开发制造出来的

2019-09-16 17:48:48 5点赞 17收藏 1评论

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随着大家生活水平的提高,越来越多的朋友开始选择好的耳机来提高自己的生活品质。市场上的耳机从几块到几十万之间,而一条好耳机究竟好在哪些地方,一条耳机是怎样设计制造出来的,想必有很多朋友都有着很大的疑问,so,仅此文,将我所看到的耳机设计制造过程告诉大家,同时也告诉大家,是什么影响了一条耳机的好坏。

先上一个简单的流程图。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

耳机开发基本流程图


以上就是一条耳机的开发流程,接下来我们将按顺序介绍每个环节的过程。配图都是我手机里的一些图,不全,有些东西就没有拍图也敬请谅解。


耳机本体部分

1:ID外观设计

对于一款耳机而言,外观设计是第一要素,一方面一款耳机的外观决定了消费者的第一印象,另外一方面一款耳机的外观将会对声音产生比较大的影响。一般这个部分是由艺术审美水平较高的工业设计师进行设计,同时在设计过程中,声学及结构工程师也会参与,避免特别影响声学结构甚至是无法开模具的情况出现。由于不同的外观设计将使用不同的工艺,本文以最传统的塑胶耳壳情况进行后续步骤的描述。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某耳机ID设计



2:声学结构设计

当外观设计完成,工业设计师将没有内部结构的3D文件移交到声学工程师/结构工程师,进行声学结构的设计。这部分主要涉及到以下几个方面,1:发声单元的安装,2:前后声学腔体的大小,结构,形状及透气孔的大小,位置设计,3:出音方式的设计。

以上三个方面是最主要的组成部分,对于一款动圈耳机来说,动圈单元将耳机的前后声学腔体分开,前后腔体分别对声音的音色有着不同的影响,可以通过后面的调音网布对声音进行调节。当然,还有一些特殊的声学结构会对声音产生一些特殊的影响,在这一部分做的好需要花费大量时间,而一个好的声学结构对声音的影响非常大,好耳机和差耳机在这个部分就会拉开差距。动铁耳机的声学结构则相对简单,前腔体出声管设计比较重要,后腔体相对没那么高的要求。

当然了,不是说声学结构越复杂越好,只要声学结构合理,跟发声部分的配合更重要。在我刚入行的时候碰到过声学结构不合理的情况,最后我们花费了很大的努力,勉强将声音做到了一个还可以的程度,但是距离真正的优秀还有很大的提升空间。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某圈铁耳机结构设计调整过程


3:工程手板

工程手板很简单,就是当结构工程师/声学工程师完成了结构设计之后,会通过3D打印或者是CNC锣出来一个形状,通过这个形状进行声学结构的验证和组装配合结构的验证,同时这个手板也是用来做第一次调音的,价格比较昂贵。

当然还有一种工程手板就是最初在ID设计结束之后就做出来的手板,那个的目的在于试佩戴,没有内部结构,价格低廉,但是好的耳机会在这里进行很细致的调整,通常会做很多来确保佩戴舒适。手边正好有正在开发阶段的NF AUDIO公模的一个工程手板图,发来给大家看看。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某公模耳机手板


4:发声部分设计

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某款动圈单元爆炸图


这部分是对声音影响最大的部分,从动圈耳机来说,这个部分就是动圈喇叭。动圈喇叭的磁铁音圈膜片盆架华司护盖调音网布胶水等一系列的部件都会对声音都会产生特别大的影响,然后具体到每个细节,比如膜片材质的选择,纹路的选择,成型方式的选择,磁铁的磁通量,磁间隙等等特别多的细节都会对声音产生比较大的影响。

动铁耳机相对比较简单,全球范围内能制造动铁单元的企业并不是很多,一般来说,选择现有的动铁单元就是了。当然,如果您有足够的资历或者足够的订单量,也可以让动铁厂商帮您专门开发定制,然后签署排他协议,那样,别人要仿你的耳机就没那么容易了,只能说接近,无法一模一样。能否定制自家动铁单元也是耳机厂家实力的一个体现。圈铁就是两个都得有,一般常规的习惯是开发动圈单元来配合现有的动铁单元。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某动铁单元开发


发声部分设计占了一款耳机声音至少百分之50以上的分量,廉价耳机与贵价耳机的声音差距很大一部分都在这儿。喇叭能做响的企业无数,但是喇叭能做好的企业寥寥无几,这个需要一个很长时间的技术沉淀和非常强势的供应商配合才可以达到。

5:声音调试

声音调试,也就是俗称的调音,就是在这个阶段。调音是一个技术+艺术的活儿,首先你得知道,你需要的是什么样的声音,符合市场的需求和产品的定位。你还得知道,当喇叭装进腔体之后,会产生怎样的变化。不同企业的做法会有不一样,有的企业会首先通过声学仿真将整个耳机的曲线做出来,而有的企业更多是凭借经验进行制造,二者孰优孰劣还是取决于最终的结果,我见过很多仿真特别漂亮出来特难听的耳机,也见过很多没仿真但是声音调到很出色的产品。音频行业和电子行业最大的区别就是,声音,并不仅仅是实现功能。

动圈耳机的调音通常在前后调音孔,出音孔通过调音网布或者调音纸,吸音海绵来控制不同的音色,当然,一个好的耳机,在调音的部分是会结合发声单元部分,甚至声学结构一起进行调节的,就是一个反反复复的过程,有的时候也需要一点点运气,毕竟影响因素太多,不同厂商同样标号的调音纸调音网布声音都有很大的差异,有时候恰好碰到了就特好听,有时候因为一点胶水的事情,声音就怎么都不对,特有意思。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某耳机调音全组件拆解


对于动铁耳机而言,在确定单元的情况下,分频器设计,分频元器件参数,声管结构尺寸与调音滤网,这些东西对声音的影响比较大。元器件的型号对声音也有着很大的影响。圈铁耳机就是两个部分都得结合,但是由于动圈与动铁单元本身的衰减速率差别过大,加上结构复杂混乱,很难做出高级的声音,在中端耳机倒是非常讨巧的做法。教大家一个小技巧,如果一款动圈或圈铁耳机,没有固定结构,而是采用传统动铁定制耳机那种接声管的方式来制作,那么他在声音的一致性把控上就会很容易出现一些问题,毕竟涉及到动圈的话,前后腔体不固定还是比较容易出现问题。


一款耳机是如何设计开发制造出来的

某多单元动铁耳机声学仿真




比较好的耳机还会在这个阶段筛选出一些好的硅胶套,不同硅胶套对声音的影响比较大,选择一个佩戴舒适同时声音良好的硅胶套也是调音中比较重要的组成部分。在这个部分的粗调通常是通过看曲线,而微调必然是需要靠人耳进行试听对比的,两者结合才可以达到更好的效果。

声音调试这个部分决定了最终声音的走向和完成度,这个部分通常是由品牌方与代工方共同沟通完成,一条好的耳机,就是不断的磨出来的。当然,这一步的调音只是粗调,因为线材通常还没有做好,手板的材质,表面光滑程度和最终成品还存在比较大的差距,在之后还会有一个二次调音的过程。这是teamwork,当然,如果一个人可以完成,那么这个人称之为调音师也是可以的,但是更多情况下是由声学产品经理+声学工程师+艺术顾问等一系列人共同完成。

6:耳机模具

上面验证结构是合理合格之后就可以去开模具了,模具的精度会比较影响产品最终的品质感,同时,不同的材料也会影响品质感,也会影响声音。通常开模具的时间比较长,当模具搞定,做好外壳,做好外观处理之后,耳机的主体部分基本上就算完工了。

线材部分:

1:线材结构设计

线材外观也是ID设计的一部分,一款耳机的ID设计完成之后,线材的外观,比如说是直线还是绞线,就已经确定了,然后需要设计一下线材的结构,比如说分线是拆开焊接还是整条直接穿过,尾插,中档,SR(也就是在耳机端那块增加弯折寿命的橡胶),有的时候还有麦克风,都需要进行结构设计,以实现功能性。

2:线芯选择

线芯选择包括外部表皮材质的选择,内部导体材料和支数的选择,内部抗拉力的防弹丝的选择,在这个部分中,主要强调的更多的是实用性,线材手感及线材耐久度。当然,对于一些高端耳机来说,线材同样具有一定的调音作用,会在线材的选择上更加的细致。绝大多数低端耳机都是采用线材厂现有的线材进行适配,而高端耳机通常会提出自己的要求,从抽线基开始实现所需要达到的效果。

3:线材模具

线材需要与耳壳配合,并与插针配合,这个在一般情况下是需要单独开一些模具的,比如说插头的内外模,中档的内外模具,麦克风壳的模具,SR的模具。当然,线材模具的成本相比耳壳模具来说会便宜很多,但是如果希望达到很好的配合,并且得到比较好的拉力,摇摆测试成绩的话,还是需要花一点心思的。

4:线材制造

这部分就是线材制造了,制造完成之后还会涉及到线材的检测。在这项任务完成后,除了组装过程中还需要打结或者打固定铜扣之外,线材部分就算全部完成了,线材厂通常和组装工厂分别属于不同的厂家,线材厂家会把线材交货交到组装工厂,准备进行下一步的生产。

一款耳机是如何设计开发制造出来的

某耳机线材


成品部分

1:二次声音调试

当耳壳,发声单元,线材都完成之后,就会进行二次调音。首先是按照第一次调音得出的调音网布,海绵,分频器等参数进行组装,通常情况下这个声音会和手板的声音存在一定的差异,当然,由于耳壳内壁更加光滑,声音传递会更加顺畅,失真会更低,声音也会更加规整一些,但是有时候这种变化就会打破原有声音的平衡,这个时候声学工程师就会对调音参数进行一定的修改,以期达到最好的声音效果。这部分通常还会对硅胶套进行最终的确认,因为硅胶套对声音的影响还是比较大的。

在这部分完成之后,研发过程基本就算完成,通常工程部门就要开始做SOP(标准作业指导书),检测标准,并且完成整个产品的物料BOM表,采购部门也会下相关的物料及辅料订单,在物料到达之后由检测部门负责进行进料检验,进入生产前的准备。

2:试产

之前的步骤都是在实验室完成,在这一步,就要开始进入生产线了。试产通常是小批量进行的,在这个环节,一方面是确定每道工序所花费的时间,并合理的安排生产线。同时,一些在工程师看起来“理所应当”的事情,由操作工人操作的过程中会出现一些问题,这个部分也需要及时发现。还有一种更加极端的情况是,耳机的设计存在一定的问题,如果大规模量产会碰到很多的问题点,比如说曲线不一致,耳壳上下盖结合不紧密,线材焊接完成之后会产生短路等一系列各种让人意想不到的情况出现。通常这些问题出现来自于设计缺陷及供应商货样不一致,通过试产就可以及时发现这些问题点,进而想办法将问题解决。

在试产完成之后还有大量的检测步骤需要做,比如线材的拉力测试,摇摆测试,跌落测试,盐雾测试,恒温恒湿测试等等一系列的标准检验。这个环节可以很清楚的看出一个组装工厂是否专业,通常情况下,这些环节都做的比较好的工厂,产品良率会更高,返修会更少。一些好一点的耳机企业会进行多次试产,数量逐渐增加,以确保量产的良率及效率。在这个部分完成之后通常也会去做一些例如CE认证ROSH认证,进而合法的在某些渠道进行销售。

3:量产

当试产完成,问题点也基本排查清楚之后,就可以开始量产了,量产之后就可以开始在市场上进行销售了。量产最关键的是产品的一致性,这个部分是由工程部门提供标准,检测部门把控,还有就是生产效率的提升,不良率的下降等一系列过程。通常一个好的生产企业在这个部分由于经验丰富,产能爬升速度快,良率高,可以更好的保证大家拿到手里的产品品质。


一款耳机是如何设计开发制造出来的

某耳机生产线


以上就是一条耳机从设计开发制造的一个基本流程,当然,任何一件事情的完成都不是一成不变的,很多廉价耳机会省略其中很多步骤,对于一款价格超级低廉的耳机来说,可能就是购买现成耳壳,购买合适尺寸的单元,购买线材,然后找几个人焊在一起也就OK了,当然,如果对于一些更加高端的耳机,上面的步骤基本上都不会少。

一条优秀的耳机,是从设计开发到生产的每个环节都必须做到优秀,任何一个环节出现问题,都会对产品的品质造成影响。一条优秀的耳机,不仅仅是声音的优秀,产品品质,耐用性,佩戴舒适性,一致性等方面都应该做好,才配得上“好耳机”这个称呼。谨以此文抛砖引玉,希望更多的朋友们在讨论耳机的时候,更加理性,客观一些,而不是一味的讨论“玄学”。希望大家理性发烧,用音乐为我们的生活添加更多的色差。


Q&A

1:耳机是不是越贵声音就越好

并不是,影响耳机价格的因素非常多,品牌,研发费用,销售渠道与销售量,推广费用等一系列因素都会影响耳机的价格。定价更多的体现在产品的定位上,而声音只是达到这个定位的一个组成部分。建议如果大家在买耳机的时候比较关注声音的话,就尽量选择一些口碑比较好,时间比较长,销售渠道比较丰富的品牌,对于销售商比较少,来路不明的一些国外高价品牌稍微留个心眼,有条件耳朵收货就好。

2:频响曲线一样是不是代表着声音就一样

这个必然不是。频响曲线的作用最主要的就是在调音的粗调阶段,还有就是生产的品质管控阶段,对于动圈耳机来说,频响曲线只能说明一个声音的走向,对于多单元动铁和圈铁耳机来说,连声音走向都说明的不清楚,因为涉及到分频这边,各个单元的阻抗和能量分布对最终听到的声音效果都有很大的影响。当然,曲线好的耳机不一定好听,但是曲线不好的耳机绝大多数情况下都不好听这个原则还是可以参考借鉴的,一个厂家,连频响曲线这么基本的技术都做不好,还能指望他们做出多好的产品呢?

3:我去买假耳机,声音和真的会有多大差别

这个得具体情况具体分析。有些假的耳机声音做的和真的很接近,而有的假耳机除了外观有点像真的,和真的声音没有半毛钱关系。个人不建议大家购买假的耳机,因为没有保障,其实现在国产一些低价位的耳机表现都很优秀了,大家不妨多关注一下。

4:国产耳机和国外耳机有什么区别

没有本质上的区别。对于国外耳机而言,有些品牌的旗舰会在自己国家生产,而绝大多数耳机也是交给国内这边进行ODM,有些品牌的所有耳机都是由国内进行ODM生产的。国产耳机经过接近30年的发展,已经拥有了全球最完善的产业链,从技术角度而言,已经走在了全球的前列。当然,从整体产品的思路而言,国内耳机和优秀的国外耳机比起来还是有一定差距的,差距主要在外观,声音的艺术性方面。这几年国产耳机的进步飞快,在国外也获得了非常多的好的口碑,在全球范围内也具有了很强的竞争力。大家不要带着有色眼镜看国产耳机,当然,现在这个圈子还比较混乱,无论国内还是国外,都有一大堆吹牛逼吹出来的品牌,这个也是一个没办法的事情,而且国内的营销环境很差,跟手机圈一样,水军黑子喷子满天飞,希望大家能够理性看待这个问题,产品说话,而不是人云亦云,祝大家早日买到自己喜欢的耳机,享受有高品质音乐的生活。


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