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第 38 卷 第 1 期 项京朋等： 基于入耳式耳机电阻抗特性的个性化均衡研究 33

型的准确性。可以从图中清晰地看到测量结果与仿 间感的认知，需设计均衡方法准确地消除高 Q 值共
真结果中传递函数位于 5.8 kHz 与 8.6 kHz 处的两 振峰。
个共振峰分别对应于电阻抗曲线上的第二、第三个
120
共振峰。由于 8 kHz 以上已经超出了集总参数模型 К᏿र᏿఻-ᴂᒛ͜᤬Ѧ஝
FEC᏿఻-ᴂᒛ͜᤬Ѧ஝
要求的低频假设范围，电阻抗第三个共振峰的位置 115
没有完全对应于传递函数的高频共振峰。 110
ܦԍጟ/dB

95 ͜᤬Ѧ஝฾᧚ፇ౧ 18.3 105
͜᤬Ѧ஝͌ᄾፇ౧
90 ႃ᫾ઈ฾᧚ፇ౧ 18.2 100
ႃ᫾ઈ͌ᄾፇ౧
85
18.1 95
ܦԍጟ/dB 80 18.0 ႃ᫾ઈ/W 10 3 ᮠဋ/Hz 10 4
75
17.9
70 图 8 入耳式耳机 HETF 测量结果与 FEC 耳机
17.8
HETF 测量结果对比
65
17.7 Fig. 8 Comparison of measured HETF of insert
60
17.6 earphone and FEC headphone
10 3 10 4
ᮠဋ/Hz
2.2 基于电阻抗特性定位HpTF共振峰
图 7 对比 HETF 与电阻抗的测量结果和仿真结果
个体间外耳的生理结构存在差异，特别是不同
Fig. 7 Comparison of measured and simulate
的耳道的等效体积与长度会直接影响 HETF 共振
HETF and impedance of loaded earphone
峰的位置。耳机与耳道形成的空腔在模型中表现相
当于前腔声顺的一部分，较长的耳道或是半径稍大
2 基于电阻抗的个性化均衡
的耳道具有更大的等效体积，声顺也相应增大。这
2.1 耳道内畸变声压 种具有个性化特性的物理量，决定了耳道堵塞后耳
耳机的头中效应由多种因素构成，其中一个主 道的辐射阻抗以及HETF都存在个性化差异。
要因素是佩戴耳机而导致从耳道向外看去的辐射 图 9 对比了模型中不同耳负载情况下耳机的
阻抗Z 4 发生变化所引起HETF中不自然的共振峰。 HETF与电阻抗曲线仿真结果。在模型中改变耳负
定义开放耳道口处的声辐射阻抗为Z 1 ，如果一款耳 载阻抗对于拟合出的电阻抗曲线与 HETF 都有相
机佩戴时耳道的辐射阻抗与开放耳道时的辐射阻 似的影响，共振峰位置也体现出了二者之间的对应
抗相近，即满足 Z 4 ≈ Z 1 则可以称这款耳机为自由 关系。
场等效耦合 (Free-air equivalent coupling, FEC)耳 100
)&5'-࠵ࠔሥ
机 [8] 。FEC 耳机的结构往往是全开放式的罩耳式 )&5'-ܸࠔሥ 18.3
95 ႃ᫾ઈ-࠵ࠔሥ 18.2
耳机，这类耳机在听感上相比入耳式耳机声场更为 ႃ᫾ઈ-ܸࠔሥ
开阔，头中定位效应较为不明显。 90 18.1
图 8 对比了使用人工耳测量所得入耳式耳机 ܦԍጟ/dB 85 18.0 ႃ᫾ઈ/W
(AKG K330)与开放式耳机(Sennheiser HD650) 的 17.9
80 17.8
HETF。虚线代表的 FEC 耳机 HETF 主要的共振
17.7
峰由 3 kHz 附近的耳道 1/4 波长共振峰与 8.5 kHz 75
17.6
附近的耳道 3/4 波长共振峰构成。而入耳式耳机的 10 3 10 4
ᮠဋ/Hz
HETF 在 5 kHz∼6 kHz 段有一个幅度超过 6 dB 的
图 9 入耳式耳机与不同耳负载耦合时的 HETF 与
高 Q 值共振峰，这个共振峰是第 1.3 节中提到的由 电阻抗曲线的仿真结果
于堵塞耳道从而改变耳道向外方向辐射阻抗造成 Fig. 9 Simulate impedance curves and HETF
的。鼓膜处不自然的声压会影响听觉系统对声音空 with different load