2016年10月19日 星期三

動鐵式耳機的原理和眾多巨大不可彌補的缺憾




今篇主日信息中,
日華牧師為大家詳細分享動鐵式耳機的原理和眾多嚴重缺陷,
以及這些耳機生產商如何欺騙世人,
以落後100年的科技,
裝扮成最昂貴的入耳式耳機。
其實動鐵式耳機不單音域窄,
而且低音極單薄、人聲扭曲、高音刺耳、定位凌亂,
亦非常容易損壞,並不耐用,
聲音更加不會越「煲機」越好!
我們若要了解動鐵式耳機的眾多缺點,
就要先理解非動鐵式耳機,
亦即一般動圈式耳機的發聲原理。
基本上,各種不同大小的喇叭,
都是以動圈式原理設計,
大家必須留意,這裡不是指耳機,而是指喇叭。
 
傳統動圈式耳機或喇叭的發聲原理非常簡單,
圖中是動圈式喇叭的結構。

喇叭底下有一塊永久磁鐵,
形狀是一個中間空心的圓形,看起來像甜甜圈。
 
 
一般而言,上面是北極、下面是南極,
而磁鐵中間的空心位置,
有一個圓筒,外面包著銅線圈,    
銅線圈的兩端,連接到傳達聲音訊號的擴音機。
圓筒上方的圓周,連接著喇叭表面,
發出聲音的震膜中央位置。

一般而言,這都是紙造的紙盆。
而震膜的最外圍,連接橡膠所造的一個圓環膠邊,
稱為折環,折環再連接到一個固定紙造的震膜盆架。
當聲音訊號由擴音機,傳到環繞圓筒的銅線圈時,
由於音頻訊號是一個由正到負,不斷上下變動的波形,
根據物理學的電磁波原理,
聲音訊號會使銅線圈產生不斷變換的南北極磁場。
從而與圓筒外圍的永久磁鐵,
產生一時相吸、一時相拒的上下震動。


例如︰鋼琴中音C,是一個一秒產生約261次,
由正到負完整的波形聲音。

所以,當中音C的聲音訊號傳送到銅線圈,
圓筒一秒內就要完整地上下震動約261次。


當圓筒推動紙盆震膜,
於一秒內上下震動261次,
震膜再把空氣每秒震動261次,
繼而空氣的震動,就會傳到我們耳中,
由耳膜接收中音C的聲音。


又例如︰一個中音C之上的A音,
是一個一秒產生440次波形的聲音,
它會令喇叭震膜產生一秒440次震動,
從而產生A音。


所以,當擴音機發出音樂訊號到喇叭,
訊號經過銅線圈後,喇叭就會播出音樂聲,
一秒內產生的震動次數,往往數以萬計,
從而播放出多種樂器和人聲混合而成的音樂。
以上就是一般喇叭,即動圈式喇叭的發聲原理。


而大家手上的錫安劍系列耳機,
與動圈式喇叭的發聲原理亦相同。
但動鐵式耳機單元的發聲原理,
與動圈式設計卻完全不同。


動鐵式的發明比動圈式更早,
其實是一種比動圈式更落後,
並且是極為間接發聲的設計。


比較之下,
動鐵式能夠發出的聲音原音度較少、音域較窄、動態更少。

原因何在呢?

首先讓我們了解一下動鐵式耳機的結構,
圖中就是動鐵式耳機單元的結構圖。


首先,是兩塊永久磁鐵。
第二,是一個橫向U形,
繞了銅線圈的金屬條,這就是所謂的「動鐵」。


當音樂訊號由擴音機傳送到動鐵,
就會令U形動鐵,
好像動圈式耳機一樣,
產生不斷轉變的磁極。

當U形鐵是北極,
就會與永久磁鐵的北極相拒,
並與南極相吸而被拉向下;
當U形鐵是南極,
就會與永久磁鐵的南極相拒,
並與北極相吸而被拉向上。



所以,當音樂訊號由擴音機傳送到銅線圈,
U形鐵就會不停上下擺動。


推動連著U形鐵上方的一枝小驅動棒,
再去推動上方的震膜,
以不同頻率震動,發出聲音。
正因為這款耳機的發聲原理,
是以U形鐵的上下震動而發聲,
所以就名為動鐵式。
所以大家會發現,對比之下,
動鐵式是以槓桿弧形打圈的方式上下震動而發聲,
動圈式是以絕對垂直的震動而發聲。
但日華牧師分析,這種動鐵式設計,
其實只是將一個二百年前發明的電報機,
改造成耳機單元。
並且,由於動圈式喇叭被發明後,
明顯比動鐵式優勝,所以100年前的人,
早已放棄用動鐵式原理來製造喇叭。
只是近年騙人的商家,
再推出動鐵式耳機作為噱頭。


而動鐵式耳機的原理,
根本如同一部電報機。


原理實在是非常簡單,
只要有一條通電的電線,
不斷切換為打開和閉合電路,
發訊號的一端,就能發出摩斯密碼,
傳輸到接收訊號的遠方。

而接收訊號的一方,
則要把銅線繞在一支固定的鐵釘上,
形成一個線圈,當有電流通過線圈,
就會產生磁極,令鐵釘上方的鐵片,
被磁力吸引而打在鐵釘上。


如此,就可以藉著不斷打開和閉合的電路,
導致鐵片拍打鐵釘發出聲音,
將摩斯密碼記錄下來。

電報機的運作原理與動鐵式耳機單元發聲的原理基本相同,
只是把直立的鐵釘扭曲成為U形的動鐵。

發聲時不是以鐵片打在鐵釘上,
而是當U形動鐵因磁場變動而上下震動時,
推動連接在U形鐵的小驅動棒,
以槓桿的圓弧形方式,再推動震膜而發出聲音。


但日華牧師指出,以動鐵方式發聲,
有以下幾個極為嚴重的缺陷。

一、U形動鐵上下擺動的範圍非常狹窄,
所以動鐵式耳機所能發出的音域,
同樣是非常狹窄。


二、由於動鐵式U形鐵,是以一秒上下擺動過萬次,
震動上面的震膜發出聲音,
所以這兩個位置,會因震動過多,
短時間內就產生金屬疲勞而斷裂,
即圖中,U形彎位的槓桿位置及推動震膜的小驅動棒,
並小驅動棒和U形鐵與及震膜連接的地方。


所以大家在這裡就可以清楚看見,
對比動圈式和動鐵式在物理上會損壞的地方,
動圈式損壞較少,也耐用很多。
因為,動圈式只有最大面積的震膜紙盆和包圍紙盆的橡膠折環,
才會因上下震動太多而損壞,
所以,至少使用數萬小時以上,才會因勞損而破裂。


但對比動鐵式的單元,其U形鐵和小驅動棒,
42只要使用數百小時,就必會出現如影片所見,
當把一支U形的萬字夾不斷拉合時,
槓桿位置就因金屬疲勞而折斷。


不過,這只是示範了一個動鐵單元的一個接合位置出現的斷裂,
如果是多單元的動鐵,
會損壞的地方會再按單元的數量以倍數增加。

因此,動鐵式耳機並不如錫安劍這種動圈式耳機,
聲音越「煲機」就越好聽。
相反,那些所謂十二單元的動鐵式耳機,
於「煲機」超過500小時後,
必定會有一個或以上的單元,
因為不同位置的金屬疲勞而損壞,不能運作。


所以,這些製造動鐵式耳機的廠商,
根本知道動鐵是一種非常易壞的損耗品,
是「惡意淘汰」巔峰。

如想知道甚麼是惡意淘汰,
詳情請參閱「2012榮耀盼望第127篇之惡意淘汰」的主日信息。


三、由於動鐵式耳機的音域非常狹窄,
生產商為了彌補這個缺陷,
就將多個不同音域的動鐵式單元組合起來,
成為一個多單元的動鐵式耳機。
例如市面上四單元、六單元,
甚至十二單元或以上的動鐵式耳機。


但多單元耳機,
雖然每個單元都負責不同音域,
但使用的單元越多,
彼此之間的音頻就無可避免地出現不同相位而產生的波形重疊,
令音頻互相抵消或增大,進一步破壞原音。


多單元設計的耳機,
亦會令音色變得雜亂無章,
即大家試劍時,
常常會形容動鐵式耳機的音色,
出現「炒埋一碟」的現象。

加上,動鐵式單元的聲音,
不如傳統動圈式耳機的震膜,
以錫安劍耳機為例,
震膜是以垂直方向直接發出音頻,
聲音就不會因為折射而產生定位錯亂,
以及聲音不同步的問題。


但動鐵式的震膜和單元洞口,成一直角,
聲音要由震膜經過金屬外殻的多重反射,
再傳到外殻的洞口才能夠發出聲音。

所以,即使是一個單元的動鐵式耳機,
也無法避免因折射而產生衰減、定位錯亂和聲音不同步的問題。


但假如是多單元的動鐵式耳機,
每一個單元的聲音,
不單自己要經過折射,
更要經過整個耳機外殼,
並且和其他動鐵單元金屬外殼,
作出多重折射,才穿出耳機洞口,
傳送到聆聽者的耳中。


你能夠想像,
對比動圈式耳機是完全不經反射進入耳中,是天淵之別,
當聲音經過如此多重反射,
只會令音色產生更多問題,
就是剛才提到的衰減、定位錯亂和聲音不同步,
亦會令不同單元所產生的聲音,
出現時間無法對準、音頻因重疊而互相抵消或不正常地增強等缺點。

試舉一個例子,當有一個玻璃杯在你面前打破了,
你單憑聽覺就會知道發出聲音的位置,
但是如果你是坐在一個細小的金屬箱內,
因為聲音反射,就不可能判斷聲音的位置。
但以上任何一個問題,
卻早已完全不會出現在動圈式單元的錫安劍耳機。

相反,動鐵式要退後一百年的科技,
才重新製造一種會有這樣多問題並聲音雜亂無章的耳機。

四、動鐵式耳機會在多個位置出現金屬疲勞,
並不會如動圈式耳機一般,
聲音越「煲機」越好聽。
如錫安劍這類動圈式單元,
無論是紙盆或是橡膠折環,
都會因長時間「煲機」而變得越用越柔軟鬆弛,
令聲音的動態感更佳、低音更圓潤、
人聲更平順、高音更清晰順耳。

相反,動鐵式耳機於「煲機」後,
會因為金屬疲勞,而出現結構損壞,
甚至完全斷裂,越是「煲機」,
音色就會越差、越扭曲。


就算一個動鐵式耳機在未損壞時,
都會因金屬疲勞,
而令到所有U形和連接位,
產生上下搖動,力度不平均的現象。

就如同你把一條萬字夾不斷開合,
過程中你會發現開合時全程的阻力會慢慢地變得不平均,
某些位置阻力大,某些位置會阻力少,
最後就會完全斷掉。


所以,動鐵式耳機煲機500小時後,
所有的U形和連接位都正在發生以上情況,
你又怎能期待可以聽回原音?

因為,要做到原音根本是一個神話!

五、由於動鐵式耳機的U形金屬條,
是以槓桿方式推動小驅動棒,
再推動震膜而發聲。

基本上,動鐵式是以一個弧形打圈的動作推動震膜,
對比動圈式以絕對垂直的方式推動震膜,
單單計算這一點,
動鐵式已經絕不可能產生純正、不扭曲的聲音。
又怎可能會比動圈式更好呢?


第六、由於動鐵式的耳機單元,
是使用U形動鐵的上下震動而發聲,
所以,廠商製造時,
為了避免於短時間內發生金屬疲勞而損壞,
必定會以非常堅硬的金屬作材料。
亦因此導致U形動鐵的上下擺動距離,
即所謂「衝程」受到限制。


所以,一般廠商和售貨員,
都必定強調動鐵式耳機的音頻反應快,
適合聽靜態音樂和偏中高音的人聲或樂器。
但這明顯是因為動鐵的震膜擺動「衝程」受到嚴重限制,
而編造藉口,掩飾動鐵式的缺點。
將缺點說成特色,實在是荒謬之極!

第七、當各位肢體早前於坊間「試劍」,
尤其是試用高價耳機,
店員都普遍會向大家指出,
需要使用耳擴才能發揮高價耳機的性能,
而其中一種,就是所謂的多單元動鐵耳機。

但日華牧師早前已藉精華短片作出分析,
耳擴只會令音色變差而不會變好,
並且提及他一直都是以推大音量及作出EQ調整,
來模擬「全音域」的假象。
所以他是以一間2000人教會的聚會音響,
來製造現在的耳擴功能,
這種經驗,並不是一個躲在試音室的工程人員,
或獨自一個在錄音室錄音和編曲混音的編曲人員可以對比。
日華牧師所做的,比他們難上十倍,
所以,日華牧師是可以肯定,
坊間的小型耳擴是沒有用的產品。

總括而言,研究錫安劍耳機的日華牧師指出,
動鐵式耳機完全是一個騙局。



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Ref: 錫安日報 2012 榮耀盼望 vol. 336 (20160717):



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