物換星移,改朝換代,人事如此,產品如此。音響產品隨著電聲科技的變化和進步從而也帶來不少的改變和優化,就發聲單元而言,近年也有不少革命性的技術,去改良固有的做法,並為產品生產商和音響品牌帶來更大的產品多元性和更多的元件選擇。

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新世代發聲器件:MEMS 單元

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物換星移,改朝換代,人事如此,產品如此。音響產品隨著電聲科技的變化和進步從而也帶來不少的改變和優化,就發聲單元而言,近年也有不少革命性的技術,去改良固有的做法,並為產品生產商和音響品牌帶來更大的產品多元性和更多的元件選擇。

物換星移,改朝換代,人事如此,產品如此。音響產品隨著電聲科技的變化和進步從而也帶來不少的改變和優化,就發聲單元而言,近年也有不少革命性的技術,去改良固有的做法,並為產品生產商和音響品牌帶來更大的產品多元性和更多的元件選擇。
圖片來源:USound.com

眾所周知,幾十年來,發聲單元主要都是以動圈方式驅動,不同大小尺寸的高中低音耳機和喇叭,大多數是以動圈式單元為主發聲的元件,各大耳機和喇叭牌品,多年來為動圈式發聲技術,花了不少心血,締造佳品以追求更佳的音質和音色風格。當然除了動圈式單元,多年來業界也有不少不同類型之單元技術,如靜電式單元、平板式單元等也是為數不少,可配合不同的應用和產品的定位。

近年,隨著入耳式耳機和真無線藍牙耳機 T.W.S. 的盛行,針對此類產品的發聲單元也有不少的技術突破,為求滿足用家對音質的要求,包括高清音頻(high resolution)、產品聲學結構的要求和耳機外殼的大小限制,甚至發聲元件的效率從而影響耗電量和使用時間等,除了傳統動圈式的發聲單元外,新興的小型單元技術,更是推陳出新,帶動市場改變。

不同品牌的入耳式耳機也是近年音頻產品其中一個主要範疇,包括行內歷史悠久的、新興的,林林總總,各式各樣,價格由低至高都有。有線入耳式耳機價格可以由幾十元到十萬八萬也不足為奇,中價水平的有線入耳式小耳機近年很多採用動鐵技術(平衡電樞式)發聲單元作聲學調節和品牌風格,市場上有很多不同的技倆和做法,有動圈式配合動鐵式(平衡電樞)單元調音,簡稱「圈鐵」, 更有多動鐵式單元,可以在一隻小耳機上內置高達 20 多個動鐵單元,當中不乏頻譜範圍的配合、相位等聲學的調節,還不要忘記那些音頻和聲學工程師不辭勞苦的心血,所以有些型號價格很高也是很自然的。

動鐵式單元靈敏度比動圈式高,聲音的細緻度和分析力一般勝於動圈式,而且體積確實較小,所以非常適合入耳式耳機所採用,唯多數動鐵式單元稍遜的可能是低頻的潛力和伸延度,所以很多耳機也是配合動圈式單元負責低頻聲音而形成「圈鐵」混合的產品。

物換星移,改朝換代,人事如此,產品如此。音響產品隨著電聲科技的變化和進步從而也帶來不少的改變和優化,就發聲單元而言,近年也有不少革命性的技術,去改良固有的做法,並為產品生產商和音響品牌帶來更大的產品多元性和更多的元件選擇。
圖片來源:USound.com

論有線或無線,高清音頻也算是標配功能。此外,耳機對於外形的設計美學和佩戴的舒適度也都是重中之重,所以各大電聲元件生產商和聲學科研專家不斷研究革新和改良,近年陸續推出現一種 MEMS 發聲單元,如 Usound、xMEMS 等。

「MEMS」是 Microelectromechanical Systems 的縮寫,中文為微機電系統,是將微電子技術與機械工程融合到一起的一種工業技術,它們都是以半導體製程機械結構的技術或工具製造方法,其操作範圍在微米尺寸內,這些元件通常由矽組成。

物換星移,改朝換代,人事如此,產品如此。音響產品隨著電聲科技的變化和進步從而也帶來不少的改變和優化,就發聲單元而言,近年也有不少革命性的技術,去改良固有的做法,並為產品生產商和音響品牌帶來更大的產品多元性和更多的元件選擇。
圖片來源:xmems.com

近年手機、耳機所採用的內置通話咪高風主要都是以 MEMS 技術的 MEMS 咪高風, 而 MEMS 發聲單元都是基於同樣技術的一種元件,MEMS 的發聲震膜以直接彎曲產生橫向應變,沒有多餘的位移量進而產生波動,藉此直接發出音訊,所以效能相對較高。儘管 MEMS 單元比電動式單元需要更高的電壓位,但整體功率消耗卻比較低。由於 MEMS 單元本身的阻抗本來就比較高,因此需要較低的驅動電流。

有實驗結果比較,發現新興 MEMS 單元耗電量比動圈單元甚至動鐵單元還要低:

MEMS
(Ganymede)

動鐵
(26824BA)

動圈
(HS330)

0.11mA

0.33mA

1.92mA

測試訊號:1kHz SPL 94dB 

MEMS 單元另一個合用在小耳機的原因就是體積可以更少,可以很靈活的組裝在耳機內,尤其在帶電池的藍牙耳機,同等的體積內可以放較大的電池,從而延長續航力,又或是放置更多功能性的傳感器,作更多的功能,可謂相得益彰。

物換星移,改朝換代,人事如此,產品如此。音響產品隨著電聲科技的變化和進步從而也帶來不少的改變和優化,就發聲單元而言,近年也有不少革命性的技術,去改良固有的做法,並為產品生產商和音響品牌帶來更大的產品多元性和更多的元件選擇。
圖片來源:USound.com

MEMS 單元本身便是建構在 PCB 基板上。揚聲器可與無線耳塞、耳機、穿戴式裝置等電子產品電路元件一起輕鬆整合到 PCB 中,能夠大幅縮短設計音訊產品聲學結構方面所需的時間。

此外,MEMS 單元也擁有較寬頻寬,有些超越高清音頻的標準(>40kHz),驅動單體可輕鬆媲美動圈式和多個單體動鐵式配置,為高清音頻的耳機帶來一種更突破的元件選擇,MEMS 單元有較少的相位變動和較低延遲,所以對音頻調節和主動抗噪音調節方面也是較為方便及有效。

當然,在音頻產品上,要取代行之已久的動圈式單元發聲機制,非一朝一夕,還需要不少時間去配合和測試,成本、生產流程和設計各方面都是缺一不可,用家們還需要待更多採用 MEMS 單元的耳機產品推出市場,作出不同的比較和實測才能進一步體驗其音質、音色的分別。

聲音乃是一種感官的體驗也是一種藝術的塑造,音頻產品就是用來表現藝術。筆者認為由始至終,都是沒有絕對的好壞,相信不同類型的單元元件都會有其利弊,各有千秋,關鍵在於品牌和廠家怎樣在產品設計上作出最佳的配合和創造出其品牌風格,造就各類不同消費者所喜愛的產品。

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