耳机串音的分析及改善方案研究

吴晓光 刘勰 李伟 胡金铃

摘 要：耳机串音（又名立体声分离度）是衡量立体声音频质量的重要指标之一，对人耳的听觉感受有着举足轻重的影响。本文首先介绍耳机串音的定义，通过建立基本电路模型理论分析影响耳机串音的因素，然后利用仿真工具对此理论分析进行验证，最终提出改善耳机串音的有效方案。

关键词：立体声分离度；串音；音频

中图分类号：TN713.4 文献标识码：A

物质基础决定上层建筑，在物质基础相对稳定的今天，越来越多的人开始追求精神层次的享受及升華，这其中，聆听音乐成为大多数人的不二选择，而要达到一个好的听觉感受，一套Hi-Fi（High-Fidelity高保真）系统必不可少，在评价Hi-Fi系统是否足够保真时，串音/立体声分离度（Crosstalk /Stereo isolation）则是其中的最重要的因素之一，因此，本文将重点分析下串音的影响因素、提出改善方案并对其进行论证。

1 耳机串音的定义及影响分析

1.1 耳机串音的定义

耳机串音，Stereo crosstalk，又名立体声分离度，表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度情况，也是左、右两个声道相互串扰的程度，俗称串音。在声学上，如果左右声道耳机与人耳密封不严，或耳机本身为开发式的，会通过各种传输媒介进入到相对的耳内，导致串音。

1.2 耳机串音的影响

串音越大，则说明本该无声的声道出现了另外一个声道的声音，立体声感觉越差，在极限情况下，本该无声的声道与有声的声道声音相近，串音接近100%（0dB），导致本是偏向一边的声音在人耳听来却是居中的，会极大影响声音的立体空间感（或称“声场”）。如图一所示为虚拟立体声场示意图，在左右声道播放同一频率时，左图表示左声道音量大于右声道声音，人可以感受到声源的方向是偏左的；右图表示左右声道音量相同时，人的感受为声源是位于正中间的。

这种声场的失真使得人耳听觉出现了偏差，尤其是对于使用人头录音的音源，表现会更加明显，这也是高保真系统需要极力避免出现的情况。

1.3 耳机线路结构

普通3.5mm耳机内部结构图如图二所示：

其中，左右声道的回流地线有一段较长的公共部分，将耳机及前端耳机功率放大器简化等效如图三所示：

由此可见，串音的大小主要与通路上等效电阻有关，与输入信号幅度无关。R3越小，R1/R2、RL/RR越大，则串音越好，但R1/R2增大后，负载功率会变小，效率变低。

2 耳机串音的改善方案研究

由上节可知，串音大小与左右声道公共地阻抗R3强相关，R3越大，串音越差，因此，尽可能的减小R3的值可以改善串音，对于耳机线，加粗是一种方式，但并非最优方案，因为即使加粗到2倍，也还是有公共地阻抗，最佳方案为将左右声道的地拆开，分别引出，在耳机插头处接到一起，这样，公共地阻抗就只有插头的一点，影响较小。

3 总结

通过以上理论分析及仿真验证，可知耳机串音的影响因素较多，改善串音需要从系统角度，多维考虑，具体的：

针对耳机本身结构形式造成的串音，需从结构改造上进行改善，如开放式改为半开放或全密闭形式。

针对耳机与人耳接触泄露造成的串音，需从解决密封性上进行改善，如增加海绵套或硅胶套进行密封。

针对耳机线路公共地阻抗造成的串音，需从电路结构设计上进行改善，如将左右声道地分开，尽量减小公共地阻抗，或利用功率放大器同相放大参考信号抵消串音信号的方式，同时尽可能的将左右声道地线分开走以降低公共地阻抗。

参考文献：

[1] 高通参考设计80-N1763-14 WCD9310， WCD9311， WCD9304，AND WCD9320 HEADSET CROSSTALK APPLICATION NOTE.pdf.

作者简介：吴晓光，男，电声工程师，主要负责电声方面设计调试工作。