得益于固态微型扬声器技术，现在可以制造出音质更好且成本更低的耳机。
xMEMS 2 分频耳机demo（开放式）
如今，即使是最基本、紧凑、价格实惠的书架式音箱也有多个扬声器。扬声器单元设计的进步，加上音箱外壳的足够空间，多年来使制造商至少能够将中音、高音与低音分开，以提供更清晰、更干净、更细致的聆听体验。
不幸的是，即使是最先进的单扬声器耳机也无法做到这一点。到目前为止。
在耳机研发领域工作了多年后，我对儿子不断谈论他的游戏耳机的一些缺点很了解。当他和朋友们在线玩游戏时，他很难听清别人在聊天中说的话。为了弥补这一点，他调高了所有声音的音量。这种“推子蠕动”使一切声音变得更响亮，但并不更清晰。
当然，耳机设计师有很多用于优化音频的工具。在我的上一份工作中，我们加入了一个用户可以操作的多频段均衡器，维护多个预设EQ并将它们加载到耳机中。根据所需的聆听体验，我们在耳机行业经常看到 50 毫米扬声器、比普通线圈更大的线圈、更大的磁铁、石墨烯和碳纤维材料 —— 每一种材料的引入都是为了增强或克服一个核心问题：很难让单个扬声器听起来很棒。
但如果我们不必这样做呢？如果我们可以设计一款 2 分频耳机会怎样？固态扬声器技术的进步是关键。
固态扬声器的强大功能
正如固态麦克风在过去十年占领了该市场一样，固态 MEMS 扬声器也将重新定义个人音频。固态微型扬声器印刷在单块硅片上，使我们能够想象一种 2 分频耳机设计，中高音由这种新型微型高音扬声器精确呈现，而低音则通过比平常更小的 35 或 40 毫米动圈扬声器处理。
xMEMS 2 分频插入式扬声器模组
对于耳机设计师来说，好处包括改善的中高频渲染，实现更清晰的人声和空间成像；重量更轻，佩戴舒适度更高；以及更简单的后腔声学调音，以加快上市时间。尽管采用了最新的固态扬声器技术，但材料清单的价格并不会上涨。当用这个简单的 2 分频系统替换石墨烯或其他特殊材料动圈扬声器时，可以从材料清单中节省几美元。
在之前负责耳机研发的过程中，我接触到了 xMEMS 的固态扬声器，当时我想：“我能用这个微型扬声器做什么？”正如其他设计师所证明的那样，在紧张的工程资源、预算和产品时间表中探索新技术是很困难的。因此，我开始在周末研究这项技术。这是我发现的：
xMEMS 固态扬声器的声音更清晰。固态扬声器是电压驱动的，而不是像传统线圈扬声器那样由电流驱动，因此它们能够实现超快脉冲响应，而不会产生传统扬声器的任何声音染色。
它们能够实现接近零度的相移，而大多数动态驱动线圈扬声器的左右耳罩之间的相位差通常可达 180°。这意味着声场或立体声图像具有令人难以置信的准确性，无论您是在低中音量还是高音量下聆听，这都极大地有助于提高清晰度。
而且由于这些固态扬声器的制造方式，它们的相位一致性近乎完美。这不仅最大限度地减少了匹配左右扬声器所需的校准，而且还确保了空间音频应用中声音分辨率和准确性的提高。
2分频头戴式耳机参考设计
自从接触固态扬声器以来，我就对它们的潜力深信不疑。我加入了 xMEMS，协助开发一款利用 xMEMS 微型扬声器的 2 分频耳机参考设计。我们创造了一种设计，将小型动圈扬声器与 xMEMS Cowell 固态高音扬声器结合到重量仅为 12 克（每对 24 克）的耳罩中——比同类游戏耳机的耳罩至少轻三分之一。
xMEMS 2 分频扬声器模组支架
这种 2 分频设计可在 20Hz 至 20kHz 范围内产生出色的音质，分频点为 3.5 kHz。经测试，Cowell 高音扬声器可轻松达到 40kHz，且 SPL 不会下降。声学调音更加容易，因为耳机设计师只需在 20Hz 至 4kHz 范围内调试动圈扬声器，从而加快上市时间。此外，无需在耳罩后部添加声学腔体来调节 xMEMS 扬声器的高频，这有助于减轻重量并缩短装配时间。
在创建 2 分频耳机设计时，我们将中高音与低音分离，从而实现更清晰、高分辨率的声音以及更快、成本更便宜的制造。尽管 2 分频设计需要额外的部件，但对于中高端耳机来说，整体 BOM 成本实际上可能更便宜。
由于许多 35-40 毫米动圈扬声器在 20Hz-4kHz 范围内具有出色的响应，因此 2 分频系统在耳罩中占用的空间要小得多。不仅扬声器更小，而且正如我之前所说，该设计不需要声学后腔，这意味着耳机设计师可以选择更大的电池或其它电子设备。或者可以让设计更小、更轻、更时尚、更具有品牌特色，同时仍然提供整体更好的音频体验。
未来的无限可能
xMEMS 2 分频耳机设计非常灵活，支持开放式和封闭式耳机。它是模块化的，因此可以插入几乎任何耳机设计中。
xMEMS 2 分频耳机demo（封闭式）
作为一名长期从事研发工作的人，我最近做了很多事情。安装 2 分频模块后，调整 EQ 需要数小时而不是数月。我们与一家制造商合作，将石墨烯扬声器替换为 2 分频模块，并在短短四个小时内通过调整实现了更好的响应。
这种开发速度和灵活性将在未来带来颠覆性的发展。耳机设计人员可以根据市场需求，更快速、更经济地推出各种新产品——开放式、封闭式、有线、无线。或者想象一下一系列带有可连接/可拆卸耳罩的模块化耳机，用户可以根据自己正在听的内容进行更换。
由于 xMEMS 2 分频设计可提供高达 40kHz（并且很容易超过 40kHz）的丰富、清晰的音质，录音室、游戏和消费类耳机之间的区别开始消失。无论设计如何，2 分频耳机的音质都比现有的任何耳机都要好。无需大型扬声器；没有花里胡哨的、昂贵的材料；没有巨大的耳罩。未来，固态 MEMS 扬声器将广泛应用于头戴式耳机的设计。
[关于作者]
Neal Breitbarth是 xMEMS 的音频应用总监，xMEMS是全球首款用于 TWS 耳机、头戴式耳机和其他个人音频设备的固态真正 MEMS 扬声器的发明者。在加入xMEMS之前， Breitbarth曾担任 Turtle Beach 的研发总监，在那里他从事耳机研发工作超过八年。
xMEMS Labs 成立于 2018 年 1 月，正在通过全球首创的固态真 MEMS 扬声器为 TWS 和其他个人音频设备重新定义声音。xMEMS 在其技术领域拥有全球超过 140 项授予的专利。
创新的单片换能架构在硅中实现了致动和振膜的结合，产生了世界上速度最快、最精确的微型扬声器，消除了线圈扬声器的弹簧和悬挂恢复系统。这带来了最准确的时域音乐再现、无与伦比的音质清晰度和提升的空间感。
