基于TRIZ理论的音乐耳机发展分析

胡祖国　赵新军

一、引言

因为离自己太近，所以常常被忽视，音乐耳机就是这样的产品。现代生活中，无论是家庭、宿舍等私人空间还是公车、图书馆等公共场合都可以看到它的身影。随着时间的推移与技术的进步，音乐耳机已经由初期的以两个小型音箱挂在耳边作为音乐播放载体的形式逐渐走向成熟，不论是形态还是佩戴方式，甚至核心的发音单元，都有很多的改变。本文基于TRIZ理论分析音乐耳机的发展与演变，进而预测未来音乐耳机的发展趋势，为该产品的研究贡献有价值的理论资料。

二、音乐耳机的分类

音乐耳机即我们常用以进行听音乐、看电影等相关娱乐活动的耳机。它独有的体积小、质量轻、佩戴方便等特征使其受到广大消费者尤其是音乐爱好者的追捧。音乐耳机可按佩戴方式分为3大类：头戴式、耳挂式、耳塞式（见图1）。

早期的耳机并没有细分其使用功能，因此不管是用来听音乐还是作为通信设备，其形态多采用类似耳罩的外形（图1A）。随着科技的发展与消费者需求的不断更新，人们对于音乐播放品质有了更高要求，这便催生出音乐耳机这一专门的耳机类别，同时，其佩戴方式亦有了革命性的改观（图1B）。当然，音乐耳机自单独作为一项耳机类别投入市场起便呈现出更新快、多元化的产品特征，在原有的形态之上，又陆续出现诸如耳塞式甚至定制式音乐耳机（图1C）。

上述三类音乐耳机虽形态各异，但性能各有千秋，它们凭借着自身的产品特点而共同分据着整个音乐耳机市场。

头戴式音乐耳机的优点具体体现在其佩戴的舒适性、音质的品质保证以及功能的可控性上。首先，足够包裹住整个耳朵的耳罩形态设计有效地保证了使用者在佩戴过程中的舒适性，此外，在使用过程中，使用者同样可以根据个人需求对其进行适当的调整以满足自身的使用舒适性需求；另外，由于采用了较为成熟的声音传输系统，头戴式音乐耳机在音乐的播放品质上是十分具有优势的；多功能操作控制系统也为诸如音量调节、切换曲目等操作在该产品中的实现提供可能。当然，其缺点也较明显：（1）体积较大、质量较重，不利于携带与收纳；（2）形态繁复，功能分区不够明了，易造成误操作等不良体验效果；（3）成本较高，价格昂贵，普通消费者难以承受其高昂价格而不得不放弃选择购买该类产品。

耳挂式音乐耳机的优点是方便灵活，它的外观形态较之头戴式耳机明显要小巧许多，因此人们在出行时会广泛选择使用该款音乐耳机，除此之外，它在价格与维护成本上同样具有自己的优势；缺点多集中在其佩戴的舒适性与适用性上，因为是扣挂的佩戴方式，在使用过程中难免会出现易脱落、难固定等问题。

耳塞式音乐耳机即我们常说的耳塞，它的优点是外观小巧灵活，十分方便随身携带，在闲置时亦不会占据太多空间；另外，其造型丰富、风格多变，有球形、纺锤形、半球形等多种形态；同时，较前两种音乐耳机，它的售价可谓相当低廉，十分亲民。因此，它是音乐耳机市场中最为广泛、最为流行的一款耳机。缺点则是因体积小而易丢失，以及其他附属功能不够齐全等。

三、音乐耳机的发展历程和基本工作原理

3.1 萌芽时代——音响代替实现耳机功能

19世纪80年代，世界上第一副耳机诞生了，不过它与音乐没有半毛钱关系，它是为通信而生的。使用时需将重达几磅的耳机支在肩头，就像在肩膀上放了个音箱。

3.2 动圈时代——头戴式音乐耳机的出现

1937年，由Beyer制造的世界上第一款动圈式耳机DT-48无疑是音乐耳机发展史上的一大里程碑。1937年8月18日，Eugen Beyer根据电影院扬声器上使用的动圈换能器（dynamic transducer），发明了一种微型动圈换能器并把它镶嵌到一根可戴在头上的带子内， 由此诞生了世界上第一只动圈耳机。动圈式耳机的诞生结束了传统的只能在音乐厅欣赏音乐的形式，人们可以在任何其他场景里尽情享受音乐的美妙，而且，该耳机播放出的声音音质非常棒，既无杂音，也无低闷的铜鼓声或唧唧的丝弦声，可以说，Beyer先生在用动圈式耳机播放真正的音乐！

工作原理：动圈式耳机的单元，其实可以看作是喇叭的缩小版，它的基本工作原理很简单，由钕铁硼磁体或常规的永磁体在单元底部建立一个磁场，而音圈置于在这一磁场中。当音圈通电时，由于音圈产生的电磁场与磁体的磁场产生排斥或吸引，使音圈在磁场中运动起来，而音圈的顶部是振膜，它的运动引发振膜的震动，再由振膜推动空气，这样就发出了声音（见图2）。

3.3 等磁时代—耳挂式音乐耳机涌入市场

YAMAHA在1975年发布第一款Orthodynamic等磁式耳机「HP-1」，随后除发布HP-2、HP-3等后续版本外，还在1978年推出主攻中低阶市场的YH系列。由此，等磁式音乐耳机开始普及。这时的耳机形态依旧保持着原有的头戴式耳机形态，而在等磁时代来临之后，在原来的头戴式耳机的基础之上，逐渐演变出了现在的耳挂式形态音乐耳机。等磁技术不断成熟，毫不意外地，它逐渐被广泛运用于耳挂式音乐耳机上。

工作原理：等磁式耳机的驱动器类似于缩小的平面扬声器，它将平面的音圈嵌入轻薄的振膜里，像印刷电路板一样，可以使驱动力平均分布。磁体集中在振膜的一侧或两侧（推挽式），振膜在其形成的磁场中振动。等磁体耳机振膜没有静电耳机振膜那样轻，但有同样大的振动面积和相近的音质，

3.4 静电与圈铁时代——耳塞式音乐耳机的兴起

我们现在最常用的音乐耳机便是耳塞式音乐耳机了，它小巧灵活、精致灵动、风格活泼、价格亲民，这一系列的特点使得我们对它爱不释手。据调查，在现有的音乐耳机产品之中，耳塞式音乐耳机的市场占比高达70%，这一数据表明了耳塞式音乐耳机的市场潜力巨大。

伴随着技术的革新，音乐耳机不仅在形态上有了突破性的改变，在产品功能实现原理上也产生了深刻的变化，具体来说，就是在原有的动圈式、等磁式等原理之上，又出现了如静电式、圈铁式的音乐耳机产品功能实现原理。这些全新的技术革新与音乐耳机的外观形态一起，慢慢地渗透到我们的日常生活中，改变着我们的使用习惯。

工作原理：静电式音乐耳机的振膜处于变化的电场中，振膜极薄，可以精确到微米级，由高直流电压极化，极化所需的电能由交流电转化，也有电池供电的。振膜悬挂在由两块固定的金属板（定子）形成的静电场中，当音频信号加载到定子上时，静电场发生变化，驱动振膜振动发声。单定子也是可以驱动振膜的，但双定子的推挽形式失真更小。（见图4）。而圈铁式则是近几年开始兴起的技术，即采用动圈单元+动铁单元的组合。

四、基于TRIZ理论的音乐耳机发展分析

从第一代动圈式音乐耳机的诞生至今，音乐耳机的发展已经历经了数十载。在这个漫长的过程中，音乐耳机的技术人员、生产商以及其他相关从业人员为了研发出更优质的音乐耳机产品不断借鉴使用诸多TRIZ理论中的发明创造原理，可以说，如今丰富的音乐耳机产品现状的形成与TRIZ理论的相关原理有着密切的关联。

第一代音乐耳机是在传统耳机这一大类之下细分出来的功能耳机类别，因此，不论是其造型与材质还是操作方式等方面都与传统耳机大同小异，尤其是形态上，它延续了传统耳机的整体曲面化造型，即运用了TRIZ理论中的曲面化原理（图5A）。另外，通过将听筒与耳麦的隔离放置，以及控制键与机体的有效分离等，实现了简单化操作的目的，体现了TRIZ理论中的分割原理的应用。随后不久，耳挂式音乐耳机迅速涌向市场，TRIZ理论中的不对称原理运用在音乐耳机的造型设计上是变得十分频繁——为了将音乐耳机的操作变得更加简单、灵巧，设计师们适当地调整机体构型使它们变得不再如老款音乐耳机那样对称。

在材质的选择上，音乐耳机的材质范围非常广泛，从最初的塑料到随后的金属再到最近比较流行的合金等等。而如今，伴随着复合材料的普及，音乐耳机也紧随时代步伐，在材料的应用上大胆地尝试新的复合材料如玻璃纤维、合成树脂等，TRIZ理论中的复合材料原理使得耳机的发展更加开阔。早期耳塞式音乐耳机的耳塞部分是用硬质材料制作的，佩戴久了耳朵就会产生压抑感，新一代的音乐耳机多采用较为柔软的橡胶等代替原来的硬质耳机头。这样既增加了舒适感又有效的阻断外来音的干扰，这里表现为TRIZ理论中的柔性壳体或薄膜原理的应用（图5B）。

产品功能上，动圈式音乐耳机的原理类似于普通扬声器，处于永磁场中的线圈与振膜相连，线圈在信号电流驱动下带动振膜发声。它的这一工作原理是借助于反馈机制来实现的，而TRIZ理论中的反馈原理就是引入反馈仪改善过程或动作。另外，静电式音乐耳机必须使用特殊的放大器将音频信号转化为数百伏的电压信号，驱动所能到达的声压级也没有动圈式音乐耳机大，但它的反应速度快，能够重放各种微小的细节，失真极低。这样的话，物体在操作的过程中会自动调整，以达到优化的性能，也就是TRIZ理论中的动态化原理的实际应用。

五、音乐耳机发展趋势的预测

通过对音乐耳机市场的调查，可以发现，越来越多的消费者在选择如音乐播放器、iPod等电子产品的同时，亦会重点关注其附属产品——音乐耳机；甚至，音乐耳机正在逐渐作为一项独立的电子音乐产品受到重视，由此催生出了一大批如拜亚动力、铁三角、歌德等国际音乐耳机品牌。这意味着，音乐耳机市场将是一个庞大而潜力无限的消费市场。

在众多音乐耳机中，动圈式原理音乐耳机凭借着自身较为成熟的技术发展水平以及较为经济的成本价值在业界广受褒奖。虽然，现在的技术水平已经发展到了有诸如静电式、动铁式等技术原理的阶段，但在综合考虑包括生产成本、功能实现、可靠性、后期维护等因素的情况下，不难发现动圈式原理音乐耳机的性价比远远优于其他耳机，也就是说，在今后相当长的一个时间段内，动圈式音乐耳机依旧会是音乐耳机市场的主流。

对于音乐耳机的形态设计趋势，比较现有的头戴式、耳挂式以及耳塞式音乐耳机的产品形态，我们可以发现，三者分别代表着不同的流行趋势与消费观念，每一款均有其独特的产品形态特征，也就是说，不同的消费者会依据自己不同的需求而选择购买相应形态的音乐耳机。因此，音乐耳机的产品形态不会像其工作原理一样多集中在某一项领域之内，更多的，它会保持现有的多元化形态发展趋势，并且在此基础之上，不断衍生出更多的产品形态以适应市场需求。在不久的将来，随着相关技术的成熟，将会有其他形态的、甚至是完全颠覆现有音乐耳机外观形态的产品出现。

六、结论

音乐耳机的生产、发展和演变体现了诸多TRIZ理论的应用，其发展理念体现了人们对高品质生活的追求。总结目前音乐耳机的特点，可以看出无论是产品功能实现方式、材质选择还是外观形态等方面均呈现多元化的趋势。

我们有理由相信，在科技水平与人们生活质量不断提高的大背景下，会不断涌现出一批批更为优质的音乐耳机于我们的生活之中，届时，音乐耳机的市场将会变得更加庞大；相应的，其产品功能亦会更加细分。对于消费者来说，会有更多更优质的音乐耳机产品可供选择！

责编/刘红伟