音乐通过颧骨传递：骨传导耳机的工作原理及其音质不同的原因

大多数耳机的工作原理很简单，声波经空气传入耳道，再进入内耳。但也有一些耳机另辟蹊径，以非传统的方式发声，让人听音乐。这类耳机通过振动把声音传到头骨和头部组织，用户无需把耳塞塞进耳道，也不用戴笨重的包耳式耳机，就能听音乐。

这类产品叫骨传导耳机，因为除了扬声器发出的常规声音，它还会产生振动。

听起来可能有点奇怪，但背后的科学原理相当简单。事实上，人说话并听到自己声音时，骨传导一直都在起作用。说话产生的振动不仅通过空气传播，也通过身体传播，这就解释了为什么录下来的声音和我们说话时听到的声音不一样。

此外，声音经由头部传输，会影响音乐的呈现方式。要解释其中的原因，得先弄清楚这类耳机如何工作，以及声音振动如何变成音乐。

先了解传统耳机如何传声

在深入了解骨传导的机制之前，先弄清普通耳机的工作原理会很有帮助。有了这个基准，再理解骨传导的技术跨越就容易多了。

声音在耳中的旅程

耳机基于空气传导原理设计，通过以下方式把声音传入内耳。首先，耳机振膜快速振动，产生声波。声波在耳道内的空气中传播，最终抵达鼓膜，使鼓膜开始振动。

接着，中耳内三块很小的骨头（锤骨、砧骨和镫骨）将振动放大，并传递到耳蜗。耳蜗是内耳中一个极小的器官，形似蜗牛，内部充满液体。它还包含一层基底膜，将耳蜗内的液体分隔开。当声波在液体中行进时，感觉毛细胞把机械能转化为电能。最后，信号经听神经到达大脑，大脑将其解读为声音。不过，振动到达耳蜗的途径并不只有鼓膜一条。

骨传导耳机的工作原理

传统耳机采用微型扬声器，而现代消费级骨传导耳机则使用机电换能器。换能器的核心作用是将电音频信号转化为机械振动。这一点与普通耳机不同，换能器既不进入耳道，也不贴合耳朵，通常接触的是耳朵周围的皮肤。

从电信号到机械振动

用骨传导设备听声音，与用入耳式耳机听声音完全是两回事。电脑将音频信号传给耳机后，耳机内部的换能器将其转换为机械波。换能器与面部皮肤及其下方的身体组织同步振动。

振动经由头部的生物组织传播，完全不经过外耳和中耳。机械能在耳蜗区域转化为运动。至此，后续过程便与任何其他形式的听觉无异，感觉毛细胞检测到液体中的运动，通过听神经将信号传给大脑。

声音真的通过颅骨传播吗？

人们很容易把骨传导想象成一个只涉及颅骨的简单过程，实际情况却相当复杂。声音在头部内的传播涉及多条通路同时起作用。

正如关于骨传导声音及其生理学的基础研究所描述的，这一过程有多种不同的实现方式。振动引起耳蜗内液体的运动，即耳蜗液体惯性，这是我们能听到骨传导声音的主要因素之一。中耳的小骨也会对颅骨的振动做出反应（听骨惯性）。此外，振动还会引起耳蜗壁的微小运动。出乎意料的是，颅骨的振动还会在耳道内产生次级声压。

骨传导耳机为什么和普通耳机听起来不一样

如果你用过骨传导耳机，第一反应大概是，它还原声音的方式和传统入耳式耳机并不相同。音色和分量感往往就是不一样。差异出在换能器、振动的物理传导路径，以及人体组织对不同频率的滤波方式上。

低频听起来不一样

低频是当代音乐聆听体验中的关键部分。普通耳机靠空气压强的变化去推动鼓膜，效果直接。市面上的骨传导耳机则不同，声波要穿过皮肤、软骨和骨组织的层层组合，才能抵达耳蜗。

人体组织天然会衰减某些机械频率，因此低频听起来明显弱了一截。换能器必须振动得更剧烈才能产生低频，于是佩戴者的颧骨上会出现明显的麻痒和震颤感。

漏音与环境噪声

换能器完全置于耳道之外，靠颅骨外的振动工作，一部分声能必然泄漏到空气中。这就带来了漏音，坐在你旁边的人能听到耳机里漏出的、音质并不怎么样的音乐。此外，开放式结构让各种环境噪声自动进入耳朵。

骨传导耳机背后的工程问题

设计消费级骨传导可穿戴设备，工程师要应对一组非常具体的物理限制。做传统扬声器，主要工作是驱动空气；做骨传导换能器，核心是把机械能有效地传入人体。

换能器位置为何重要

换能器该放在哪里，这个问题远比“找个能振动的地方”复杂得多。换能器的确切位置、它对皮肤施加的压力大小，以及它与下方组织的耦合情况，共同决定了振动传到内耳的效率。

2023年一项关于骨传导耳机骨传导听觉的实验颇为有趣，恰好揭示了这层关联。研究发现，让耳道开口附近的区域振动，骨传导灵敏度比换能器置于耳后（乳突骨）的经典位置高出约 20 dB，某些频率上的灵敏度提升最高可达 40 dB。

舒适与音质如何两全

工程师做取舍时，永远在两头拉扯。加大换能器的振动，低频和音量可能更好，但用不了多久，用户的皮肤就会疲劳。头梁夹得更紧，机械耦合和声音传导更佳，可压在头上的力会让人头痛。

骨传导耳机为什么让耳朵保持敞开？

这类耳机最鲜明的外观特征，就是完全不遮挡耳朵。它搭在颞骨或颧骨上，不会以任何方式堵住耳道。

理解开放式设计

开放式设计让你在听播客或音乐的同时，环境声仍能经由空气正常传到鼓膜。它解决的是特定用户群体面临的环境感知问题。骑车的人能听见来车，上班族听音乐时仍能察觉同事，跑步的人也能感知周围动静。

但最重要的一点是，必须认识到，具备开放式聆听功能，并不等于它就自动为你提供了安全保障。用骨传导技术听大音量的播放内容，可能让听者在心理上分心，而嘈杂的环境声也足以盖过你正在听的声音。更何况，目前没有任何一款消费级骨传导耳机具备被动降噪能力。

骨传导耳机对所有人都更好吗？

把消费级骨传导技术看作传统耳机的直接升级或替代品，是个错误。这两种技术解决的其实是根本不同的聆听问题。

骨传导适用的场景

对于因为佩戴不适或耳塞容易掉落而戴不惯普通入耳式耳机的人来说，骨传导耳机是理想之选。对户外运动者、城市通勤者，以及任何想一边听自己的音乐、一边保持对现实环境感知的人来说，它都是很好的选择。

传统耳机仍有优势的地方

如果你追求高保真音质，骨传导这套思路就不适合你。头戴式或入耳式耳机在低频下潜、声场宽度和沉浸感方面表现要出色得多。骨传导耳机唯一无法胜任的用途，就是在飞机上或嘈杂的咖啡馆里降噪。

更大的图景：骨传导不只是又一种耳机技术

除了传统的听音乐方式，骨传导技术正在为消费者开辟新一类的可穿戴设备。这是因为骨传导系统不堵塞耳道，它正日益成为增强现实（AR）智能眼镜和空间计算头显不可或缺的一部分。

使用 AR 眼镜时，你需要把数字信息叠加在真实环境之上。集成在智能眼镜镜腿中的骨传导换能器可以为你提供导航指引、虚拟助手的回复，甚至发出提示音，同时不会把你与周围环境隔离开来。在战术、户外和运动通信中，它让团队成员能够通过语音通信协调行动，同时始终对周围环境保持完整的听觉感知。

结语：听觉比我们想的更复杂

骨传导技术的出现，说到底揭示了一个有趣的生物学现象，声音未必非得经过耳道才能被听见。这类耳机说明，人的听觉系统相当灵活，机械振动经由不同的物理路径，最终都能变成我们喜欢的音乐。

传输方式与众不同，代价是低音表现和隔音能力受限，但它确实把数字声音和身体感知结合到了一起，这种组合独此一家。既然大脑能轻松处理经颅骨传来的振动，未来的可穿戴设备还会借助哪些物理路径来改变我们的数字体验？