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手机音频设计,主要内容,一：手机扬声器 ：手机扬声器结构 ：手机扬声器主要结构件的功能 ：手机扬声器各参数意义 ：手机扬声器的发展趋势 二：受话器 ：受话器原理结构 三：手机音腔设计 ：合理音腔的重要性 ：出声孔设计分析 ：前音腔设计分析 ：后腔设计分析 ：侧出音设计分析 四：手机音腔和喇叭设计注意点 ：多个喇叭的音腔设计过程（含测试曲线比较） ：大音量对音腔和扬声器的要求 ：好音质对音腔和扬声器的要求 五：手机音腔评估过程,手机扬声器结构 手机扬声器与现在家用电脑音响扬声器性能不同的地方 ：功率小 ：灵敏度低 ：容易失真 ：高音很尖 ：由于材料原因，音质出现了硬，干，燥，吵等不良声音 ：低音不能产生大的振幅，没有低音,手机扬声器主要结构件的功能,保护板：常采用铁罩保护振动膜片有些公司为了降低成本，取消了振动膜片，使生产过程中产生了大量的不良品，异音或破音 振动板：材料有，不同的材料音质有很大的区别，音质主要是由振动板决定的,手机扬声器主要结构件的功能,电磁线圈：又称音圈，是扬声器心脏，负责扬声器电能转化为动能使振动板产生振动，推动空气，产生声音 阳极：将磁能聚集和金属环（铁）形成磁场 磁铁：产生磁能，它的好坏决定了声音的大小,手机扬声器主要参数意义,灵敏度：表示扬声器的声音大小单位：dB a:一般灵敏度较高的扬声器，低音成分少 b:低音成分多的扬声器，灵敏度一般不高 功率：扬声器能电功率承受的能力扬声器在灵敏度相同的情况下，额定功率大的扬声器最终输出音量会大（功放输出功率合适）功率跟扬声器选用的材料有关,扬声器的参数,频响曲线：表示喇叭的灵敏度和频宽大音量的频响曲线,一般2-5K这一段灵敏度都比较高. 频宽：低频的下限（fo）谐振频率和高频延伸特性好的曲线，频响宽并且平坦 好音质的手机：一般喇叭与音腔达配曲线平坦,频段指1-6KHZ，特别是高频段8K以上不会太高,并且衰减很大有的为了突出音质，会对低频部(500-2KHZ)的频响加强,手机扬声器的发展趋势,手机扬声器趋势：小，异性化，薄，轻，是扬声器在结构追求目标 振动扬声器（磁动扬声器）：振动扬声器由于有一个较低的振动频率，便手机低音表现了一定的量感，将会在很长一段时间内流行。 声音上的要求：音质好，音量大音质好，指低频表现力，这是手机声音的一个瓶颈。 由于我们对声音的要求，现阶段通过增大扬声器体积，来提高扬声器音质和音量,一、受话器/扬声器单体之声学结构：,受话器介绍,受话器的性能指标 1. 受话器的额定阻抗（rated impedance)：由制造厂规定的频率为1000Hz的阻抗值 2. 受话器的功率灵敏度(power sensitivity of telephone receiver): 在给定频率、1mW功率作用下，在规定的仿真耳内所产后的1KH的声压值,3.共振频率(Bass Resonance Frequency)：受话器阻抗模值随频率递增变化的曲线上， 出现第一个阻抗极大值时所对应的频率。 4.连续额定功率(Continuous Power Rating )：在额定频率范围内，馈给受话器的信号在 规定功率下长期正常工作 5.最大功率（Maximum Power Rating )：在额定频率范围内，馈给受话器的信号，经试 验后的受话器不产生永久性损坏所能承受的最大功率。,受话器介绍,7.1.2 曲线,受话器介绍,受话器介绍,受话器介绍,合理化音腔设计的重要性,音腔在手机外放音乐起到的作用：防止声音短路提高利用率，修正喇叭曲线来优化音质还原声音 ：防止声音太尖，使声音圆润 ：防止声音破音 ：提高手机播放的中低频，使声音丰满 ：真实还原音质，声音逼真,从图看出，MP3音乐和人耳听觉区域为20-20KHZ，手机喇叭并不是所有音乐都能播放 只能播放500HZ以上音乐信号，但是高频灵敏度相对其它频段要高，并且没有低频， 因此过多的高频段相对于手机音乐只是一种燥声。,声音曲线,1、防止声音短路，充分发挥扬声器性能。 2、对声音进行修正，防止噪音。 3、正确的音腔设计可提高扬声器利用率。 4、让声音真实的还原。 5、后腔是对手机低频进行修正 6、前腔对中高频进行修正。 7、出声孔面积能对中高频进行修正。,音腔设计作用,1、后腔设计要求：后腔要求无限大，密封（手机扬声器振幅较小，空气压缩容积小）。 2、前腔设计要求：理论情况下前腔要尽量小（扬声器曲线在理想的情况下），但由于扬声器参数的缺陷，前腔要为声音形成一个高频共振，使声音干净，前腔高度应在1.5mm-3.5mm之间。 3、前腔出声孔要求：出声孔面积要尽量的大（扬声器曲线在理想的情况下），但由于手机扬声器低频下限高，没有低频，过多的高频形成了燥音，因此出声孔最好控制在扬声器振动面积（泡棉内面积）5%-15%之间。 4、电池槽，卡槽孔要远离手机扬声器。 5、前后腔要完全隔开，后腔要密封好。,音腔设计的要点（无泄漏后腔设计）,出声孔作用： 1、出声。 2、出声孔面积影响高频截止频率、中低频的灵敏度。 3、出声孔面积一般在扬声器振动面积的5%-15%之间，过大可导致高频燥音过多，过小可能导致声音变小。,出 声 孔 设 计,出声孔：1、尽量不要开在正中，这样高频较多，声音做不大，并且伴随高频燥声。2、开孔面积也不能太大，因为扬声器本身的原因和后腔因素，高音会显得比较尖锐，听起来声音刺耳。 出声孔过渡要平滑，这样声音不会刺耳。 出声孔圆孔径、方形孔孔距不得小于1mm，太小不利于发声，并且声音小还细，没有厚度。,出声孔设计注意,扬声器频段分布: 振膜边是低频,振膜中是高频,扬声器振膜面频段分布,出声孔：出声孔开在扬声器振动膜的边上，可以提高中频音量，减小高频燥声，扬声器振膜3/4处为低频发声点（从中往边）。,出声孔分布设计实例1,单个扬声器：出声孔开在扬声器正中，谷峰较小,声音显得不够大（相对出声孔开在旁边），扬声器振膜正中发出的为高频。,出声孔分布设计实例2,出声孔分布设计实例3,出声孔：不能分布在整个面上，会使出声孔面积过大，高音显得比较尖，燥。,出声孔面积设计实例4,出声孔面积为扬声器振动面积的20%,出声孔孔径在0.8mm-1.5mm之内，出声孔面积只有占到扬声器振动面积10%左右的时候，声音音量、音质都能做好。,出声孔面积设计实例5,出声孔面积曲线对比,在出声孔不能小于0.5mm，太小对出声不利，声音不够明亮，出声孔孔径过大，面积过大都会使声音不耐听，尖锐，让感觉是燥音。,出声孔径要求,此图会出声孔高音尖锐，高音破音。,这样的出声孔会高频成份不多高音不容易破。,注意孔径不得小于1.0mm。这样对发声有利,出声孔设计实例,出声孔最好能做成和声波相同的形状，这样峰谷会少一点。,好,较好,一般,差,极差,出声孔形状设计实例,出声孔图例,音腔孔要进行圆角，减小有害声反射,出声孔位置及面积图示,位置适当靠边，面积控制在扬声器振动积（泡棉内面积）,出声孔不良设计图例一,出声孔面积过大 出声孔在扬声器正中,出声孔设计引起的声音不良,1：出声孔面积太小，声音小。 2：出声孔面积过大，声音尖锐，刺耳。 3：出声孔在喇叭正中间，噪杂音重。,作用： 1、前腔是让声音产生一个高频段的截止频率，并产生一个高频峰（相对的)。 2、修正高频燥声。 3、好的前腔可提高中频、减小高频燥声、降低高频段延伸、提高声音转换效率。,前腔设计,1、前腔壁的形状和高度设计要能提高声音转换效率。 2、前腔一定要与后腔分开，做好密封措施。 3、前腔壁越高，高频截止频率越低(与出声孔面积和位置配合)，中频转换效率越高，高频成份越小。,前腔设计注意,前腔设计,足够大的前音腔, 是音量和音质的保证,前音腔壁的高度和密封（）,前腔较高，mm，侧发音方式,前腔形状(圆角)对声音的影响,对前腔形状圆角,可以提高手机外放音质,频响曲线平坦.对音量提高作用不大.,前腔直角可以提高手机外放音乐的音量,如果和出声孔配和比较好,可以使声音清脆,明亮.,前腔形状(直角)对声音的影响,前腔形状(倒角)对声音的影响,前腔形状倒角能让曲线较平坦,也可以提高手机外放音量.(前腔壁要达到2-3.5mm),前音腔设计不良带来的声音问题,前音腔太小:会引声音高音部分很尖,整体声音感觉很吵.由于高音过多,人听起来很烦躁. 前音腔过大:声音会变得暗淡,没有光泽一般声音表现为发闷，语音不清晰声音不大,这种锥形结构对声音反射有影响，因为声音反射回来，不能提高声音的利用率。,前腔设计形状,倒锥形和指数性结构的前腔壁都可以提高扬声器的利用率，起到提高中频音量作用。,前腔设计形状,前腔设计形状,垂直前腔对中高频段的峰谷没有指数和倒锥形大,前腔设计形状,前腔对声音的影响: 1:前腔内壁越光滑，声音越大；声音大时，内壁光滑，声音尖锐 2:前腔构成材质越硬，声音越大，声音本身过大时，硬的音腔材质会使声音变得刺耳 ：面壳过薄，扬声器振动时，面壳也随之振动，对声音有不利影响。要求面壳达到2mm为最佳。最薄不能超过0.4mm。 4:扬声器泡棉要求：前面的密封要硬，后面的要软。,前腔其它注意点与声音的关系,可以看出，指数性和锥形都能提高扬声器中频段的效率，提高中频段音量。使 高频段了谐振频率降低。,前腔设计形状对比曲线,前腔壁高度: 1：一般要求为1.5mm到3.5mm之间，过低会使高频成份过多，声音变得过燥过尖。 2： 前腔壁过高，会使高频延伸变差，声音变得空。 3：合适的前腔壁高度会使声音变脆，不容易失真，并能滤掉高频段破音。,定位支加不能高出扬声器,前腔设计形状对比曲线,前腔壁高度对比曲线,侧出音设计,侧出音优点： ：通过导音管，把高音过滤掉，不会出现高音尖的现象 ：曲线平坦，各频段分布平衡 侧出音声音特点： ：声音柔和 ：中高低音声音平衡，适合声音真实还原 ：由于导音管的衰减作用，一般音量做不大，导音管越长，转弯越多，声音越小,优点：1、可以过滤掉高频燥音。 2、如果声音破音，通过侧出音可减小破音。,侧出音设计,侧出音设计实例,前音腔壁高1.5-2mm 前音腔壁高，音小，声音发闷 前音腔壁矮，音小，声音表现为尖细 导音管面积为扬声器振动面积（扬声器泡棉内面积的） 侧出音管长控制在5-8mm过长，音小，发闷过短，声音尖,单喇叭双侧出音孔设计,1:当单喇叭出音孔不在同一个平面时,声音音量减小一半. 2:当单喇叭出音孔在同一个平面,距离在30mm范围内,对声音影响较小.,当两个或多个喇叭设计时，如果是同规格的扬声器前腔高度要有一个1mm的差别。如果是两个不同规格的扬声器，一般大规格的扬声器前腔高度设计时尽量要高一点（做中低音用），小规格扬声器的前腔高度尽量要小一点（做全频）。 前腔形状可以采用不同类型的设计。 后腔如果是在一个机壳内，一定要隔开；也可以采用两个独立的后腔或其中一个采用独立后腔。防止声音相互干扰。 出声孔面积和位置最好不要相同，相同可能会造成声音太尖、太刺。如果是两个相同规格的喇叭，出声面积最好一个控制在10%以内，另一个控制在15%左右，位置可以适当区别。当有两个规格不同扬声器时，大规格的扬声器出声孔面积要控制在10%以内，小规格的扬声器要在10%15%之间，这样音质会好一点。单个扬声器出声孔面积在10%左右时，声音显得较平衡。,多个扬声器与音腔设计注意,同规格扬声器：出声孔采用互补设计，可以使音质做得更好。,同规格扬声器出声孔设计,由于开孔面积采用了互补设计，使声音平衡,出声孔的互补设计,开孔面积为15%曲线，声音尖锐，高音听起来有一点燥,出声孔的没有互补设计,当大扬声器出声孔开在边上时，中音特别突出，高频成份少。 小扬声器开孔面积大，这样高频好，整个高中低平衡。 这样配合设计，可以让音质做得更好。,不同规格扬声器出声孔设计,多音腔设计过程,对两个喇叭音腔的出声孔减小面积后，进行测试，蓝色为最后调出来比较合理的频响曲线同时，这段频响比较突出，音量提高了，语言清晰度也得到了提高,作用： 1、防止扬声器中低频的声短路。 2、使低频声音有力度，让人感觉声音圆润。,后腔的设计很重要，它直接影响了一个手机音质的好环和大小。 后腔要求：大、并且密封性好。（无泄露后腔）,后腔设计,后音腔的作用,扬声器后面产生的声压与扬声器前面产生的声压, 由于相位不同,相互抵消,音腔设计之后音腔,后音腔设计要求： ：后音腔尽量大，一般要求至少做到3cc-5cc. ：后音腔要密封，防止声短路 ：后腔的密封性和容积是音质重要参考点。关系到手机外放音乐的中低频段。,后腔设计常见方式一,在机壳上做好后腔，后腔与接触面要用泡棉密封实物为音乐版后腔结构图.,后腔设计常见方式二,单独密封的后腔,后腔设计常见方式三,支架后腔,后腔设计不良设计对声音的影响,原因：后腔的声泄露，尽量避免。,对声音的影响： ：音质差：表现为：声音尖细、刺耳，没有低音。 ：音量小：由于中低段成份减少了，音量上感觉不大。 ：破音、失真：没有密封，低频段有声，膜片 振幅过大，产生失真。,后腔，现品牌机常采用的形式。 优点：后腔完全密封，并且容积足够大，低频效果好。 缺点：成本高,单独的密封,后腔结构,优点：成本较低，可操作性强，密封性一般。但是可以通过多次后腔声耦合，加长了声音传播路径，加大了后了腔。,后腔结构,实际后腔结构2,后腔,减小了机壳处声音泄露、延长 声音传播路径。扩大了后腔容积。,后腔结构,整个机壳里面都是后腔。 优点：后腔容积大、可操作性强、成本低。 缺点：密封性差。,后腔结构,后腔容积太小，没有低频，这样的音质较差，声音显得燥、吵，干。,后腔不良设计,声泄孔离出声孔太近，造成声音短路，使音量变小，音质变差。 机壳尽量要密封，最好不能有声泄露孔。,后腔不良设计,声音会显得较小，低频效果差。,后腔不良设计,机壳不能密封，使声音小，音质差。,后腔不良设计,泄露后腔设计结构图 优点：可以提高低频段灵敏度，低频段有加强。 缺点：计算、设计复杂。,手机泄露后腔实例设计,灰色的是泄露性后音腔曲线、红色是密封性后音腔的曲线 可以看出泄露性后音腔3K以下比密封性后音腔要高3dB,密封性后腔和泄露性后腔对比曲线,上面的数据要求： 1： 前腔和后腔完全隔开； 2：后腔密封要好(无泄露性后腔设计)。 3：前腔的出声孔面积、位 置、前 腔高度是让声音在中频段共振峰， 让音量大，高频燥声少。 以上数据合适单喇叭设计。,声音与音腔设计关系,振动扬声器音腔设计注意点,前音腔：保持高度1.5mm至2.5mm之间。 围骨：与扬声器要配合足够的紧密，不能悬空。 后腔要大，密封性好。 出声孔面积不能过大，保持在10%扬声器振动面积范围。 振动扬声器音腔设计不合理带来的声音问题 1：振动有杂音。 2：声音破音。 3：音小 4：振动效果不强,大音量的手机,大音量指能在短时间对人的耳朵形成声波冲击一般音量能达115dB/0.1m左右（至少是在人耳最敏感的频段3-5KHZ）. 要达到大音量的配制，需要较多的喇叭输出，并且硬件上要有多个功放输出,大音量对音腔和扬声器的要求,：后腔密封. ：前腔壁高度2-3.5mm之间. ：出声孔面积控制在扬声器泡棉内面积的10%左右. ：扬声器额定功率要大. ：扬声器数量要足够多 ：功放输出功率大,好的音质标准,手机好音质的标准： 没有失真（破音） 语音要清晰 低音丰满有力，中音明亮，高频不刺耳，很自然，整体频段（高中低）平衡有的手机为了突出低频，会对低音段进行加强从频响曲线上看,曲线平坦.,好音质对音腔扬声器的要求,：后腔要大，在后腔做好了密封的情况下，