手机音腔设计指南PPT演示课件

深圳迅锐通信有限公司,音腔结构设计要求,1,声音曲线,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。,2,1、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,3,当喇叭振膜震动时，振膜前后都会有声波产生，当声波扩散时，前后声波会相遇（如图示），由于前后声波相位相反，故此时声波会互相抵消，使扬声器的输出声音变小，此为声波的干涉。避免声波干涉之方法，在扬声器前面装置一档板，如此即可阻挡前后声波，使其不会因相遇而抵消。,声波干涉1,4,扬声器为何需要在振摸后端设计出音孔的结构，致使前后端都有声音而造成声波干涉？设计一种声音只会向前传送而不会往后扩散的扬声器，不就不会有干涉现象吗？,手机机壳（相当于档板）形成的音响空间，或SPEAKER附带小音箱设计，用来解决声音干涉问题。,声波干涉2,5,音腔结构的作用及组成,音腔的作用：音腔可以在一定程度上调整SPEAKER的输出频响曲线，通过音腔参数的调整改变音乐声的高、低音效果对于音乐声音质的优劣影响很大。同一个音源、同一个SPEAKER在不同音腔中播放效果的音色可能相差较大，有些比较悦耳，有些则比较单调。合理的音腔设计可以使音乐声更加悦耳。为了提高音腔设计水平，下面着重介绍音腔各个参数对声音的影响程度以及它们的设计推荐值。音腔设计包括以下五个方面：1.后音腔2.前音腔3.出声孔4.密闭性5.防尘网,6,1、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：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）,7,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,8,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。,出声孔设计注意点,9,扬声器振膜面频段分布,扬声器频段分布:振膜边是低频,振膜中是高频,10,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1,11,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2,12,出声孔分布设计实例,13,出声孔位置图比较,出声孔面积为扬声器振动面积的20%,14,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,15,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,16,出声孔面积对音质的影响,出声孔的面积（即在SPEAKER正面上总的投影有效面积）对声音影响很大，而且开孔的位置、分布是否均匀对声音也有一定的影响，其程度与前声腔容积有很大关系。一般情况下，前声腔越大，开孔的位置、分布对声音的影响程度就越小。出声孔的面积对频响曲线的各个频段都有影响，在不同条件下，对不同频段的影响程度各不相同。当出声孔面积小于一定的阈值时，整个频响曲线的SPL值会急剧下降，即音乐声的声强损失很大，这在设计中是必须禁止的。当出声孔面积大于一定阈值时，随着面积增大，高频波峰、低频波峰都会向右移动，但高频变化的程度远比低频大，低频变化很小，即出声孔面积的变化主要影响频响曲线的高频性能，对低频性能影响不大。,17,出声孔面积曲线对比,18,在出声孔不能小于0.5mm，太小对出声不利，声音浑浊尖燥，出声孔过多会使声音不耐听，尖锐，让人感觉是燥音。,出声孔径要求,19,此图会出声孔高音尖锐，高音破音。,这样的出声孔会中频明亮高音不容易破。,注意孔径不得小于1.0mm。这样对发声有利,出声孔设计实例,20,出声孔最好能做成和声波相同的形状，这样峰谷会少一点。,出声孔形状设计实例1,好,较好,一般,差,极差,21,常用SPEAKER出音面积推荐表,22,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,23,1、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。,前腔设计注意点,24,前声腔对声质的影响1,前声腔对低频段影响不大，主要影响音乐声的高频部分。随着前声腔容积的增大，高频波峰会往不断左移动，高频谐振点会越来越低。前声腔太大或太小对声音都会产生不利的影响。同时，由于出声孔面积对高频也有较大的影响，因此设计前声腔时，需考虑出声孔的面积，一般情况下，前声腔越大，则出声孔面积也应该越大。当前声腔过小时，还会造成一个问题，即出声孔的位置对高频的影响程度急剧增加，可能会给外观设计造成一定的困难。结合设计的实际情况，一般希望前声腔的垫片压缩后的厚度在0.30.5mm之间。,25,前声腔对声质的影响2,出声孔面积与高频谐振点的变化呈非线性关系，且与前声腔大小有一定的联系，如图所示：,26,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1,27,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2,28,前腔设计形状3,29,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4,30,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,31,侧出音设计,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。侧出孔的面积要达到扬声器振动面积的15%-25%。孔宽要达到：0.8mm-1.5mm。,32,防尘网对声质的影响,相比于其他几个因素，防尘网对声音的影响程度较小，它主要是影响频响曲线的低频峰值和高频峰值，其中对低频峰值影响较大。防尘网对声音的影响程度主要取决于防尘网的声阻值和低频、高频峰值的大小。一般情况下，峰值越大，受到防尘网衰减的程度也越大。防尘网主要有两个作用，防止灰尘和削弱低频峰值，以保护SPEAKER。目前，我们常用的防尘网一般在180350之间，它们的声阻值都比较小，对声音的影响很小。因此从防尘和声阻两个方面综合考虑，建议采用280左右的防尘网。我们以往采用的不织布防尘网存在一个问题，由于不织布的不同区域密度不一样，因此不同区域声阻也不一样，可能会造成同一批防尘网的声阻一致性较差。但不织布的成本比防尘网低很多，因此建议设计中综合考虑性能和成本。在高档机型中，尽可能不要采用不织布作为防尘网。,33,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坏和大小。后腔要求：大、并且密封性好。（无泄露后腔）,后腔设计,34,单独的密封后腔，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,后腔结构1,35,后音腔对音质的影响:后音腔主要影响音乐声的低频部分，对高频部分影响则较小。音乐声的低频部分对音质影响很大，低频波峰越靠左，低音就越突出，主观上会觉得音乐声比较悦耳。一般情况下，随着后音腔容积不断增大，其频响曲线的低频波峰会不断向左移动，使低频特性能够得到改善。但是两者之间关系是非线性的，当后音腔容积大于一定阈值时，它对低频的改善程度会急剧下降,如图所示：,后腔结构2,36,后腔结构3,图中，横坐标是后音腔的容积（cm3），纵坐标是SPEAKER单体的低频谐振点与从音腔中发出声音的低频谐振点之差，单位Hz。,后音腔的形状变化对频响曲线影响不大。但是如果后音腔中某一部分又扁、又细、又长，那么该部分可能会在某个频率段产生驻波，使音质急剧变差，因此，在音腔设计中，必须避免出现这种情况。注：后音腔设计时，必须保证后出声孔出气畅通，即后出声孔距离最近的挡板距离应大于后出声孔径的0.8倍。后腔的容积尽可能大.,37,后腔结构4,38,后腔结构5,后腔密闭性对声质的影响后音腔是否有效的密闭对声音的低频部分影响很大。当后音腔出现泄漏时，低频会出现衰减，对音质造成损害，它的影响程度与泄漏面积、位置都有一定的关系,主要指手机内部所构成的音腔或者泄漏孔对Speaker的性能或者声音产生的影响，如下图所示：声孔、前腔、内腔、泄漏孔等等都会对音腔的整体音质表现产生影响。一般情况下，泄漏面积越大，低频衰减越厉害。泄漏面积与低频谐振点的衰减成近似线性的关系，如图所示,图中，横坐标表示泄漏面积，单位mm2。纵坐标表示无泄漏与有泄漏情况下低频谐振点之差,39,后腔结构6,在同等泄漏面积情况下，后音腔越小，低频衰减越厉害，即泄漏造成的危害越大，如图示,建议结构设计时，应尽可能保证后音腔的密闭，否则可能会严重影响音质。,40,后腔结构7,合适的设计是：首先要用泡棉，即环形胶垫（Poron或EVA等）把Speaker与手机外壳密封起来，使声音不会漏到手机内腔，然后就是声孔、前腔、内腔的合理配合。泄漏孔主要是由SIM卡、电池盖、手机外接插座等手机无法密封位置的声漏等效而成的，泄漏孔以远离Speaker为宜，即手机无法密封的位置要尽量远离Speaker，Speaker单体背面的发声孔一定要自由敞开，且要与整个机壳的后腔相通,这样可以使得手机的整机的音质表现较好。,41,后腔结构8,总结：音腔对频响曲线的影响,42,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2,43,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2,44,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3,45,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1,46,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2,47,声音会显得较小，低频效果差。,后腔不良设计3,48,机壳不能密封，使声音小，音质差。,后腔不良设计4,49,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,50,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,51,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。,52,声音与音腔设计关系,声音与音腔设计关系,53,其它设计注意事项,为了使用传播过程中，声损耗最小，前腔出声孔里面尽使用圆角。如图,54,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点,55,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,56,出声孔的互补设计,由于开孔面积采用了互补设计，使声音平衡,57,出声孔的没有互补设计,开孔面积为15%曲线，声音尖锐，高音听起来有一点燥,58,不同规格扬声器出声孔设计,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