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1、手机音频设计,电声研发部,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
2、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：dBa: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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、，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
8、，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
9、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
10、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
11、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),
12、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，
13、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，
14、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
15、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，
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、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，大的后腔可以得到更多的低频成份：后腔密封性要好好的密封会让扬声
22、器前后的声音隔开防止破音和声小，音尖：前腔壁高度做到1.5-mm.：出声孔面积控制在扬声器泡棉内面积的5-10%.：出声孔的位置尽量放在扬声器振动面的边上：对扬声器振膜和磁铁要求高，频响曲线要求平坦,手机音腔评估过程,：客户对声音的要求，重点要求是音量还是音质：客户要求达到音量的标准，要求声音的响度以dB为单位：喇叭规格和数量，喇叭参数是保证音质和音量的重要的前提条件：后腔的密封性和容积，是保证音质好坏的重要基础,好的后音腔才能保证手机外放音乐时中低段的丰满和力度感：前腔要设计的容积，保证音量和音质：出声孔的面积和位置，评估出声孔对高频段的延伸引起的噪音和杂音，能否在中频段（3-5KHZ)提升
23、灵敏度,后腔：尽量大并且密封（无泄露后腔）。前腔：根据扬声器的尺寸，前腔的形状和高度让声音在中频段能产生峰，来提高音量，减小高频燥声。出声孔：位置在扬声器振动面的3/4处（从正中住侧边）对低频有利，并且可减少高频燥声；孔径在1.0mm左右，有利于发声；开孔面积在10%左右是可减小尖锐的高频声音和高频破音。由于每个扬声器的声音特性的唯一性，同规格不同厂家放在同一个腔体内声音都一定合适。不同厂家的扬声器的腔体设计也不同。,音腔设计总结,：影响最大：影响最小,音腔对声音的影响,结语,手机MP3外放设计是一个系统工程，要提高手机音质，音量，除了音腔设计时的：后腔的设计，音腔的前音腔壁的容积，音腔出声孔设计；还要考虑音乐播放时声音在音腔中的声透射，音腔的材料对声音的影响，音频IC芯片输出性能参数，滤波电路参数，射频干扰以及软件设置等。,
