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屏幕發聲技術是什么?會是未來手機的標配嗎?

字體大小: 張海濤 發表于 2019-06-18 09:09  評論0條  閱讀203510次 

   3個月前,華為在巴黎發布了P30系列手機,作為華為上半年的主角,P30 Pro也是亮點頗多,而討論最多的除了30倍變焦之外,就是屏幕發聲技術了。這項技術的出現就是為了解決屏幕頂部開孔的問題,其實早在2018年,它就大規模出現了。

 
  去年,手機行業出現了很多創新的設計,而這些設計的初衷都是為了給用戶帶來最佳的使用體驗,所以滑蓋全面屏、雙面屏也就應運而生了。但與此同時也出現了一個問題,就是高屏占比和用戶體驗帶來的沖突,比如屏幕頂部要想做到極窄的話,就要舍棄頂部開孔,所以屏幕發聲技術也就再次成為主流。傳統聽筒在屏幕頂部占了很大空間,為了減少屏幕頂部邊框范圍,所以只能縮小甚至取消屏幕頂部的開孔。
 
  自全面屏普及以來越來越多的全面屏手機開始采用屏幕發聲技術,比如小 米MIX、vivo NEX和最近的華為P30 Pro。但真正說起來,其實這些原理都大同小異,主要分為兩種:
 
  1、懸臂壓電陶瓷方案(屏幕中的驅動幀聲音)
 
  2、屏幕激勵器方案(驅動屏幕的振動發出聲音)
 
  很多人肯定會問,這兩種屏幕發聲方案到底有什么區別,他們的原理是什么。其實這要從聲音傳播的原理講起了。大家都知道,在物理學中,聲音是由物體振動發生的,發聲的物體就叫聲源。之前的手機揚聲器就是利用了這種原理,通過揚聲器反復震動來發出聲音。
 
  但傳統的揚聲器有一個缺點,就是需要開孔,因為這有這樣才能讓聲波傳出來,否則聲音的效果則會大打折扣(所以很多防水手機的音質沒有那么好)。而開孔又需要打通屏幕和中框間的空間,這樣一來就擠壓了屏幕的結構,從而導致頂部邊框無法做到極致。
 
  為了解決這一問題,手機廠商們想出了屏幕發聲方案,即手機其他部件代替揚聲器振膜震動發聲的辦法。而懸臂壓電陶瓷方案和屏幕激勵器方案都是利用手機其他組件來發聲,其原理都大同小異。
 
  懸臂壓電陶瓷方案
 
  先來說一下懸臂壓電陶瓷方案,這個方案其實早在14年就出現了(夏普AQUOS Crystal上),但真正大規模使用還是在16年小 米MIX發布之后。
 
  其主要運作原理為:給振動膜加以交替變化的電壓(振動膜就是多層壓電陶瓷片附著的金屬薄片),然后隨著電壓的變化,不停的上下彎曲驅動負載結構來振動發聲。簡單來說就是通過不斷變化電壓,驅動震動單元發聲。
 
  而當時的小 米MIX就是將巨大的懸臂梁式壓電陶瓷固定在了金屬的手機中框上,然后接電話時手機與人體接觸傳遞聲波震動。不過這個方案也并不完美,它的缺點就是聲音沒有指向性,比如模塊帶動整個中框震動,從而導致聲音的傳遞方向不夠明確。所以當初很多小 米MIX用戶都吐槽,在打電話的時候別人會聽見,和揚聲器一樣,基本沒有隱私可言。。。
 
  所以屏幕發聲就沒有完美的解決方案了嗎?答案當然是否。
 
  屏幕激勵器方案
 
  接下來說到的屏幕激勵器方案便是如此。為了讓手機的發聲更加具有指向性,手機廠商便研究出了這個方案。主要原理是將震動機械能直接傳輸到屏幕,然后讓屏幕代替傳統揚聲器振膜發聲。
 
  比如vivo去年發布的NEX,它并沒有使用小 米的辦法,而是采用細縫聽筒和PCB放在屏幕后面的設計,使用了以屏幕為介質發聲的技術。相對完美的解決了屏幕上端開口的問題,也比最初的陶瓷懸臂梁更加的實用。
 
  可以看到,音頻激勵器被緊緊的固定在了屏幕上,通過磁鐵與線圈的電磁感應原理,然后將電能轉化為機械能,并帶動屏幕震動。其實原理和傳統動圈式揚聲器類似,不過震動單元換成了屏幕。
 
  這里以最近發布的華為P30 Pro為例,可以清楚的看到該機震動單元上的線圈,其實這與動圈式揚聲器的驅動原理相同,當震動由屏幕向外界傳播的時候,聲音就有了一定的指向性,雖然私密性仍然很難達到傳統揚聲器的效果,但相比之前的懸臂壓電陶瓷方案還是要好不少,畢竟至少不會讓你的整個手機中框都在發聲。。。。
 
  然后有人可能會問,屏幕發聲方案到底影不影響我們打電話,答案肯定是不會的。因為目前的屏幕發聲已經相對成熟,無論是發聲的音質、音量,還是聲音的傳播的私密性都有了不錯的體驗,總體來說已經相當接近傳統揚聲器了;因為之前的懸臂壓電陶瓷方案很少有廠商采用了,基本都是屏幕激勵器方案,所以效果也越來越好。
 
  最后要說的就是外放問題。其實在2017年,索尼就采用了類似的銀幕聲場技術(電視機型號XBR-A1E),去掉了傳統電視機的外放。但最近兩年屏幕發聲技術大規模應用到手機上后,還是帶來了一些質疑的聲音,比如屏幕發聲技術用來聽歌可行性的問題。這里要說的是,雖然目前的幾款屏幕發聲手機都有單獨的揚聲器,但是并不代表屏幕發聲技術不能當外放。因為這些全面屏手機并不是簡單的把技術添加到產品上,而是為用戶提供了完整成熟的體驗。比如屏幕發聲技術,不僅能達到與傳統聽筒接近的使用感受,還能在外觀和內部空間方面做到極致。而且以后的手機只會越來越一體(比如今年年初發布的魅族ZERO和vivo APEX2019,都是用屏幕發聲技術來充當外放),所以屏幕發聲技術來充當外放,相信在不遠的將來也會普及。
 
  也就是說,屏幕發聲方案不僅效果不差、而且還能縮小屏幕頂端邊框寬度、減少屏幕開孔、提高手機密封性等等。而在目前手機集成越來越多的功能、內部空間卻有限的狀況下,縮小、或者“變形”元器件也即將成為一個趨勢。在此趨勢之下,相信屏幕發聲技術也是大勢所趨的。既然它有如此多優點,那我們還有什么理由拒絕它呢?
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