屏幕发声技术是什么?会是未来手机的标配吗?

字体大小: 张海涛 发表于 2019-06-18 09:09  评论0条  阅读19893次 

   3个月前,华为在巴黎发布了P30系列手机,作为华为上半年的主角,P30 Pro也是亮点颇多,而讨论最多的除了30倍变焦之外,就是屏幕发声技术了。这项技术的出现就是为了解决屏幕顶部开孔的问题,其实早在2018年,它就大规模出现了。

 
  去年,手机行业出现了很多创新的设计,而这些设计的初衷都是为了给用户带来最佳的使用体验,所以滑盖全面屏、双面屏也就应运而生了。但与此同时也出现了一个问题,就是高屏占比和用户体验带来的冲突,比如屏幕顶部要想做到极窄的话,就要舍弃顶部开孔,所以屏幕发声技术也就再次成为主流。传统听筒在屏幕顶部占了很大空间,为了减少屏幕顶部边框范围,所以只能缩小甚至取消屏幕顶部的开孔。
 
  自全面屏普及以来越来越多的全面屏手机开始采用屏幕发声技术,比如小 米MIX、vivo NEX和最近的华为P30 Pro。但真正说起来,其实这些原理都大同小异,主要分为两种:
 
  1、悬臂压电陶瓷方案(屏幕中的驱动帧声音)
 
  2、屏幕激励器方案(驱动屏幕的振动发出声音)
 
  很多人肯定会问,这两种屏幕发声方案到底有什么区别,他们的原理是什么。其实这要从声音传播的原理讲起了。大家都知道,在物理学中,声音是由物体振动发生的,发声的物体就叫声源。之前的手机扬声器就是利用了这种原理,通过扬声器反复震动来发出声音。
 
  但传统的扬声器有一个缺点,就是需要开孔,因为这有这样才能让声波传出来,否则声音的效果则会大打折扣(所以很多防水手机的音质没有那么好)。而开孔又需要打通屏幕和中框间的空间,这样一来就挤压了屏幕的结构,从而导致顶部边框无法做到极致。
 
  为了解决这一问题,手机厂商们想出了屏幕发声方案,即手机其他部件代替扬声器振膜震动发声的办法。而悬臂压电陶瓷方案和屏幕激励器方案都是利用手机其他组件来发声,其原理都大同小异。
 
  悬臂压电陶瓷方案
 
  先来说一下悬臂压电陶瓷方案,这个方案其实早在14年就出现了(夏普AQUOS Crystal上),但真正大规模使用还是在16年小 米MIX发布之后。
 
  其主要运作原理为:给振动膜加以交替变化的电压(振动膜就是多层压电陶瓷片附着的金属薄片),然后随着电压的变化,不停的上下弯曲驱动负载结构来振动发声。简单来说就是通过不断变化电压,驱动震动单元发声。
 
  而当时的小 米MIX就是将巨大的悬臂梁式压电陶瓷固定在了金属的手机中框上,然后接电话时手机与人体接触传递声波震动。不过这个方案也并不完美,它的缺点就是声音没有指向性,比如模块带动整个中框震动,从而导致声音的传递方向不够明确。所以当初很多小 米MIX用户都吐槽,在打电话的时候别人会听见,和扬声器一样,基本没有隐私可言。。。
 
  所以屏幕发声就没有完美的解决方案了吗?答案当然是否。
 
  屏幕激励器方案
 
  接下来说到的屏幕激励器方案便是如此。为了让手机的发声更加具有指向性,手机厂商便研究出了这个方案。主要原理是将震动机械能直接传输到屏幕,然后让屏幕代替传统扬声器振膜发声。
 
  比如vivo去年发布的NEX,它并没有使用小 米的办法,而是采用细缝听筒和PCB放在屏幕后面的设计,使用了以屏幕为介质发声的技术。相对完美的解决了屏幕上端开口的问题,也比最初的陶瓷悬臂梁更加的实用。
 
  可以看到,音频激励器被紧紧的固定在了屏幕上,通过磁铁与线圈的电磁感应原理,然后将电能转化为机械能,并带动屏幕震动。其实原理和传统动圈式扬声器类似,不过震动单元换成了屏幕。
 
  这里以最近发布的华为P30 Pro为例,可以清楚的看到该机震动单元上的线圈,其实这与动圈式扬声器的驱动原理相同,当震动由屏幕向外界传播的时候,声音就有了一定的指向性,虽然私密性仍然很难达到传统扬声器的效果,但相比之前的悬臂压电陶瓷方案还是要好不少,毕竟至少不会让你的整个手机中框都在发声。。。。
 
  然后有人可能会问,屏幕发声方案到底影不影响我们打电话,答案肯定是不会的。因为目前的屏幕发声已经相对成熟,无论是发声的音质、音量,还是声音的传播的私密性都有了不错的体验,总体来说已经相当接近传统扬声器了;因为之前的悬臂压电陶瓷方案很少有厂商采用了,基本都是屏幕激励器方案,所以效果也越来越好。
 
  最后要说的就是外放问题。其实在2017年,索尼就采用了类似的银幕声场技术(电视机型号XBR-A1E),去掉了传统电视机的外放。但最近两年屏幕发声技术大规模应用到手机上后,还是带来了一些质疑的声音,比如屏幕发声技术用来听歌可行性的问题。这里要说的是,虽然目前的几款屏幕发声手机都有单独的扬声器,但是并不代表屏幕发声技术不能当外放。因为这些全面屏手机并不是简单的把技术添加到产品上,而是为用户提供了完整成熟的体验。比如屏幕发声技术,不仅能达到与传统听筒接近的使用感受,还能在外观和内部空间方面做到极致。而且以后的手机只会越来越一体(比如今年年初发布的魅族ZERO和vivo APEX2019,都是用屏幕发声技术来充当外放),所以屏幕发声技术来充当外放,相信在不远的将来也会普及。
 
  也就是说,屏幕发声方案不仅效果不差、而且还能缩小屏幕顶端边框宽度、减少屏幕开孔、提高手机密封性等等。而在目前手机集成越来越多的功能、内部空间却有限的状况下,缩小、或者“变形”元器件也即将成为一个趋势。在此趋势之下,相信屏幕发声技术也是大势所趋的。既然它有如此多优点,那我们还有什么理由拒绝它呢?
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