声腔设计知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/1/23,#,声波干涉现象,声腔结构的作用及组成,声腔对,Speaker,的影响,Speaker,的选型,影响音质的关键因素,音效不好的音腔设计举例,附录（总结）,目 录,声波干涉现象 目 录,1,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。,何谓声波干涉,?,当喇叭振膜震动时，振膜前后都会有声波,2,何谓声波干涉,?,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。,何谓声波干涉? 扬声器为何需要在振摸后,3,声腔结构的作用及组成,声腔的作用：,声腔,可以在一定程度上调整,SPEAKER,的输出频响曲线，通过声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,在不同声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。合理的声腔设计可以使音乐声更加悦耳。,为了提高声腔设计水平，下面着重介绍声腔各个参数对声音的影响程度以及它们的设计推荐值。,声腔,设计包括以下五个方面：,1.,后声腔,2.,前声腔,3.,出声孔,4.,密闭性,5.,防尘网,声腔结构的作用及组成 声腔的作用：,4,声腔对,Speaker,的影响,一,.,后声腔对音质的影响,后声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，随着后声腔容积不断增大，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，当后声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：,声腔对Speaker的影响一. 后声腔对音质的影响,5,后声腔的形状,变化对频响曲线影响不大。但是如果后声腔中某一部分又扁、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，在声腔设计中，必须避免出现这种情况 。,注：后声腔设计时，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,.,图中，横坐标是后声腔的容积（,cm3,），纵坐标是,SPEAKER,单体的低频谐振点与从声腔中发出声音的低频谐振点之差，单位,Hz,。,SPK,直径（,mm,）,后音腔最小容积（,cm3,）,后音腔推荐容积（,cm3,）,15,1.0,1.2,1.2,16,1.2,1.5,1.5,18,1.5,1.8,1.8,20,1.8,2.0,2.0,18*13,1.2,1.5,1.5,20*14,1.5,1.8,1.8,24*15,1.8,2.0,2.0,30*20,2.5,3.0,3.0,声腔对,Speaker,的影响,后声腔的形状变化对频响曲线影响,6,二,.,前声腔对声质的影响,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。,声腔对,Speaker,的影响,二. 前声腔对声质的影响声腔对Speaker的影响,7,三,.,出声孔面积对声质的影响,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 。,声腔对,Speaker,的影响,三. 出声孔面积对声质的影响声腔对Speaker的影响,8,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：,图中，横坐标表示出声孔的面积，单位,mm2,。纵坐标表示高频谐振点变化的对数值,声腔对,Speaker,的影响,出声孔面积与高频谐振点的变化呈非线,9,SPK,直径,（,mm,）,前音腔压缩后泡棉高度,（,mm,）,出声孔面积最小值,（,mm2,）,出声孔面积推荐值,（,mm2,）,15,0.3,1.0,5.0,（,1*6,）,8,15,16,0.3,1.0,6.0,（,1*8,）,12,18,18,0.3,1.0,8.0,（,1*10,）,15,23,20,0.3,1.0,10,（,1*13,）,20,35,18*13,0.3,1.0,6.0,（,1*8,）,12,18,20*14,0.3,1.0,8.0,（,1*10,）,15,23,24*15,0.3,1.0,10,（,1*13,）,20,35,30*20,0.3,1.0,16,（,1*20,）,25,50,声腔对,Speaker,的影响,常用,SPEAKER,出音面积推荐表：,SPK直径前音腔压缩后泡棉高度出声孔面积最小值出声孔面积推荐,10,四,.,后腔密闭性对声质的影响,后声腔是否有效的密闭对声音的低频部分影响很大。,当后声腔出现泄漏时，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声腔或者泄漏孔对,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,声腔对,Speaker,的影响,四. 后腔密闭性对声质的影响 图中，横坐标表示泄漏面,11,在同等泄漏面积情况下，后声腔越小，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，应尽可能保证后声腔的密闭，否则可能会严重影响音质。,声腔对,Speaker,的影响,在同等泄漏面积情况下，后声腔越小，低,12,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。,声腔对,Speaker,的影响,合适的设计是：首先要用泡棉，即环形胶垫（Por,13,总结：声腔对频响曲线的影响,声腔对,Speaker,的影响,总结：声腔对频响曲线的影响 声腔对Sp,14,五,.,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,180,350,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。,声腔对,Speaker,的影响,五. 防尘网对声质的影响声腔对Speaker的影响,15,Speaker,的选型,SPEAKER,的性能一般可以从,频响曲线、失真度、寿命,三个方面进行评价。,频响曲线,反映了,SPEAKER,在整个频域内的响应特性，是最重要的评价标准。,失真度曲线,反映了在某一功率下，,SPEAKER,在不同频率点输出信号的失真程度，,它是次重要指标，一般情况下，当失真度小于,10,时，都认为在可接受的范围内。,寿命,反映了,SPEAKER,的有效工作时间。,由于频响曲线是图形，包含信息很多，为了便于比较，主要从四个方面进行评价：,SPL,值、低频谐振点,f0,、平坦度、,f0,处响度值。,SPL,值,一般是在,0.8K,4KHz,之间取多个频点的声压值进行平均，反映了在同等输,入功率的情况下，,SPEAKER,输出声音强度的大小，它是频响曲线最重要的指标。,低频谐振点,f0,反映了,SPEAKER,的低频特性，是频响曲线次重要的指标。,平坦度,反映了,SPEAKER,还原音乐的保真能力，作为参考指标。,Fo,处响度值,反映了低音的性能，作为参考指标。,Speaker的选型 SPEAKER的性能一般可,16,影响音质的关键因素,由于受到手机外形和,SPEAKER,尺寸的限制，不可能将手机音乐与音响相比，因此手机铃声主要关注声音大小、是否有杂音、是否有良好的中低音效果。铃声的优劣主要取决于铃声的大小、所表现出的频带宽度（特别是低频效果）和其失真度大小。,对手机而言，,SPEAKER,、手机声腔、音频电路和,MIDI,选曲,是四个关键因素，它们本身的特性和相互间的配合决定了铃声的音质：,1.,SPEAKER,单体的品质对于铃声的各个方面影响都很大。其灵敏度对于声音的大小，其低频性能对于铃声的低音效果，其失真度大小对于铃声是否有杂音都是极为关键的 。,2.,手机声腔,则可以在一定程度上调整,SPEAKER,的输出频响曲线，通过声腔参数的调整改变铃声的高、低音效果，其中后声腔容积大小主要影响低音效果，前声腔和出声孔面积主要影响高音效果。,3.,音频电路,输出信号的失真度和电压对于铃声的影响主要在于是否会出现杂音。例如，当输出信号的失真度超过,10,时，铃声就会出现比较明显的杂音。此外，输出电压则必须与,SPEAKER,相匹配，否则，输出电压过大，导致,SPEAKER,在某一频段出现较大失真，同样会产生杂音。,4.,MIDI,选曲,对铃声的音质也有一定的影响，当铃声的主要频谱与声腔和,SPEAKER,的频响不相匹配时，会导致发出的,MIDI,音乐出现较大的变音，影响听感。,总之，,铃声音质的改善需要以上四个方面共同配合与提高,，才能取得比较好的效果。,影响音质的关键因素由于受到手机外形和SPEAKER尺寸的限制,17,音效不好的音腔设计举例,例一,.,后壳装饰片与机壳不密闭,问题：声泄漏导致声波干涉，造成声,音小和音质不佳,对策：,1.,装饰片周围增加双面胶,2.,接受声音损失,例二,.,壳盖间不密封,问题：声泄漏导致声波干涉，造成声,音小和音质不佳,对策：调整壳盖模具尺寸，以达到最佳密,闭效果,音效不好的音腔设计举例例一. 后壳装饰片与机壳不密闭例二.,18,音效不好的音腔设计举例,例三,.,前盖装饰片与机壳不密闭,问题：声泄漏导致声波干涉，造成声,音小和音质不佳,对策：,1.,装饰片周围增加双面胶,2.,接受声音损失,例四,.,机壳内定位,SPEAKER,塑料墙过高，,且与,PCB,主板密贴,问题：扬声器后音腔减小，造成声音小和,音质不佳,对策：塑料墙不要高于喇叭后调音布的面,音效不好的音腔设计举例例三. 前盖装饰片与机壳不密闭例四.,19,音效不好的音腔设计举例,例五,.,扬声器后出音孔被机壳内元器件压住,问题：振膜无法自由振动，造成声音小和,音质不佳,对策：元器件要远离后出音孔,0.5mm,以上,例六,.,耳机插口、,SIM,卡槽、电池卡勾洞等,太接近,SPEAKER,问题：声泄漏导致声波干涉，造成声音小,和音质不佳,对策：,1.,尽量远离,2.,接受声音损失,3.,考虑具备小音箱的,SPEAKER,音效不好的音腔设计举例例五. 扬声器后出音孔被机壳内元器件压,20,音效不好的音腔设计举例,例七,.,折叠机采用多功能扬声器，出声间隙,设计太小,问题：声波反射严重，造成声音小,对策：,1.,间隙尽量加大,2.,接受声音损失,例八,. SPEAKER,前音腔与机壳不密闭,问题：声泄漏导致声波干涉，造成声音小,和音质不佳,对策：对于无法密闭处，采用较厚的,PORON,垫压缩后填补泄漏处,音效不好的音腔设计举例例七. 折叠机采用多功能扬声器，出声间,21,例九,.,侧出声间隙设计太小,问题：声波反射严重，造成声音小,对策：,1.,间隙尽量加大,2.,接受声音损失,例十,.,附音箱之,SPEAKER,内容积设计太小,问题：后腔太小，造成声音小和音质不佳,对策：,1.,内容积尽量加大,2.,接受声音损失,音效不好的音腔设计举例,例九. 侧出声间隙设计太小例十. 附音箱之SPEAKER内容,22,音腔设计图片,音腔设计图片,23,音腔设计图片,音腔设计图片,24,音腔设计图片,音腔设计图片,25,附录（总结）,1.,手机音腔的设计会影响音乐的最终表现，只考虑结构之设计绝对无法设计出好的音效产品，故务必要遵守正确的音腔设计原则,.,2.,附带音腔,Speaker,的,优点,：,无需担心手机壳的声泄漏问题,组装简单,好的音腔设计可以得到更好的音效品质,缺点,：,需占具较大的手机空间,附录（总结）1.手机音腔的设计会影响音乐的最终表现，只考虑结,26,附录（总结）,3.,目前手机音乐频谱一般在,700Hz-8KHz,，因为此频段人耳对声音的感受比较敏锐，选择相适合之,Speaker,既可（故一般手机,Speaker,的,F0,皆在,800Hz,左右之原因）。,4.Music IC Amp,之,power output,要与选择的,Speaker,相匹配，不可超出,Speaker,之,Max power.,附录（总结）3.目前手机音乐频谱一般在700Hz-8KHz，,27,附录（总结）,5.,手机播放音乐最常见的问题就是音量不够大，主要原因,如下：,a.,音腔空间设计不正确,b.,所选择之喇叭声音感度不够高,c.,设计者因空间限制选择了小尺寸薄形喇叭,对策：,a.,音腔开模前遵守音腔设计原则，并做好验证,b.,请,Speaker,厂家提供双磁或大磁路结构之产品，尽量提高单体,Speaker,的,SPL,感度值（同时需考虑成本预算）,c.,建议将音乐频谱往高频提升以增加音量，允许厂家提供,F0,较高之大功率产品，设计者可相应提高,Music IC Amp,之输出即可提高音量,附录（总结）5. 手机播放音乐最常见的问题就是音量不够大，主,28,附录（总结）,6.,手机播放音乐另一常见问题破音，破音其实就是低音表现异常，主要原因如下：,a.Music IC Amp,之输出功率超出,Speaker,之,Rated power.,b.Music,之低频端已超出,Speaker,之有效频响范围,c.,所选择之,Speaker,低频承受功率较差,对策：,a.,选择高功率，但,F0,较高之,Speaker,b.,将音乐频谱往高频调整,c.,选择较大规格尺寸之,Speaker,附录（总结）6.手机播放音乐另一常见问题破音，破音其实就是低,29,谢谢大家！,谢谢大家！,30,