手机音腔设计对音质的影响

手机音腔设计对音质的影响

王准

TCL通讯科技（成都）有限公司惠州分公司广东惠州516006

摘要：随着科学技术的发展，电子技术也日渐完善。尤其是手机等电子产品的出现，彻底改变了人们的日常生活。当前，手机已经从传统的功能收集发展到了智能手机时代，手机的音腔设计更加标准和完善，手机音频系统的质量也越来越高。本文将简单阐述手机音频系统的组成，并通过音腔设计，分析其对手机音质的影响，为相关工作者提供参考借鉴。

关键词：智能手机；音腔设计；音质

1引言

对于手机而言，最重要的功能就是语音功能，手机语音质量的高低，大多是由手机音腔设计而决定的。在传统的功能手机时代，人们对手机的基本需求仍停留在通话方面，而随着智能手机的普及，手机的功能也越来越多，音乐、视频等多种娱乐元素都对手机的音质提出了更高的要求。因此，研究分析手机音腔设计对音质的影响具有重要的现实意义。

2手机音频系统概述

2.1手机常见的电声器件概述

（1）麦克风：麦克风是手机重要的送话器，利用麦克风可以将声音转换为电信号，并提交给后续的电路处理。因此，作为手机音频系统的主要入口，一旦在对声音拾取的过程中就存在质量问题，势必影响整个手机音频系统的音质，必须慎重的对麦克风进行选择。常见的手机麦克风，可以划分为电动势麦克风、电容式麦克风、碳粒式麦克风等。

（2）扬声器：扬声器是手机音频系统的出口，是手机将电信号转化为声音信号的重要元器件。扬声器的质量高低，关系着声音复原质量的高低，也是影响手机音质的重要因素之一。作为手机当中重要的部件之一，扬声器的种类繁多，且价格差异性较大，如电容式扬声器、电磁式扬声器、气动式扬声器等。影响扬声器性能的主要参数包括扬声器的额定功率、频率响应、额定阻抗以及失真等。

（3）音频功率放大器：在手机音频系统当中，音频信号为小信号，即便是经过了前级放大，仍未较弱的信号，必须依靠音频功率放大器使其产生足够强大的电流驱动源，才能确保其满足扬声器的正常工作。根据音频功率放大器工作原理的不同，其可以划分为A类、B类、AB类以及D类等四大类音频功率放大器。

（4）受话器：受话器在手机当中，实现了音频电信号与声音之间的转换，也是手机实现通话功能的重要元器件之一。手机大多采用动圈式受话器，其工作原理类似于动圈式扬声器，当交变电流经过受话器的线圈时，线圈对磁力线完成切割，并产生振动，带动鼓膜振动，进而产生了声波，完成了音频电信号与声音之间的转换。

2.2高清语音

高清语音是近年来逐渐兴起的手机语音功能，它利用了宽带音频信号，可以对人的声音精准的重现，进一步的提高了音质的质量。高清语音之所以能够提供高语音品质，主要是将传统的窄带语音信号（300～3400Hz）扩充到了宽带语音信号（50～7000Hz）。传统的手机语音信号频段为窄带语音信号（300～3400Hz），而人类的声音可以达到20～14000Hz,这样，就导致部分声音在传输过程中产生了损耗，导致受话器重现出来的声音信号存在一定的失真。而高清语音扩大了语音信号，尽可能的提高了声音的重现度。

3手机音腔设计分析

对于手机而言，手机音腔是直接为用户提供声音的重要接口，也是影响手机音质的关键。而在对音腔进行设计过程中，除了完成前声腔、后声腔、出声孔、防尘罩等结构设计外，还需要注重扬声器、受话器、麦克风等元器件的选择。具体设计要点体现在以下几个方面：

3.1扬声器的设计

（1）频率响应曲线：对于手机扬声器而言，其频率响应曲线包含了丰富的信息，首先从声压级方面来看，基于相同输入频率的情况下，该数值的大小反映了扬声器输出音量的大小。其次扬声器的低频谐振点是扬声器的低频特性，低频谐振点的响应值也是反映扬声器对低音的还原能力。最后平台度则说明了扬声器本身声音重现过程中声音的保真度情况。

（2）失真度曲线：对于人而言，低频信号是声音的基础频段，如果该频段趋势或者压制过低，会使得音质比较单纯，缺乏质感；中频信号本身的频带范围较广，也是人耳最敏感的频段，需要通过加强次频段声音的清晰度以层次感，来提高扬声器的现象效果。最后的高频信号本身丰富了音质，使得声音更加的生动、活泼。因此，声音的失真会影响扬声器的整体性能，给人带来不好的感觉。通常情况下，扬声器的失真度水平是依靠总谐波失真(TDH)以及部分谐波失真来横梁的。

4.2后声腔

对于智能手机而言，后声腔对音质的影响最为重要，尤其是对音频信号的低频信号会产生巨大的影响。当前智能手机的音质，主要是收到低频信号、低频波峰点的频率的影响，数值越低，低音效果越高。因此，在进行手机后声腔设计过程中，主要对低频共振点的频率进行控制，以提高低频的分量，同时手机的后音腔体积又与低频共振峰点成曲线反比关系（如图1所示）。

需要格外注意的时，不同的声音的低频信号还会受到扬声器性能、特征以及单体品质的影响，因此，在对手机后声腔设计过程中，还需要重视扬声器的选择。

4.3前声腔的设计

前声腔与后声腔所造成的影响是相反的，他不会影响到低频信号，反而对高频的影响较大，且随着其体积的增大，对高频共振峰点的影响也就越大，二者几乎呈线性关系变化。因此，在对手机的前声腔设计过程中，应确保其大小适中，恰好能够满足手机的声频输出为最佳。同时还需要结合手机对音色的要求，结合出声孔的大小设计进行联合设计。例如如果需要手机发出甜美的声音，则需要采用较小的出声孔。需要格外注意的是，如果前声腔的体积过小，也可能会影响手机的音质，导致高频分量的频率增大，不利于智能手机音频的设计。

4.4出声孔的设计

在进行出声孔设计过程中，需要结合手机的音频电路，合理的确定出声孔的位置、数量、大小、孔与孔之间的距离等，这样才能确保出声的音质。此外出声孔的设计过程中，还需要注意前后音腔的体积大小影响。前声腔体积越大，出声孔的其他因素对声的高频频频影响就不是十分明显。出声孔的大小对手机的音频曲线的影响十分显著，它影响着手机音频段的所有频段，而且出声孔的位置、数量以及出声孔的间隔也会对音腔频响曲线造成影响。

此外，如果手机的出声孔的面积过大，可能会导致高低频谐振点响应增大，影响手机的高频频段音质。

4结束语

综上所述，对于智能手机而言，手机音腔的设计至关重要，关系着手机的通话质量、音乐、视频等多个功能的正常使用。因此，相关工作者必须采取有效的音腔设计，合理的选择和设计麦克风、受话器、扬声器等音频元件和电路，并加强手机的扬声器、后音腔、前音腔、出声孔等特征设计，降低手机声频受到高频的刺激和低频的缺失影响，提高手机的音质，满足人们的需求。

参考文献：

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