屏幕發(fā)聲技術原理

3個月前，華為在巴黎發(fā)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(fā)聲技術了。

這項技術的出現(xiàn)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(guī)模出現(xiàn)了。

去年，手機行業(yè)出現(xiàn)了很多創(chuàng)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(xiàn)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(fā)聲技術也就再次成為主流。

傳統(tǒng)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(fā)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(fā)出聲音）

很多人肯定會問，這兩種屏幕發(fā)聲方案到底有什么區(qū)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(fā)生的，發(fā)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(fā)出聲音。

但傳統(tǒng)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(fā)聲方案，即手機其他部件代替揚聲器振膜震動發(fā)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(fā)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(xiàn)了（夏普AQUOS Crystal上），但真正大規(guī)模使用還是在16年小 米MIX發(fā)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(fā)聲。簡單來說就是通過不斷變化電壓，驅動震動單元發(fā)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(fā)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(fā)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?shù)狡聊唬缓笞屍聊淮鎮(zhèn)鹘y(tǒng)揚聲器振膜發(fā)聲。

比如vivo去年發(fā)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(fā)聲。..。

然后有人可能會問，屏幕發(fā)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(fā)聲已經(jīng)相對成熟，無論是發(fā)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(jīng)相當接近傳統(tǒng)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(tǒng)電視機的外放。

但最近兩年屏幕發(fā)聲技術大規(guī)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(fā)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(fā)聲手機都有單獨的揚聲器，但是并不代表屏幕發(fā)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(chǎn)品上，而是為用戶提供了完整成熟的體驗。

比如屏幕發(fā)聲技術，不僅能達到與傳統(tǒng)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(fā)布的魅族ZERO和vivo APEX2019，都是用屏幕發(fā)聲技術來充當外放），所以屏幕發(fā)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(fā)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(fā)聲技術也是大勢所趨的。

既然它有如此多優(yōu)點，那我們還有什么理由拒絕它呢？