音腔是對聲音效果的影響簡介

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  手機聲腔對於鈴聲音質的優劣影響很大。同一個音源、同一個SPEAKER在不同聲腔中播放效果的音色可能相差較大,有些比較悅耳,有些則比較單調。合理的聲腔設計可以使鈴聲更加悅耳。

手機的聲腔設計主要包括***前聲腔、後聲腔、出聲孔、密閉性、防塵網***五個方面

1.後聲腔對鈴聲的影響

  後聲腔主要影響鈴聲的低頻部分,對高頻部分影響則較小。鈴聲的低頻部分對音質影響很大,低頻波峯越靠左,低音就越突出,主觀上會覺得鈴聲比較悅耳。
  一般情況下,隨着後聲腔容積不斷增大,其頻響曲線的低頻波峯會不斷向左移動,使低頻特性能夠得到改善。但是兩者之間關係是非線性的,當後聲腔容積大於一定閾值時,它對低頻的改善程度會急劇下降需要強調的是,SPEAKER單體品質對鈴聲低頻性能的影響很大。
  在一般情況下,裝配在聲腔中的SPEAKER,即便能在理想狀況下改善聲腔的設計,其低頻性能也只能接近,而無法超過單體的低頻性能
    一般情況下,後聲腔的形狀變化對頻響曲線影響不大。但是如果後聲腔中某一部分又扁、又細、又長,那麼該部分可能會在某個頻率段產生駐波,使音質急劇變差,因此,在聲腔設計中,必須避免出現這種情況。

   對於不同直徑的SPEAKER,聲腔設計要求不太一樣,同一直徑則差異不太大。具體推薦值如下:

 φ13mm SPEAKER:它的低頻諧振點f0一般在800Hz~1200Hz之間。當後聲腔爲0.5cm3時,其低頻諧振點f0大約衰減600Hz~650Hz。當後聲腔爲0.8cm3時,f0大約衰減400Hz~450Hz。當後聲腔爲1cm3時,f0大約衰減300Hz~350Hz。當後聲腔爲1.5cm3時,f0大約衰減250Hz~300Hz。當後聲腔爲3.5cm3時,f0大約衰減100Hz~150Hz。因此對於φ13mm SPEAKER,當它低頻性能較好(如f0在800Hz左右)時,後聲腔要求可適當放寬,但有效容積也應大於0.8cm3。當低頻性能較差時(f0>1000Hz),其後聲腔有效容積應大於1cm3。後聲腔推薦值爲1.5cm3,當後聲腔大於3.5cm3時,其容積變化對低頻性能影響會比較小。

 φ15mm SPEAKER:它的低頻諧振點f0一般在750~1000Hz之間。當後聲腔爲0.5cm3時,低頻諧振點f0大約衰減850Hz~1000Hz。當後聲腔爲1cm3時,f0大約衰減600Hz~750Hz。當後聲腔爲1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當後聲腔爲3.5cm3時,f0大約衰減200Hz~250Hz。因此對於φ15mm SPEAKER,後聲腔有效容積應大於1.5cm3。當後聲腔大於3.5cm3時,其容積變化對低頻性能影響會比較小。

 13×18mm SPEAKER:它的低頻諧振點f0一般在780~1000Hz之間。當後聲腔爲0.5cm3時,低頻諧振點f0大約衰減850Hz~1000Hz。當後聲腔爲1cm3時,f0大約衰減600Hz~750Hz。當後聲腔爲1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當後聲腔爲3.5cm3時,f0大約衰減200Hz~250Hz。因此對於13X18mm SPEAKER,後聲腔有效容積應大於1.5cm3。當後聲腔大於3.5cm3時,其容積變化對低頻性能影響會比較小。

 φ16mm SPEAKER:它的低頻諧振點f0一般在750~1100Hz之間。當後聲腔爲0.5cm3時,低頻諧振點f0大約衰減850Hz~1000Hz。當後聲腔爲0.9cm3時,f0大約衰減600Hz~700Hz。當後聲腔爲1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當後聲腔爲2cm3時,f0大約衰減300Hz~350Hz。當後聲腔爲4cm3時,f0大約衰減150Hz~200Hz。因此對於φ16mm SPEAKER,後聲腔有效容積應大於1.5cm3。後聲腔推薦值爲2cm3,當後聲腔大於4cm3時,其容積變化對低頻性能影響會比較小。

 φ18mm SPEAKER:它的低頻諧振點f0一般在700~900Hz之間。當後聲腔爲0.5cm3時,低頻諧振點f0大約衰減700Hz~950Hz。當後聲腔爲0.9cm3時,f0大約衰減500Hz~700Hz。當後聲腔爲0.9cm3時,f0大約衰減500Hz~700Hz。當後聲腔爲1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當後聲腔爲2.1cm3時,f0大約衰減250Hz~400Hz。當後聲腔爲4.3cm3時,f0大約衰減120Hz~160Hz。因此對於φ18mm SPEAKER,後聲腔有效容積應大於2cm3。當後聲腔大於4cm3時,其容積變化對低頻性能影響會比較小。
  需要特別注意的是,後聲腔設計時,必須保證後出聲孔出氣暢通,即後出聲孔距離最近的擋板距離應大於後出聲孔徑的0.8倍。

2.前聲腔對聲音的影響

   前聲腔對低頻段影響不大,主要影響手機鈴聲的高頻部分。隨着前聲腔容積的增大,高頻波峯會往不斷左移動,高頻諧振點會越來越低。高頻諧振點變化的對數值與前聲腔容積的增量幾乎成線性關係。
  由於手機MIDI音樂的頻帶一般爲300Hz~8000Hz,即在該頻段內的頻響曲線纔是有效值,因此我們一般希望頻響曲線的高頻諧振點在6000Hz~8000Hz之間。因爲如果高頻波峯太高(高頻諧振點大於10000Hz),那麼在中頻段可能會出現較深的波谷,導致聲音偏小。如果高頻波峯太低(高頻諧振點小於6000Hz),那麼聲腔的有效頻帶可能會比較窄,導致音色比較單調,音質較差。所以前聲腔太大或太小對聲音都會產生不利的影響。同時,由於出聲孔面積對高頻也有較大的影響,因此設計前聲腔時,需考慮出聲孔的面積,一般情況下,前聲腔越大,則出聲孔面積也應該越大。
  當前聲腔過小時,還會造成一個問題,即出聲孔的位置對高頻的影響程度急劇增加,可能會給外觀設計造成一定的困難。
   綜上所述,結合手機設計的實際情況,前聲腔設計時,一般希望前聲腔的墊片壓縮後的厚度在0.3~1mm之間,它與出聲孔面積有一定的相關性。

3.出聲孔對聲音的影響

  出聲孔的面積(即在SPEAKER正面上總的投影有效面積)對聲音影響很大,而且開孔的位置、分佈是否均勻對聲音也有一定的影響,其程度與前聲腔容積有很大關係。一般情況下,前聲腔越大,開孔的位置、分佈對聲音的影響程度就越小。
  出聲孔的面積對頻響曲線的各個頻段都有影響,在不同條件下,對不同頻段的影響程度各不相同。當出聲孔面積小於一定的閾值時,整個頻響曲線的SPL值會急劇下降,即鈴聲的聲強損失很大,這在手機設計中是必須禁止的。當出聲孔面積大於一定閾值時,隨着面積增大,高頻波峯、低頻波峯都會向右移動,但高頻變化的程度遠比低頻大,低頻變化很小,即出聲孔面積的變化主要影響頻響曲線的高頻性能,對低頻性能影響不大。
  出聲孔面積與高頻諧振點的變化呈非線性關係,且與前聲腔大小有一定的聯繫。出聲空面積的有效範圍表示出聲孔面積在此範圍之內,一般能滿足基本要求。需要強調是:如果出聲孔在前聲腔投影範圍內,分佈比較均勻,且過中心,那麼可以取較小值,否則應取偏大一些的值。建議在一般情況下,不要取有效範圍的極限值。
  在實際設計中,如果高頻聲音出現問題,可以通過實際測量結果,修正出聲孔面積進行改善。注意:出聲孔面積減小並不意味着聲強降低,相反在很多情況下,反而可以提高聲強。
  

4.後聲腔密閉性對聲音的影響

   後聲腔是否有效的密閉對聲音的低頻部分影響很大,當後聲腔出現泄漏時,低頻會出現衰減,對音質造成損害,它的影響程度與泄漏面積、位置都有一定的關係。
  一般情況下,泄漏面積越大,低頻衰減越厲害。泄漏面積與低頻諧振點的衰減成近似線性的關係。在同等泄漏面積情況下,後聲腔越小,低頻衰減越厲害,即泄漏造成的危害越大。
  綜上所述,建議結構設計時,應儘可能保證後聲腔的密閉,否則可能會嚴重影響音質。

5.防塵網對聲音的影響

  相比於其他幾個因素,防塵網對聲音的影響程度較小,它主要是影響頻響曲線的低頻峯值和高頻峯值,其中對低頻峯值影響較大。
  防塵網對聲音的影響程度主要取決於防塵網的聲阻值和低頻、高頻峯值的大小。一般情況下,峯值越大,受到防塵網衰減的程度也越大。
  防塵網主要有兩個作用,防止灰塵和削弱低頻峯值,以保護SPEAKER。目前,我們常用的防塵網一般在250#~350#之間,它們的聲阻值都比較小,基本上在10Ω以下,對聲音的影響很小,所以一般採用SPEAKER廠家提供的防塵網差異不會非常大。因此從防塵和聲阻兩個方面綜合考慮,建議採用300#左右的防塵網。
  我們以往採用的不織布防塵網存在一個問題,由於不織布的不同區域密度不一樣,因此不同區域聲阻也不一樣,可能會造成同一批防塵網的聲阻一致性較差。但不織布的成本比防塵網低很多,因此建議設計中綜合考慮性能和成本,在高檔機型中,儘可能不要採用不織布作爲防塵網。
   以上聲腔設計的規律和各個推薦值都是通過大量實驗總結出來,供設計人員在前期設計時參考。但是由於聲音具有一定的特殊性,因此,建議設計人員在結構手板完成後,通過實際測試,以對一些細節進行調整。

  對於耳機來說,耳殼後腔主要影響曲線的中頻,裝入耳殼後,後腔如果全部密封,不開孔的話,由於腔體共振,1-4kHz形成共振峯。耳機的平衡性對於聽音很重要,所以,低頻峯值和高頻3 kHz的峯值要小於3dB。否則試聽會感覺高音和低音不平衡。另外3kHz和lkHz的感差要大於8dB,這樣聲音纔會有層次感。如果低頻比較高,可以通過以下三種方案調節:

  (1)降低揚聲器的低頻,簡單的方法可以通過增加揚聲器通氣布的目數來降低低頻。

  (2)改變前蓋泄露孔的通氣布.通過減少通氣布的目數來降低低頻。

  (3)改變後蓋泄露孔的通氣布,通過增加通氣布的目數來降低低頻。

如果高頻比較高,可以通過以下兩種方案調節:

  (1)增加前蓋出氣孔裏面泡棉的密度和長度,密度加大.還可以降低5 kHz左右的峯值,使高頻曲線能夠更平滑下降.讓3 kHz更加突出。這樣高頻就會比較清晰,不會太渾濁。

  (2)增加前蓋出音孔通氣布的目數,降低峯值。

**問題的延伸:後音腔爲何影響低頻? 前音腔爲何影響高頻?
  (1)低頻的傳播方式的球型的,前音腔和後音腔都含有低頻,且相位相反。
  (2)中頻的傳播方式是半球形的,只有前音腔有,後音腔沒有。
  (3)高頻的傳播方式的錐形的。只有前音腔有,後音腔沒有。**

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