Iphone7被忽略的另一个“双"

手机技术资讯 2018-11-08 12:02:45

写这篇文章的原因有几点:1iphone7推出以后,铺天盖地都是双摄像头相关文章,为什么我们对其立体声双喇叭设计选择性忽视?2、第一时间拿到真机,听了iphone7立体声音效,基本可以秒杀目前市面上所有机型。尤其是在不增加手机长度、厚度的情况下,可以做出这种水准的效果,技术确实牛掰。

有对比,才能发现差距,才会让人欲罢不能。相对于其同脉前辈iPhone 6Plus,我们首先看看iPhone7的真实音效到底有哪些提升。

一、 Iphone7立体声真实效果

1是苹果宣传的效果图,针对其卖点,我们在实验室做了对比测试,数据显示基本跟苹果的宣传是一致的。


图1 立体声效果

1. 测试环境:

Iphone7Iphone6 Plus各一台,声压计(型号:AWA5680)一台

2. 主观听音感受

在测试之前,选择几首比较经典的歌曲,体验一下iphone7的整体效果。蔡琴版《渡口》前奏的三次鼓声浑厚有力,下潜度很高,人声圆润,韵味悠长。赵鹏版《船歌》,前奏的流水声干净清澈,鼓声强而有力,且充满了弹性;整首歌中频结实,低频厚重,富有醇厚型男生的磁性美感。《加州旅馆》前奏的贝司音,清晰细腻,开场20秒后掌声响起的时候,有种身临其境的感觉。从听觉角度感觉,Iphone7的低音更充沛,饱满,中高频清澈,明亮,声音的层次感,立体感具有明显的优势。

3. 响度测试

手机播放音源,音量开到最大。测试时,手机横放,声压计对准手机的中心位置,直线距离约10cm

读取Leqt(连续等效声压级),读取三次,取均值。

在进行响度对比测试的时候,选用了《渡口》、《船歌》、《飞舞》三首音源进行测试。其中。三首音源的峰值因子依次为:-18.6dB-15.3dB-9.8dB

 

响度(dB)


Iphone7

Iphone6 Plus

船歌

77.1

71

渡口

74.8

70

飞舞

81

75

4. 结论:

从测试数据来看,Iphone7采用了立体声以后,整体响度明显变大。相对于单声道输出的Iphone6 Plus响度提高了约6dB,优势明显。响度一般可以通过声压级来反应出来,声压级(sound pressure level, SPL)是指某声压P与参考声压P0比值的对数,SPL=20logP/P0)。从测试数据来看,Ipone7的响度比Iphone6 plus提高了6dB,按照声压级进行换算,相当于提高了2倍。

二、 立体声智能手机的先驱们

古罗马有句谚语:从地面到星星,没有一条通途可走。大洋彼岸那位被苹果砸了脑袋的先哲也说过:我是站在了巨人的肩膀上。当苹果信徒们一片欢呼的时候,我们有必要回头看看那些开山劈石,一路趟过来的先驱们。

说到双摄双喇叭,HTC可以算是开山鼻祖。双喇叭立体声手机最早在旗舰机上做为卖点宣传,并且花费巨资研发,非HTC莫属。在HTC官网,可以看到其最近几年推出了约20款立体声手机,M8为其中代表,如图2所示。火腿肠的工程师,为了给喇叭留出足够大的音腔以达到良好音效,拉长了机身。这一拉长不要紧,却跟高屏占比的主流风向背道而驰,成了彻彻底底的非主流。结果只能是一叶障目,不见泰山,吞下了失败的苦果。不谋全局者,不足以谋一域,老祖宗说的话,不听是要吃亏的。


图2 HTC M8

注意到双喇叭音效潜力的,远不止HTC一家。GoogleNexus5开始,Nexus系列也一直是双喇叭。不过,Google吸取了HTC为做立体声而牺牲美观的教训,Nexus系列的双喇叭都是直接在正面玻璃上设计出声孔。避免了国字脸硬拉成鞋拔子的前车之鉴,但是却增加了设计难度,并且只能用定制玻璃,很难普及化。比如,图3中由华为代工的Nexus 6P

一直到后来,Google收购了MotoMoto的系列机型也依然延续了这个设计思路。对于双喇叭应用的开发,Google的同仁们可以算得上是咬定青山,不屈不挠。


图3 Nexus 6P

2015TCL推出支持立体声的旗舰机idol3,如图4所示。Idol3的立体声效果确实不错,而且其还在软件上还做了可以支持上下都接听的功能。相对于HTCTCL在出音孔跟屏幕做了台阶化的处理。不但视觉方面让用户不会有HTC那种粗暴的感觉,而且解决了手机正面扣在桌上会把出音孔堵住的问题。


图4 idol3

2016年,华为P9、荣耀V8也推出了双喇叭方案,整个方案跟Iphone7一致,一个侧出音+一个正出音。笔者听过两款机器的音效,华为目前的效果仅仅达到了可以出声音的功能,效果比较一般,听不出立体声的层次感。作为2016年立体声的代表品牌只能是Iphone7,所以这里就不再展开。

三、 二合一立体声的实现

在电路设计方面,Iphone7采用的是御用厂家cirrus logic的方案。业内知名的NXP也有喇叭听筒二合一驱动的方案,只是实现起来比较复杂,需要外围设置一套阻抗切换电路。去年国内公司Chipwill推出了支持喇叭听筒二合一单芯片CW9268来全方位支持立体声方案,效果不错。

以目前的条件,电路实现并不是双喇叭方案的短板,立体声效果最难做的是手机ID以及扬声器结构的设计。在Iphone7之前,为了做立体声,大部分先驱乃至先烈们都是在采取牺牲手机ID的情况下来实现音效,最后推广效果不尽如人意。Iphone7在没有改变ID的情况下,有如此明显的效果提升,无疑是给我们工程师指了一条光明大道。

5iphone7的两个扬声器结构,顶部正出音是喇叭听筒二合一,11X7mm的规格,主打中高频,通过适量降低前音腔的厚度,增大出声孔的面积,来修正中高频的响应。底部侧出音是17X11mm的带box的扬声器。不但可以防止扬声器中的低频声短路;还可以让低频的声音更有力度,让人感觉声音圆润。两个喇叭的搭配,不仅让响度得到了提升,也使声音的平衡性得到了加强,穿透力更强,音场更辽阔,层次感分明。

图5 Iphone7的扬声器

在双摄像头,听筒,机身厚度等前提下,顶部喇叭的空间受到了很大制约。而这一点,也成为限制立体声效果的主要因素。Iphone7顶部采用喇叭听筒二合一设计,可以算是神来之笔。省掉听筒,可以给喇叭腾出宝贵空间,更大的二合一喇叭无疑成为更好选择。底部的喇叭,其空间受限相对较少。在进行结构设计的时候,可以通过泡棉、环形胶垫等把喇叭与手机外壳密封起来,尽量增大后音腔空间,以实现极佳的低频特性。

明确的喇叭定位,也使得软件处理思路变得清晰起来。顶部的喇叭空间毕竟相对受限,低频信号的振幅会比较大。如果低频成份过多,很可能会造成振膜打底等比较恶劣的破音现象,所以让其主打中高频。底部喇叭空间较大,可以主打低频,让其承担起更多的低频发动机角色。

此时,可以通过软件的立体声增强技术来实现更好的声音效果,具体实现如图6所示。可以把左声道信号进行分频段的滤波和搬移:把低频信号搬移到右声道,以加强右声道的低音能量。同时通过滤波器、EQDRC等分频段增益的设置,使上下喇叭处理的信号各有针对性。当两个喇叭进行有机结合之后,声音的层次感,立体感得到了大幅度的提升。

在进行测试的时候,笔者有意做了一个实验:把Iphone7的底部喇叭的出音孔完全遮挡,只对顶部喇叭的音效进行评估。结果显示,即使只有顶部二合一喇叭,其音效也远比市场上绝大多数手机要好很多。而最近刚发布的Moto Z直接取消了下方侧出音喇叭,整个机器的外放就靠听筒端的二合一喇叭。由此可见,二合一驱动方案的优势不言自明,其趋势也逐渐清晰起来。


图6 立体声增强技术

四、 总结

更响亮,更立体,更有层次感,更有穿透力。凭借此诸多炫酷优势,又有Iphone7领头,华为,Nexusmoto等品牌持续跟进。相信在未来几年,立体声手机一定会成为追求声音的手机厂家主打路线,至少会成为热点之一。而二合一的驱动方案,无疑成为实现良好立体声性能的终南捷径。蛋糕已在那里,下一块被谁切去,我们且冷眼旁观江湖风云。

技术之道,如切如磋,如琢如磨。专注音频十几年,从未远离手机圈。欢迎行业人士沟通交流,请电邮:Goodjob_ron@163.com

                                                    作者:下山大老虎