音频设计基础知识

音频设计基础知识2011-701SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD内容02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD声学基础知识2,Speaker,Receiver的基础知识3，Receiver音腔设计4，Speaker音腔设计5，防尘网的选择及使用6，结构密封的重要性7，Speaker及Receiver选型声波是由物体振动产生的。声波的传播是需要介质的。声音的形成02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD声音的传播常温常压下,一般空气速度为340米/秒温度越高,声速会越大液体、固体的传播速度比空气快人耳的听觉特性(一)02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD通常范围：20Hz----20KHz920Hz以下称为次声波，20KHz以上称为超声波9语音范围：300-3400Hz人耳可接受的声压级9正常人能听到的最小声压级2E-5Pa0dB9普通谈话声2E-2Pa60dB9交响乐/高声讲话0.2Pa80dB9纺织厂2Pa100dB9鼓风机20Pa120dB(痛阀)9飞机起飞200Pa140dB9导弹发射2000Pa160dB20Hz20kHz可听声次声超声人耳听觉特性(二)02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD声音三要素:响度,频率和音色9响度是判断声音强弱的一种属性。人耳听觉的响度主要与声音的强度和频率有关。9人耳对低频和高频不敏感。9对正常年轻人而言，對正常的年輕人而言，听觉频率范围20—20KHz，但实际上人耳对于16KHz以上的高频声的响应已经相当不敏感，特别是中老年人听觉频率感受的上限部分的灵敏度衰减很多。等响度曲线02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD在较低的声压级上，等响上曲线各频率声音的声压级相差很大，较高的声压级上，等响曲线较为平坦，说明各频率的声压级基本相同。2,高频段的响度变化与声压级增量基本一致，低频段声压级的微小变化会导致响度的较大变化。声阈02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD频率语音范围疼痛界限音乐范围听觉界限声强级可闻阈听觉阈：恰好能引起听觉的最低声强。听觉阈：恰好能引起听觉的最低声强。声强的上下限值随频率而异。声强的上下限值随频率而异。痛觉阈：恰好能引起痛觉的最低声强。痛觉阈：恰好能引起痛觉的最低声强。02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD，Receiver的发声原理9SPEAKER的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场9SPEAKER的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜9音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力。带动振膜一起运动，振膜策动空气发出相应的声音9整个过程为：电-----力-----声的转换SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD影响手机音质的关键因素•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。•对手机而言，SPEAKER、手机声腔、和MIDI选曲是三个关键因素，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.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。MIDI音源响度比较大时，铃声相应也会变大。总之，铃声音质的改善需要以上三个方面共同配合与提高，才能取得比较好的效果。SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD前音腔设计z前音腔要求必须密封，建议A壳内部长一圈筋位出来卡住ReceiverzReceive背胶宽度及粘性一定要满足密封性要求Receiver选型时优选0615Reiceiver前音腔及出声孔设计原则出声孔设计z手机A壳出声槽必须使得Receiver的出音孔全部外露，否则响度会很低。z如果出声孔必须偏移，则至少露出3/4孔。z手机A壳出声槽不可开出Receiver的边框，影响receiver前音腔的密封性。02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD孔•如果出声孔必须偏移，则至少露出3/4孔。（如，receiver共4孔，需露出3孔）•Receiver露出的孔越少，整体的响度就越低。响度变低4孔3孔2孔1孔1kHz灵敏度(dB)109.1108.4105.598.24孔---手机壳露出receiver4个孔3孔---手机壳露出receiver3个孔02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD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在不同音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。合理的音腔设计可以使音乐声更加悦耳。音腔设计包括以下五个方面：1.前音腔2.后音腔3.出声孔4.密闭性Speaker音腔结构的作用及组成02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD前音腔的作用前音腔对低频段影响不大，主要影响音乐声的高频部分。随着前音腔容积的增大，高频谐振峰会往不断左移动，高频谐振点会越来越低。前音腔过大，谐振峰频率低，声音偏尖锐前音腔过小，无高频调节作用，响度偏低前音腔大小要适度Speaker前音腔设计原则z前音腔与手机壳之间密封性一定要保证。z前后音腔之间一定要完全隔离。z前音腔高度1，小尺寸喇叭(20mm圆形,2014,18mm圆形喇叭等),前音腔高度为0.5mm-1.0mm为宜。2，大尺寸喇叭(2535,2840等纸质振膜喇叭），前音腔高度大于等于喇叭振膜的最大位移。该值可由供应商处获得。3，金属振膜喇叭（1115，1420，1318等），喇叭可紧贴手机壳。4，手机壳的厚度不易太大，即出声孔的深度不易过大。前音腔高度SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD出声孔的作用出声孔的面积（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。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。SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD前音腔出声孔设计原则理想状态可接受状态出声孔应均匀对称分布于喇叭振膜之上出声孔的中心应与喇叭中心重合出声孔中心与喇叭中心不重合，但出声孔全部在振膜范围内，且尽量与中心接近。出声孔总面积占喇叭振膜总面积的20%-30%出声孔总面积占喇叭振膜总面积的15%出声孔为圆孔：孔径大于1.2mm;出声孔为细长槽：槽宽大于1.0mm;出声孔全部为圆形孔，孔径需大于1.0mm;出声孔全部为细长槽，槽宽需大于0.8mm;出声孔为孔槽结合的花形，则小于1.0mm的圆孔只能占总出声面积的30%以下；SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD后音腔作用后音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。SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD后音腔越大越好！后音腔容积02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD，20mm，2014，18mm等普通振膜喇叭后音腔建议满足2.0CC，至少达到1.5CC。2，2535，2840等复合振膜喇叭厚度至少为6mm。3，1115后音腔强烈推荐1.0CC，可接受0.8CC-1.2CC。1CC以下声音会比较尖锐，没有好的低频效果。防尘网的选择及运用02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD防尘网主要有两个作用，防止灰尘和削弱谐振峰峰值，以保护SPEAKER。建议选用250目左右的防尘网。目数越大对声音的抑制作用越大，声音会发闷，响度会变低。建议使用一层防尘网，防尘网层数越多，响度越低。前后音腔密封的重要性02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD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。后音腔密封的重要性02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD结构密封方式（一）02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD结构密封方式（二）02SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD结构密封方式（三）前音腔失败设计举例•Speaker前音腔与手机外壳之间不密封后果：前音腔对频响曲线调节作用消失，响度变低对策：采用密度较大背胶泡棉垫压缩后填补泄漏处•Speaker前后音腔之间不密封后果：声泄露导致声波干涉，低频损失严重对策：对于无法密闭处，采用密度较大背胶泡棉垫压缩后填补泄漏处SHANGHAIHUAQINTELECOMTECHNOLOGYCO.,LTD音腔失败设计举例后音腔失败设计举例•后音腔不密封问题：声泄漏导致声波干涉，