声学漫谈之五:音腔是怎么影响声音效果的
手機(jī)聲腔對于鈴聲音質(zhì)的優(yōu)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(diào)。合理的聲腔設(shè)計(jì)可以使鈴聲更加悅耳。
? ??手機(jī)的聲腔設(shè)計(jì)主要包括前聲腔、后聲腔、出聲孔、密閉性、防塵網(wǎng)五個方面
1.后聲腔對鈴聲的影響
? ??后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(zhì)影響很大,低頻波峰越靠左,低音就越突出,主觀上會覺得鈴聲比較悅耳。
? ??一般情況下,隨著后聲腔容積不斷增大,其頻響曲線的低頻波峰會不斷向左移動,使低頻特性能夠得到改善。但是兩者之間關(guān)系是非線性的,當(dāng)后聲腔容積大于一定閾值時,它對低頻的改善程度會急劇下降需要強(qiáng)調(diào)的是,SPEAKER單體品質(zhì)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(shè)計(jì),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,后聲腔的形狀變化對頻響曲線影響不大。但是如果后聲腔中某一部分又扁、又細(xì)、又長,那么該部分可能會在某個頻率段產(chǎn)生駐波,使音質(zhì)急劇變差,因此,在聲腔設(shè)計(jì)中,必須避免出現(xiàn)這種情況。
? ??對于不同直徑的SPEAKER,聲腔設(shè)計(jì)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(diǎn)f0一般在800Hz~1200Hz之間。當(dāng)后聲腔為0.5cm3時,其低頻諧振點(diǎn)f0大約衰減600Hz~650Hz。當(dāng)后聲腔為0.8cm3時,f0大約衰減400Hz~450Hz。當(dāng)后聲腔為1cm3時,f0大約衰減300Hz~350Hz。當(dāng)后聲腔為1.5cm3時,f0大約衰減250Hz~300Hz。當(dāng)后聲腔為3.5cm3時,f0大約衰減100Hz~150Hz。因此對于φ13mm SPEAKER,當(dāng)它低頻性能較好(如f0在800Hz左右)時,后聲腔要求可適當(dāng)放寬,但有效容積也應(yīng)大于0.8cm3。當(dāng)?shù)皖l性能較差時(f0>1000Hz),其后聲腔有效容積應(yīng)大于1cm3。后聲腔推薦值為1.5cm3,當(dāng)后聲腔大于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(diǎn)f0一般在750~1000Hz之間。當(dāng)后聲腔為0.5cm3時,低頻諧振點(diǎn)f0大約衰減850Hz~1000Hz。當(dāng)后聲腔為1cm3時,f0大約衰減600Hz~750Hz。當(dāng)后聲腔為1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當(dāng)后聲腔為3.5cm3時,f0大約衰減200Hz~250Hz。因此對于φ15mm SPEAKER,后聲腔有效容積應(yīng)大于1.5cm3。當(dāng)后聲腔大于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(diǎn)f0一般在780~1000Hz之間。當(dāng)后聲腔為0.5cm3時,低頻諧振點(diǎn)f0大約衰減850Hz~1000Hz。當(dāng)后聲腔為1cm3時,f0大約衰減600Hz~750Hz。當(dāng)后聲腔為1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當(dāng)后聲腔為3.5cm3時,f0大約衰減200Hz~250Hz。因此對于13X18mm SPEAKER,后聲腔有效容積應(yīng)大于1.5cm3。當(dāng)后聲腔大于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(diǎn)f0一般在750~1100Hz之間。當(dāng)后聲腔為0.5cm3時,低頻諧振點(diǎn)f0大約衰減850Hz~1000Hz。當(dāng)后聲腔為0.9cm3時,f0大約衰減600Hz~700Hz。當(dāng)后聲腔為1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當(dāng)后聲腔為2cm3時,f0大約衰減300Hz~350Hz。當(dāng)后聲腔為4cm3時,f0大約衰減150Hz~200Hz。因此對于φ16mm SPEAKER,后聲腔有效容積應(yīng)大于1.5cm3。后聲腔推薦值為2cm3,當(dāng)后聲腔大于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(diǎn)f0一般在700~900Hz之間。當(dāng)后聲腔為0.5cm3時,低頻諧振點(diǎn)f0大約衰減700Hz~950Hz。當(dāng)后聲腔為0.9cm3時,f0大約衰減500Hz~700Hz。當(dāng)后聲腔為0.9cm3時,f0大約衰減500Hz~700Hz。當(dāng)后聲腔為1.5cm3時,f0大約衰減400Hz~550Hz。當(dāng)后聲腔為2.1cm3時,f0大約衰減250Hz~400Hz。當(dāng)后聲腔為4.3cm3時,f0大約衰減120Hz~160Hz。因此對于φ18mm SPEAKER,后聲腔有效容積應(yīng)大于2cm3。當(dāng)后聲腔大于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,后聲腔設(shè)計(jì)時,必須保證后出聲孔出氣暢通,即后出聲孔距離最近的擋板距離應(yīng)大于后出聲孔徑的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(jī)鈴聲的高頻部分。隨著前聲腔容積的增大,高頻波峰會往不斷左移動,高頻諧振點(diǎn)會越來越低。高頻諧振點(diǎn)變化的對數(shù)值與前聲腔容積的增量幾乎成線性關(guān)系。
???????? 由于手機(jī)MIDI音樂的頻帶一般為300Hz~8000Hz,即在該頻段內(nèi)的頻響曲線才是有效值,因此我們一般希望頻響曲線的高頻諧振點(diǎn)在6000Hz~8000Hz之間。因?yàn)槿绻哳l波峰太高(高頻諧振點(diǎn)大于10000Hz),那么在中頻段可能會出現(xiàn)較深的波谷,導(dǎo)致聲音偏小。如果高頻波峰太低(高頻諧振點(diǎn)小于6000Hz),那么聲腔的有效頻帶可能會比較窄,導(dǎo)致音色比較單調(diào),音質(zhì)較差。所以前聲腔太大或太小對聲音都會產(chǎn)生不利的影響。同時,由于出聲孔面積對高頻也有較大的影響,因此設(shè)計(jì)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(yīng)該越大。
? ??當(dāng)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(shè)計(jì)造成一定的困難。
? ??綜上所述,結(jié)合手機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,前聲腔設(shè)計(jì)時,一般希望前聲腔的墊片壓縮后的厚度在0.3~1mm之間,它與出聲孔面積有一定的相關(guān)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、分布是否均勻?qū)β曇粢灿幸欢ǖ挠绊?#xff0c;其程度與前聲腔容積有很大關(guān)系。一般情況下,前聲腔越大,開孔的位置、分布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(dāng)出聲孔面積小于一定的閾值時,整個頻響曲線的SPL值會急劇下降,即鈴聲的聲強(qiáng)損失很大,這在手機(jī)設(shè)計(jì)中是必須禁止的。當(dāng)出聲孔面積大于一定閾值時,隨著面積增大,高頻波峰、低頻波峰都會向右移動,但高頻變化的程度遠(yuǎn)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(diǎn)的變化呈非線性關(guān)系,且與前聲腔大小有一定的聯(lián)系。出聲空面積的有效范圍表示出聲孔面積在此范圍之內(nèi),一般能滿足基本要求。需要強(qiáng)調(diào)是:如果出聲孔在前聲腔投影范圍內(nèi),分布比較均勻,且過中心,那么可以取較小值,否則應(yīng)取偏大一些的值。建議在一般情況下,不要取有效范圍的極限值。
? ??在實(shí)際設(shè)計(jì)中,如果高頻聲音出現(xiàn)問題,可以通過實(shí)際測量結(jié)果,修正出聲孔面積進(jìn)行改善。注意:出聲孔面積減小并不意味著聲強(qiáng)降低,相反在很多情況下,反而可以提高聲強(qiáng)。
4.后聲腔密閉性對聲音的影響
? ??后聲腔是否有效的密閉對聲音的低頻部分影響很大,當(dāng)后聲腔出現(xiàn)泄漏時,低頻會出現(xiàn)衰減,對音質(zhì)造成損害,它的影響程度與泄漏面積、位置都有一定的關(guān)系。
? ??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(diǎn)的衰減成近似線性的關(guān)系。在同等泄漏面積情況下,后聲腔越小,低頻衰減越厲害,即泄漏造成的危害越大。
? ??綜上所述,建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,應(yīng)盡可能保證后聲腔的密閉,否則可能會嚴(yán)重影響音質(zhì)。
5.防塵網(wǎng)對聲音的影響
? ??相比于其他幾個因素,防塵網(wǎng)對聲音的影響程度較小,它主要是影響頻響曲線的低頻峰值和高頻峰值,其中對低頻峰值影響較大。
? ??防塵網(wǎng)對聲音的影響程度主要取決于防塵網(wǎng)的聲阻值和低頻、高頻峰值的大小。一般情況下,峰值越大,受到防塵網(wǎng)衰減的程度也越大。
? ? 防塵網(wǎng)主要有兩個作用,防止灰塵和削弱低頻峰值,以保護(hù)SPEAKER。目前,我們常用的防塵網(wǎng)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,所以一般采用SPEAKER廠家提供的防塵網(wǎng)差異不會非常大。因此從防塵和聲阻兩個方面綜合考慮,建議采用300#左右的防塵網(wǎng)。
? ??我們以往采用的不織布防塵網(wǎng)存在一個問題,由于不織布的不同區(qū)域密度不一樣,因此不同區(qū)域聲阻也不一樣,可能會造成同一批防塵網(wǎng)的聲阻一致性較差。但不織布的成本比防塵網(wǎng)低很多,因此建議設(shè)計(jì)中綜合考慮性能和成本,在高檔機(jī)型中,盡可能不要采用不織布作為防塵網(wǎng)。
? ??以上聲腔設(shè)計(jì)的規(guī)律和各個推薦值都是通過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來,供設(shè)計(jì)人員在前期設(shè)計(jì)時參考。但是由于聲音具有一定的特殊性,因此,建議設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)手板完成后,通過實(shí)際測試,以對一些細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。?
? ?(文章轉(zhuǎn)自52rd論壇,有整理刪減)
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對于耳機(jī)來說,耳殼后腔主要影響曲線的中頻,裝入耳殼后,后腔如果全部密封,不開孔的話,由于腔體共振,1-4kHz形成共振峰。耳機(jī)的平衡性對于聽音很重要,所以,低頻峰值和高頻3 kHz的峰值要小于3dB。否則試聽會感覺高音和低音不平衡。另外3kHz和lkHz的感差要大于8dB,這樣聲音才會有層次感。如果低頻比較高,可以通過以下三種方案調(diào)節(jié):
(1)降低揚(yáng)聲器的低頻,簡單的方法可以通過增加揚(yáng)聲器通氣布的目數(shù)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(shù)來降低低頻。
(3)改變后蓋泄露孔的通氣布,通過增加通氣布的目數(shù)來降低低頻。
如果高頻比較高,可以通過以下兩種方案調(diào)節(jié):
(1)增加前蓋出氣孔里面泡棉的密度和長度,密度加大.還可以降低5 kHz左右的峰值,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(shù),降低峰值。
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問題的延伸:后音腔為何影響低頻? 前音腔為何影響高頻?
(1)低頻的傳播方式的球型的,前音腔和后音腔都含有低頻,且相位相反。
(2)中頻的傳播方式是半球形的,只有前音腔有,后音腔沒有。
(3)高頻的傳播方式的錐形的。只有前音腔有,后音腔沒有。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的声学漫谈之五:音腔是怎么影响声音效果的的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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