從骨傳導到屏幕發聲！淺析智能手機的聽筒設計

和筆記本相比，智能手機屬於一種更精密且輕巧的移動設備，它們內部可以用「寸土寸金」來形容。因此，智能手機內置的發聲單元，往往較筆記本還要複雜許多。首先，就是除了「揚聲器」之外，智能手機還需一個名為「聽筒」的發聲單元，而它則是影響通話質量的關鍵所在。

手機聽筒的樣式之謎

手機聽筒存在的意義，就是讓我們在通話時可以聽清楚對方的聲音，為了保護隱私，聽筒傳出的聲音是具備指向性的，而且音量不大，在吵雜的環境下必須貼近耳朵。問題來了，為什麼位於屏幕頂部的聽筒開孔都是長條形狀呢？做成圓形或縮小成一個小孔不成嗎？

哪怕劉海屏會限制聽筒開孔，但聽筒的形狀至少也是略長的橢圓形

作為一個對音量大小要求不太苛刻的發聲單元，手機聽筒往往也是為了手機瘦身而做出最大犧牲的所在。它的體積還沒有小拇指甲蓋大，真的只有一丟丟。為了提升防水能力，這個部件需要加強密封性，所以需要較大的開孔面積才能確保聲音的有效傳遞。

至於為何不做成圓形，是因為從大眾審美的角度來看，長條狀的聽筒外觀可以節省屏幕空間，左右排列的前置攝像頭和光線/距離感測器可以組成對稱的美學效果，讓整機看起來更加協調。

全面屏時代的聽筒困局

問題又來了，如今全面屏手機當道，大家都在追求更高的屏佔比，無論是「劉海」還是「美人尖」，都是急需被設計師攻克的存在。為了讓手機的「腦門」不再留有一道醒目的聽筒開孔，智能手機們已經做出了不少的嘗試。

骨傳導的屏幕發聲

夏普在2014年推出的AQUOS Crystal首次實現了「全面屏」設計（可惜夏普當年是以「無邊框」加以宣傳），它徹底幹掉了手機的「額頭」，沒有給聽筒留下任何開孔。

問題是，手機最本質的工作就是通話，沒了聽筒如何聽到對方聲音，必須使用耳機或外放免提嗎？

夏普AQUOS Crystal的解決方案是一種類似「骨傳導」的聲學技術，它內置了一塊特殊的壓電陶瓷激勵器單元，通過振動的方式將整塊屏幕變成了一個「大聽筒」，想聽清楚通話一方的聲音，需要將屏幕與耳朵或下巴緊密貼合，讓聲波與頭顱骨發聲振動並直接傳到內耳外淋巴，從而繞過外耳和中耳的傳輸轉換成「聲音」。

至此，「屏幕發聲」概念正式進入智能手機的舞台。

來自框架傳遞的聲音

2016年，小米發布了MIX系列，智能手機正式進入「全面屏時代」。這款產品採用了和AQUOS Crystal類似的三面無邊框設計，同樣沒有為聽筒開孔，同樣使用壓電陶瓷單元激勵器作為發聲單元，但MIX的聲音傳遞卻又與AQUOS Crystal有著極大的差異。

簡單來說，小米MIX主打「懸臂樑壓電陶瓷聲學系統」。其中，懸臂樑是一種機械傳動結構，我們可以將它理解成類似打字機的傳動原理，壓電陶瓷發出模擬音頻後通過「振動臂」打擊手機中框，實際的發聲單元是整個手機的中框框架。

與AQUOS Crystal的骨傳導必須與耳朵或下巴接觸才能聽到最大音量不同，小米MIX的懸臂樑壓電陶瓷聲學系統無需與身體接觸，只需靠近耳朵就能聽清中框震動轉化的聲音。但是，這種聲學系統的尷尬是聲音存在失真，而且由於中框震動沒有指向性，手機正面與背面的音量是相同的。這意味著，在安靜的環境下，你和對面的陌生人都能聽到來電聲音，不利於個人隱私的保護。

愈加成熟的屏幕發聲

通過AQUOS Crystal，我們可以了解屏幕發聲的基本原理：通過激勵器驅動前方的屏幕及結構，以屏幕作為振動體產生聲波，最終傳送到人耳。但是，AQUOS Crystal和小米MIX都存在聲音傳遞方面的局限性，那有沒有更完美的解決方案？

答案是有，那就是從「激勵器」的單元介質上入手。

vivo最新推出的NEX是一款擁有91.24%屏佔比的偏概念手機，並主打全新的全屏幕發聲技術。

與AQUOS Crystal/小米MIX不同的是，vivo NEX將激勵器從「壓電陶瓷單元」換成了「微振動單元」，它也常被稱為「線性振動器」，工作原理與線性馬達相似，是利用電場跟磁場交互作用而產生力場。

雖然vivo NEX號稱「屏幕發聲」，但實際體驗中其整個機身都是「聽筒」，不止是屏幕表面，將耳朵放在手機邊框和後蓋上也能聽到聲音，只是距離手機屏幕頂端越近音量越大，而聲音也會隨著耳朵和手機表面的距離而逐漸衰減。同時，vivo NEX聲音失真率要比壓電陶瓷單元激勵器好很多，在吵雜的環境下也不影響通話質量，而距離較遠的陌生人也聽不清我們通話的內容，對隱私的保護反而要優於傳統聽筒。

可見，「屏幕發聲」已經趨於成熟，已經為智能手機實現接近100%屏佔比，不給聽筒開孔的設計做好了準備。只是，這類技術總存在更高的用料成本以及設計難度偏高的問題，對非旗艦定位的手機而言，又該如何解決聽筒必須居中開孔的尷尬呢？

微縫式開孔和導管式聽筒

早在2014年，索尼就認識到居中開孔的聽筒會影響觀瞻，所以為當年主打的Xperia Z2準備了對稱式隱藏聽筒設計。

可惜，索尼歷代Xperia Z系列旗艦都主打防水，原本聽筒聲音就小，這次改用微縫式開孔後的聲音更小。因此，繼Xperia Z2之後，其後續產品又改回了傳統的居中條形聽筒設計。

2017年，小米推出的MIX2算是給微縫式聽筒設定了標杆，這款產品為了解決家族前輩懸臂樑壓電陶瓷聲學系統的種種缺陷，改用了微縫式開孔和導管式聽筒設計，將發聲位置隱藏在手機屏幕頂部。

實際上，小米MIX2的導管式微型聽筒與索尼Xperia Z2沒什麼差別，只是小米為MIX2準備了特殊的導音結構，從而讓聲音可以從揚聲器單元傳輸到頂部位置。為了解決導管式微型聽筒開孔面積小、傳輸距離變長、聲音傳遞存在拐角可能帶來的聲音衰減問題，MIX2搭載了一個50mW功率的聽筒，比起傳統聽筒的20mW功率要大不少，用更大的音量彌補了聲音衰減的隱患。

至今，導管式微型聽筒已經成為了很多全面屏手機的標配，也為屏佔比的不斷提升奠定了堅實的基礎。

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