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IHS Markit:屏幕發(fā)聲技術(shù)令智能手機(jī)和電視外形設(shè)計(jì)更加小巧
2018-11-15

  關(guān)鍵結(jié)論
  電視和智能手機(jī)品牌正在嘗試用屏幕發(fā)聲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錐形揚(yáng)聲器振膜。
  屏幕發(fā)聲解決方案遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠完美,但其優(yōu)勢(shì)是方案得到持續(xù)改善,而且已引起品牌廠商的興趣。
  自2017年以來(lái),全面屏顯示趨勢(shì)一直在增長(zhǎng),智能手機(jī)品牌推出了更多全面屏款型,并進(jìn)一步擴(kuò)大了屏幕與機(jī)身比例。在2017年,18:9是主要的寬高比,但2018年時(shí)更大的比例得以流行。提高寬高比率會(huì)影響一些前端組件,例如指紋傳感器、前置攝像頭/自拍攝像頭和微型受話器(聽筒)。智能手機(jī)品牌不斷尋求能使組件與全面屏幕相兼容的解決方案。
  屏幕指紋傳感方案,如CIS(CMOS image sensor)和超聲波,在第三季度得到極大改善,但還有以進(jìn)一步改善的空間。一種正在興起的正面相機(jī)解決方案是,將攝像頭模塊其置于有效顯示區(qū)域(display active area)之中而不是采用缺口(notch)設(shè)計(jì)。攝像頭位在LCD顯示模塊下方,同時(shí)在兩個(gè)偏光片上鉆孔。采用這種方式可能會(huì)導(dǎo)致大約14-15%的透光率損失,因?yàn)閮善AО澹═FT背板和濾光片)沒有鉆孔。其優(yōu)點(diǎn)是降低了顯示屏鉆孔的損失。此外,正面上方的聽筒是下一個(gè)隱藏掉的目標(biāo)。
  品牌廠商希望去掉聽筒以強(qiáng)化更窄的邊框
  最近發(fā)展起來(lái)的屏幕發(fā)聲概念,讓顯示器作為揚(yáng)聲器的一部分,此方案可以改進(jìn)聽筒外露、占據(jù)邊框的問題,不像傳統(tǒng)的錐形揚(yáng)聲器。對(duì)于索尼和LG兩個(gè)品牌,配有更大尺寸顯示器的電視機(jī)是主要應(yīng)用方向。此外,智能手機(jī)品牌如小米和Vivo,都希望去掉接聽電話所需的聽筒。LG在過去兩年間演示了Crystal Sound OLED,而索尼成為第一個(gè)推出具有商業(yè)化屏幕發(fā)聲OLED電視產(chǎn)品(XBR-A1E)的品牌。
  LG利用特殊的音頻激勵(lì)器緊密貼合在OLED顯示屏的后部或(照明)發(fā)光板上。索尼采用相同的方法。在索尼XBR-A1E的后蓋上,四個(gè)音頻激勵(lì)器(左側(cè)和右側(cè)各兩個(gè))產(chǎn)生高音和中音,另有一個(gè)獨(dú)立低音揚(yáng)聲器隱藏在內(nèi)部用來(lái)產(chǎn)生低音。屏幕發(fā)聲解決方案可以將傳統(tǒng)揚(yáng)聲器中的錐形振膜替換為平板(顯示屏)、以減少體積,不過,這些方案還是無(wú)法違背物理原理。高音和中音具有較高的振動(dòng)頻率、也就是更短的波長(zhǎng),所以激勵(lì)器可以將振動(dòng)傳遞到顯示屏從而推動(dòng)空氣,這樣就可以讓人聽到聲音。而更低頻率的低音波長(zhǎng)較長(zhǎng),因此需要更多的空間處理振幅,這就是為什么低音揚(yáng)聲器通常需要較大的空間才能獲得更好的效果。低音效果是屏幕發(fā)聲解決方案中最關(guān)鍵的問題,所以索尼另外設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)的低音揚(yáng)聲器給其電視產(chǎn)品,而不是依靠音頻激勵(lì)器。
  然而,對(duì)低音性能的疑慮在用于接聽電話的智能手機(jī)聽筒上較不顯得嚴(yán)重。通話語(yǔ)音并不需要如電視般、清澈分明的高音、中音和低音效果。外觀設(shè)計(jì)上,如果前置攝像頭移動(dòng)到顯示屏的顯示區(qū)域內(nèi),同時(shí)也去掉聽筒,那么手機(jī)頂部的邊框?qū)⒖赏频綐O限;至于下邊框則是交給顯示屏的COF方案(chip on film)。小米是第一個(gè)嘗試這種技術(shù)的智能手機(jī)品牌,但是顯示器上沒有安裝激勵(lì)器或激振器。小米Mix(第一代)使用壓電模塊產(chǎn)生振動(dòng),而懸臂將振動(dòng)傳遞到手機(jī)的中框,在屏幕發(fā)聲解決方案中起到與顯示屏相同的作用。聲音效果和聲音溢出導(dǎo)致小米放棄了這種解決方案(它不像傳統(tǒng)聽筒那樣私密和貼近,只能被電話使用者聽到),Mix 2恢復(fù)使用具有改進(jìn)外形設(shè)計(jì)的聽筒。Vivo NEX使用AAC屏幕發(fā)聲解決方案,把一個(gè)聲音激勵(lì)器(AAC80605B)附加在顯示屏上。顯然,AAC解決方案比小米Mix采用的那種效果更好、聲音外溢的現(xiàn)象也較不明顯。另外,Vivo NEX還使用了特定的馬達(dá)和機(jī)械構(gòu)造來(lái)提升或降低前置相機(jī)。
  屏幕發(fā)聲解決方案仍在持續(xù)改善
  屏幕發(fā)聲解決方案必須提升其在大尺寸顯示器上的低音效果。智能手機(jī)聽筒的要求較低,但是手機(jī)中的揚(yáng)聲器模塊或音箱的效果仍然優(yōu)于屏幕發(fā)聲解決方案。然而,屏幕發(fā)聲的外形結(jié)構(gòu)較小以及防水/防塵的改善對(duì)智能手機(jī)品牌還是有吸引力的。盡管如此,下面一些問題仍然需要改進(jìn)。
  激勵(lì)器或制動(dòng)器將機(jī)械能傳遞給顯示器(作為振膜)并引起振動(dòng)。小米Mix采用壓電模塊來(lái)振動(dòng)中框。壓電效應(yīng)的基礎(chǔ)是電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,施加在壓電材料上的電能可引起變形。反過來(lái),又可通過機(jī)械作用產(chǎn)生電能。高通的超聲波指紋和一些觸覺傳感模塊就利用了壓電效應(yīng)。機(jī)械原理的激勵(lì)器或制動(dòng)器也用于屏幕發(fā)聲解決方案和產(chǎn)生振動(dòng)以便觸覺反饋(例如LRA和ERM)。
  激勵(lì)器可以推動(dòng)顯示器產(chǎn)生聲波,但其效果尚不夠好。首先,大多數(shù)解決方案還不能提供足夠好的低音,因?yàn)槭艿秸衲っ娣e和振幅(更低的頻率,更長(zhǎng)的波長(zhǎng))的限制。第二,通過激勵(lì)器產(chǎn)生的顯示屏振動(dòng)可能比傳統(tǒng)聽筒消耗更多的電力,畢竟一般的振膜比顯示屏較輕、易推動(dòng);并且尚不清楚隨著時(shí)間的延長(zhǎng)顯示屏振動(dòng)的耐久性究竟如何。第三,激勵(lì)器必須產(chǎn)生20Hz到20kHz范圍內(nèi)的振動(dòng)(人類聽覺頻率)或接近于觸覺制動(dòng)器靈敏度的更窄頻段。
  Vivo(NEX)是第一款使用屏幕發(fā)聲技術(shù)的智能手機(jī)(小米 Mix是利用中框),索尼是第一個(gè)將其用于大規(guī)模生產(chǎn)電視產(chǎn)品的廠商。最近,三星和LG公布了他們的屏幕發(fā)聲目標(biāo),特別針對(duì)的是智能手機(jī)。LG已經(jīng)面向OLED電視和照明提供CSO技術(shù)長(zhǎng)達(dá)兩年。SDC在“SID 2018”上展示了一個(gè)解決方案和相關(guān)圖形使用者界面,而三星LSI很可能是它的提供者。Google在2018年1月收購(gòu)了英國(guó)新創(chuàng)公司Redux,其解決方案將讓激勵(lì)器把觸覺反饋和屏幕發(fā)聲功能結(jié)合在一起。

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