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视野丨声画一体屏幕发声技术

作者:pokerstars官网下载    更新时间:2020-01-22 10:49

  索尼公司的“黑科技”被广大群众称道,不论你是否有用过它旗下的产品,但它的“黑科技”你必定听说过。早在2017年的CES展会上,索尼公司就已经推出了初款大屏OLED电视A1,其上搭载的“Acoustic Surface”屏幕发声技术让当时不少体验者称赞不已。

  随着显示技术的发展,大画面比例及更窄小甚至是无边框的显示屏设计逐渐成为了当下主流。然而,电视机作为“声”与“画”的结合体,不少厂家会在追求更大画面显示的时候将“声”的效果逐渐削弱,甚至到最后竟然还需要配备外置音箱才能发声,从这个方面来看,屏幕发声技术的出现并不是毫无道理。

  众所周知,对于音响来说,往往音腔越大,声音越容易做得好。但对于SONY A1电视来说,其优秀的超薄机身却又反而成为了其发声的部位最大的缺点。为此,SONY在电视机上做了一件理论简单,但工程上却很复杂的事,而这正是屏幕发声技术的原理。

  那么这块平面音响是如何做出来的?正如音响的发声离不开单元的震动,那么将OLED屏幕作为一块振膜材料,让其在播放画面的同时能够产生震动并发出声波,自然就形成了所谓的屏幕发声。这种理念是其它电视厂商从来没有尝试过的,得益于OLED屏幕的物理特性,它不像液晶面板般拥有复杂的多层结构,这使得OLED能够避免震动发声过程对屏幕材料产生的影响。而这,正是OLED能够“发声”基础。

  有了振膜单元,当然还需要一个让单元能够产生运动的驱动装置(也称为激励器),然而,在A1电视约7毫米的机身厚度下,如何装上驱动系统是一个极大的问题。其实,在电视机内部这个7毫米的间隙中,索尼安装了四个负责发出声音的驱动装置,它们分成左右两组分别设置在屏幕两侧,不同位置的驱动装置工作时,BRAVIA A1也会从屏幕的不同位置发出声音,因此使用者完全不用担心BRAVIA A1所营造的声场是没有空间感和方位感的。综上所述,整个发声的屏幕可以分成三部分:屏幕、负责让屏幕产生运动的激励器(驱动装置)以及用于稳定整个结构的支撑体。

  由此可见,屏幕发声技术不但能够做到摒弃传统的“显示屏+喇叭单元”设计,并且由于内置纤薄的发声装置,其整机厚度也能得以保证。在我们常见的声画一体式电视中,往往需要在电视的左右两侧或是下边框处需要拓展出音响的安装区域,但采用屏幕发声技术制造的电视却并无此问题,因此,电视机能够在四周做出非常窄的边框以保证大屏播放的效果。

  目前索尼已经将屏幕发声技术发展到第四代,在至早期的索尼OLED电视A1上,索尼通过银幕声场技术让OELD面板发出声音,而最新的OLED电视A9F使用了进化了Acoustic Surface Audio+(银幕声场旗舰版)技术,能实现3.2声道音效。通过在电视背面安装3个声场驱动器和两个低音扬声器,能够实现更多声道的效果。同时,由于驱动器材料的改变,音质表现也有了一定的提升,不但如此,最新的A9F电视中还支持面向影音爱好者的中置扬声器模式,方便他们利用已有的音响与OLED电视A9F组合使用。

  既然在两年前就已经能够将屏幕发声融入到大屏显示,接下来做的当然是如同计算机的发展般,将技术打磨,使得这项技术向着轻量化,高集成的方向进步。如今,小显示屏的产物也能够使用屏幕发声技术。在2018年,三星、vivo等手机厂商相继宣布开发屏幕发声技术,并将此技术应用到自家的产品上。

  手机的设计初衷是通讯,因此用于语音信息交换的听筒和麦克风可以说是每一台智能手机的必需品。参考了至古老的电话设计,智能手机的听筒往往会设计在手机正面的最上方,话筒则往往会安放在手机的底部,但随着近年来智能手机的“花式”不断改变:滑盖、升降摄像头、刘海屏乃至全面屏等各种大占比显示屏的出现,原本被放置在顶部的听筒也终于被开发厂商“消灭”,这下好了,听筒也终于找不到安身之所。适逢屏幕发声技术的出现,让不少苦于研发“真正全面屏”的智能手机厂家找到了一丝曙光。

  要说到智能手机采用屏幕发声技术的意义,显然比起电视机的“噱头”来得更加实际。要知道,手机中加入扬声器组件,往往意味着需要开孔以保证播放质量,从另外一个角度来看,机体开孔会让其防水防尘功能急剧减少,孔越大,风险越高。倘若采用了这项技术,不仅避免了液体和尘粒对智能手机的损害,更会让手机完全消灭听筒这项常规配置达到更高屏幕占比,更加接近“防水防尘”的实际。通话是至基础的通讯功能,但越是基础想要有所突破反而越是困难,因此,屏幕发声技术对于智能手机行业,或许是一种设计的新思路。

  大家都知道,所有声音都是通过物体的震动而产生的。所以听筒能震动发声,那么为什么屏幕不能震动发声呢?以vivo NEX手机为例,收听语音时,屏幕会震动,用户可以通过把耳朵贴到屏幕任意一个位置来收听语音内容。

  整个工作原理和骨传导技术类似。vivo NEX全屏幕发声技术开发了一种名为光线数据补偿算法,成功将光线感应器隐藏在屏幕下方,从而实现了“屏下光敏”。起初,这种做法被客户投诉通话的体验不好,最后才发现是把电话横着拿之后,vivo为此添加了一项全新的功能——超大角度手持通话,以适应大角度握持手机的通话者。

  那么既然尺寸较大的电视显示屏和尺寸较小的智能手机显示屏都能够发出声音,它们发声的效果肯定会有所偏差。

  正如扬声器单元一样,大尺寸单元能够很轻易发出较大声压,拥有大屏幕的显示屏也一样。大尺寸的屏幕使得更小的位移便能推动大量的空气,发出声音更容易,小尺寸的屏幕在这方面则能力稍弱。这也正是传统受话器的发声原理:声音传播的本质,是介质疏密的变化。

  这种激励器在夏普AQUOS Crystal手机上首先使用,不过当时宣传的是骨传导技术,小米MIX才让“屏幕发声”真正进入到大众的视野。多层压电陶瓷片附着在金属薄片,称作振动膜。给振动膜加交替变化的电压,会随着电压的变化而不停的上下弯曲驱动负载结构振动发声。

  微振动单元,也可以叫做线性振动器,其原理跟线性马达接近,是利用电场跟磁场交互作用而产生力场。以vivo NEX为例,NEX中的微振动单元,从尺寸上看,它跟常规的听筒差不多,比压电陶瓷单元会厚不少。贴合的位置也是中框上面,并没有直接贴在屏幕背面。

  那么这两种结构有什么区别呢?压电陶瓷激励器的低频表现比较差。而微振动单元,从器件看,语音范围内的频响范围是比较均衡平坦的,甚至接近常规听筒的表现,这让屏幕发声设计是可能获得良好的听感。而压电陶瓷激励器,低频的不足还需要单体技术的提升,比如叠层技术、烧结工艺等方面进行提升。

  在屏幕发声手机推出市场后,不少愿意“尝鲜”的年轻人都为了体验一把科技感而去追逐屏幕发声产品。据实际测评,在通话时,手机中的微震动单元会驱动整块屏幕发声,在正常使用情况下私密性更强,在贴近耳朵时,声音也会更加清晰。

  不少使用过的人都表示,在正常通话时,发声驱动器附近的屏幕发声会比远离区域更加清晰。而即便是将机身反过来收听,也能够获得良好的声音体验,在安静的环境下,旁边的人可以听到电话另一头的声音。但从实际使用的情况来看,屏幕发声智能手机的通话音质不如传统听筒,不过却并不会影响其实际功能的使用。

  从屏幕发声的使用来看,它对手机及电视等显示屏幕的制造结构起到了相当大的改变。人们无需再忍受假“全面屏”的蒙骗,让屏幕更加美观实现超窄边框甚至是无边框。但同时,现阶段屏幕发声技术也普遍存在声音效果不佳,声压较小等较为明显的缺点,但笔者相信,随着科技的进步以及视听技术的发展,相信在未来不少人能够看到一张能够显示画面并且播放声音的“报纸”。

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