iPhone7有“嘶嘶聲”聲 從學(xué)角度看缺陷原因

　　蘋果iPhone7/iPhone7 Plus的新機(jī)剛剛發(fā)貨，最近就爆出了“嘶嘶聲”的問題。目前已經(jīng)有不少果粉反映iPhone7/7 Plus會在大負(fù)載工作的情況下發(fā)出“嘶嘶聲”。Stephen Hackett最先在Twitter發(fā)文爆出了這個問題，還上傳了一個視頻來證實他的說法。Stephen的抱怨得到了不少果粉的確認(rèn)，包括前蘋果公關(guān)人員和科技媒體TechCrunch的編輯Darrell Etherington，之后不少用戶紛紛留言表示也有同樣的情況。

　　這個問題剛剛爆出，估計蘋果還沒有最終確認(rèn)原因，但是蘋果方面已經(jīng)給出了更換新機(jī)的承諾。國外媒體猜測這個“嘶嘶聲”可能和蘋果的A10 Fusion處理器有關(guān)，理由就是這個噪聲只在CPU負(fù)載大的時候才出現(xiàn)。

　　國內(nèi)大多數(shù)果粉還沒有拿到新機(jī)，暫時還無法真機(jī)測試，而且根據(jù)國外果粉的反映，這也是少部分手機(jī)才出現(xiàn)的問題。但是這個“嘶嘶聲”到底是怎么回事？先聽聽Stephen Hackett上傳的這個“嘶嘶聲”。

　　Stephen Hackett錄取的“嘶嘶聲”時頻分布

　　什么是“嘶嘶聲”？

　　我們從視頻中提取了Stephen Hackett錄取的“嘶嘶聲”，雖然錄制過程中有其他雜音混入，總體來看還是非常類似“HISS”特征?！癏ISS”也就是“嘶嘶聲”，是常見的噪聲，很多時候我們通俗稱為“電流噪聲”，實際上這種噪聲很難有詞語準(zhǔn)確描述出來。這種噪聲普遍存在于電子產(chǎn)品之中，例如電腦、電視、空調(diào)、冰箱等電子設(shè)備，但是這些設(shè)備的其他噪聲更加明顯，很多時候由于人耳的掩蔽效應(yīng)反而忽略了。但是諸如手機(jī)、音箱、耳機(jī)、收音機(jī)、充電器等設(shè)備距離用戶很近，所以其“嘶嘶聲”也是用戶普遍抱怨的問題。

　　“HISS”是國際通用的“嘶嘶聲”描述，這種噪聲類似于高斯白噪聲，其幅度分布服從高斯分布，功率譜密度服從均勻分布。白噪聲其實借用了光譜的概念，這和白光由所有顏色的光疊加而成一樣，白噪聲也可以理解為所有頻率的聲疊加而成。高斯白噪聲在可聽聲頻段表現(xiàn)出來的聲音非常類似iPhone 7的這種“嘶嘶聲”，感興趣的讀者可以利用Matlab的WGN函數(shù)生成高斯白噪聲，也可以類比汽車收音機(jī)搜尋頻道時候的“嘶嘶聲”。

　　怎么產(chǎn)生的“嘶嘶聲”？

　　電子設(shè)備的噪聲主要由三個來源，機(jī)械噪聲、電磁干擾和電路噪聲，很多時候都是這三種噪聲的混合（線性或者非線性）。機(jī)械噪聲一般是交變器件的機(jī)械振動所產(chǎn)生，這種噪聲一般低頻比較明顯，聽起來好像“翁翁聲”。電磁干擾主要是高頻器件產(chǎn)生，特別是射頻器件（手機(jī)的RF）會對周邊的模擬線路產(chǎn)生較大影響。因此手機(jī)設(shè)計經(jīng)常要對高頻器件進(jìn)行電磁屏蔽（金屬外殼），或者采用經(jīng)過特殊電磁屏蔽設(shè)計的元器件，比如iPhone采用的麥克風(fēng)和揚聲器都經(jīng)過了防RF設(shè)計。

　　電路噪聲主要是指電子設(shè)備的白噪聲，基本來源于熱噪聲和散粒噪聲兩類，其中熱噪聲主要來源于無源器件，例如電阻的電子布朗運動，而散粒噪聲則來源于有源器件，例如半導(dǎo)體器件的電子發(fā)射不均勻性。

　　“嘶嘶聲”是常見的電路噪聲，類似于高斯白噪聲，理論上存在于任何電子器件，但是數(shù)字器件的頻率較高，超過了人耳可聽的20KHz，所以我們聽到的“嘶嘶聲”主要還是來源于模擬電路，比如運放和電感更容易產(chǎn)生“嘶嘶聲”。需要說明一下，電感產(chǎn)生的“嘶嘶聲”的原因更加復(fù)雜，還要考慮交變電流的影響，有些設(shè)備“嘶嘶聲”的來源主要就是電感，例如很多質(zhì)量不太好的充電器。

　　為何iPhone 7有“嘶嘶聲”？

　　根據(jù)上面的分析，iPhone 7的“嘶嘶聲”應(yīng)該不是硬件設(shè)計的缺陷，而且和CPU的關(guān)系也不會太大，CPU是高頻器件，很少會集成模擬電路。至于CPU的負(fù)載較大時候才出現(xiàn)這種聲音，很可能是與功率或者溫度有關(guān)，熱噪聲的產(chǎn)生就和溫度密切相關(guān)，當(dāng)功率增大的時候聽到“嘶嘶聲”的概率也更高，特別是對一些質(zhì)量不好的電子器件。iPhone 7的“嘶嘶聲”最大的可能還是來源于其中的運放、電感等模擬器件，這些器件在手機(jī)中大量使用，包括了電源管理、攝像頭電路、麥克風(fēng)電路和揚聲器電路等等，雖然僅憑現(xiàn)在的資料還很難定位故障原因，但是估計問題不會太過嚴(yán)重，應(yīng)該還是iPhone 7的某些電子元器件的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的小規(guī)模事件。

　　事實上供應(yīng)鏈的質(zhì)量管理是所有硬件廠商頭疼的事情，一部手機(jī)上的元器件數(shù)量龐大，而且大部分元器件只能進(jìn)行抽檢，這就無法做到100%的器件合格，即便著名的大廠也是這樣。硬件設(shè)備的可靠性即便設(shè)計上沒有缺陷，但是若器件的可靠性不過關(guān)，哪怕就是單個部件都有可能造成嚴(yán)重后果，比如最近沸沸揚揚的三星電池爆炸事件。從事硬件的廠商處處是坑，也是國內(nèi)很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)無法做好硬件的主要原因。