Дмитрий Заруцкий
Carpe diem, quam minimum credula postero!

Экран в качестве динамика: как это работает, плюсы и минусы

Экран в качестве динамика: как это работает, плюсы и минусы
© Tech Raman

Компания LG на MWC 2019 представила новый флагман G8, необычной особенностью стал встроенный прямо в экран динамик. Годом ранее корейцы представили также телевизоры с технологией Crystal Sound, обеспечивающей аналогичное звучание с помощью экрана. Но и они не были пионерами. Xiaomi выпустила Mi Mix без разговорного динамика в 2016, Sharp сделала свой Aquos Crystal еще в 2014, а Kyocera предложила японцам модель Urbano Progresso в далеком 2012.

Экран в качестве динамика – это гаджет, который кажется необычным, но вполне обыденный с точки зрения физики и биологии. Работает он за счет использования принципа вибрационной генерации акустических волн, а также костной проводимости звука. Почему дисплей в роли динамика вполне возможен, как он функционирует, какие имеет плюсы и минусы – сейчас разберемся.

Как передается звук

Звук – это колебания окружающей среды (обычно воздуха, но не обязательно), которые ухо улавливает с помощью барабанной перепонки. Далее они поступают в среднее ухо, а из него – во внутреннее. Оно содержит жидкость и специальные рецепторы – волосковые клетки. Жидкость возбуждает эти клетки, передающие сигнал в мозг.

Устройство уха
Устройство уха

Обычный динамический громкоговоритель генерирует звуковые волны за счет движения мембраны излучателя. Она сотрясает воздух, колебания от которого и проникают в ухо. Но помимо воздушной, существует также и телесная (костная) проводимость звука. При ней акустические волны достигают внутреннего уха за счет вибраций не барабанной перепонки, а хрящей и костей. Разговорные излучатели в дисплее используют именно этот принцип.

Другие девайсы, использующие экран в качестве динамика как громкоговорителя, способны создавать слышимый на расстоянии звук все тем же методом колебаний окружающей среды. Разница только в том, что у них нет мягкой мембраны для высокоамплитудных колебаний, а воздух сотрясается твердыми деталями конструкции.

Устройство экрана, работающего как динамик

Вне зависимости от разновидности динамика (разговорный или громкоговоритель), принцип его устройства един. Даже тем, кто с тонкостями электроники не знаком, но в детстве разбирал всякие электронные игрушки, типа тетриса, тамагочи или знаменитых часов Montana, он может быть хорошо известен. Видели круглые пищалки, установленные внутри таких гаджетов? Вот это и есть тот самый элемент, что сейчас превращает дисплей в источник звука.

Твердотельные динамики (хотя, если говорить научно-корректно, динамиком является только динамический излучатель с магнитом и мембраной) используют для генерации акустической волны обратный пьезоэлектрический эффект. Он заставляет некоторые вещества деформироваться под воздействием тока. Генератор звуковых волн покрыт именно таким веществом, и при подаче электрических волн начинает колебаться, создавая вибрации.

Пьезоэлектрический элемент в Mi Mix © Xiaomi
Пьезоэлектрический элемент в Mi Mix © Xiaomi

Будучи жестко прикрепленным к матрице, пьезоэлектрический излучатель передает вибрации на нее, заставляя сотрясаться всю поверхность. Эти колебания имеют небольшую амплитуду, поэтому смартфон или телевизор не дрожит. Но их интенсивность и площадь достаточно велики для того, чтобы звуковые волны могли передаваться во внутреннее ухо не только через кости, но и традиционным воздушным путем.

Генератор под матрицей © LG
Генератор под матрицей © LG

Плюсы и минуса экрана в роли динамика

Одним из основных преимуществ использования экрана в качестве динамика является корректная направленность волн. В большинстве смартфонов, а также телевизоров без саундбара, прорези громкоговорителей направлены вниз. При этом, в тонких устройствах сами громкоговорители расположены параллельно дисплею. Акустической волне приходится преодолевать лабиринт, что может вносить искажения и уменьшать громкость. При использовании дисплея для вывода звука – он всегда направлен в лицо слушателю.

Телевизор LG с Crystal Sound © Cnet
Телевизор LG с Crystal Sound © Cnet

Для водозащищенных устройств (а таковые сейчас – большинство флагманских смартфонов) динамик в экране – это минус одна щель, через которую внутрь могут попасть влага и грязь. Когда устройство мокрое, можно совершать звонки, и разговорный спикер не будет хрипеть или булькать.

Современные тенденции к уменьшению рамок вокруг дисплеев требуют у производителей экономить пространство, и пьезо-динамик в экране этому способствует. Выдвижная фронтальная камера, сканер отпечатка в матрице, миниатюрные сенсоры освещения и приближения, отказ от спикера – и можно делать смартфон, у которого нет никаких «челок», «монобровей», «капель» и прочих вырезов.

Недостатком экрана, используемого в роли динамика, является ограниченный частотный диапазон. Этот минус характерен не только для пьезоэлектрических, но и любых других малоамплитудных источников звука (сбалансированный якорь-арматура, электромагнитный громкоговоритель). Проблема вызвана тем, что для генерации низкочастотного звука достаточно высокой громкости требуется колебание с большой амплитудой.

LG G8 © euro.com.pl
LG G8 © euro.com.pl

Если заставить телевизор или смартфон качественно играть басы – сила колебаний будет очень большой, девайс будет вибрировать. Помимо неудобств от тряски, колебания поверхности способны вносить искажения в картинку, заставляя дисплей дрожать, а также могут нанести вред устройству. Из-за этого хорошо слышимый диапазон АЧХ дисплея, воспроизводящего звук, ограничен диапазонами СЧ и ВЧ, и чем меньше матрица – тем слабее бас.

В случае с ТВ проблема дефицита НЧ легко решается путем использования дополнительного саундбара или сабвуфера, предназначенного для воспроизведения басов. Он расширяет частотный диапазон, тем самым делая звучание более насыщенным и естественным.

В смартфон полноценный бас-динамик поместить весьма сложно, поэтому производителям приходится устанавливать традиционный громкоговоритель. Именно такой «тандем» реализован в упомянутом LG G8, который лишился разговорного, но не музыкального громкоговорителя.

Частично решить проблему дефицита частот мог бы бездиффузорный излучатель, вроде того, что используется в Sven Impulse или Cisor. Подобный девайс способен воспроизводить даже басы, заставляя поверхность, на которой лежит устройство, вибрировать. Но он, как и динамический громкоговоритель, имеет немаленькие габариты, и места под такой в смартфоне не найти.


Ограниченный частотный диапазон пока что не позволяет полностью отказаться от динамических излучателей в смартфоне. Экран, воспроизводящий звук – это круто, но не очень практично. Так что пока подобного решения ждать не стоит. А вот в телевизорах, у которых и дисплей много больше, и есть возможность подключить серьезный сабвуфер, дисплей, генерирующий звуковые волны, уместен гораздо больше.

А как вы думаете, приживется ли эта технология, станет популярной, или так и останется эксклюзивом для редких гаджетов?