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iPhone 7新机爆出“嘶嘶声”缺陷,到底是怎么回事?

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摘要:苹果iPhone7/iPhone7 Plus的新机刚刚发货,最近就爆出了"嘶嘶声"的问题。目前已经有不少果粉反映iPhone7/7 Plus会在大负载工作的情况下发出“嘶嘶声”。Stephen Hackett最先在Twitter发文爆出了这个问题,还上传了一个视频来证实他的说法。

Stephen的抱怨得到了不少果粉的确认,包括前苹果公关人员和科技媒体TechCrunch的编辑Darrell Etherington,之后不少用户纷纷留言表示也有同样的情况。

这个问题刚刚爆出,估计苹果还没有最终确认原因,但是苹果方面已经给出了更换新机的承诺。国外媒体猜测这个“嘶嘶声”可能和苹果的A10 Fusion处理器有关,理由就是这个噪声只在CPU负载大的时候才出现。

国内大多数果粉还没有拿到新机,暂时还无法真机测试,而且根据国外果粉的反映,这也是少部分手机才出现的问题。但是这个“嘶嘶声”到底是怎么回事?先听听Stephen Hackett上传的这个"嘶嘶声"。

什么是“嘶嘶声”?

我们从视频中提取了Stephen Hackett录取的“嘶嘶声”,虽然录制过程中有其他杂音混入,总体来看还是非常类似“HISS”特征。“HISS”也就是“嘶嘶声”,是常见的噪声,很多时候我们通俗称为“电流噪声”,实际上这种噪声很难有词语准确描述出来。这种噪声普遍存在于电子产品之中,例如电脑、电视、空调、冰箱等电子设备,但是这些设备的其他噪声更加明显,很多时候由于人耳的掩蔽效应反而忽略了。但是诸如手机、音箱、耳机、收音机、充电器等设备距离用户很近,所以其“嘶嘶声”也是用户普遍抱怨的问题。

iPhone 7新机爆出“嘶嘶声”缺陷,到底是怎么回事?

Stephen Hackett录取的“嘶嘶声”时频分布

“HISS”是国际通用的“嘶嘶声”描述,这种噪声类似于高斯白噪声,其幅度分布服从高斯分布,功率谱密度服从均匀分布。白噪声其实借用了光谱的概念,这和白光由所有颜色的光叠加而成一样,白噪声也可以理解为所有频率的声叠加而成。高斯白噪声在可听声频段表现出来的声音非常类似iPhone 7的这种“嘶嘶声”,感兴趣的读者可以利用Matlab的WGN函数生成高斯白噪声,也可以类比汽车收音机搜寻频道时候的“嘶嘶声”。

怎么产生的“嘶嘶声”?

电子设备的噪声主要由三个来源,机械噪声、电磁干扰和电路噪声,很多时候都是这三种噪声的混合(线性或者非线性)。机械噪声一般是交变器件的机械振动所产生,这种噪声一般低频比较明显,听起来好像“翁翁声”。电磁干扰主要是高频器件产生,特别是射频器件(手机的RF)会对周边的模拟线路产生较大影响。因此手机设计经常要对高频器件进行电磁屏蔽(金属外壳),或者采用经过特殊电磁屏蔽设计的元器件,比如iPhone采用的麦克风和扬声器都经过了防RF设计。

电路噪声主要是指电子设备的白噪声,基本来源于热噪声和散粒噪声两类,其中热噪声主要来源于无源器件,例如电阻的电子布朗运动,而散粒噪声则来源于有源器件,例如半导体器件的电子发射不均匀性。

“嘶嘶声”是常见的电路噪声,类似于高斯白噪声,理论上存在于任何电子器件,但是数字器件的频率较高,超过了人耳可听的20KHz,所以我们听到的“嘶嘶声”主要还是来源于模拟电路,比如运放和电感更容易产生“嘶嘶声”。需要说明一下,电感产生的“嘶嘶声”的原因更加复杂,还要考虑交变电流的影响,有些设备“嘶嘶声”的来源主要就是电感,例如很多质量不太好的充电器。

为何iPhone 7有“嘶嘶声”?

根据上面的分析,iPhone 7的“嘶嘶声”应该不是硬件设计的缺陷,而且和CPU的关系也不会太大,CPU是高频器件,很少会集成模拟电路。至于CPU的负载较大时候才出现这种声音,很可能是与功率或者温度有关,热噪声的产生就和温度密切相关,当功率增大的时候听到“嘶嘶声”的概率也更高,特别是对一些质量不好的电子器件。iPhone 7的“嘶嘶声”最大的可能还是来源于其中的运放、电感等模拟器件,这些器件在手机中大量使用,包括了电源管理、摄像头电路、麦克风电路和扬声器电路等等,虽然仅凭现在的资料还很难定位故障原因,但是估计问题不会太过严重,应该还是iPhone 7的某些电子元器件的质量不达标导致的小规模事件。

事实上供应链的质量管理是所有硬件厂商头疼的事情,一部手机上的元器件数量庞大,而且大部分元器件只能进行抽检,这就无法做到100%的器件合格,即便著名的大厂也是这样。硬件设备的可靠性即便设计上没有缺陷,但是若器件的可靠性不过关,哪怕就是单个部件都有可能造成严重后果,比如最近沸沸扬扬的三星电池爆炸事件。从事硬件的厂商处处是坑,也是国内很多互联网企业无法做好硬件的主要原因。

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