技術(shù)解讀：iPhone 7新機(jī)爆出“嘶嘶聲”缺陷，到底是怎么回事？

雷鋒網(wǎng)按：本文作者陳孝良，工學(xué)博士，聲智科技創(chuàng)始人。雷鋒網(wǎng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系授權(quán)。

蘋(píng)果iPhone7/iPhone7 Plus的新機(jī)剛剛發(fā)貨，最近就爆出了"嘶嘶聲"的問(wèn)題。目前已經(jīng)有不少果粉反映iPhone7/7 Plus會(huì)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(gè)問(wèn)題，還上傳了一個(gè)視頻來(lái)證實(shí)他的說(shuō)法。Stephen的抱怨得到了不少果粉的確認(rèn)，包括前蘋(píng)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(gè)問(wèn)題剛剛爆出，估計(jì)蘋(píng)果還沒(méi)有最終確認(rèn)原因，但是蘋(píng)果方面已經(jīng)給出了更換新機(jī)的承諾。國(guó)外媒體猜測(cè)這個(gè)“嘶嘶聲”可能和蘋(píng)果的A10 Fusion處理器有關(guān)，理由就是這個(gè)噪聲只在CPU負(fù)載大的時(shí)候才出現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)大多數(shù)果粉還沒(méi)有拿到新機(jī)，暫時(shí)還無(wú)法真機(jī)測(cè)試，而且根據(jù)國(guó)外果粉的反映，這也是少部分手機(jī)才出現(xiàn)的問(wèn)題。但是這個(gè)“嘶嘶聲”到底是怎么回事？先聽(tīng)聽(tīng)Stephen Hackett上傳的這個(gè)"嘶嘶聲"。

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(guò)程中有其他雜音混入，總體來(lái)看還是非常類(lèi)似“HISS”特征。“HISS”也就是“嘶嘶聲”，是常見(jiàn)的噪聲，很多時(shí)候我們通俗稱(chēng)為“電流噪聲”，實(shí)際上“HISS”噪聲很難用詞語(yǔ)準(zhǔn)確描述。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(shí)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(wèn)題。

Stephen Hackett錄取的“嘶嘶聲”時(shí)頻分布

“HISS”是國(guó)際通用的“嘶嘶聲”描述，這種噪聲類(lèi)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(shí)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(tīng)聲頻段表現(xiàn)出來(lái)的聲音非常類(lèi)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(lèi)比汽車(chē)收音機(jī)搜尋頻道時(shí)候的“嘶嘶聲”。

怎么產(chǎn)生“嘶嘶聲”？

電子設(shè)備的噪聲主要由三個(gè)來(lái)源，機(jī)械噪聲、電磁干擾和電路噪聲，很多時(shí)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(dòng)所產(chǎn)生，這種噪聲一般低頻比較明顯，聽(tīng)起來(lái)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(huì)對(duì)周邊的模擬線路產(chǎn)生較大影響。

因此手機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)常要對(duì)高頻器件進(jìn)行電磁屏蔽（金屬外殼），或者采用經(jīng)過(guò)特殊電磁屏蔽設(shè)計(jì)的元器件，比如iPhone采用的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器都經(jīng)過(guò)了防RF設(shè)計(jì)。

電路噪聲主要是指電子設(shè)備的白噪聲，基本來(lái)源于熱噪聲和散粒噪聲兩類(lèi)，其中熱噪聲主要來(lái)源于無(wú)源器件，例如電阻的電子布朗運(yùn)動(dòng)，而散粒噪聲則來(lái)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(jiàn)的電路噪聲，類(lèi)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(guò)了人耳可聽(tīng)的20KHz，所以我們聽(tīng)到的“嘶嘶聲”主要還是來(lái)源于模擬電路，比如運(yùn)放和電感更容易產(chǎn)生“嘶嘶聲”。需要說(shuō)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(lái)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(jì)的缺陷，而且和CPU的關(guān)系也不會(huì)太大，CPU是高頻器件，很少會(huì)集成模擬電路。至于CPU的負(fù)載較大時(shí)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(shí)候聽(tīng)到“嘶嘶聲”的概率也更高，特別是對(duì)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(lái)源于其中的運(yùn)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(yáng)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(jì)問(wèn)題不會(huì)太過(guò)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(shí)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(wú)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(jì)上沒(méi)有缺陷，但是若器件的可靠性不過(guò)關(guān)，哪怕就是單個(gè)部件都有可能造成嚴(yán)重后果，比如最近沸沸揚(yáng)揚(yáng)的三星電池爆炸事件。從事硬件的廠商處處是坑，也是國(guó)內(nèi)很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)無(wú)法做好硬件的主要原因。

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