Speaker — ano ito, mga uri at kung paano ito gumagana sa mga mobile device

Ano ang speaker (loudspeaker)?

Speaker — isang electroacoustic transducer na nagko-convert ng electrical signal ng audio frequency sa mechanical oscillations ng diffuser, na lumilikha ng sound waves sa hangin. Mga pangunahing bahagi: permanent magnet, voice coil, diffuser (membrane), at surround. Ang kasalukuyang sa coil ay lumilikha ng magnetic field na nakikipag-ugnayan sa field ng permanent magnet, na gumagalaw sa coil kasama ang diffuser.

Sa mga mobile device, ang limitasyon sa laki ng speaker ay ang pangunahing problema sa pag-playback. Ang diameter ng diffuser ng flagship smartphone (iPhone, Galaxy) ay 12–16 mm para sa pangunahing speaker. Ayon sa mga batas ng acoustics, ang mababang frequency ay nangangailangan ng malaking volume ng inilipat na hangin — ang maliit na diffuser ay hindi kayang mag-playback ng bass sa ibaba 200–300 Hz. Kaya ang built-in na speaker ng smartphone ay nagbibigay lamang ng mid at high frequency.

Upang mapabuti ang low-frequency range, gumagamit ang mga manufacturer ng acoustic chambers sa katawan ng smartphone. Ang diffuser ng speaker ay nagbobomba ng hangin sa plastic chamber na may volume na 0.5–1.5 ml, na gumagana tulad ng bass-reflex — ibinababa ang lower frequency limit sa 150–200 Hz. Kung walang chamber, ang lower limit ay magiging 400–500 Hz.

Electrodynamic vs piezoceramic speaker

Karamihan sa mga speaker sa smartphone ay electrodynamic type. Gayunpaman, sa ilang mga sitwasyon (speaker ng tawag, ultrasonic unlocking) ginagamit ang piezoceramic (piezoelectric) transducers. Ginagamit nila ang reverse piezoelectric deformation effect: ang paglalapat ng boltahe ay nagbabago sa laki ng kristal, na nagvibrate at lumilikha ng tunog.

Ang piezoceramic speaker ay mas manipis at nakakatipid ng espasyo para sa baterya, ngunit mas mababa sa volume at kalidad ng tunog. Halimbawa, ang Crystal Speaker sa mga teleponong Xperia series ay gumagamit ng glass screen bilang diffuser — ang tunog ay nilikha sa pamamagitan ng vibration ng salamin mismo sa pamamagitan ng piezoelectric element, walang tradisyonal na coil at magnet.

Configuration ng speaker: earpiece, main speaker, tweeter

Ang configuration ng audio system ng smartphone ay may kasamang 2 hanggang 4 na transducers. Earpiece (speaker ng tawag) ay matatagpuan sa itaas ng screen — ang gawain nito ay maghatid ng boses ng kausap. Ang earpiece ay na-optimize para sa mid-range frequency (200–3400 Hz) at karaniwang may power na 0.1–0.3 W para sa komportableng volume na 60–70 dB sa tainga.

Main speaker (pangunahing speaker) ay matatagpuan sa ibabang gilid o sa ilalim ng display. Ito ang pinakamalakas na speaker sa smartphone na may RMS power hanggang 2 W at frequency range na 150–18000 Hz. Sa stereo configuration, ang main speaker ay responsable para sa kanang channel, earpiece para sa kaliwa. Sa ilang flagship, idinagdag ang ikatlong transducer — tweeter para sa mataas na frequency (5–20 kHz) na may hiwalay na amplification.

Stereo tuning ay ginagawa ng codec at Class D amplifier. Ang manufacturer (Apple, Samsung, Xiaomi) ay nag-aadjust ng crossover at equalizer para sa mga specific na katangian ng speaker. Hindi mababago ng developer ang setting na ito nang programmatically — maaari lang i-off o i-on ang system sound processing sa pamamagitan ng system parameters.

Halimbawa ng pag-playback sa pamamagitan ng AudioTrack sa Android

fun playTone(frequency: Int) {
    val sampleRate = 44100
    val duration = 1.0
    val numSamples = (sampleRate * duration).toInt()
    val samples = ShortArray(numSamples)

    for (i in 0 until numSamples) {
        val t = i.toDouble() / sampleRate
        samples[i] = (Short.MAX_VALUE * sin(
            2.0 * Math.PI * frequency * t
        )).toShort()
    }

    val track = AudioTrack(
        AudioManager.STREAM_MUSIC,
        sampleRate,
        AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,
        AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,
        numSamples * 2,
        AudioTrack.MODE_STATIC
    )
    track.write(samples, 0, numSamples)
    track.play()
}

Ang code ay gumagawa ng sinusoidal signal ng tinukoy na frequency (PCM 16-bit, mono) at pina-play ito sa pamamagitan ng AudioTrack sa STREAM_MUSIC stream. Ang AudioTrack ay isang low-level API para sa real-time na sound generation: ang app ay nakakakuha ng direktang access sa audio buffer at namamahala sa pag-playback na may latency na mas mababa sa 50 ms.

Pangunahing parameter: impedance, sensitivity, frequency range

Impedance ng speaker — kabuuang electrical resistance ng coil, sinusukat sa ohms sa frequency na 1 kHz. Para sa mga mobile speaker, ang tipikal na halaga ay 4 at 8 Ω. Tinutukoy ng Ohm's law ang kasalukuyang: sa fixed voltage na 3.7 V, ang 4 Ω speaker ay kumokonsumo ng 2 beses na mas maraming kasalukuyang kaysa 8 Ω, na lumilikha ng mas malaking volume. Gayunpaman, ang mababang impedance ay nagpapataas ng pag-init ng Class D amplifier.

Sensitivity (SPL, Sound Pressure Level) — sound pressure sa layong 1 meter na may power na 1 W. Sinusukat sa dB/W/m. Ang tipikal na halaga para sa pangunahing speaker ng smartphone ay 78–85 dB/W/m. Ang pagkakaiba ng 3 dB ay katumbas ng pagdoble ng electrical power. Ang sensitivity ay tinutukoy ng construction ng diffuser, materyales, at volume ng acoustic chamber.

Frequency range — interval ng frequency kung saan ang speaker ay nagpe-playback ng signal na may unevenness na hindi hihigit sa ±10 dB. Para sa built-in na speaker ng smartphone — 200–18000 Hz. Ang lower limit ay dahil sa laki ng diffuser at volume ng chamber, ang upper limit ay dahil sa inertia ng coil at masa ng gumagalaw na sistema.

Ayon sa data ng DXOMARK Audio (2025), ang flagship smartphone ay umaabot sa SPL 75–82 dB sa volume tests na may THD na mas mababa sa 1% sa 70% volume. Ang mga lider sa kalidad ng tunog ng speaker ay nananatiling iPhone 16 Pro Max, Samsung Galaxy S25 Ultra, at Xiaomi 15 Pro.

Pag-playback ng tunog: Android AudioTrack at iOS AVAudioPlayer

AudioTrack (Android) — API para magpadala ng PCM buffers nang direkta sa audio stream. Ang app ay namamahala sa nilalaman ng buffer, na nagpapahintulot sa pagbuo ng mga tono, streaming ng audio sa network, o paghalo ng maraming source. Ang AudioTrack ay gumagana sa dalawang mode: MODE_STATIC (isang buffer ay pina-play nang isang beses) at MODE_STREAM (ang buffers ay patuloy na ipinapadala sa pamamagitan ng write()).

AVAudioPlayer (iOS) — high-level API para sa pag-playback ng mga file sa format na MP3, AAC, WAV at iba pa. Para sa low-level na access sa audio buffer, ginagamit ang AVAudioEngine na may player node. Ang AVAudioPlayer ay hindi nangangailangan ng pag-parse ng codec — ang system mismo ay nagde-decode ng file format sa PCM sa pamamagitan ng AudioToolbox.

Para sa mga application na sensitibo sa latency (laro, synthesizer), sa iOS ginagamit ang AVAudioSession na may category na .playback at option na .withAudioWithOthers para sa paghahalo sa background music. Sa Android — AudioTrack na may PERFORMANCE_MODE_LOW_LATENCY (Android 8+) para mabawasan ang latency sa 10–20 ms.

Halimbawa ng pag-playback sa Swift (iOS)

import AVFoundation

func playSound(name: String) {
    guard let url = Bundle.main.url(
        forResource: name, withExtension: "mp3"
    ) else { return }

    let session = AVAudioSession.sharedInstance()
    try? session.setCategory(.playback)

    let player = try? AVAudioPlayer(contentsOf: url)
    player?.volume = 0.8
    player?.play()
}

Ang code ay hinahanap ang file sa bundle, ini-activate ang audio session na may category na .playback (pag-playback kahit sa silent mode) at sinisimulan ang player. Ang AVAudioPlayer ay namamahala sa decoding at pag-playback nang awtomatiko — ang developer ay kailangan lang magbigay ng URL at i-adjust ang volume.

Pagpapahusay ng tunog: equalizer, Virtual Surround, DAC

Ang mga modernong smartphone ay may kasamang software algorithm para sa pagpapahusay ng tunog sa antas ng codec o DSP. Equalizer ang nag-aadjust ng amplitude ng frequency bands. Ang Android ay nagbibigay ng Equalizer class mula sa AudioEffect API na may mga preset (Rock, Classical, Bass Boost) at custom bands. iOS — MPVolumeView na may system equalizer para lang sa Music app.

Virtual Surround (virtual surround sound) ay nagpoproseso ng stereo signal sa pamamagitan ng HRTF filters (Head-Related Transfer Function), na ginagaya ang posisyon ng mga sound source sa paligid ng nakikinig. Na-implement sa pamamagitan ng IAudioProcessingObject (Android) o AVAudioUnitReverb / AVAudioUnitEQ (iOS). Para sa mga laro at video, pinapabuti ng Virtual Surround ang spatial perception, ngunit binabawasan ang accuracy ng source localization.

DAC (Digital-to-Analog Converter) ay nagko-convert ng digital PCM stream sa analog signal para sa speaker. Karamihan sa mga SoC (Snapdragon, A17) ay may built-in na DAC na may frequency hanggang 384 kHz at resolution hanggang 32 bits. Ang mga flagship model (LG G8 na may ESS Sabre, Xiaomi 15 na may AKM) ay gumagamit ng hiwalay na Hi-Fi class DAC na may SNR hanggang 132 dB at DSD support — para sa wired headphones, hindi para sa built-in na speaker.