Speaker — шта је то, врсте и како ради у мобилним уређајима

Шта је звучник (speaker)?

Звучник — електроакустички претварач који претвара електрични сигнал звучне фреквенције у механичке осцилације дифузора, које стварају звучне таласе у ваздуху. Основне компоненте: стални магнет, калем (voice coil), дифузор (мембрана) и огибљење (surround). Струја у калему ствара магнетно поље које интерагује са пољем сталног магнета, померајући калем заједно са дифузором.

У мобилним уређајима, ограничење величине звучника је кључни проблем репродукције. Пречник дифузора водећих паметних телефона (iPhone, Galaxy) износи 12–16 mm за главни звучник. Према законима акустике, ниске фреквенције захтевају велику запремину истиснутог ваздуха — мали дифузор не може да репродукује бас испод 200–300 Hz. Због тога уграђени звучници паметног телефона обезбеђују углавном средње и високе фреквенције.

За побољшање нискофреквентног опсега, произвођачи користе резонантне коморе (acoustic chambers) у кућишту паметног телефона. Дифузор звучника потискује ваздух у пластичну комору запремине 0.5–1.5 ml, која ради као фазни инвертор — помера доњу границу фреквенције на 150–200 Hz. Без коморе, доња граница би била 400–500 Hz.

Електродинамички vs пиезокерамички звучник

Већина звучника у паметним телефонима је електродинамичког типа. Међутим, у неким сценаријима (говорни звучник, ултразвучно откључавање) користе се пиезокерамички (piezoelectric) претварачи. Они користе ефекат обрнуте пиезоелектричне деформације: довођење напона мења величину кристала, који вибрира и ствара звук.

Пиезокерамички звучници су тањи и омогућавају уштеду простора за батерију, али заостају у гласноћи и квалитету звука. На пример, Crystal Speaker у телефонима серије Xperia користи стаклени екран као дифузор — звук се ствара вибрацијом самог стакла кроз пиезоелемент, без традиционалног калема и магнета.

Конфигурација звучника: earpiece, main speaker, tweeter

Конфигурација аудио система паметног телефона укључује од 2 до 4 претварача. Earpiece (говорни звучник) се налази изнад екрана — његов задатак је да преноси говор саговорника. Earpiece је оптимизован за средње фреквенције (200–3400 Hz) и обично има снагу 0.1–0.3 W за удобну гласноћу од 60–70 dB на уву.

Main speaker (главни звучник) се налази на доњој ивици или испод дисплеја (ако је екран закривљен). Ово је најснажнији звучник у паметном телефону са RMS до 2 W и фреквентним опсегом 150–18000 Hz. У стерео конфигурацији, main speaker је одговоран за десни канал, earpiece — за леви. У неким водећим моделима додаје се трећи претварач — tweeter за високе фреквенције (5–20 kHz) са одвојеним појачањем.

Stereo tuning се изводи кодеком и појачавачем класе D. Произвођач (Apple, Samsung, Xiaomi) подешава кросовер и еквилајзер према специфичним карактеристикама звучника. Програмер не може да промени ова подешавања програмски — може само да искључи или укључи системску обраду звука кроз системске параметре.

Пример репродукције кроз AudioTrack на Android-у

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()
}

Код генерише синусоидални сигнал задате фреквенције (PCM 16-bit, моно) и репродукује га кроз AudioTrack у стриму STREAM_MUSIC. AudioTrack је нисконвојски API за генерисање звука у реалном времену: апликација добија директан приступ аудио баферу и управља репродукцијом са кашњењем мањим од 50 ms.

Основни параметри: импеданса, осетљивост, фреквентни опсег

Импеданса звучника — укупни електрични отпор калема, мерен у омима на фреквенцији од 1 kHz. За мобилне звучнике типична вредност је 4 и 8 Ω. Омов закон одређује струју: при фиксном напону од 3.7 V, звучник од 4 Ω троши 2 пута више струје од 8 Ω, стварајући већу гласноћу. Међутим, ниска импеданса повећава загревање појачавача класе D.

Осетљивост (SPL, Sound Pressure Level) — звучни притисак на удаљености од 1 метра при снази од 1 W. Мери се у dB/W/m. Типична вредност за главни звучник паметног телефона је 78–85 dB/W/m. Разлика од 3 dB одговара удвостручењу електричне снаге. Осетљивост је одређена конструкцијом дифузора, материјалима и запремином акустичке коморе.

Фреквентни опсег — интервал фреквенција у ком звучник репродукује сигнал са неравномерношћу не већом од ±10 dB. За уграђени звучник паметног телефона — 200–18000 Hz. Доња граница је условљена величинама дифузора и запремином коморе, горња — инерцијом калема и масом покретног система.

Према подацима DXOMARK Audio (2025), водећи паметни телефони достижу SPL 75–82 dB на тестовима гласноће са THD мањим од 1% на 70% гласноће. Лидери по квалитету звука звучника остају iPhone 16 Pro Max, Samsung Galaxy S25 Ultra и Xiaomi 15 Pro.

Репродукција звука: Android AudioTrack и iOS AVAudioPlayer

AudioTrack (Android) — API за пренос PCM бафера директно у аудио ток. Апликација управља садржајем бафера, што омогућава генерисање тонова, стримовање звука преко мреже или мешање више извора. AudioTrack ради у два режима: MODE_STATIC (један бафер се репродукује једнократно) и MODE_STREAM (бафери се преносе континуирано кроз write()).

AVAudioPlayer (iOS) — високонвојски API за репродукцију датотека у форматима MP3, AAC, WAV и другим. За нисконвојски приступ аудио баферу користи се AVAudioEngine са player чвором. AVAudioPlayer не захтева парсирање кодека — систем сам декодира формат датотеке у PCM кроз AudioToolbox.

За апликације осетљиве на кашњење (игре, синтисајзери), на iOS-у се користи AVAudioSession са категоријом .playback и опцијом .withAudioWithOthers за миксовање са позадинском музиком. На Android-у — AudioTrack са PERFORMANCE_MODE_LOW_LATENCY (Android 8+) за смањење кашњења на 10–20 ms.

Пример репродукције у Swift-у (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()
}

Код проналази датотеку у bundle-у, активира аудио сесију са категоријом .playback (репродукција чак и у тихом режиму) и покреће плејер. AVAudioPlayer управља декодирањем и репродукцијом аутоматски — програмеру је довољно да обезбеди URL и подеси гласноћу.

Побољшање звука: еквилајзер, Virtual Surround, DAC

Савремени паметни телефони укључују софтверске алгоритме за побољшање звука на нивоу кодека или DSP-а. Еквилајзер регулише амплитуду фреквентних опсега. Android пружа класу Equalizer из AudioEffect API-ја са пресетима (Rock, Classical, Bass Boost) и прилагођеним опсезима. iOS — MPVolumeView са системским еквилајзером само за апликацију Music.

Virtual Surround (виртуелни просторни звук) обрађује стерео сигнал кроз HRTF филтере (Head-Related Transfer Function), имитирајући положај извора звука око слушаоца. Имплементира се кроз IAudioProcessingObject (Android) или AVAudioUnitReverb / AVAudioUnitEQ (iOS). За игре и видео, Virtual Surround побољшава просторну перцепцију, али смањује прецизност локализације извора.

DAC (Digital-to-Analog Converter) претвара дигитални PCM ток у аналогни сигнал за звучник. Већина SoC-ова (Snapdragon, A17) има уграђени DAC са фреквенцијом до 384 kHz и резолуцијом до 32 бита. Водећи модели (LG G8 са ESS Sabre, Xiaomi 15 са AKM) користе засебни Hi-Fi DAC класе са SNR до 132 dB и подршком за DSD — за жичане слушалице, не за уграђене звучнике.