智能手機麥克風如何利用 MEMS 技術與算法提升通話音質

手機麥克風透過專業硬件與智能軟件處理技術捕捉清晰的音頻。現代智能手機使用微型的 MEMS 麥克風，這些麥克風被巧妙地配置在設備周圍，能夠協同工作以隔離使用者的聲音與背景噪音。多個麥克風能夠幫助手機判斷聲音的方向，同時先進的算法過濾不需要的噪音，提升通話和錄音時的聲音清晰度。

手機麥克風與普通麥克風有何不同？

手機麥克風採用 MEMS（微電機系統）技術，使其體積比傳統麥克風小得多，同時仍能保持卓越的音質。這些微小的元件直徑僅幾毫米，卻能透過刻在硅晶片上的振動膜將聲波轉換為電信號。

與用於錄音的較大動態或電容麥克風不同，MEMS 麥克風能夠在手機纖薄的機身內部安裝，而不影響性能。當聲波撞擊振膜時，振膜會相對於固定的背板移動，造成電容的變化，手機便能將其解讀為音頻信號。

現代手機通常配備多個麥克風，而非僅一個。一般來說，手機內會有三至四個麥克風，分別放置於不同的位置：

這種多麥克風設置能夠讓手機同時捕捉來自不同方向的音頻，這對於先進的音頻處理和噪音降低至關重要。

手機是如何在通話中消除背景噪音的？

手機透過多個麥克風協同工作，使用稱為波束成形（beamforming）的技術來阻隔背景噪音。最靠近使用者嘴巴的麥克風捕捉主要聲音，而其他麥克風則從不同角度收集環境聲音。手機的處理器會比較這些信號，判斷哪些聲音來自使用者的聲音方向，哪些是周圍的噪音。

隨後，軟件利用 AI 驅動的噪音抑制算法來區分使用者的聲音頻率與背景聲音。這些算法經過訓練，能夠識別人類語音的模式，從而保留使用者的聲音，同時減少：

麥克風的物理位置非常重要。透過將麥克風放置在手機的兩端，製造商能夠創造出足夠的距離來準確計算聲音的方向。在通話時，底部的麥克風會稍早接收到使用者的聲音，這種時間差能幫助手機判斷聲音來源的方向，並專注於該特定區域，同時抑制來自其他方向的噪音。

為何有些手機的錄音質量優於其他手機？

手機的錄音質量因多種硬件和軟件因素而異：

因素	影響
麥克風質量	高端手機通常配備高品質的 MEMS 麥克風，頻率響應範圍更廣，能捕捉到預算手機可能遺漏的低音和高音細節。
麥克風的數量與位置	更多的麥克風如果在策略位置上排列，可以提升錄音能力，特別是在錄影時，空間音頻至關重要。
處理能力	更好的音頻處理芯片能夠即時處理更複雜的噪音減少算法，而不引入不必要的伪影或失真。
取樣能力	先進的處理器能夠管理更高的取樣率和位深，這轉化為更清晰、更詳細的錄音。

不同製造商之間的軟件優化差異顯著。有些品牌投入大量資源開發如戶外錄音的風噪音減少、高保真模式的音樂捕捉，以及在錄影時隨著主題移動的定向音頻等先進功能。這些軟件增強功能與硬件協同作用，能夠產生專業水準的音效。在音樂會錄影或在風大的環境下錄音時，這些優化使得結果的質量大相徑庭。

手機是如何知道使用哪個麥克風的？

手機會根據使用者的操作和持機方式智能地在麥克風之間切換。操作系統會使用加速度計數據不斷監控手機的方向，並調整優先使用的麥克風。當使用者在錄影時將手機從豎屏轉為橫屏，手機會自動調整以保持音頻捕捉與相機方向一致。

不同的應用會觸發不同的麥克風配置：

多個麥克風之間的軟件協調在背景中無縫進行。手機的音頻系統會同時處理來自所有麥克風的輸入，然後根據當前場景決定強調哪些信號。這種智能切換確保在進行語音通話、錄製視頻、使用語音命令或捕捉音頻筆記時，皆能獲得最佳音頻捕捉，而無需手動選擇麥克風設置。

理解手機麥克風的工作原理，有助於提升對這項精密技術的認識。微型 MEMS 麥克風、戰略性的位置及智能處理的結合，能夠提供清晰的音頻體驗，為日常通訊和創作增添便利。