CN103327427A - 用于收音系统的等化前处理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于收音系统的等化前处理方法及其系统，适用于通过对已知内部结构配置的第一收音单元进行收音系统特性分析，以推知第二收音单元于一收音系统的特性。此方法包括：首先，测量获得第一、第二收音单元的第一与第二灵敏度曲线；其次，将第二灵敏度曲线等化为第一灵敏度曲线，并获取第一与第二灵敏度曲线的差异值；其后，模拟获取第一收音单元于该收音系统的第三灵敏度曲线；接着，对第三灵敏度曲线依据灵敏度差异值进行对应补偿；最后，获取第二收音单元于此收音系统的第四灵敏度曲线以分析第二收音单元于该收音系统的特性。

Description

用于收音系统的等化前处理方法及其系统

技术领域

本发明有关于一种等化前处理方法及系统，且特别关于一种用于收音系统的等化前处理方法及其系统。

背景技术

随着科技产业快速发展，电子产品如手机、PDA、MP3、平板电脑及笔记本电脑等对声音品质的要求越来越重视。为了因应多元化的电子产品功能，并且朝向微型化的趋势下，在设计上会压缩许多声音元件所占据的空间，甚至是为了不同的需求而必须通过导音管在产品上进行不同设置位置、形状及长度的声音设计，而这种声音经由导音管进行传播所形成的声音系统，一般称为收音系统。

举例来说，请参照图1，图1所示为典型电容式麦克风(CondenserMicrophone)收音系统的剖面图。典型电容式麦克风收音系统10架构包含麦克风单体与导音管(waveguide)101，在系统组合过程中有防震及作为气密用的橡胶垫(plastic rubber)103及麦克风单体上设有防尘或防水用的通气纸(cloth)105。麦克风单体包括具有入声孔的前盖(cover)107、形成前空腔的铜环(ring)109、通过空气的挤压产生声波的振动膜(diaphragm)111、绝缘纸(spacer)113、具有多个音孔的背极板(backplate)115、塑环(holder)117、铜支架(conductor)119、背腔(backchamber)121、连接铜支架119的电路板(printedcircuit board)127、设置于电路板127上用以将声音电压信号放大的场效晶体管(FET)123以及电容(capacitor)125。这些收音系统的必要元件都显著影响着收(放)音系统在频率上的响应，也即收音系统的灵敏度。因此，一般麦克风单体的收音特性除了跟麦克风本体有关外，也与导音管的设计有关。另外，为使电子产品的麦克风收音能符合现行较新的宽频(Wideband)语音测试法规，麦克风导音管的设计在100赫兹(Hz)～8千赫兹(kHz)之间的灵敏度特性曲线必需要较为平坦。

然而目前麦克风单体于收音系统中，常因为不良的设计造成麦克风灵敏度在某些频率被过度放大造成声音失真，且收音效果通常必须等到机构开模之后才能经由实际测量得到结果。具体地说，因系统设计者难以取得麦克风单体厂设计制造的麦克风单体内部元件等各项参数，而使得系统设计者无法于未知麦克风单体内部参数的情况下进行导音管分析。据此，现行收音系统设计基本是利用以往的经验来针对各式新产品做不断的测试与验证，然后再进行修改。如此一来，不仅容易造成产品开发时程上的延宕及增加成本，更不能有效及时地反映客户需求。

发明内容

本发明提供一种用于收音系统的等化前处理方法及其系统，可通过等效电路法及等化处理方式，利用已知内部参数的收音单元来对未知收音单元进行分析，以获取未知收音单元于一收音系统的特性。

本发明提供一种用于收音系统的等化前处理方法，适用于通过对已知内部结构配置的第一收音单元进行分析，以模拟第二收音单元于一收音系统的特性。此方法包括：首先，依据该第一收音单元结构配置参数，建立对应的第一收音单元的一第一等效电路模型；其次，测量并获取第一收音单元的第一灵敏度曲线及第二收音单元的第二灵敏度曲线；接着，将第二灵敏度曲线等化为第一灵敏度曲线，并获取第一与第二灵敏度曲线的差异值；其后，对第一等效电路模型进行模拟，并获取第一收音单元于该收音系统的第三灵敏度曲线；接着，对模拟取得的第三灵敏度曲线依据第一、第二灵敏度曲线之间的差异值进行对应补偿；最后，获取第二收音单元于此收音系统的第四灵敏度曲线并通过该第四灵敏度曲线分析第二收音单元于该收音系统的特性。

本发明实施例另提供一种用于收音系统的等化前处理系统，用于对第一收音单元及第二收音单元通过测量模块输入的第一灵敏度曲线及第二灵敏度曲线进行演算与分析。此收音系统的等化前处理系统包括等效电路模型建立单元、等化演算单元、储存单元、收音系统模拟单元及补偿处理单元。等效电路模型建立单元是依据第一收音单元已知的内部结构配置关系及材料参数建立第一等效电路模型，并产出第一模拟灵敏度曲线。等化演算单元可用以判断第一模拟灵敏度曲线的准确性及将第二灵敏度曲线等化为第一灵敏度曲线，从而产出对应的灵敏度差异数据。储存单元耦接等化演算单元，用以储存第一灵敏度曲线及第二灵敏度曲线之间的灵敏度差异数据。收音系统模拟单元可以依据第一等效电路模型及对应导音管的导音管等效电路模型，模拟产生对应第一收音单元于一收音系统的第三灵敏度曲线。补偿处理单元耦接储存单元及收音系统模拟单元，用以依据该第一灵敏度曲线及该第二灵敏度曲线之间的灵敏度差异数据对模拟取得的第三灵敏度曲线进行补偿，并产生第二收音单元对应该收音系统的第四灵敏度曲线。

在本发明其中一个实施例中，上述第一收音单元及第二收音单元可以是电容式麦克风、压电式麦克风、动圈式麦克风及微机电麦克风的其中之一。

综上所述，本发明提供一种用于收音系统的等化前处理方法，此等化前处理方法利用灵敏度等化方式及等效电路法，在未知收音单元(例如麦克风)的内部参数状况下，对其收音特性的模拟与分析，进而可使电子产品设计者在模具开发前即能精确且快速的掌握未知收音单元(例如麦克风)的收音系统的特性，达到应用产品所需的收音品质需求，缩短开发麦克风声音系统所需时间，降低开发成本。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是典型电容式麦克风的剖面图。

图2是本发明实施例提供的电容式麦克风的等效电路图。

图3是本发明实施例提供的用于收音系统的等化前处理系统的功能方块图。

图4是本发明实施例提供的用于收音系统的等化前处理方法流程图。

图5是本发明实施例提供的管径为4.5毫米且管长为3毫米的第二麦克风收音系统实测及模拟的灵敏度曲线示意图。

图6是本发明实施例提供的管径为4.5毫米且管长为5毫米的第二麦克风收音系统实测及模拟的灵敏度曲线示意图。

图7是本发明实施例提供的管径为4.5毫米且管长为10毫米的第二麦克风收音系统实测及模拟的灵敏度曲线示意图。

图8是本发明实施例提供的管径为4.5毫米且管长为20毫米的第二麦克风收音系统实测及模拟的灵敏度曲线示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：电容式麦克风收音系统

101：导音管

103：橡胶垫

105：通气纸

107：前盖

109：铜环

111：振动膜

113：绝缘纸

115：背极板

117：塑环

119：铜支架

121：背腔

123：结型场效晶体管

125：电容

127：电路板

20：电容式麦克风收音系统的等效电路

21：空气辐射阻抗的等效电路

23：导音管的声学等效电路

25a：麦克风单体的前空腔等效电路

25b：麦克风单体的后空腔等效电路

27：麦克风单体的机械等效电路

29：麦克风单体的电学等效电路

30：音频处理系统

31：等效电路模型建立单元

33：第一收音单元

35：第二收音单元

37：测量模块

39：等化前处理系统

391：等化演算单元

393：储存单元

395：收音系统模拟单元

397：补偿处理单元

C1～C8：曲线

S10～S70：步骤

具体实施方式

本发明实施例提供一种用于收音系统的等化前处理方法，此等化前处理方法可有效地进行收音系统的分析，同时精确掌握产品的效能，节省产品开发时间及成本。

〔电容式麦克风收音系统的等效电路实施例〕

请参照图2并同时参照图1，图2是本发明实施例提供的对应图1所示的电容式麦克风收音系统的等效电路图。电容式麦克风收音系统10如前述包括导音管101及麦克风单体。电容式麦克风收音系统10的等效电路20是利用等效电路法来建立，并可用以模拟分析一收音系统内部元件及结构的特性以及对声音传送的影响，例如灵敏度曲线，进而可进行不同收音系统特性模拟分析，并获得对应麦克风单体的导音管机构设计(例如管径及管长等)。

电容式麦克风收音系统10的等效电路20包括含空气辐射阻抗的等效电路21、导音管的声学等效电路23、麦克风单体的前空腔声学等效电路25a、麦克风单体的后空腔声学等效电路25b、麦克风单体的机械等效电路27及麦克风单体的电学等效电路29。麦克风单体之前、后空腔声学电路25a、25b、麦克风单体的机械等效电路27及麦克风单体的电学电路29之间可通过变压器相耦接及能量转换。

进一步地说，声压源P代表由外部声压(例如人说话的声音)的强度。空气辐射阻抗的等效电路21用以表示外部声压(即声压源P)产生时，声压推动空气所产生的辐射阻抗(Radiation impedance)的等效电路。导音管的声学等效电路23则为导音管等效电路模型，用以代表导音管内部结构及尺寸对应声压所产生的效应。麦克风单体之前、后空腔声学等效电路25a、25b、麦克风单体的机械等效电路27及麦克风单体的电学等效电路29为麦克风单体等效电路模型，用以代表麦克风单体内部结构、尺寸及材料特性对应声压而产生的效应。

详细地说，如图2所示，空气辐射阻抗的等效电路21是由声学辐射质量(Acoustic radiation mass)，例如等效电感Ma-rad与声学辐射阻尼(Acousticradiation impedance)，例如等效电阻Ra-rad所形成的并联电路来表示。

导音管的声学等效电路23则包含导音管101内部因声压产生的声学元素(例如声学质量)。导音管101的声学元素可以阻抗等效电路元件来表示，例如，利用T型网路(T-network)的等效电路(Zwg1与Zwg2)来表示。此外，导音管101还可例如使用精确法(Exact Method)来分析导音管101进出口两端的声压及体积变化速度，同时整合T型矩阵(T-matrix)演算方法，以精确地分析导音管101的特性及对收音系统的灵敏度的影响。

接着，麦克风单体的前空腔声学等效电路25a包括声压经过橡胶垫103所产生的声学元素、声压通过前盖107的入声孔于孔洞管壁内所产生的声学质量及声学阻尼以及声压经过铜环109所产生的声学元素(例如声学质量)。如图2所示，电容Capr代表声压经过橡胶垫103造成前空腔体积速度改变的声学柔顺度(Acoustic compliance)。而于孔洞管壁内所产生的声学质量(Acoustic mass)及声学阻尼(Acoustic resistance)则可以电感Mco及电阻Raco所组成的串联电路代表。另外，由铜环109形成的前空腔则可以电容Cri来代表声压经过铜环109产生造成前空腔体积速度改变的声学柔顺度。电感Mco及电阻Raco的串联电路另与电容Cri及电容Capr相互串联。

声压源P串联空气辐射阻抗的等效电路21，且与麦克风单体的前空腔声学等效电路25a相并联。具体地说，声压源P与所述空气辐射阻抗的等效电路串联；声压源P与空气辐射阻抗的等效电路的串联电路更并联导音管101的T型网路等效电路以及电感Mco、电阻Raco、电容Cri和电容Capr所形成的串联电路。

另外，麦克风单体的后空腔声学等效电路25b包括用以模拟声压推动震动膜111挤压空气缝隙(Air gap)所产生的阻尼效应、模拟空气流经设于背极板115上音孔产生的声学质量与阻尼效应以及流经背腔121产生的声学柔顺度效应。据此，麦克风单体的后空腔声学等效电路25b是由电阻Rag、电感Mapp、电阻Rapp及电容Cbc相互串联所形成对应于麦克风单体内部结构的等效电路。麦克风单体的机械等效电路27则是以电感MD、电阻RD及电容CD相串联来模拟出振动膜111的质量、阻力与柔顺度效应。

麦克风单体的电学等效电路29则可由电容Ceo与-Ceo串联以模拟所感测的麦克风单体的电性信号eoc，且电学等效电路27是以开回路(open circuit)作表示。

如上述，麦克风单体的前空腔等效电路25a与麦克风单体的机械电路27通过转换比例为1∶AD的变压器进行耦接及能量转换。麦克风单体的机械电路27与麦克风单体的声学电路25b通过转换比例为AD∶1的变压器进行耦接及能量转换。麦克风单体的机械电路27与麦克风单体的电学等效电路29通过转换比例为1∶

的变压器进行耦接及能量转换。

通过上述的介绍，本技术领域具有通常知识者可得知如何推导及简化电容式麦克风收音系统的等效电路20，例如通过转换因子进行能量转换及多个等效电路元件的串、并联电路，进行回路及等效电路分析(例如方程式的推导)与模拟。

值得一提的是，于此实施例中虽以电容式麦克风收音系统作为等效电路法的实施方式，但等效电路法也可适用于其他种类麦克风的收音系统，例如，压电式麦克风、动圈式麦克风(Dynamic Microphone)或微机电麦克风(MEMSMicrophone)等或其他具收音功效的收音系统。此外，本技术领域具通常知识者应知实际等效电路架构会因麦克风单体的种类及实体架构而变化，且应可由图2的等效电路推知其他种类的麦克风收音系统或其他等效收音系统的等效电路建构方式，故在此不再赘述。

附带一提的是，导音管101的分析方法也可使用其他分析方法，例如，多片段近似法(Multiple Slice Approximate Method)及串联分析法(AcousticMass and Resistance Series Method)等。多片段近似法利用片段连续的概念，将整个导音管101分割成许多的T型矩阵，并利用并联的方式进行相连以分析导音管101的特性。串联分析法则将导音管内的音声压产生的声学质量(Acoustic Mass)与声学阻抗(Acoustic Resistance)以串联的方式进行整合。换言之，导音管101的等效电路模型也会因所使用的分析方法而改变，而导音管的分析方法并不限定用限定本发明，且本发明具有通常知识者应可推知多片段近似法以及串联分析法的实施方式与对应的等效电路架构，故在此不再赘述。

总而言之，收音系统的等效电路模型可因分析手法及收音系统的种类与实体架构而变换。因此，图2仅为一电容式麦克风收音系统的等效电路图，并非用以限定本发明。

〔用于收音系统的等化前处理系统实施例〕

请参照图3，图3为本发明实施例提供的音频处理系统的功能方块图。音频处理系统30包括等效电路模型建立单元31、第一收音单元33、第二收音单元35、测量模块37及等化前处理系统39。第一收音单元33及第二收音单元35于此实施例中皆以电容式麦克风单体实现。第一收音单元33(也即第一麦克风)的内部结构配置、相对尺寸关系以及材料等参数均为已知，例如由单体设计制造厂取得的麦克风单体内部元件各项参数。第二收音单元35(也即第二麦克风)的内部结构及收音特性则为未知，需通过等化前处理系统39进行分析从而取得。换言之，音频处理系统30可将已知电容式麦克风单体(即第一收音单元33)利用前述等效电路架构建立对应的收音系统的等效电路，并经由等化演算及收音系统模拟，精确推知未知电容式麦克风单体(即第二收音单元35)于一收音系统的特性。

第一收音单元33及第二收音单元35分别传送声音数据至测量模块37。另外，等效电路模型建立单元31与测量模块37分别耦接等化前处理系统39。据此，等化前处理系统39可接收第一收音单元33及第二收音单元35声音灵敏度数据并进行相关收音系统特性的分析模拟。

等效电路模型建立单元31可根据第一收音单元33(即第一麦克风)的内部结构配置、相对尺寸关系以及材料等参数，建立如图2所示的电容式麦克风单体的第一等效电路模型(即麦克风单体的前空腔声学等效电路25a、后空腔声学等效电路25b、麦克风单体的机械等效电路27及麦克风单体的电学等效电路29)，并输出相关模拟数据(例如，声学、机械及电学等已知等效元件参数以及第一收音单元33的第一模拟灵敏度曲线)至等化前处理系统39。

测量模块37可用以实际测量并获取对应于第一收音单元33(即第一麦克风)的第一灵敏度曲线及第二收音单元35(即第二麦克风)的第二灵敏度曲线，并输入至等化前处理统39进行比较分析。

附带一提的是，第一灵敏度曲线及第二灵敏度曲线为第一收音单元33及第二收音单元35的频率响应曲线数据，也即第一收音单元33及第二收音单元35于每一频段中对声波的感应强度。

进一步地说，等化前处理系统39包括等化演算单元391、储存单元393、收音系统模拟单元395及补偿处理单元397。等化演算单元391耦接储存单元393，储存单元393耦接补偿处理单元397。收音系统模拟单元395另耦接补偿处理单元397与等效电路模型建立单元31。

等化演算单元391接收测量模块37所传送对应于第一收音单元33的第一灵敏度曲线及对应于第二收音单元35的第二灵敏度曲线。

等化演算单元391用以将第二灵敏度曲线等化为第一灵敏度曲线，从而获取第一灵敏度曲线与第二灵敏度曲线之间的差异值，并储存于储存单元393(例如，建立灵敏度差异表)。

此外，等化演算单元391另可接收等效电路模型建立单元31所产生的模拟灵敏度曲线(即对应第一等效电路模型的第一模拟灵敏度曲线)，并与实际测量获取的第一灵敏度曲线相比较，以确认所建立的第一等效电路模型的准确性。换言之，若第一灵敏度曲线与第一模拟灵敏度之间的灵敏度差异小于预设的差异阀值(即第一灵敏度差异阀值)，则第一等效电路模型可精确地模拟出第一收音单元33(即第一麦克风)的特性。反之，若第一灵敏度曲线与第一模拟灵敏度曲线之间的差异大于预设的差异阀值(即第一灵敏度差异阀值)，则等效电路模型建立单元31即时对第一等效电路模型中的参数(也即图2所示的等效电路元件参数)进行修改。

收音系统模拟单元395利用等效电路模型建立单元31所建立的第一等效电路模型进行不同收音系统模拟并产出对应的收音系统模拟灵敏度曲线。具体地说，收音系统模拟单元395可通过改变图2所示导音管101的等效电路(即导音管的声学等效电路23)的参数，设计不同对应第一收音单元33的收音系统架构，并通过模拟分析后，产出对应收音系统架构的模拟灵敏度曲线(即第三灵敏度曲线)。

补偿处理单元397则对收音系统模拟单元395所产生对应于第一收音单元33收音系统特性的第三灵敏度曲线，依据储存于储存单元393的第一灵敏度曲线与第二灵敏度曲线之间的差异值对应地对模拟获取的第三灵敏度曲线进行补偿，(例如，于每一频段，对声波的感应强度作增加或衰减运作)，从而产出对应第二收音单元35于该收音系统特性的灵敏度曲线(即第四灵敏度曲线)。

换句话说，音频处理系统30可通过将第二收音单元35的第二灵敏度曲线等化成第一收音单元33的第一灵敏度曲线，以获取第一收音单元33与第二收音单元35之间的灵敏度差异。此外，音频处理系统30另利用已知内部结构配置、相对尺寸关系以及材料参数的第一收音单元33通过建立等效电路，模拟分析对应第一收音单元33的不同收音系统的特性。而后，音频处理系统30依据第一收音单元33与第二收音单元35之间的灵敏度差异，对所模拟的收音系统的灵敏度曲线进行对应补偿(例如，每一频段中，声波强度的对应增益值或对应衰减值)，以获取第二收音单元35对应于不同收音系统的灵敏度，精确地分析掌握第二收音单元35的收音特性，进而可有效地设计开发出符合需求的收音系统架构，例如通过对导音管的结构设计。

值得一提的是，音频处理系统30于此实施例中，是用于分析模拟电容式麦克风收音系统，但音频处理系统30也可适用于分析模拟其他种类的麦克风的收音系统，例如，压电式麦克风、动圈式麦克风或微机电麦克风等的收音系统或是其他具收音功效的收音系统。据此，本发明并不限定第一及第二收音单元33、35的种类及实体架构。同样地，等效电路模型建立单元31则可依据第一收音单元33的实体架构，建立对应的等效电路模型。另外，测量模块37可包括测试声源、扬声器、信号放大器以及电声测量器等，并且可于无响箱内获取第一灵敏度曲线及第二灵敏度曲线。本发明领域具有通常知识者应可推知第一与第二灵敏度曲线的获取方法，故在此不再赘述。另外，等效电路模型建立单元31及等化前处理系统39可利用模拟软件，例如，MATLAB软件实现。

总而言之，本发明并不限定等效电路模型建立单元31、第一收音单元33、第二收音单元35、测量模块37及等化前处理系统39中等化演算单元391、储存单元393、收音系统模拟单元395及补偿处理单元397的种类、实体架构及/或具体实施方式。

〔用于收音系统的等化前处理方法实施例〕

接着，请参照图4并同时参照图3，图4为本发明实施例提供的用于收音系统的等化前处理方法流程图。此等化前处理方法可利用等效电路法(Equivalent Circuit Method，ECM)快速及精确地对未知收音单元的收音系统进行模拟与分析。于本实施例中，如前述第一收音单元33以及第二收音单元35皆以电容式麦克风来实现。另外，第一收音单元33(即第一麦克风)的内部结构参数为已知，而第二收音单元35(即第二麦克风)的内部结构参数则为未知。

首先，于步骤S10中，利用图2所述的等效电路法建立对应于第一收音单元33内部结构的第一等效电路模型。接着，于步骤S20中，判断第一等效电路模型是否准确。具体地说，通过测量模块37实际侦测并获取第一收音单元33的第一灵敏度曲线MS1，同时利用分析第一等效电路模型，产生第一模拟灵敏度曲线SS1。而后，利用等化方式判断第一灵敏度曲线MS1与第一模拟灵敏度曲线SS1之间的差异是否小于预设第一灵敏度差异阀值TH_VAL。若第一灵敏度曲线MS1与第一拟灵敏度曲线SS1之间的差异小于预设第一灵敏度差异阀值TH_VAL，则可判定第一收音单元等效电路模型已精确地模拟出第一收音单元33的特性，执行步骤S30。反之，若第一灵敏度曲线MS1与第一模拟灵敏度曲线SS1的差异大于预设第一灵敏度差异阀值TH_VAL，则可判定第一等效电路模型存在误差，无法精确地掌握第一收音单元33的特性，执行步骤S10，对应修改第一收音单元等效电路模型。

于步骤S30，利用测量模块37实际测量第二收音单元35，获取第二灵敏度曲线MS2。随后，通过等化演算单元391以等化方式，获取第一灵敏度曲线MS1与第二灵敏度曲线MS2之间的差异(例如，MS1-MS2)，建立灵敏度差异补偿表(步骤S40)。而后，于步骤S50中，收音系统模拟单元395利用第一等效电路模型进行一收音系统的分析模拟。具体地说，通过整合对应第一收音单元33内部结构的第一等效电路模型与对应一导音管结构的一导音管等效电路模型，建立第一收音系统(也即第一麦克风收音系统)的等效电路模型(即第一收音系统等效电路模型)，通过演算分析，模拟产生对应于所建立的第一收音系统的第三灵敏度曲线SS2。

而后，于步骤S60中依据灵敏度差异补偿表对模拟取得的第三灵敏度曲线SS2进行对应补偿，以产出对应第二收音单元35于所模拟收音系统的第四灵敏度曲线SS3，以精确掌握对应第二收音单元35的第二收音系统(也即第二麦克风收音系统)的收音特性(步骤S70)。

据此，可通过调整第一收音系统的第一收音系统等效电路模型的元件参数，获取对应第二收音单元35(即第二麦克风)的最佳导音管设计，从而设计出符合理想收音品质需求(例如，理想灵敏度曲线)的第二收音单元35的收音系统(即第二麦克风收音系统)。

另外，可通过建构对应的第二收音系统，并实际测量获取第二收音系统的第二收音系统灵敏度曲线MS3，通过比较，验证所模拟的第四灵敏度曲线SS3的准确性。

附带一提的是，此用于收音系统的等化前处理方法另可包括通过比较第四灵敏度曲线SS3与一预设灵敏度曲线，例如，判断第四灵敏度曲线SS3与预设灵敏度曲线之间的差异受否小于预设灵敏度差异阀值。而后，对应地调整第一收音系统等效电路的参数(即导音管元件参数设计)，获取对应第二单元35的收音系统结构设计参数，进而达到所需的第二收音系统的收音品质。

实际实施时，等化前处理运算方法可通过模拟软件，例如，MATLAB软件来实现。另外，此实施例中所述的等化前处理方法是用以分析模拟电容式麦克风收音系统，但音频处理系统30如前述也可适用于分析模拟其他种类的麦克风，例如，压电式麦克风、动圈式麦克风或微机电麦克风等的收音系统，或是分析其他具有收音效能的收音系统，但本发明并不限制。第一灵敏度差异阀值与第二灵敏度差异阀值也可依据实际设计需求而设置。

因此，本发明并不限定对应第一收音单元33的第一等效电路模型的建置与准确性判断方式、第一灵敏度差异阀值与第二灵敏度差异阀值得设置方式以及对应于第二收音系统的第四灵敏度曲线SS3的实际用途与分析方式。要说明的是，图4仅为本发明实施例所述的等化处理方法流程示意图，并非用以限定本发明。

〔实施例的可能功效〕

请参照图5～图8，图5～图8分别为利用本发明实施例提供收音系统的等化前处理方法对具不同收音特性的未知麦克风收音系统(也即第二收音单元35的收音系统)实际测量及模拟灵敏度曲线示意图。

详细地说，图5～图8为具有管径为4.5毫米(mm)而管长分为3毫米、5毫米、10毫米及20毫米的导音管的麦克风收音系统实测及模拟的灵敏度曲线示意图。曲线C1、C3、C5与C7为利用本发明实施例提供的等化前处理方法以及所述的等效电路架构，所模拟收音系统灵敏度曲线。曲线C2、C4、C6与C8为于无响箱中实际测量获得的收音系统灵敏度曲线。

由图5～图8的分析结果观察可知，实际测量与等效电路模拟所得的灵敏度曲线变化趋势及峰值频率点几乎相同，仅有峰值的感应度有约4dB的差异。此外，上述的模拟分析过程可以了解导音管的结构尺寸对于收音系统的影响，高频峰值会随者导音管的管长增加而提高，且共振频率点则会往低频移动，降低收音系统的接收频率范围。据此，通过对未知参数的收音单元(例如，麦克风)进行收音系统的模拟分析，可对应设计出符合高收音品质的需求(例如，麦克风收音系统接收频率范围)的收音系统。此外，图5～图8说明只要所设计的等效电路结构可确实模拟出已知收音单元以及对应收音系统的收音特性，即可通过前述等化处理方法模拟分析未知收音单元的特性。值得一提的是，图5～图8仅为不同收音特性的收音系统灵敏度曲线模拟及实测示意图，并非用以限定本发明。

综上所述，本发明提供的用于收音系统的等化前处理方法可针对未知参数的收音单元进行收音系统的模拟分析，便利电子产品设计者于模具开发前，利用所述的等化前处理的方法快速且准确地进行麦克风收音系统的模拟与分析，进而有效地掌握具有未知收音单元的收音系统整体收音特性。据此，此等化前处理方法可有效地节省开发收音系统所需消耗的成本与时间，并能利用调整收音系统结构参数，辅助修改收音系统于电子产品的机构设计，达到市场上针对于高收音品质的需求。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种用于收音系统的等化前处理方法，适于通过对已知内部结构配置参数的一第一收音单元进行分析，以模拟一第二收音单元于一收音系统的特性，其特征在于该方法包括：

依据该第一收音单元结构配置参数，建立对应该第一收音单元的一第一等效电路模型；

测量并获取该第一收音单元的一第一灵敏度曲线及该第二收音单元的一第二灵敏度曲线；

将该第二灵敏度曲线等化为该第一灵敏度曲线，并获取该第一灵敏度曲线及该第二灵敏度曲线之间的差异值；

对该第一等效电路模型进行模拟，并获取该第一收音单元于该收音系统的一第三灵敏度曲线；

对模拟取得的该第三灵敏度曲线依据该第一灵敏度曲线及该第二灵敏度曲线之间的差异值进行对应补偿；以及

获取该第二收音单元于该收音系统的一第四灵敏度曲线，并通过分析该第四灵敏度曲线，获取该第二收音单元于该收音系统的特性。

2.如权利要求1所述的用于收音系统的等化前处理方法，其特征在于还包括：

对该第一等效电路模型进行模拟，并产生一第一模拟灵敏度曲线；以及

判断该第一模拟灵敏度曲线与该第一灵敏度曲线之间的差异值是否小于一预设第一灵敏度差异阀值，并于该第一模拟灵敏度曲线与该第一灵敏度曲线之间的差异值大于该预设第一灵敏度差异阀值时，对应地调整该第一等效电路模型的参数。

3.如权利要求1所述的用于收音系统的等化前处理方法，其特征在于还包括：

于将该第二灵敏度曲线等化为该第一灵敏度曲线时，建立一灵敏度差异补偿查表。

4.如权利要求2所述的用于收音系统的等化前处理方法，其特征在于该第三灵敏度曲线获取步骤还包括：

利用该第一等效电路模型及一导音管等效电路模型，建立一第一收音系统等效电路模型；以及

对该第一收音系统等效电路模型进行演算及模拟，获取该第三灵敏度曲线；

其中，该导音管等效电路模型是依据一导音管的体积、结构及材料参数的至少其中之一而建置。

5.如权利要求4所述的用于收音系统的等化前处理方法，其特征在于还包括：

依据该第四灵敏度曲线，调整该导音管的体积、结构及材料参数的至少其中之一，以使该第四灵敏度曲线与一预设灵敏度曲线之间的差异值小于一预设灵敏度差异阀值。

6.如权利要求1所述的用于收音系统的等化前处理方法，其特征在于该第一收音单元及该第二收音单元为电容式麦克风、压电式麦克风、动圈式麦克风及微机电麦克风的其中之一。

7.一种用于收音系统的等化前处理系统，用于对一第一收音单元及一第二收音单元通过一测量模块输入的一第一灵敏度曲线及一第二灵敏度曲线进行演算分析，其特征在于包括：

一等效电路模型建立单元，用以依据该第一收音单元已知的内部结构配置关系及材料参数建立一第一等效电路模型，并产出一第一模拟灵敏度曲线；

一等化演算单元，用以判断该第一模拟灵敏度曲线的准确性及将该第二灵敏度曲线等化为该第一灵敏度曲线，并产出对应的灵敏度差异数据；

一储存单元，耦接该等化演算单元，用以储存该第一灵敏度曲线及该第二灵敏度曲线之间的灵敏度差异数据；

一收音系统模拟单元，用以依据该第一等效电路模型及对应一导音管的一导音管等效电路模型，模拟产生对应该第一收音单元于一收音系统的一第三灵敏度曲线；以及

一补偿处理单元，耦接该储存单元及该收音系统模拟单元，用以依据该第一灵敏度曲线及该第二灵敏度曲线之间的灵敏度差异数据对模拟取得的该第三灵敏度曲线进行补偿，并产生该第二收音单元对应该收音系统的一第四灵敏度曲线。

8.如权利要求7所述的用于收音系统的等化前处理系统，其特征在于该第一等效电路模型包括多个串联及并联的电容、电阻与电感等电子元件以及多个变压器，其中所述多个变压器用以做声学、机械及电学之间的能量转换。

9.如权利要求7所述的用于收音系统的等化前处理系统，其特征在于该等化前处理系统是通过MATLAB软件所实现。

10.如权利要求7所述的用于收音系统的等化前处理系统，其特征在于该第一收音单元及该第二收音单元为电容式麦克风、压电式麦克风、动圈式麦克风及微机电麦克风的其中之一。

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