CN107317559B - 手持式电子装置、声音产生系统及其声音产生的控制方法 - Google Patents

手持式电子装置、声音产生系统及其声音产生的控制方法 Download PDF

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Abstract

手持式电子装置、声音产生系统及其声音产生的控制方法。声音产生系统包括扬声器、反馈单元、增益单元以及补偿单元。扬声器依据输出声音信号来产生可听声。反馈单元产生第一检测参数，其中，第一检测参数代表扬声器的检测偏移。增益单元接收输入声音信号，并依据增益值放大输入声音信号以产生增益声音信号。补偿单元接收增益声音信号以及第一检测参数，预测增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生预测偏移参数，并依据第一检测参数以及预测偏移参数对增益声音信号进行补偿以产生输出声音信号。

Description

手持式电子装置、声音产生系统及其声音产生的控制方法
技术领域
本发明涉及一种手持式电子装置及其声音产生系统与声音产生的控制方法，且特别涉及一种可补偿扬声器谐波失真的手持式电子装置及其声音产生系统与声音产生的控制方法。
背景技术
近年来，为提供更高质量的多媒体功能，电子装置中常需要配置有高质量的声音产生系统。而在已知的技术领域中，声音产生系统中的扬声器常受到其最大偏移、温度上升、换能器的非线性特性以及与扬声器所对应的放大器所引起的非线性的因素所限制。故此，制造厂商决定了驱动扬声器的运作方式，并使扬声器在较长时期中在额定功率下驱动，且使扬声器在较短时期中在最高功率下驱动。上述的驱动功率限制条件目的在使扬声器的最大偏移和温度上升限制在安全范围内。而为了重现具有大动态范围的信号而不失真，扬声器的响度会变小，此种情况尤其是发生在功率限制条件下运作的手持装置上。对此，近几十年来常利用动态范围压缩(dynamic range compression)技术来控制扬声器的驱动动作，并藉以在失真与响度之间做出权衡。
此外，已知技术另有提出针对输入声音信号先进行补偿，后针对补偿后的声音信号进行放大的作法，然而针对原始的输入声音信号所进行的补偿动作较为复杂，而要完成精确的补偿动作，在实施上也会有较高的难度。
发明内容
本发明提供一种声音产生系统以及声音产生的控制方法，可有效补偿扬声器的谐波失真现象。
本发明还提供一种手持式电子装置，应用上述的声音产生系统以及声音产生的控制方法，提升声音播放的质量。
本发明的声音产生系统包括扬声器、反馈单元、增益单元以及补偿单元。扬声器依据输出声音信号来产生可听声。反馈单元耦接至扬声器，用以产生第一检测参数，其中，第一检测参数代表扬声器的检测偏移。增益单元接收输入声音信号，并依据增益值放大输入声音信号以产生增益声音信号。补偿单元耦接至增益单元及反馈单元。补偿单元接收增益声音信号以及第一检测参数，预测增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生预测偏移参数，并依据第一检测参数以及预测偏移参数对增益声音信号进行补偿以产生输出声音信号。
本发明的声音产生的控制方法包括：产生第一检测参数，其中，第一检测参数代表扬声器的检测偏移；接收输入声音信号，并依据增益值放大输入声音信号以产生增益声音信号；以及，接收增益声音信号以及第一检测参数，预测增益声音信号对应的扬声器的偏移以产生预测偏移参数，并依据第一检测参数以及预测偏移参数对该增益声音信号进行补偿以产生输出声音信号。
此外，本发明的手持式电子装置包括处理单元以及如前述说明的声音产生系统。其中，处理单元产生输入声音信号，声音产生系统耦接处理单元并接收输入声音信号，声音产生系统并依据输出声音信号来产生可听声。
基于上述，本发明针对输入声音信号先行进行放大，并针对放大后的增益声音信号进行补偿的动作，如此一来，补偿单元的硬件结构以及动作方式都可以有效的被简化，并进一步提升补偿单元所能达成的谐波失真的补偿功效。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A说明根据本申请案的示范性实施例的声音产生系统。
图1B说明根据本发明的示范性实施例的另一声音产生系统104的方块图。
图2绘示本发明另一实施例的声音产生系统的示意图。
图3绘示本发明再一实施例的声音产生系统的示意图。
图4绘示扬声器刚性与偏移的关系曲线，图5绘示扬声器力因子与偏移的关系曲线。
图5绘示扬声器力因子与偏移的关系曲线。
图6绘示本发明再一实施例的声音产生系统的示意图。
图7A绘示扬声器阻抗与频率对应关系图。
图7B绘示扬声器的逆补偿特性曲线图。
图7C绘示不同的逆补偿特性曲线图。
图8绘示本发明一实施例的声音产生控制方法的流程图。
图9绘示本发明一实施例的手持式电子装置的示意图。
【符号说明】
101：声音产生系统
102：音频控制器
103：驱动电路
104：声音产生系统
110：自动增益控制器
120：延迟单元
130：多频带动态范围控制器
140：驱动电路
150：振幅控制器
IN_AU：输入音频信号
SPK：扬声器
CIN_AU：经预放大的音频信号
CP_AU：输出音频
GCI：第一增益控制信号
FV：反馈电压
FC：反馈电流
UAG：放大增益
200、300：声音产生系统
210、310：增益单元
220、320：补偿单元
AMP：放大器
230、330：反馈单元
340：信号转换器
321：偏移预测装置
322：非线性补偿装置
331：信号转换器
332：温度检测装置
333：偏移检测装置
350：偏压调整单元
351：电平检测装置
352：升压控制装置
GAU：增益声音信号
PF1、PF2：检测参数
PF3：参数
OAU、DOAU、AOAU：输出声音信号
SFB、SFB1、SFB2：反馈信号
CV1、CV2：曲线
x1：预测偏移
K：扬声器刚性
X：偏移
TH1、TH2：阈值
610：信号调节单元
f0：共振频率
XR、XC：特性曲线
ω：频率
HF：转换函数
S810～S830：声音产生控制步骤
900：手持式电子装置
910：处理单元
920：声音播放系统
Z：阻抗
BI：力因子
具体实施方式
参看图1A，图1A说明根据本申请案的示范性实施例的声音产生系统。声音产生系统101包含音频控制器102、驱动电路103和扬声器SPK。扬声器SPK用于产生可听得到的声音。驱动电路103耦接到扬声器SPK且提供用于驱动扬声器SPK的信号。音频控制器102耦接到扬声器SPK和驱动电路103。音频控制器102经配置以接收且处理输入音频信号IN_AU，且产生输出音频信号并将其转换为驱动电压。驱动电路103将驱动电压提供到扬声器SPK以驱动扬声器SPK。
详细地说，音频控制器102接收放大增益且用放大增益预放大输入音频信号IN_AU以获得经预放大的音频信号。接着，音频控制器102对经预放大的音频信号进行多频带动态范围控制操作以产生输出音频信号。此外，音频控制器102可将输出音频信号转换为驱动电压，且驱动电压可通过驱动电路103而传送到扬声器SPK以驱动扬声器SPK。
另一方面，音频控制器102在驱动电路103上进行检测以获得扬声器SPK的至少一个振幅参数。音频控制器102可响应于驱动电压根据至少一个振幅参数来确定扬声器SPK的所估计的振幅。且音频控制器102根据所估计的振幅来调整放大增益。
此处，请注意，音频控制器102可对经预放大的音频信号进行多频带动态范围控制以产生经压缩的音频信号。接着，音频控制器102可通过将限制增益应用到经压缩的音频信号以限制输出音频信号的电平并获得所限制的音频信号作为输出音频信号而将经压缩的音频信号的总电压值限制于阈值电压值。限制增益还可由音频控制器102根据扬声器SPK的所估计的振幅来调整。
音频控制器102还操作以缓冲经预放大的音频信号，且在至少两个频带上对所缓冲的经预放大的音频信号进行滤波以获得各自对应于至少两个频带中的一个的至少两个经滤波的音频信号。音频控制器102分别对至少两个经滤波的音频信号进行至少两个分开的动态范围控制以获得至少两个经压缩的经滤波的音频信号。此外，音频控制器102通过对至少两个经压缩的经滤波的音频信号求和而获得经压缩的音频信号。
关于所估计的振幅，音频控制器102在驱动电路103上接收驱动电流，且因此产生第一振幅参数。其中，驱动电流是响应于在扬声器SPK上施加的驱动电压而产生，且驱动电流从扬声器SPK反馈到音频控制器102。另一方面，由音频控制器102产生的输出音频信号可用于产生第二振幅参数。也就是说，音频控制器102可基于第一振幅参数和第二振幅参数响应于驱动电压而确定扬声器SPK的所估计的振幅。
在所述操作中，输入音频信号IN_AU被连续地传送到音频控制器102。音频控制器102可延迟输入音频信号IN_AU以获得用于预见的第一输入音频信号。基于第一输入音频信号，可由音频控制器102确定响应于第一输入音频信号的扬声器SPK的所估计的振幅，且可因此确定第一所估计的振幅是否进入扬声器SPK的力因数(force factor)或刚度(stiffness)的非线性区域。当所估计的振幅进入非线性区域时，音频控制器102可补偿第一输入音频信号以产生第二输入音频信号，且音频控制器102可用放大增益预放大第二输入音频信号以获得经预放大的音频信号。此外，基于响应于第一输入音频信号的扬声器SPK的所估计的振幅，可因此确定扬声器SPK的振幅是否超过最大允许值。当扬声器SPK的所估计的振幅超过振幅阈值(其中振幅阈值对应于在音频控制器102可假设扬声器SPK的振幅已超过最大允许值时的所估计的振幅的值)时，音频控制器102可减小放大增益，且扬声器SPK的振幅可受到控制而防止超过最大允许值且防止对扬声器SPK的损坏。振幅阈值可根据扬声器的物理特性来预定。振幅阈值还可为音频控制器102可对输出音频信号进行硬削波或软削波以防止扬声器SPK受到损害的预定阈值。
关于驱动电路103，数字模拟转换器和放大器可设置在驱动电路103中。数字模拟转换器用于将输出音频信号转换为模拟输出信号，且放大器用于在偏压电压下放大模拟输出音频信号以获得驱动电压。偏压电压可从音频控制器102控制，且音频控制器102可检测一时间间隔内的第一输入音频信号的信号电平，且基于第一输入音频信号的信号电平来调整偏压电压的电压值。也就是说，可监控第一输入音频信号的信号电平，且当将具有较小音量的第一输入音频信号输入到音频控制器102时，可减小放大器的偏压电压的电压值，且可节省电力消耗。
参看图1B，图1B说明根据本发明的示范性实施例的另一声音产生系统104的方块图。声音产生系统104包含自动增益控制器(AGC)110、延迟单元120、多频带动态范围控制器(MBDRC)130、限制器(未图示)、驱动电路140和振幅控制器150。声音产生系统104用于驱动扬声器SPK。
自动增益控制器110接收输入音频信号IN_AU和放大增益UAG，其中放大增益UAG由应用处理器根据播放程序的设置或来自用户的指令来提供，且自动增益控制器110控制输入音频信号IN_AU的增益以根据放大增益UAG而产生经预放大的音频信号CIN_AU。延迟单元120耦接在自动增益控制器110的输出与多频带动态范围控制器130的输入之间。延迟单元120提供延迟时间以将经预放大的音频信号CIN_AU传送到多频带动态范围控制器130的输入。多频带动态范围控制器130耦接到延迟单元120以从延迟单元120接收经预放大的音频信号CIN_AU，且多频带动态范围控制器130对经预放大的音频信号CIN_AU进行多频带动态范围控制操作以产生输出音频CP_AU。增益限制器可用于限制输出音频CP_AU的电平。在图1B中，输出音频CP_AU被传送到驱动电路140，且驱动电路140放大输出音频CP_AU以驱动扬声器SPK。
另一方面，振幅控制器150耦接在驱动电路140与自动增益控制器110之间以形成反馈电路。振幅控制器150接收由放大器140接收的电压信号以形成反馈电压FV，且振幅控制器150还接收流经扬声器SPK的电流以形成反馈电流FC。振幅控制器150根据输入音频信号IN_AU、反馈电压FV和反馈电流FC而产生第一增益控制信号GC1，且将第一增益控制信号GC1提供到自动增益控制器110以通知自动增益控制器110扬声器SPK的所估计的振幅是否进入扬声器的力因数或刚度的非线性区域。因此，当自动增益控制器110接收通知扬声器SPK的所估计的振幅进入非线性区域的第一增益控制信号GC1时，声音产生系统104可补偿第一输入音频信号以产生第二输入音频信号。
详细地说，多频带动态范围控制器130根据多个不同频带而将经预放大的音频信号CIN_AU划分为多个部分。多频带动态范围控制器130分别对经预放大的音频信号CIN_AU的多个部分进行多个控制(压缩或扩张)操作。分别对应于频带的控制操作可不同。也就是说，可分别通过不同方法来压缩或扩张经预放大的音频信号CIN_AU的不同频带，可获得优化的音频信号。
在另一方面，请参照图2，图2绘示本发明另一实施例的声音产生系统的示意图。声音产生系统200包括增益单元210、补偿单元220、放大器AMP、扬声器SPK以及反馈单元230。增益单元210接收输入声音信号IN_AU并依据增益值放大输入声音信号IN_AU以产生增益声音信号GAU，其中，增益值可以为大于1的任意实数。补偿单元220耦接增益单元210，并接收放大后的增益声音信号GAU。另外，补偿单元220亦耦接至反馈单元230，并接收由反馈单元230所传送的检测参数PF1。其中，检测参数PF1代表扬声器SPK的检测偏移。补偿单元220针对增益声音信号GAU对应使扬声器SPK产生的偏移进行预测，并藉以产生预测偏移参数，补偿单元220并依据检测参数PF1以及预测偏移参数来对增益声音信号GAU进行补偿以产生输出声音信号OAU。
另外，反馈单元230耦接至扬声器SPK，并针对扬声器SPK的隔膜所产生的偏移(亦即隔膜的振幅)进行检测，并依据检测结果产生对应扬声器SPK的检测偏移的检测参数PF1。在本实施例中，反馈单元230可以依据扬声器SPK所传送的一个或多个的反馈信号SFB来进行其偏移的检测动作。反馈信号SFB可以是扬声器SPK上的电压信号以及电流信号的至少其中之一。
以下请参照图3，图3绘示本发明再一实施例的声音产生系统的示意图。声音产生系统300包括增益单元310、补偿单元320、放大器AMP、扬声器SPK、反馈单元330、信号转换器340以及偏压调整单元350。补偿单元320包括偏移预测装置321以及非线性补偿装置322。反馈单元330包括信号转换器331、温度检测装置332以及偏移检测装置333。偏压调整单元350则包括电平检测装置351以及升压控制装置352。
在动作细节上，增益单元310接收输入声音信号IN_AU，并依据一个增益值来对输入声音信号IN_AU进行放大以产生增益声音信号GAU。在本实施例中，增益单元310并接收来自于温度检测装置332以及偏移检测装置333所分别产生的检测参数PF1以及PF2。其中，检测参数PF1用以指示扬声器SPK的检测偏移，而检测参数PF2则用以指示扬声器SPK的检测温度。
特别值得一提的是，增益单元310可依据检测参数PF1和PF2来设定增益值，并对应检测参数PF1和PF2至少其中之一的变动来调整增益值。具体来说明，若检测参数PF1代表扬声器SPK的偏移增加时，增益单元310可在适当的状态下减少增益值，并藉以控制扬声器SPK的偏移在扬声器SPK的最大偏移之下。另外，增益单元310在当检测参数PF2指示扬声器SPK的温度过度增加时，增益单元310可依据检测参数PF2来减少增益值，并藉以控制扬声器SPK的温度以免过高。
增益声音信号GAU被直接传送至补偿单元320中的偏移预测装置321。在此，偏移预测装置321接收增益声音信号GAU，并对扬声器SPK对应增益声音信号GAU所可能产生的偏移进行预测，并藉此产生预测偏移参数。非线性补偿装置322则耦接至偏移预测装置321以及反馈单元330中的偏移检测装置333。非线性补偿装置322接收偏移预测装置321所产生的预测偏移参数以及偏移检测装置333检测到的检测参数PF1。非线性补偿装置322可决定预测偏移参数是否进入扬声器SPK力因子或扬声器SPK刚性的非线性区域中，以响应增益声音信号GAU和来自偏移预测装置321的预测偏移参数。并且，当非线性补偿装置322决定预测偏移参数进入扬声器SPK力因子或扬声器SPK刚性的非线性区域中，非线性补偿装置322更基于增益声音信号GAU、预测偏移参数和第一检测参数PF1来产生输出声音信号DOAU，以响应增益声音信号GAU。
附带一提的，当非线性补偿装置322可决定预测偏移参数未进入扬声器SPK力因子或扬声器SPK刚性的非线性区域中时，可直接传送增益声音信号GAU为输出声音信号DOAU。
关于非线性补偿装置322的实施细节，请参照图4及图5，其中，图4绘示扬声器刚性与偏移的关系曲线，图5绘示扬声器力因子与偏移的关系曲线。在图4中，曲线CV1示意扬声器刚性K与偏移X的关系，其中当预测偏移x1对应到曲线CV1上一个大于阈值TH1的数值时，表示预测偏移x1进入了非线性区域。
另外，在图5中，曲线CV2示意扬声器力因子BI与偏移X的关系，其中，当预测偏移x1对应到曲线CV2上一个大于阈值TH2的数值时，表示预测偏移x1进入了非线性区域。而上述的判断方式亦只是举例说明而已，其更可用其他方式实现。
另外，有关补偿方式，非线性补偿装置322可利用描述扬声器SK的物理特性的方程式来作为第一模型。并依据第一模型和预测参数PF1，若增益声音信号GAU进入扬声器SPK的第一物理参数的非线性区域时，则可预期由扬声器SPK所重现出来的可听音是增益声音信号GAU的一个失真版本，记作Sa1d。在一例子中，此失真版本可以增益声音信号GAU和失真分量(记作disn)来表示，其中：Sa1d(t)＝m1*GAU(t)+disn(t)，或可以用数字形式表示，其中m1代表一缩放系数。依此方式，非线性补偿装置322可依据第一模型进行补偿以产生输出声音信号OAU，使得输出声音信号OAU包括此预期的失真分量对应的一逆分量(记取disn-1(t))。输出声音信号OAU可表示为：OAU(t)＝m2*GAU(t)+disn-1(t)，其中m2代表一系数。如此，此逆分量可以补偿失真使扬声器SPK以较小的失真或无失真的方式重现此声音信号。
信号转换器340则耦接在非线性补偿装置322及放大器AMP间，信号转换器340接收数字格式的输出声音信号DOAU，并将数字格式的输出声音信号DOAU转换为模拟格式的输出声音信号AOAU，且将模拟格式的输出声音信号AOAU传送至放大器AMP。放大器AMP则依据输出声音信号AOAU来驱动扬声器以发出可听声。
关于反馈单元330，其中，信号转换器331接收扬声器SPK以及放大器AMP上的模拟格式的反馈信号SFB1及SFB2，并将模拟格式的反馈信号SFB1及SFB2转换为数字格式以传送至温度检测装置332以及偏移检测装置333。温度检测装置332以及偏移检测装置333则分别依据所接收到的信号来分别检测出检测参数PF2以及PF1。
其中，偏移检测装置333可依据一阻抗模型而得的扬声器SPK的检测偏移。此阻抗模型例如可表示为：
Figure BDA0001056026120000101
其中
Figure BDA0001056026120000102
是偏移对时间的导数；i是电流，其可由电流反馈信号SFB1所代表；v代表电压，其可由电压反馈信号SFB2所代表；Bl(x)是有关偏移x的扬声器力因子；Z是扬声器SPK的阻抗。又例如，方程式1可以离散微分方程式表示并据以解出偏移x[n]。
温度检测装置332则可依据扬声器SPK的温度与电阻之间的关系以输出代表扬声器SPK的温度的检测参数PF2。扬声器SPK的温度与电阻之间的关系，例如可表示为：R＝R0[1+α(T-T∞)](方程式2)，其中参数T∞是环境温度，R0，参数α是常数。故此，扬声器SPK的温度的变化是与电阻变化成正比，并且，可依据检测到的电阻而得以决定。
关于偏压调整单元350，偏压调整单元350包括电平检测装置351和升压控制装置352。电平检测装置351检测输入声音信号IN_AU的电平以决定是否需要提升放大器AMP的偏压。升压控制装置352则依据来自电平检测装置351的检测结果以调整供应给放大器AMP的偏压的电压大小。
以下请参照图6，图6绘示本发明再一实施例的声音产生系统的示意图。与图3的实施例不同的，声音产生系统600还包括信号调节单元610。信号调节单元610耦接在增益单元310接收输入声音信号IN_AU的路径间。信号调节单元610基于信号调节为基础以进行共振频率追踪动作。在本发明一实施例中，信号调节单元610采用共振频率追踪以及逆补偿的信号调节。也就是说，可在信号调节单元610中实现信号处理操作从而对一声音输入信号IN_AU(例如以数字信号方式表示)进行信号调节，其中信号处理操作例如是信号滤波器并依据一逆补偿特性诸如无限脉冲响应(Infinite impulse response，IIR)数字滤波器对声音输入信号IN_AU进行滤波。此滤波器具有针对扬声器SPK偏移的共振尖峰的逆补偿及动态补偿的特性，并藉由电流反馈信号SFB1和电压反馈信号SFB2以及对应的阻抗分析而进行。
以下并请同时参照图6以及图7A～图7C，其中，图7A绘示扬声器阻抗与频率对应关系图；图7B绘示扬声器的逆补偿特性曲线图；图7C绘示不同的逆补偿特性曲线图。为了进行共振频率追踪，信号调节单元610接收参数PF3。其中，参数PF3代表扬声器的共振频率的目前变化的信息。参数PF3例如由偏移检测装置333所产生。例如，信号调节单元610得知共振频率的初始值，并且依据如图7B所示的逆补偿特性曲线，或称为转换函数HF，以执行信号调节。如图7B所示的转换函数HF是藉由将阻抗分析的结果(如图7A所示的结果)进行逆运算而得。转换函数HF称为逆补偿的特性曲线，其具有与扬声器SPK的共振频率对应的最小值。在图7A中，显示了从扬声器SPK所检测到的阻抗Z和频率ω之间的关系，其中具有共振频率f0。如此，当输入声音信号IN_AU具有与扬声器SPK的共振频率f0接近的频率分量时，输入声音信号IN_AU可被调整和特别地降低。对于数字信号数值来说，已调节后的信号比输入声音信号IN_AU在位数上实质地具有较大的动态余量(headroom)。藉由增益单元310的增益值的控制以及后续阶段的其他处理的帮助，得以利用超越其特性曲线的增益电平来提升由扬声器SPK所重现的声音信号。请参考图7C，其中声音产生系统300的一实施例所输出以作重现的声音信号对应的偏移对频率ω的特性曲线(记作XC)，与在额定功率下扬声器的偏移对频率ω的特性曲线(记作XR)相比较的示意图。在图7C中，实线XC对应的偏移在此频率范围下相对地比虚线XR对应的偏移来得大。故此，扬声器SPK受到保护，而扬声器SPK的响度亦得以增强。
此外，所有功能方块(包括使用软件模块、硬件元件、装置、或单元的实作)具有各自的初始控制参数，例如在增益单元中诸如最大增益、起始时间(attack time)、释放时间(release time)等参数。在一些实施例中，当检测到声学条件起了激烈的变化时(例如藉由反馈单元检测)，应该把初始参数切换到另一组参数以确保能稳健地进行控制。例如，增益单元310检测到检测参数PF1和检测参数PF2分别代表偏移和温度。当温度初始时接近一温度阈值时，增益单元310将目标增益值切换为一较小的数值。当偏移远离一偏移阈值时，增益单元310将目标增益值切换为一适合的数值。若声学条件改变导致共振频率亦改变，则应将温度阈值和偏移阈值切换到另一组阈值以确保能稳健地进行增益控制。此外，其他参数例如扬声器SPK的弹性也可纳入作为判断条件从而用以切换参数组。
以下请参照图8，图8绘示本发明一实施例的声音产生控制方法的流程图。在步骤S810中产生第一检测参数，其中，第一检测参数代表扬声器的检测偏移。接着，在步骤S820中，接收输入声音信号，并依据增益值放大输入声音信号以产生增益声音信号；以及，在步骤S830中，接收增益声音信号以及第一检测参数，预测增益声音信号对应的扬声器的偏移以产生预测偏移参数，并依据第一检测参数以及预测偏移参数对增益声音信号进行补偿以产生输出声音信号。
关于上述步骤的实施细节，在前述多个实施例中已有详尽的说明，在此恕不多赘述。
以下请参照图9，图9绘示本发明一实施例的手持式电子装置的示意图。手持式电子装置900包括处理单元910以及声音播放系统920。处理单元910耦接至声音播放系统920并提供输入声音信号IN_AU至声音播放系统920。声音播放系统920可应用前述实施例的声音播放系统200、300及600其中的任一来实施。处理单元910可藉由诸如处理器(processor)、数字信号处理器、或特定应用集成电路来实现，或是利用可编程集成电路如微控制器、元件可编程逻辑门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)之类的电路来实现，其中例如使用硬件描述语言(HDL，Hardware description language)来进行设计。
综上所述，本发明提供补偿单元以对放大后的增益声音信号进行补偿动作。也就是说，本发明的声音产生系统是直接针对用来驱动扬声器的放大后的增益声音信号所对应产生的扬声器的偏移来执行补偿动作的。这样一来，补偿的动作可以更为直接且更具效率，并且，补偿单元所执行的补偿动作也可以更为简化，提升声音产生系统的效率。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (20)

1.一种声音产生系统，包括：
扬声器，依据输出声音信号来产生可听声；
反馈单元，耦接至该扬声器，用以产生第一检测参数，该第一检测参数代表该扬声器的检测偏移；
增益单元，接收输入声音信号，并依据增益值放大该输入声音信号以产生增益声音信号；
信号调节单元，耦接至该反馈单元以及该增益单元接收该输入声音信号的路径间，该信号调节单元接收来自该反馈单元的第三检测参数，该第三检测参数代表与该扬声器的共振频率对应的信息；以及
补偿单元，耦接至该增益单元及该反馈单元，该补偿单元接收该增益声音信号以及该第一检测参数，预测该增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生预测偏移参数，并依据该第一检测参数以及该预测偏移参数对该增益声音信号进行补偿以产生该输出声音信号。
2.如权利要求1所述的声音产生系统，其中当该预测偏移参数进入扬声器力因子或该扬声器刚性的非线性区域中时，该补偿单元对该增益声音信号进行补偿以产生该输出声音信号。
3.如权利要求2所述的声音产生系统，其中该补偿单元包括：
偏移预测装置，直接接收该增益声音信号，并藉由预测与该增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生该预测偏移参数；以及
非线性补偿装置，耦接该偏移预测装置，用以决定该预测偏移参数是否进入该扬声器力因子或该扬声器刚性的该非线性区域中，以响应该增益声音信号和来自该偏移预测装置的该预测偏移参数，并且当该预测偏移参数进入该扬声器力因子或该扬声器刚性的该非线性区域中，该非线性补偿装置还用以基于该增益声音信号、该预测偏移参数和该第一检测参数产生该输出声音信号，以响应该增益声音信号。
4.如权利要求3所述的声音产生系统，其中还包括：
信号转换器，耦接在该非线性补偿装置与该扬声器间，转换数字格式的该输出声音信号为模拟格式，并将模拟格式的该输出声音信号通过放大器传送至该扬声器。
5.如权利要求1所述的声音产生系统，其中该反馈单元还用以产生第二检测参数，该第二检测参数代表该扬声器的检测温度，其中当该第二检测参数表示该扬声器的温度增加，该增益单元依据该第二检测参数减少该增益值以控制该扬声器的温度。
6.如权利要求1所述的声音产生系统，其中该反馈单元包括：
信号转换器，耦接至该扬声器以接收至少一反馈信号；
偏移检测装置，耦接至该信号转换器，用以依据该扬声器的阻抗模型输出该第一检测参数，以响应由该信号转换器以数字形式所输出的该至少一反馈信号；
温度检测装置，耦接至该信号转换器，用以依据该扬声器的温度与电阻之间的关系以输出第二检测参数，以响应该至少一反馈信号；
其中该第一检测参数和该第二检测参数被提供至该增益单元，该增益单元并依据该第一检测参数和该第二检测参数来决定该增益值。
7.如权利要求6所述的声音产生系统，其中若该第一检测参数代表该扬声器的偏移增加，该增益单元减少该增益值以控制该扬声器的偏移于该扬声器的最大偏移之下。
8.如权利要求1所述的声音产生系统，其中还包括：
偏压调整单元，用以：
检测该输入声音信号的信号电平；以及
当该输入声音信号的信号电平超过阈值时，调整偏压信号的电平，其中该偏压信号用以供应给放大器使用，该放大器耦接至用来重现声音以响应该输出声音信号的该扬声器。
9.如权利要求1所述的声音产生系统，其中该信号调节单元用以：
接收该输入声音信号；
依据逆补偿特征对该输入声音信号进行滤波，其中该逆补偿特征代表以该扬声器的偏移转换函数的逆转换为基础的转换函数，该转换函数具有该扬声器的该共振频率；
输出以该滤过的输入声音信号为基础的第一声音信号，其中该逆补偿特征具有与该扬声器的该共振频率对应的最小值，又该第一声音信号比起该声音输入信号在位数上实质地具有较大的动态余量；以及
使用代表与该扬声器的该共振频率对应的信息的该第三检测参数以修改代表该逆补偿特征的该转换函数。
10.如权利要求9所述的声音产生系统，其中若该输入声音信号具有与该扬声器的该共振频率接近的频率分量时，该信号调节单元还用以降低该声音输入信号。
11.一种手持式电子装置，包括：
处理单元，其中该处理单元产生输入声音信号；以及
如权利要求1-10任一项所述的声音产生系统，耦接该处理单元并接收该输入声音信号，并依据该输出声音信号来产生可听声。
12.一种声音产生的控制方法，包括：
由扬声器依据输出声音信号来产生可听声；
由反馈单元产生第一检测参数，该第一检测参数代表该扬声器的检测偏移；
由增益单元接收输入声音信号，并依据增益值放大该输入声音信号以产生增益声音信号；
由信号调节单元接收来自该反馈单元依据该扬声器的共振频率产生的第三检测参数，该第三检测参数代表与该扬声器的共振频率对应的信息；以及
由补偿单元接收该增益声音信号以及该第一检测参数，预测该增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生预测偏移参数，并依据该第一检测参数以及该预测偏移参数对该增益声音信号进行补偿以产生该输出声音信号。
13.如权利要求12所述的声音产生的控制方法，其中预测该增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生该预测偏移参数的步骤包括：
接收该增益声音信号，并藉由预测与该增益声音信号对应的该扬声器的偏移以产生该预测偏移参数。
14.如权利要求12所述的声音产生的控制方法，其中依据该第一检测参数以及该预测偏移参数对该增益声音信号进行补偿以产生该输出声音信号的步骤包括：
决定该预测偏移参数是否进入扬声器力因子或该扬声器刚性的非线性区域中，以响应该增益声音信号和该预测偏移参数；以及
并且当该预测偏移参数进入该扬声器力因子或该扬声器刚性的该非线性区域中，基于该增益声音信号、该预测偏移参数和该第一检测参数产生该输出声音信号，以响应该增益声音信号和该增益值。
15.如权利要求12所述的声音产生的控制方法，还包括：
转换数字格式的该输出声音信号为模拟格式，并将模拟格式的该输出声音信号通过放大器传送至该扬声器。
16.如权利要求12所述的声音产生的控制方法，还包括：
产生第二检测参数，该第二检测参数代表该扬声器的检测温度；以及
当该第二检测参数表示该扬声器的温度增加，依据该第二检测参数减少该增益值以控制该扬声器的温度。
17.如权利要求16所述的声音产生的控制方法，还包括：
若该第一检测参数代表该扬声器的偏移增加，减少该增益值以控制该扬声器的偏移于该扬声器的最大偏移之下。
18.如权利要求12所述的声音产生的控制方法，还包括：
检测该输入声音信号的信号电平；以及
当该输入声音信号的信号电平超过阈值时，调整一偏压信号的电平，其中该偏压信号用以供应给放大器使用，该放大器耦接至用来重现声音以响应该输出声音信号的该扬声器。
19.如权利要求12所述的声音产生的控制方法，还包括：
依据逆补偿特征对该输入声音信号进行滤波，其中该逆补偿特征代表以该扬声器的偏移转换函数的逆转换为基础的转换函数，该转换函数具有该扬声器的该共振频率；以及
输出以该滤过的输入声音信号为基础的第一声音信号，其中该逆补偿特征具有与该扬声器的该共振频率对应的最小值，又该第一声音信号比起该声音输入信号在位数上实质地具有较大的动态余量；以及
使用代表与该扬声器的该共振频率对应的信息的该第三检测参数以修改代表该逆补偿特征的该转换函数。
20.如权利要求19所述的声音产生的控制方法，还包括：
若该输入声音信号具有与该扬声器的该共振频率接近的频率分量时，降低该声音输入信号。
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