CN107889009A - 音效系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音效系统，包含耳机，耳机包含耳罩本体及扬声器单体。耳罩本体具有内表面，内表面为曲面。扬声器单体设置在内表面上的不同位置，扬声器单体中邻近的两个扬声器单体彼此连接且其之间具有电阻。当扬声器单体中的第一扬声器单体接收到第一频道音讯时，第一频道音讯通过扬声器单体之间的电阻分压产生分压音讯并传送至扬声器单体中邻近第一扬声器单体的第二扬声器单体。

Description

音效系统

技术领域

本发明关于一种音效系统，尤指一种耳机的音效系统。

背景技术

耳机的出现改变人们听音乐的习惯。为达到耳机可随身携带的目的，耳机内部通常只有一个扬声器单体，也因此，耳机难以发出具有立体感的声音。为改善此问题，具有多个扬声器单体的多声道耳机被发明出来，相较于只有一个扬声器单体的耳机，具有多个扬声器单体的多声道耳机所发出的声音更有立体感。

然而，现有多声道耳机的多个扬声器单体都位于同一平面上，因此使用者自现有多声道耳机听到的声音都略在中央，而使得声音的音场与定位将被受限。

发明内容

本发明的一实施例揭示一种音效系统包含耳机，耳机包含耳罩本体及扬声器单体。耳罩本体具有内表面，内表面为曲面。扬声器单体设置在内表面上的不同位置，扬声器单体中邻近的两个扬声器单体彼此连接且其之间具有电阻。当扬声器单体中的第一扬声器单体接收到第一频道音讯时，第一频道音讯通过扬声器单体之间的电阻分压产生分压音讯并传送至扬声器单体中邻近第一扬声器单体的第二扬声器单体。

综上所述，本发明所揭示的音效系统藉由多个扬声器单体设置在曲面内表面上的不同位置，以及扬声器单体中邻近的两个扬声器单体彼此连接且其之间具有电阻，而使得音效系统输出的声音会有扩散的效果，让用者通过音效系统听起来的声音较为自然；此外，音效系统更可以模拟出声音远近及声音方位的效果；再者，当来源音讯具有不同种类的乐器声音时，各个乐器声音可被分离，藉以提高乐器间的分离度。

附图说明

为让本发明内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1A为根据本发明的一实施例所示的音效系统的示意图。

图1B为根据本发明的一实施例所示的耳罩本体与扬声器电路的示意图。

图2A为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路的示意图。

图2B为图2A所示的扬声器电路的等效电路的示意图。

图2C为对应图2A所示的扬声器电路的发声区域的示意图。

图3A为模拟声音的方位为右上角且模拟声音距离为远距离时扬声器电路的示意图。

图3B为对应图3A所示的扬声器电路的发声区域的示意图。

图4A为模拟声音的方位为右上角且模拟声音距离为中声音距离时扬声器电路的示意图。

图4B为对应图4A所示的扬声器电路的发声区域的示意图。

图5A为模拟声音距离为近距离时扬声器电路的示意图。

图5B为对应图5A所示的扬声器电路的发声区域的示意图。

图6A为根据本发明的一实施例所示的扬声器单体设置在内表面上的不同位置的示意图。

图6B为对应图6A所示的扬声器电路的发声区域的示意图。

图7A为根据本发明的一实施例所示的音讯处理器的功能方块图。

图7B为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路中的扬声器单体被图7A所示的音讯处理器所转换的频道音讯驱动的示意图。

图8A为根据本发明的一实施例所示的音讯处理器的功能方块图。

图8B为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路中的扬声器单体被8A图所示的音讯处理器所转换的频道音讯驱动的示意图。

图9A为根据本发明的一实施例所示的音讯处理器的功能方块图。

图9B为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路中的扬声器单体被图9A所示的音讯处理器所转换的频道音讯驱动的示意图。

其中，附图标记：

100：音效系统

110：耳机

111：耳罩本体

111a：内表面

112：扬声器电路

112a～112i：第一扬声器单体～第九扬声器单体

113：等效电路

114：扬声器电路

120：音讯处理器

L1：第一路径

L2：第二路径

MSR1,MSR2,MSR3,MSR4：主要发声区域

P1：第一位置

P2：第二位置

R：电阻

S0：来源音讯

S1～S9：第一频道音讯～第九频道音讯

S11：分压音讯

SR,SR1,SR2,SR3,SR4：发声区域

SW：开关元件

V1～V9：第一电压～第九电压

具体实施方式

下文是举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本案的态样，但所提供的实施例并非用以限制本案所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本案所涵盖的范围。

请参照图1A及图1B。图1A为根据本发明的一实施例所示的音效系统100的示意图。图1B为根据本发明的一实施例所示的耳罩本体111与扬声器电路112的示意图。

音效系统100包含耳机110及音讯处理器120，且耳机110与音讯处理器120电性连接。于一实施例中，音讯处理器120可内建于耳机110中，并与耳机110电性连接；于另一实施例中，音讯处理器120可为外部元件，并与耳机110电性连接。

耳机110包含耳罩本体111及九个扬声器单体(即第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i)，其中九个扬声器单体是形成扬声器电路112。应注意的是，扬声器单体的数量仅为例示，并不以此为限。

耳罩本体111具有内表面111a，内表面111a为曲面，例如半球状。

第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i设置在曲面的内表面111a上的不同位置，并且排成3X3的阵列。此外，由于第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i位于曲面而非位于同一平面，因此第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i发出的声音将自不同的方向汇集至使用者的耳朵，使用者将可以感受到各个方向的声音。

第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i中邻近的两个扬声器单体彼此连接且其之间具有电阻R，其中电阻R的电阻值可为相同或不同。于较佳实施例中，电阻R的电阻值都相同。

于一实施例中，第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i中邻近的两个扬声器单体之间连接电阻元件，电阻元件为邻近的两个扬声器单体之间的电阻R。

于一实施例中，第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i分别为薄膜压电材料上多个相异区块，相异区块彼此之间存在内建电阻，内建电阻为邻近的两个扬声器单体之间的电阻R。

首先，说明自音效系统100输出的声音会有扩散的效果，使得使用者通过音效系统100听起来的声音较为自然。

请参照图2A及图2B，图2A为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路112的示意图，图2B为图2A所示的扬声器电路112的等效电路113的示意图。

如图2B所示，等效电路113将扬声器电路112进行转换，目的在于计算出第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i的正极的电压。假设第一频道音讯S1对应的电压为5V，并且为了计算上的简便假设第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i的内阻值与电阻R的电阻值相同，实际应用中，第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i的内阻值可以与电阻R的电阻值相异。

在图2B的示意当中，为了说明上的简便，只示意性呈现了低电阻路径。实际上，上述的低电阻路径，还并联了具有较高电阻的其他路径，图2B的示意中，仅是为了呈现主要的路径，忽略具有较高电阻的其他路径。以第二扬声器单体112b为例，在图2B的示意中，仅示意性呈现了包含一个电阻R的第一路径L1，然实际上，第一路径L1还并联了包含串联的两个电阻R的第二路径L2，其中第一路径L1及第二路径L2如图2A所示。

关于第一扬声器单体112a的正极的第一电压V1，第一扬声器单体112a的正极接收到第一频道音讯S1，第一扬声器单体112a的负极连接到接地端，因此第一频道音讯S1、第一扬声器单体112a的内阻与接地端构成一个回路，第一扬声器单体112a的正极的第一电压V1可被计算为5V。

关于第二扬声器单体112b的正极的第二电压V2，第二扬声器单体112b的正极与一个电阻R串联，且第一频道音讯S1输入至电阻R的一端，第二扬声器单体112b的负极连接到接地端，因此第一频道音讯S1、电阻R、第二扬声器单体112b的内阻与接地端构成一个回路，而第二扬声器单体112b的正极的第二电压V2可被计算为2.5V。详言之，第一频道音讯S1可通过第二扬声器单体112b与第一扬声器单体112a之间的电阻R及第二扬声器单体112b的内阻，分压产生分压音讯S11，且对应的电压为2.5v的分压音讯S11被传送至第二扬声器单体112b的正极，使得第二扬声器单体112b的正极的第二电压V2为2.5V。

关于第三电压V3、第四电压V4、第五电压V5、第六电压V6、第七电压V7、第八电压V8及第九电压V9的计算方式与第一电压V1及第二电压V2的计算方式相同，故不另赘述。经计算后，第三电压V3为1.67V，第四电压V4为2.5V，第五电压V5为1.67V，第六电压V6为1.25V，第七电压V7为1.67V，第八电压V8为1.25V，第九电压V9为1V。

此外，由于各个扬声器单体的正极的电压与各个扬声器单体发出的声音大小呈正相关，也就是说，各个扬声器单体的正极的电压愈大，则各个扬声器单体发出的声音愈大；反之，各个扬声器单体的正极的电压愈小，则各个扬声器单体发出的声音愈小。

并请参照图2C，其为对应图2A所示的扬声器电路112的发声区域SR的示意图。

图2C中的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i的各个发声区域形成九宫格形式的发声区域SR，且在各个发声区域中以三角波来表示声波的波形，其中三角波的振幅愈大表示声音愈大。

由于第一电压V1至第九电压V9具有不同的电压电平，基于各个扬声器单体所接受到的电压与各个扬声器单体发出的声音大小与呈正相关，因此各个发声区域可以呈现如图2C所示的发声区域SR。

藉此，当仅有第一扬声器单体112a的正极接收到电压为V的第一频道音讯S1的输入时，通过邻近的扬声器单体之间的电阻R、扬声器单体的内阻及分压定理，第二扬声器单体112b至第九扬声器单体112i皆会受到第一频道音讯S1的影响而接收到对应的频道音讯的电压进而发出声音。也就是说，当第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i的其中一者接收到频道音讯时，其余的扬声器单体皆会受到频道音讯的影响而接收到对应的频道音讯的电压进而发出声音，因此自音效系统100输出的声音会有扩散的效果，使得使用者通过音效系统100听起来的声音较为自然。

接着，说明音效系统100可以模拟出声音远近的效果。

请参照图3A及图3B。图3A为模拟声音的方位为右上角且模拟声音距离为远距离时扬声器电路112的示意图。图3B为对应图3A所示的扬声器电路112的发声区域SR1的示意图。

如图3A所示，若声音的方位为右上角且模拟声音距离为远距离时，第一扬声器单体112a接收到第一频道音讯S1。如图3B所示，发声区域SR1中的主要发声区域MSR1将由第一扬声器单体112a形成。

因此，使用者能感受到模拟声音方位为右上角，且模拟声音距离为远距离。

请参照图4A及图4B。图4A为模拟声音的方位为右上角且模拟声音距离为中距离时扬声器电路112的示意图。图4B为对应图4A所示的扬声器电路112的发声区域SR2的示意图。

如图4A所示，若声音的方位为右上角且模拟声音距离为中距离时，第一扬声器单体112a接收到第一频道音讯S1、第二扬声器单体112b接收到第二频道音讯S2、第四扬声器单体112d接收到第四频道音讯S4及第五扬声器单体112e接收到第五频道音讯S5。如图4B所示，发声区域SR2中的主要发声区域MSR2将由第一扬声器单体112a、第二扬声器单体112b、第四扬声器单体112d及第五扬声器单体112e形成。

因此，使用者能感受到模拟声音方位为右上角，且模拟声音距离为中距离，换句话说，相较于图3B当中模拟声音距离为远距离，图4B所对应的模拟声音距离相对较近。

请参照图5A及图5B。图5A为模拟声音距离为近距离时扬声器电路112的示意图。图5B为对应图5A所示的扬声器电路112的发声区域SR3的示意图。

如图5A所示，若模拟声音距离为近距离时，第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i分别接收到第一频道音讯S1至第九频道音讯S9。如图5B所示，发声区域SR3中的主要发声区域MSR3将由第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i形成。

因此，使用者能感受到模拟声音距离为近距离，换句话说，相较于图3B及图4B当中模拟声音距离为远距离及中距离，图5B所对应的模拟声音距离相对最接近。

藉此，主要发声区域的面积尺寸可用以调整音效系统100所输出的模拟声音距离，也就是说，当主要发生区域的面积尺寸愈大时，模拟声音距离愈近；反之，当主要发生区域的面积尺寸愈小时，模拟声音距离愈远。

接下来，说明音效系统100可以模拟出声音方位的效果。

请参照图6A及图6B。图6A为根据本发明的一实施例所示的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i设置在内表面111a上的不同位置的示意图。图6B为对应图6A所示的扬声器电路112的发声区域SR4的示意图。

如图6A所示，第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i以阵列的方式设置在内表面111a上，例如第一扬声器单体112a设置在内表面111a上的第一位置P1，第三扬声器单体112c设置在内表面111a上的第二位置P2，且第二位置P2相异于第一位置P1。

进一步地，当第一扬声器单体112a接收到第一频道音讯S1时自第一位置P1播放第一频道音讯S1，当第三扬声器单体112c接收到第三频道音讯S3时自第二位置P2播放第三频道音讯S3。如图6B所示，发声区域SR4中的主要发声区域MSR4将由右上角的第一扬声器单体112a及右下角的第三扬声器单体112c形成。

因此，使用者能感受到模拟声音方位分别为右上角及右下角。

于一实施例中，上述的第一频道音讯S1可对应来源音讯当中的第一声音种类，第三频道音讯S3对应来源音讯当中的第二声音种类，第一声音种类相异于第二声音种类，第一声音种类与第二声音种类可以分别为由不同乐器产生或具有不同波段。举例来说，来源音讯可为由多个乐器演奏所形成的交响乐，其中第一声音种类可为钢琴声，第二声音种类可为鼓声。

藉此，使用者可以感受到钢琴声的方位为右上角，鼓声的方位为右下角，藉以提高乐器间的分离度。

请参照图7A及图7B。图7A为根据本发明的一实施例所示的音讯处理器120的功能方块图。图7B为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路112中的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i被图7A所示的音讯处理器120所转换的第一频道音讯S1至第九频道音讯S9驱动的示意图。

于此实施例中，扬声器电路112中的扬声器单体的数量为九个，即第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i，音讯处理器120用以根据来源音讯S0转换九个频道音讯，即第一频道音讯S1至第九频道音讯S9，且第一频道音讯S1至第九频道音讯S9可用以分别直接驱动第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i，因此被驱动的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i将发出对应的声音。

应注意的是，上述扬声器单体的数量及频道音讯的数量仅为示例，并不以此为限。进一步地，扬声器单体的数量及频道音讯的数量的关系可被界定成：扬声器单体的数量为N个，音讯处理器120用以根据来源音讯S0转换共N个频道音讯，其中N为二以上的正整数。

藉此，由于每一个扬声器单体可被单独驱动，因此音效系统100可模拟出各个方位且具有立体感的声音。

请参照图8A及图8B。图8A为根据本发明的一实施例所示的音讯处理器120的功能方块图。图8B为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路112中的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i被图8A所示的音讯处理器120所转换的第二频道音讯S2、第四频道音讯S4至第六频道音讯S6及第八频道音讯S8驱动的示意图。

于此实施例中，扬声器电路112中的扬声器单体的数量为九个，即第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i，音讯处理器120用以根据来源音讯S0转换五个频道音讯，即第二频道音讯S2、第四频道音讯S4至第六频道音讯S6及第八频道音讯S8，且第二频道音讯S2、第四频道音讯S4至第六频道音讯S6及第八频道音讯S8可用以分别直接驱动第二扬声器单体112b、第四扬声器单体112d至第六扬声器单体112f及第八扬声器单体112h，因此被驱动的第二扬声器单体112b、第四扬声器单体112d至第六扬声器单体112f及第八扬声器单体112h将发出对应的声音。

此外，第二频道音讯S2、第四频道音讯S4至第六频道音讯S6及第八频道音讯S8通过邻近两个扬声器单体之间的电阻分压产生多个分压音讯，该些分压音讯再进一步驱动其余的扬声器单体，即第一扬声器单体112a、第三扬声器单体112c、第七扬声器单体112g及第九扬声器单体112i，因此被驱动的第一扬声器单体112a、第三扬声器单体112c、第七扬声器单体112g及第九扬声器单体112i将发出对应的声音。

应注意的是，上述扬声器单体的数量及频道音讯的数量仅为示例，并不以此为限。进一步地，扬声器单体的数量及频道音讯的数量的关系可被界定成：扬声器单体的数量为N个，音讯处理器120用以根据来源音讯S0转换共K个频道音讯，K个频道音讯用以直接驱动扬声器单体其中K个扬声器单体，K个频道音讯并通过扬声器单体之间的电阻分压产生多个分压音讯，K<N，N与K为二以上的正整数。

藉此，由于频道音讯可以通过邻近两个扬声器单体之间的电阻分压产生多个分压音讯，因此频道音讯的数量可以小于扬声器单体。也就是说，仅需少数的频道音讯即可驱动所有的扬声器单体，进而使得音效系统100可模拟出具有立体感的声音。

再请参照图9A及图9B。图9A为根据本发明的一实施例所示的音讯处理器120的功能方块图。图9B为根据本发明的一实施例所示的扬声器电路114中的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i被图9A所示的音讯处理器120所转换的第一频道音讯S1至第九频道音讯S9驱动的示意图。

图9B所示的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i与图7B所示的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i的配置上大致相同，主要差异处在于图9B所示的第一扬声器单体112a至第九扬声器单体112i与音讯处理器120之间具有一个开关元件SW。

当音讯处理器120转换来源音讯S0而产生第一频道音讯S1至第九频道音讯S9中的部分一者时，对应的开关元件SW将被导通，与对应的开关元件SW连接的扬声器单体将被驱动；反之，对应的开关元件SW将不被导通，与对应的开关元件SW连接的扬声器单体将无法被驱动。

也就是说，开关元件SW在预设的状况下不被导通，而仅在频道音讯输入开关元件W时开关元件才会导通。

举例来说，当音讯处理器120仅产生第一频道音讯S1，而未产生第二频道音讯S2至第九频道音讯S9时，与第一扬声器单体112a连接的开关元件SW将被导通，因此第一扬声器单体112a将被驱动；与第二扬声器单体112b至第九扬声器单体112i连接的开关元件SW将不被导通，因此第二扬声器单体112b至第九扬声器单体112i将无法被驱动。藉此，可以避免第二扬声器单体112b至第九扬声器单体112i的电流回冲至音讯处理器120(或其他前级电路)，而干扰第一频道音讯S1的讯源，进而达到防止讯源被干扰的目的。

于一实施例中，开关元件SW可由金属氧化物半导体场效晶体管实施。应注意的是，开关元件SW的数量及种类仅为示例，并不以此为限。

综上所述，本发明所揭示的音效系统藉由多个扬声器单体设置在曲面内表面上的不同位置，以及扬声器单体中邻近的两个扬声器单体彼此连接且其之间具有电阻，而使得音效系统输出的声音会有扩散的效果，让用者通过音效系统听起来的声音较为自然；此外，音效系统更可以模拟出声音远近及声音方位的效果；再者，当来源音讯具有不同种类的乐器声音时，各个乐器声音可被分离，藉以提高乐器间的分离度。

虽然本案已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本案，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本案的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种音效系统，其特征在于，包含：

一耳机，包含：

一耳罩本体，具有一内表面，该内表面为曲面；及

多个扬声器单体，设置在该内表面上的不同位置，该些扬声器单体中邻近的两个扬声器单体彼此连接且其之间具有一电阻，

其中当该些扬声器单体中的一第一扬声器单体接收到一第一频道音讯时，该第一频道音讯通过该些扬声器单体之间的该电阻分压产生一分压音讯并传送至该些扬声器单体中邻近该第一扬声器单体的一第二扬声器单体。

2.如权利要求1所述的音效系统，其特征在于，当该第一扬声器单体接收到该第一频道音讯时，该第二扬声器单体同步接收到一第二频道音讯，该第一扬声器单体与该第二扬声器单体形成一主要发声区域，该主要发声区域的一面积尺寸用以调整该音效系统所输出的一模拟声音距离。

3.如权利要求1所述的音效系统，其特征在于，该些扬声器单体包含一第三扬声器单体，该第一扬声器单体设置于该内表面上的一第一位置，该第三扬声器单体设置于该内表面上的一第二位置，该第二位置相异于该第一位置，当该第一扬声器单体接收到该第一频道音讯时自该第一位置播放该第一频道音讯，当该第三扬声器单体接收到一第三频道音讯时自该第二位置播放该第三频道音讯。

4.如权利要求3所述的音效系统，其特征在于，该第一频道音讯对应一来源音讯当中的一第一声音种类，该第三频道音讯对应该来源音讯当中的一第二声音种类，该第一声音种类相异于该第二声音种类，该第一声音种类与该第二声音种类分别为由不同乐器产生或具有不同波段。

5.如权利要求1所述的音效系统，其特征在于，更包含：

一音讯处理器，与该些扬声器单体连接，该音讯处理器用以接收一来源音讯，该音讯处理器依据该来源音讯转换多个频道音讯，该些频道音讯分别用以驱动该些扬声器单体。

6.如权利要求5所述的音效系统，其特征在于，该耳机包含共N个该些扬声器单体，该音讯处理器用以根据该来源音讯转换共N个该些频道音讯，N为二以上的正整数。

7.如权利要求5所述的音效系统，其特征在于，该耳机包含共N个该些扬声器单体，该音讯处理器用以根据该来源音讯转换共K个该些频道音讯，K个该些频道音讯用以直接驱动该些扬声器单体其中K个扬声器单体，K个该些频道音讯并通过该些扬声器单体之间的该电阻分压产生多个分压音讯，K<N，N与K为二以上的正整数。

8.如权利要求5中所述的音效系统，其特征在于，更包含：

多个开关元件，连接于该音讯处理器与各该扬声器单体之间，且当该音讯处理器产生该些频道音讯时，对应的该开关元件被导通。

9.如权利要求1所述的音效系统，其特征在于，该些扬声器单体中邻近的两个扬声器单体之间连接一电阻元件。

10.如权利要求1所述的音效系统，其特征在于，该些扬声器单体分别为一薄膜压电材料上多个相异区块，该些相异区块彼此之间存在一内建电阻，该内建电阻为邻近的两个扬声器单体之间的该电阻。