CN111246343B - 扬声系统、显示装置以及音场重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扬声系统、显示装置以及音场重建方法。扬声系统包含扬声模块、信号产生器、信号接收器以及处理器。信号产生器用以朝向第一方向发出第一测试信号，以及朝向第二方向发出第二测试信号。信号接收器信号连接于信号产生器，用以接收第一测试信号以及第二测试信号。处理器信号连接于信号接收器以及扬声模块，用以根据第一测试信号、第二测试信号、第一原始声道信号以及第二原始声道信号产生一第一补偿信号以及一第二补偿信号，扬声模块根据第一原始声道信号以及第一补偿信号发出一第一声道信号，以及根据第二原始声道信号以及第二补偿信号发出一第二声道信号。

Description

扬声系统、显示装置以及音场重建方法

技术领域

本发明涉及一种扬声系统、显示装置以及音场重建方法，尤其是涉及一种对应空间调整音场的扬声系统、显示装置以及音场重建方法。

背景技术

现有的扬声技术中，提供一种音场重建的方法，其中将音频分为多声道，在录音时分别记录每一声道的音频信息。因此，播放录音时，可重建录音时的音场，而使听者更有临场感，以提升听者体验。然而，录音时的环境与听者播放录音音频的环境通常具有差异，例如，空间大小的差异，或者扬声器的位置至空间边缘的距离，因此，即使针对多声道分别记录音频，重建音场的效果有限。

此外，现有技术中另一种音场重建方法利用测距方式得到扬声器至空间边缘的距离，据以调整音场，然而，这种技术无法针对听者所接收到的音场进行优化。例如，利用测距方法重建后的同一音场，对于站在播放空间中不同位置的听者而言，会得到具有差异的音频，因此现有技术中的音场重建方法难以真正提供听者录音时的音场。

发明内容

因此，本发明提供一种扬声系统、显示装置以及音场重建方法，利用音频比较的方式调整多声道音频，以重建针对特定位置优化的音场。

本发明的一实施例提供一种扬声系统，包括扬声模块、信号产生器、信号接收器以及处理器。信号产生器邻近于扬声模块，用以朝向第一方向发出第一测试信号，以及朝向第二方向发出第二测试信号。信号接收器信号连接于信号产生器，用以接收第一测试信号以及第二测试信号。处理器信号连接于信号接收器以及扬声模块，用以自信号接收器接收第一测试信号以及第二测试信号，并根据第一测试信号、第二测试信号、第一原始声道信号以及第二原始声道信号产生第一补偿信号以及第二补偿信号，扬声模块根据第一原始声道信号以及第一补偿信号发出第一声道信号，以及根据第二原始声道信号以及第二补偿信号发出第二声道信号。

本发明另一实施例提供一种显示装置，包括面板模块以及上述扬声系统。

本发明另一实施例提供一种音场重建方法，用于上述扬声系统，包括：通过信号产生器朝向第一方向发出第一测试信号，以及朝向第二方向发出第二测试信号；通过信号接收器接收第一测试信号以及第二测试信号；通过处理器自信号接收器接收第一测试信号以及第二测试信号，并根据第一测试信号、第二测试信号、第一原始声道信号以及第二原始声道信号产生第一补偿信号以及第二补偿信号；以及通过扬声模块根据第一原始声道信号以及第一补偿信号发出第一声道信号，以及根据第二原始声道信号以及第二补偿信号发出第二声道信号。

为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，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明实施例的扬声系统的功能方框图。

图2为本发明实施例的音场重建方法的流程图。

图3为本发明实施例的显示装置的功能方框图。

图4为本发明实施例的显示装置的实施示意图。

图5A为本发明变化实施例的显示装置的功能方框图。

图5B为本发明变化实施例的显示装置中处理器的作业示意图。

图6为本发明另一变化实施例的显示装置的处理器的作业示意图。

图7本发明变化实施例的音场重建方法的示意图。

附图标记说明：

显示装置 D

面板模块 5

位置检测器 9

扬声系统 U

扬声模块 1

信号产生器 2

信号接收器 3

处理器 4

滤波模块 40

第一测试信号 S1、S1’

第二测试信号 S2、S2’

第一补偿信号 P1

第二补偿信号 P2

第一原始声道信号 C1

第二原始声道信号 C2

第一声道信号 C1’

第二声道信号 C2‘

环境信号 E

使用者位置信息 L

显示遥控器 6

家具 7

空间 R

第一方向 D1

第二方向 D2

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例并配合图1至图7以说明本发明所公开的扬声系统、显示装置以及音场重建方法，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。然而，以下所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围，在不悖离本发明构思构思的原则下，本领域技术人员可基于不同观点与应用以其他不同实施例实现本发明。

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”是可为二元件间存在其它元件。

此外，应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于分区一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。

请配合参阅图1及图2，本发明实施例提供一种扬声系统U及用于扬声系统的音场重建方法。扬声系统U包括扬声模块1、信号产生器2、信号接收器3以及处理器。信号产生器2邻近于扬声模块1，在本实施例步骤S100中，信号产生器2用以朝向第一方向以及第二方向分别发出第一测试信号以及第二测试信号。明确来说，第一方向及第二方向优选朝向预定音源接收方向，且第一方向与第二方向之间具有一夹角。举例而言，信号产生器2可朝向扬声模块1的听者位置发送第一测试信号S1及第二测试信号S2，且第一方向与第二方向之间夹120度，然而，本发明不以此为限。

请继续参阅图1及图2，本发明实施例的音场重建方法的步骤S102中，信号接收器3接收第一测试信号S1以及第二测试信号S2。详细来说，在本实施例中，信号接收器3例如设置于与扬声模块1进行信号收发的遥控装置中，然而，本发明不以此为限；例如，在其他实施例中，信号接收器3可设置于邻近听者位置的一摆设物品上。

进一步来说，步骤S104中，处理器4自信号接收器3接收第一测试信号S1’以及第二测试信号S2’，并根据第一测试信号S1’以及第二测试信号S2’、第一原始声道信号以及第二原始声道信号产生第一补偿信号P1以及第二补偿信号P2。本说明书中，以符号S1’及S2’分别代表由信号接收器3输出的第一测试信号S1’以及第二测试信号S2’，以与其接收的第一测试信号S1以及第二测试信号S2作区别。本发明不限制处理器4的设置地点。处理器4可例如与信号接收器3共同设置于遥控装置中，也可设置于扬声模块1。更进一步来说，处理器4可整合于扬声模块1之中，扬声模块1通过处理器4以产生第一声道信号以及第二声道信号。然而，本发明不以此为限。在其他实施例中，扬声模块1可具有处理第一补偿信号P1、第二补偿信号P2、第一原始声道信号以及第二原始声道信号的独立处理器。第一原始声道信号以及第二原始声道信号可由扬声模块自一音源输入装置接收的音频，音源输入装置可例如为收音机、显示器或者乐器，但不以此为限。

明确而言，步骤S104中，处理器4是根据第一测试信号S1’、第二测试信号S2’、第一原始声道信号以及第二原始声道信号的比较，以产生第一补偿信号P1及第二补偿信号P2。处理器4可自上述音源输入装置直接接收第一及第二原始声道信号，以进行与第一及第二测试信号的比较，但不以此为限。以下举例说明第一补偿信号P1及第二补偿信号P2的产生。本实施例中，第一测试信号S1对应于第一声道信号，第二测试信号S2对应于第二声道信号，第一原始声道信号与第二原始声道信号的音强比为2：1，且第一测试信号S1与第二测试信号S2的音强比同样为2：1。当处理器比较第一测试信号S1’与第二测试信号S2’，得出音强比为1：2，则扬声模块1所在的环境中，在第一方向上与音频反射物的距离可能较远，使得第一测试信号S1’原本应当较第二测试信号S2’强却反而较弱，而在第二方向上与音频反射物的距离较近，使得原本较弱的音频发出后反而在被信号接收器S2’接收时有较大的音强。因此，处理器4根据上述比较结果，产生第一补偿信号P1以及第二补偿信号P2，其中第一补偿信号P1根据第一原始声道信号与第一测试信号S1’，以使第一声道信号的振幅较第一原始声道信号的振幅为高；第二补偿信号P2根据第二原始声道信号与第二测试信号S2’，以使第二声道信号的振幅较第二原始声道信号的振幅为低，如此使信号接收器3所在的位置(在本实施例中，即为遥控装置/听者所在的位置)接收的第一声道信号与第二声道信号的音强比例为2：1，以重现与播放音频录音时的相同音场。

在另一实施例中，当第一测试信号S1与第二测试信号S2是同时发出，而处理器4判断第一测试信号S1’与第二测试信号S2’具有到达时间差T，其中第一测试信号S1’较早到达，则可能在扬声模块1所在的环境中，在第一方向上扬声模块1距离障蔽物较近，或者离听者较近，以使信号接收器3较早接收到第一测试信号S1，而在第二方向上距离障蔽物或听者较远，因此较晚接收到第二测试信号S2。本实施例中，通过第一补偿信号P1与第二补偿信号P2消除上述到达时间差T，使扬声模块1发出的第一声道信号与第二声道信号在听者接收的位置是同时到达。

本发明实施例利用上述技术手段，使信号接收器3以听者的角度位置接收测试信号，并通过处理器4比较测试信号以及原始声道信号，以产生补偿信号，扬声模块1根据此补偿信号以及原始声道信号而发出第一声道信号以及第二声道信号，使扬声模块1依据扬声系统U所在的环境以及听者所在位置而调整音频，使听者接收到的音频与原始音频相同，而达到重建音场的效果。此外，在本发明一实施例中，信号产生器可定时发出测试信号，如此，本发明可达到实时调整音频的效果。

本实施例中，第一测试信号S1以及第二测试信号S2可为超音波，因此可不影响听者接收音频，然而本发明不以此为限。在其他实施例中，第一测试信号S1以及第二测试信号S2可为1dB-5dB，频率1000Hz的测试信号。此外，为使处理器可区分第一测试信号S1’与第二测试信号S2’，信号产生器2发出的第一测试信号S1以及第二测试信号S2可具有相异的频率或相异的波形，例如第一测试信号S1为女声、第二测试信号S2为男声，或者第一测试信号S1以及第二测试信号S2分别发出“你好”以及“Hello”的声音。或者，在另一实施例中，第一测试信号S1以及第二测试信号S2可为相异的时钟信号。

在一实施例中，信号产生器为可旋转，用以在第一时间点朝向第一方向发出第一测试信号，以及在第二时间点朝向第二方向发出第二测试信号。在本实施例中，第一测试信号与第二测试信号可为相同的声音信号，而以第一时间与第二时间的时间差来区别第一测试信号S1以及第二测试信号S2。

请参阅图3，本发明实施例提供显示装置D，其使用上述的扬声系统U。本实施例与前述实施例的主要差异在于还包括了面板模块5，作为扬声模块1的第一原始声道信号C1以及第二原始声道信号C2的来源。

请配合参阅图3及图4，其中图4示出显示装置D的使用情境示意图。本实施例中，显示装置D设置于具有一家具7的空间R中，其中信号接收器3与处理器4皆设置于显示遥控器6，由听者操控。信号产生器2设置于面板模块5，用以发射沿第一方向D1的第一测试信号S1以及沿第二方向D2的第二测试信号S2，处理器依据前述方式产生第一补偿信号P1与第二补偿信号P2后，传输至扬声模块1，以使扬声模块1根据第一原始声道信号C1以及第一补偿信号P1发出第一声道信号C1’，以及根据第二原始声道信号C2以及第二补偿信号P2发出第二声道信号C2’。举例而言，本实施例中，第一原始声道信号与第二原始声道信号的音强比为1：1，然而第一方向D1上设置有家具7，因此信号接收器6接收的第一测试信号S1’较第二测试信号S2’的音强为高。此时，经过第一补偿信号P1以及第二补偿信号P2的调整，扬声模块1发出的第一声道信号C1’与第二声道信号C2’在听者的位置(即显示遥控器6所在位置)接收的音强比1：1，与原始音频的比例相同，借此以使听者能够皆收到原始音频的音场。

请参阅图5A，在一变化实施例中，信号接收器3可不设置在显示遥控器中，而设置在任一地点，由另外设置于面板模块5的位置检测器9检测听者的位置。请参阅图5B，进一步来说，在一实施例中，位置检测器9检测使用者位置后，将使用者位置信息L传输至处理器4，处理器4再根据所接收的第一测试信号S1’、第二测试信号S2’以及使用者位置信息L判断听者所在位置，再根据所接收的第一测试信号S1’、第二测试信号S2’，借此产生第一补偿信号P1以及第二补偿信号P2。本发明不限于此。在另一实施例中，信号接收器3可连接于位置检测器9以接收使用者位置信息L，以专门接收使用者位置所反射的第一测试信号S1以及第二测试信号S2。因此，本实施例的显示装置D可针对听者位置优化重建的音场。同样地，本实施例中，信号产生器2可定时产生第一测试信号S1与第二测试信号S2，而位置检测器9亦定时检测使用者位置，以实时根据使用者位置的调整而对应调整扬声模块1发出的第一声道信号C1’以及第二声道信号C2’。

值得一提的是，实际应用中，信号接收器3所接收的环境信号E可能包括第一测试信号S1、第二测试信号S2以及其他环境中的噪声。因此，请配合参阅图6与图7，在一变化实施例中，信号接收器3接收一环境信号E(步骤S200)，而处理器4可包括一滤波模块40，用以根据第一测试信号的第一信号特征以及第二测试信号的第二信号特征滤除该信号接收器接收的环境信号E中的背景信号，以得到信号接收器3所发出的第一测试信号S1’与第二测试信号S2’(步骤S202)。明确来说，第一信号特征以及该第二信号特征可分别为上述举例的第一测试信号S1与第二测试信号S2的信号频率、波形、相位或自该信号产生器2发送的时间差(第一时间点与第二时间点的差)。

综合上述，本发明实施例提供的扬声系统、显示装置以及音场重建方法通过“信号产生器邻近于扬声模块，用以朝向第一方向发出第一测试信号，以及朝向第二方向发出第二测试信号”、“信号接收器信号连接于信号产生器，用以接收第一测试信号以及第二测试信号”以及“处理器信号连接于信号接收器以及扬声模块，用以自信号接收器接收第一测试信号以及第二测试信号，并根据第一测试信号、第二测试信号、第一原始声道信号以及第二原始声道信号产生第一补偿信号以及第二补偿信号”的技术手段，以达到“扬声模块根据第一原始声道信号以及第一补偿信号发出第一声道信号，以及根据第二原始声道信号以及第二补偿信号发出第二声道信号”。

上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均落入本发明的权利要求内。

Claims (13)

1.一种扬声系统，包含：

一扬声模块；

一信号产生器，邻近于该扬声模块，该信号产生器用以朝向一第一方向发出一第一测试信号，以及朝向一第二方向发出一第二测试信号；

一信号接收器，信号连接于信号产生器，用以接收该第一测试信号以及该第二测试信号；以及

一处理器，信号连接于该信号接收器以及该扬声模块，用以自该信号接收器接收该第一测试信号以及该第二测试信号，并根据该第一测试信号、该第二测试信号、一第一原始声道信号以及一第二原始声道信号产生一第一补偿信号以及一第二补偿信号，该扬声模块根据该第一原始声道信号以及该第一补偿信号发出一第一声道信号，以及根据该第二原始声道信号以及该第二补偿信号发出一第二声道信号，

其中，该第一补偿信号对应该第一原始声道信号与该信号接收器接收的该第一测试信号之间的振幅差值；该第二补偿信号对应该第二原始声道信号与该信号接收器接收的该第二测试信号之间的振幅差值，或

该第一补偿信号对应该信号产生器发出该第一测试信号至该信号接收器接收该第一测试信号之间的时间差；该第二补偿信号对应该信号产生器发出该第二测试信号至该信号接收器接收该第二测试信号之间的时间差。

2.如权利要求1所述的扬声系统，其中，该第一测试信号与该第二测试信号具有相异的频率。

3.如权利要求1所述的扬声系统，其中，该第一测试信号与该第二测试信号为相异的时钟信号。

4.如权利要求1所述的扬声系统，其中，该第一测试信号与该第二测试信号具有相异的波形。

5.如权利要求1所述的扬声系统，其中，该信号产生器为能旋转，用以在一第一时间点朝向该第一方向发出该第一测试信号，以及在一第二时间点朝向该第二方向发出该第二测试信号，其中，该第一测试信号与该第二测试信号为相同的声音信号。

6.如权利要求1所述的扬声系统，其中，该处理器包括一滤波模块，用以根据该第一测试信号的一第一信号特征以及该第二测试信号的一第二信号特征滤除该信号接收器接收的一环境信号中的背景信号以得到该第一测试信号与该第二测试信号，其中，该第一信号特征以及该第二信号特征分别为该第一测试信号以及该第二测试信号的信号频率、波形、相位以及自该信号产生器发送的时间差的其中之一。

7.如权利要求1所述的扬声系统，进一步包括：

一遥控装置，用以与该扬声模块进行信号收发，其中，该信号接收器设置于该遥控装置中。

8.一种显示装置，包含：

一面板模块；以及

如权利要求1至6中任一项所述的扬声系统，其中，该扬声模块自该面板模块接收该第一原始声道信号以及该第二原始声道信号。

9.如权利要求8所述的显示装置，进一步包括：

一显示遥控器，用以与该面板模块进行信号收发，其中，该信号接收器设置于该显示遥控器中。

10.如权利要求8所述的显示装置，其中，该信号接收器设置于该面板模块，该显示装置进一步包括：

一位置检测器，用以检测一使用者位置，其中，该处理器信号连接于该位置检测器，用以根据该第一测试信号、该第二测试信号、一第一原始声道信号、一第二原始声道信号以及该使用者位置产生一第一补偿信号以及一第二补偿信号。

11.如权利要求8所述的显示装置，其中，该信号接收器设置于该面板模块，该显示装置进一步包括：

一位置检测器，用以检测一使用者位置，其中，该信号接收器连接于该位置检测器，用以接收该使用者位置反射的该第一测试信号以及该第二测试信号。

12.一种音场重建方法，用于如权利要求1至7中任一项所述的扬声系统，该音场重建方法包含：

通过该信号产生器朝向该第一方向发出该第一测试信号，以及朝向该第二方向发出该第二测试信号；

通过该信号接收器接收该第一测试信号以及该第二测试信号；

通过该处理器自该信号接收器接收该第一测试信号以及该第二测试信号，并根据该第一测试信号、该第二测试信号、该第一原始声道信号以及该第二原始声道信号产生该第一补偿信号以及该第二补偿信号；以及

通过该扬声模块根据该第一原始声道信号以及该第一补偿信号发出该第一声道信号，以及根据该第二原始声道信号以及该第二补偿信号发出该第二声道信号。

13.如权利要求12所述的音场重建方法，通过该信号接收器接收该第一测试信号以及该第二测试信号的步骤进一步包括：

通过该信号接收器接收包括该第一测试信号以及该第二测试信号的一环境信号；以及

该处理器接收该环境信号，并根据该第一测试信号的一第一信号特征以及该第二测试信号的一第二信号特征滤除该环境信号中的背景信号以得到该第一测试信号与该第二测试信号，其中，该第一信号特征以及该第二信号特征分别为该第一测试信号以及该第二测试信号的信号频率、波形、相位以及自该信号产生器发送的时间差的其中之一。

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