CN113630691B - 双声道平衡方法及应用其的电子装置 - Google Patents

双声道平衡方法及应用其的电子装置 Download PDF

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Abstract

一种双声道平衡方法及应用其的电子装置。双声道平衡方法包括以下步骤。对一双声道信号，调整一频率增益信息。依据一收音单元与一左扬声单元及一右扬声单元的一距离信息，计算双声道信号的一取样延迟信息。依据取样延迟信息，产生一正向测试音档或一环绕测试音档。至少依据正向测试音档或环绕测试音档，估计一相位偏移量信息。确认一相位偏移方向信息。依据相位偏移量信息及偏移方向信息，对双声道信号调整一相位信息。

Description

双声道平衡方法及应用其的电子装置
【技术领域】
本发明是有关于一种双声道平衡方法及应用其的电子装置，且特别是有关于一种对相位偏移修正的双声道平衡方法及应用其的电子装置。
【背景技术】
在双声道的电子装置中，外观上虽然喇叭的出音孔在对称的两端，但因喇叭单体与机构内部设计之差异，使得左、右声道信号的频率响应不一致，通过双声道频率增益调整(Equalizer,EQ)，可以使收音器接收到的信号强度非常接近。
然而，使用者实际位于电子装置正前方时，感受到的音场仍有偏移。因此，除了进行频率增益的调整以外，还需要依据实际情况进行相位的调整。然而，电子装置的电性系统相当复杂，每一电子装置的组装过程、电子元件的使用时间都会对相位产生不同的影响，因此难以直接给予固定的参数进行相位调整。
【发明内容】
本发明是有关于一种双声道平衡方法及电子装置，其针对相位偏移进行修正，以改善音场偏移的情况。
根据本发明的第一方面，提出一种对相位偏移修正的双声道平衡方法。双声道平衡方法包括以下步骤。对一双声道信号，调整一频率增益信息。依据一收音单元与一左扬声单元及一右扬声单元的一距离信息，计算双声道信号的一取样延迟信息。依据取样延迟信息，产生一正向测试音档或一环绕测试音档。至少依据正向测试音档或环绕测试音档，估计一相位偏移量信息。确认一相位偏移方向信息。依据相位偏移量信息及偏移方向信息，对双声道信号调整一相位信息。
根据本发明的第二方面，提出一种电子装置。电子装置包括一收音单元、一左扬声单元、一右扬声单元、一频率增益调整单元、一延迟计算单元、一音档产生单元、一相位偏移量估计单元、一相位偏移方向确认单元及一相位调整单元。频率增益调整单元是对一双声道信号，调整一频率增益信息。延迟计算单元是依据收音单元与左扬声单元及右扬声单元的一距离信息，计算双声道信号的一取样延迟信息。音档产生单元是依据取样延迟信息，产生一正向测试音档或一环绕测试音档。相位偏移量估计单元是至少依据正向测试音档或环绕测试音档，估计一相位偏移量信息。相位偏移方向确认单元是确认一相位偏移方向信息。相位调整单元是依据相位偏移量信息及偏移方向信息，对双声道信号调整一相位信息。
根据本发明的第三方面，提出一种电子装置。电子装置包括一频率增益调整单元、一相位调整单元、一左扬声单元及一右扬声单元。频率增益调整单元是对一双声道信号，调整一频率增益信息。相位调整单元是依据一相位偏移量信息及一偏移方向信息，对双声道信号调整一相位信息。左扬声单元及右扬声单元用以播放调整后的双声道信号。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：
【附图说明】
图1绘示根据本发明的一实施例的电子装置的示意图；
图2绘示根据一实施例的双声道平衡方法的流程图；
图3绘示根据一实施例的电子装置的方块图；
图4绘示根据一实施例的双声道平衡方法的流程图；及
图5～7绘示图4的各步骤的流程图。
【符号说明】
100:电子装置
110:收音单元
120:左扬声单元
130:右扬声单元
140:频率增益调整单元
150:延迟计算单元
160:音档产生单元
170:相位偏移量估计单元
180:相位偏移方向确认单元
190:相位调整单元
Cs:声音速度
dL:第一距离
dR:第二距离
FS:取样频率
Figure GDA0003681154480000031
左声道取样延迟
Figure GDA0003681154480000032
右声道取样延迟
Figure GDA0003681154480000041
相位偏移量
S0,S1,S2:双声道信号
S210,S220,S230,S240,S410,S420,S430,S440,S450,S460,
S470:步骤
S90,S91,S92:双声道信号
Sf:偏移方向
Figure GDA0003681154480000042
音压振幅
PC(f):正向音压振幅
PS(f):环绕音压振幅
Figure GDA0003681154480000043
正向左偏移音压振幅
Figure GDA0003681154480000044
环绕左偏移音压振幅
Figure GDA0003681154480000045
正向右偏移音压振幅
Figure GDA0003681154480000046
环绕右偏移音压振幅
xL(n),
Figure GDA0003681154480000047
左声道信号
Figure GDA0003681154480000048
左声道正向测试音档
Figure GDA0003681154480000049
右声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000410
左声道环绕测试音档
Figure GDA00036811544800000411
右声道环绕测试音档
xR(n),
Figure GDA00036811544800000412
右声道信号
Figure GDA00036811544800000413
左声道正向左偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000414
右声道正向左偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000415
左声道环绕左偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000416
右声道环绕左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000051
左声道正向右偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000052
右声道正向右偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000053
左声道环绕右偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000054
右声道环绕右偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000055
正向偏移量
Figure GDA0003681154480000056
环绕偏移量
【具体实施方式】
请参照图1，其绘示根据本发明的一实施例的电子装置100的示意图。电子装置100例如是笔记型电脑、平板电脑、或智慧手机。电子装置100的收音单元110例如是位于屏幕上方的麦克风，电子装置100的左扬声单元120例如是位于机体左侧的喇叭，电子装置100的右扬声单元130例如是位于机体右侧的喇叭。在双声道利用频率增益调整(Equalizer,EQ)取得平衡后，感受到的音场可能仍有偏移的情况。本实施例更针对相位偏移进行修正，以改善音场偏移的情况。
请参照图2，其绘示根据一实施例的双声道平衡方法的流程图。在步骤S210，取得一双声道信号S0。双声道信号S0例如是由光盘机取得、由硬盘取得或由网络下载取得。
接着，在步骤S220中，频率增益调整单元140对双声道信号S0调整一频率增益信息，以取得双声道信号S1。
然后，在步骤S230中，相位调整单元190对双声道信号S1调整一相位信息，以获得双声道信号S2。
接着，在步骤S240中，以左扬声单元120及右扬声单元130播放双声道信号S2。经由频率增益调整及相位调整后，使用者聆听双声道信号S2时，不会再感受到信号强度不一致及音场偏移的情况。
请参照图3，其绘示根据一实施例的电子装置100的方块图。电子装置100包括一收音单元110、一左扬声单元120、一右扬声单元130、一频率增益调整单元140、一延迟计算单元150、一音档产生单元160、一相位偏移量估计单元170、一相位偏移方向确认单元180、一相位调整单元190。频率增益调整单元140用以进行频率增益调整程序，相位调整单元190用以进行相位调整程序。频率增益调整单元140、延迟计算单元150、音档产生单元160、相位偏移量估计单元170、相位偏移方向确认单元180、相位调整单元190例如是一电路、一芯片、一电路板、一程序模块、或储存程序码的储存装置。电子装置100通过延迟计算单元150、音档产生单元160、相位偏移量估计单元170、相位偏移方向确认单元180分析出适当的相位调整参数后，进行各个频带的相位偏移程序，以改善音场偏移的情况。
在一实施例中，同一批量的电子装置100可以选取其中一台进行相位调整参数的分析后，其余的电子装置100无须再重新分析相位调整参数。因此，电子装置100可以不设置延迟计算单元150、音档产生单元160、相位偏移量估计单元170、相位偏移方向确认单元180，而直接由频率增益调整单元140进行频率增益调整程序，再由相位调整单元190进行相位调整程序。以下通过流程图详细说明上述各项元件的运作。
请参照图4～7，图4绘示根据一实施例的双声道平衡方法的流程图，第5～7图绘示图4的各步骤的流程图。在步骤S410中，采用量测声场的粉红噪声(Pink noise)，取得完全相同的左声道信号xL(n)及右声道信号xR(n)(即双声道信号S90)。
接着，在步骤S420中，频率增益调整单元140对左声道信号xL(n)及右声道信号xR(n)(即双声道信号S90)，调整频率增益信息，以取得左声道信号
Figure GDA0003681154480000071
和右声道信号
Figure GDA0003681154480000072
(即双声道信号S91)。在此步骤中，只播放左声道信号
Figure GDA0003681154480000073
收音单元110接收到各频率的音压振幅
Figure GDA0003681154480000074
只播放右声道信号
Figure GDA0003681154480000075
收音单元110接收到各频率的音压振幅
Figure GDA0003681154480000076
接着，在步骤S430中，如图5所示，延迟计算单元150依据收音单元110与左扬声单元120的第一距离dL及右扬声单元130的第二距离dR(即距离信息)，计算双声道信号S91的左声道取样延迟
Figure GDA0003681154480000077
及右声道取样延迟
Figure GDA0003681154480000078
(即取样延迟信息)。若第二距离dR大于或等于第一距离dL，则左声道取样延迟
Figure GDA0003681154480000079
为(dR-dL)×FS/cs(其为取样频率FS、声音速度cs、第二距离dR、第一距离dL的算式)，右声道取样延迟
Figure GDA00036811544800000710
为0。若第二距离dR小于第一距离dL，则左声道取样延迟
Figure GDA00036811544800000711
为0，右声道取样延迟
Figure GDA00036811544800000712
为(dL-dR)×FS/cs。
然后，在步骤S440中，音档产生单元160依据左声道取样延迟
Figure GDA00036811544800000713
及右声道取样延迟
Figure GDA00036811544800000714
(即取样延迟信息)，产生一左声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000715
/一右声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000716
(即正向测试音档)、或一左声道环绕测试音档
Figure GDA00036811544800000717
/一右声道环绕测试音档
Figure GDA00036811544800000718
(即环绕测试音档)。
左声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000719
为
Figure GDA00036811544800000720
右声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000721
为
Figure GDA00036811544800000722
播放左声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000723
及右声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000724
收音单元110接收到正向音压振幅PC(f)。左声道环绕测试音档
Figure GDA00036811544800000725
与左声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000726
相同，右声道环绕测试音档
Figure GDA0003681154480000081
为负向的右声道正向测试音档
Figure GDA0003681154480000082
播放左声道环绕测试音档
Figure GDA0003681154480000083
与右声道环绕测试音档
Figure GDA0003681154480000084
收音单元110接收到环绕音压振幅PS(f)。
接着，在步骤S450中，相位偏移量估计单元170至少依据左声道正向测试音档
Figure GDA0003681154480000085
右声道正向测试音档
Figure GDA0003681154480000086
(即正向测试音档)、或左声道环绕测试音档
Figure GDA0003681154480000087
/右声道环绕测试音档
Figure GDA0003681154480000088
估计一相位偏移量
Figure GDA0003681154480000089
(相位偏移量信息)。
假设完全理想的状况下，相位偏移量应为0。播放左声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000810
/右声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000811
时，理论上在中心点的信号会相互叠加，如同左声道信号
Figure GDA00036811544800000812
和右声道信号
Figure GDA00036811544800000813
各自播放时的音压振幅
Figure GDA00036811544800000814
因此，正向音压振幅PC(f)的最大值为音压振幅
Figure GDA00036811544800000815
与音压振幅
Figure GDA00036811544800000816
的合。越接近理想状态，偏移量越小时，正向音压振幅PC(f)会越大。如图6所示，我们设定正向偏移量
Figure GDA00036811544800000817
为
Figure GDA00036811544800000818
环绕与正向的关系正好相反，播放左声道环绕测试音档
Figure GDA00036811544800000819
与右声道环绕测试音档
Figure GDA00036811544800000820
时，理论上在中心点的信号会相互抵消，则音压振幅变为零，设定环绕偏移量
Figure GDA00036811544800000821
为
Figure GDA00036811544800000822
以取样延迟来表达的相位偏移量
Figure GDA00036811544800000823
可以写成
Figure GDA00036811544800000824
若不考虑双声道各自播放时的音压振幅，则相位偏移量
Figure GDA00036811544800000825
可表达为
Figure GDA00036811544800000826
然后，在步骤S460中，相位偏移方向确认单元180确认一相位偏移方向信息。如图7所示，不论偏移方向是左边或是右边对于此场型而言有相同的音压振幅。在此步骤采用以下正向左偏移信号：左声道正向左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000091
其值为
Figure GDA0003681154480000092
右声道正向左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000093
其值等于右声道正向测试音档
Figure GDA0003681154480000094
经量测，以获得正向左偏移音压振幅
Figure GDA0003681154480000095
在此步骤采用以下环绕左偏移信号：左声道环绕左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000096
其值等于左声道正向左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000097
右声道环绕左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000098
其值为负向的右声道正向左偏移测试信号
Figure GDA0003681154480000099
经量测，以获得环绕左偏移音压振幅
Figure GDA00036811544800000910
在此步骤更采用以下正向右偏移信号：左声道正向右偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000911
其值为左声道正向测试音档
Figure GDA00036811544800000912
右声道正向右偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000913
其值为
Figure GDA00036811544800000914
经量测，以获得正向右偏移音压振幅
Figure GDA00036811544800000915
在此步骤更采用以下环绕右偏移信号：左声道环绕右偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000916
其值为左声道正向右偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000917
右声道环绕右偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000918
其值为负向的右声道环绕右偏移测试信号
Figure GDA00036811544800000919
经量测，以获得环绕右偏移音压振幅
Figure GDA00036811544800000920
最后比较环绕/正向左偏移音压振幅的比值
Figure GDA0003681154480000101
和环绕/正向右偏移音压振幅的比值
Figure GDA0003681154480000102
选择比值较小的那一边为此频带的偏移方向Sf。
接着，在步骤S470中，相位调整单元190依据相位偏移量
Figure GDA0003681154480000103
及偏移方向Sf，对左声道信号
Figure GDA0003681154480000104
和右声道信号
Figure GDA0003681154480000105
(即双声道信号S91)调整一相位信息。在此步骤中，针对各频带选择相位偏移量
Figure GDA0003681154480000106
和相位偏移方向Sf(左偏移或右偏移)综合的结果搭配之前频率增益调整，对应左声道及右声道合成一组新的滤波器，提供给左声道信号
Figure GDA0003681154480000107
和右声道信号
Figure GDA0003681154480000108
(即双声道信号S91)使用，得到新的双声道信号S92。
请参照下表一，经过实验结果，使用接近人耳感知的A-加权(A-Weighting)量测粉红噪声(Pink noise)在中心点0°和两边30°的能量分布，比较采用本设计前后的变化，原本的粉红噪声在左边音量比右边音量大了2.4dB，经过修正后左边音量与右边音量只相差1dB。
Figure GDA0003681154480000109
表一
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (7)

1.一种对相位偏移修正的双声道平衡方法，其特征在于，包括：
对一双声道信号，调整一频率增益信息；
依据一收音单元与一左扬声单元及一右扬声单元的一距离信息，计算该双声道信号的一取样延迟信息；
依据该取样延迟信息，产生一正向测试音档及一环绕测试音档；
至少依据该正向测试音档及该环绕测试音档，估计一相位偏移量信息；
确认一相位偏移方向信息；以及
依据该相位偏移量信息及该相位偏移方向信息，对该双声道信号调整一相位信息；
其中，在确认该相位偏移方向信息的步骤中，是播放一正向左偏移测试音档、一环绕左偏移测试音档、一正向右偏移测试音档及一环绕右偏移测试音档，并依据该正向左偏移测试音档的一正向左偏移音压振幅信息、该环绕左偏移测试音档的一环绕左偏移音压振幅信息、该正向右偏移测试音档的一正向右偏移音压振幅信息及该环绕右偏移测试音档的一环绕右偏移音压振幅信息确认该相位偏移方向信息。
2.如权利要求1所述的对相位偏移修正的双声道平衡方法，其特征在于，在计算该双声道信号的该取样延迟信息的步骤中，该收音单元与该左扬声单元相距一第一距离，该收音单元与该右扬声单元相距一第二距离，该取样延迟信息相关于该第一距离与该第二距离之差。
3.如权利要求1所述的对相位偏移修正的双声道平衡方法，其特征在于，在产生该正向测试音档或该环绕测试音档的步骤中，计算该正向测试音档的一正向音压振幅信息或该环绕测试音档的一环绕音压振幅信息。
4.一种电子装置，其特征在于，包括：
一收音单元；
一左扬声单元；
一右扬声单元；
一频率增益调整单元，是对一双声道信号，调整一频率增益信息；
一延迟计算单元，是依据该收音单元与该左扬声单元及该右扬声单元的一距离信息，计算该双声道信号的一取样延迟信息；
一音档产生单元，是依据该取样延迟信息，产生一正向测试音档及一环绕测试音档；
一相位偏移量估计单元，是至少依据该正向测试音档及该环绕测试音档，估计一相位偏移量信息；
一相位偏移方向确认单元，是确认一相位偏移方向信息；以及
一相位调整单元，是依据该相位偏移量信息及该相位偏移方向信息，对该双声道信号调整一相位信息；
其中，该相位偏移方向确认单元是播放一正向左偏移测试音档、一环绕左偏移测试音档、一正向右偏移测试音档及一环绕右偏移测试音档，并依据该正向左偏移测试音档的一正向左偏移音压振幅信息、该环绕左偏移测试音档的一环绕左偏移音压振幅信息、该正向右偏移测试音档的一正向右偏移音压振幅信息及该环绕右偏移测试音档的一环绕右偏移音压振幅信息确认该相位偏移方向信息。
5.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，该收音单元与该左扬声单元相距一第一距离，该收音单元与该右扬声单元相距一第二距离，该取样延迟信息相关于该第一距离与该第二距离之差。
6.如权利要求4所述的电子装置，其特征在于，该音档产生单元计算该正向测试音档的一正向音压振幅信息或该环绕测试音档的一环绕音压振幅信息。
7.一种电子装置，其特征在于，包括：
一频率增益调整单元，是对一双声道信号，调整一频率增益信息；
一相位偏移方向确认单元，是确认一相位偏移方向信息；
一相位调整单元，是依据一相位偏移量信息及该相位偏移方向信息，对该双声道信号调整一相位信息；
一左扬声单元；以及
一右扬声单元，该左扬声单元及该右扬声单元用以播放调整后的该双声道信号；
其中该相位偏移方向确认单元是播放一正向左偏移测试音档、一环绕左偏移测试音档、一正向右偏移测试音档及一环绕右偏移测试音档，并依据该正向左偏移测试音档的一正向左偏移音压振幅信息、该环绕左偏移测试音档的一环绕左偏移音压振幅信息、该正向右偏移测试音档的一正向右偏移音压振幅信息及该环绕右偏移测试音档的一环绕右偏移音压振幅信息确认该相位偏移方向信息。
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