TW202142000A - 雙聲道平衡方法及應用其之電子裝置 - Google Patents

雙聲道平衡方法及應用其之電子裝置 Download PDF

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Abstract

一種雙聲道平衡方法及應用其之電子裝置。雙聲道平衡方法包括以下步驟。對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊。依據一收音單元與一左揚聲單元及一右揚聲單元之一距離資訊，計算雙聲道訊號之一取樣延遲資訊。依據取樣延遲資訊，產生一正向測試音檔或一環繞測試音檔。至少依據正向測試音檔或環繞測試音檔，估計一相位偏移量資訊。確認一相位偏移方向資訊。依據相位偏移量資訊及偏移方向資訊，對雙聲道訊號調整一相位資訊。

Description

雙聲道平衡方法及應用其之電子裝置
本發明是有關於一種雙聲道平衡方法及應用其之電子裝置，且特別是有關於一種對相位偏移修正之雙聲道平衡方法及應用其之電子裝置。
在雙聲道的電子裝置中，外觀上雖然喇叭的出音孔在對稱的兩端，但因喇叭單體與機構內部設計的差異，使得左、右聲道訊號的頻率響應不一致，透過雙聲道頻率增益調整（Equalizer, EQ），可以使收音器接收到的訊號強度非常接近。
然而，使用者實際位於電子裝置正前方時，感受到的音場仍有偏移。因此，除了進行頻率增益的調整以外，還需要依據實際情況進行相位的調整。然而，電子裝置的電性系統相當複雜，每一電子裝置的組裝過程、電子元件的使用時間都會對相位產生不同的影響，因此難以直接給予固定的參數進行相位調整。
本發明係有關於一種雙聲道平衡方法及電子裝置，其針對相位偏移進行修正，以改善音場偏移的情況。
根據本發明之第一方面，提出一種對相位偏移修正之雙聲道平衡方法。雙聲道平衡方法包括以下步驟。對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊。依據一收音單元與一左揚聲單元及一右揚聲單元之一距離資訊，計算雙聲道訊號之一取樣延遲資訊。依據取樣延遲資訊，產生一正向測試音檔或一環繞測試音檔。至少依據正向測試音檔或環繞測試音檔，估計一相位偏移量資訊。確認一相位偏移方向資訊。依據相位偏移量資訊及偏移方向資訊，對雙聲道訊號調整一相位資訊。
根據本發明之第二方面，提出一種電子裝置。電子裝置包括一收音單元、一左揚聲單元、一右揚聲單元、一頻率增益調整單元、一延遲計算單元、一音檔產生單元、一相位偏移量估計單元、一相位偏移方向確認單元及一相位調整單元。頻率增益調整單元係對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊。延遲計算單元係依據收音單元與左揚聲單元及右揚聲單元之一距離資訊，計算雙聲道訊號之一取樣延遲資訊。音檔產生單元係依據取樣延遲資訊，產生一正向測試音檔或一環繞測試音檔。相位偏移量估計單元係至少依據正向測試音檔或環繞測試音檔，估計一相位偏移量資訊。相位偏移方向確認單元係確認一相位偏移方向資訊。相位調整單元係依據相位偏移量資訊及偏移方向資訊，對雙聲道訊號調整一相位資訊。
根據本發明之第三方面，提出一種電子裝置。電子裝置包括一頻率增益調整單元、一相位調整單元、一左揚聲單元及一右揚聲單元。頻率增益調整單元係對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊。相位調整單元係依據一相位偏移量資訊及一偏移方向資訊，對雙聲道訊號調整一相位資訊。左揚聲單元及右揚聲單元用以播放調整後之雙聲道訊號。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示根據本發明之一實施例之電子裝置100的示意圖。電子裝置100例如是筆記型電腦、平板電腦、或智慧手機。電子裝置100之收音單元110例如是位於螢幕上方之麥克風，電子裝置100之左揚聲單元120例如是位於機體左側之喇叭，電子裝置100之右揚聲單元130例如是位於機體右側之喇叭。在雙聲道利用頻率增益調整（Equalizer, EQ）取得平衡後，感受到的音場可能仍有偏移的情況。本實施例更針對相位偏移進行修正，以改善音場偏移的情況。
請參照第2圖，其繪示根據一實施例之雙聲道平衡方法的流程圖。在步驟S210，取得一雙聲道訊號S0。雙聲道訊號S0例如是由光碟機取得、由硬碟取得或由網路下載取得。
接著，在步驟S220中，頻率增益調整單元140對雙聲道訊號S0調整一頻率增益資訊，以取得雙聲道訊號S1。
然後，在步驟S230中，相位調整單元190對雙聲道訊號S1調整一相位資訊，以獲得雙聲道訊號S2。
接著，在步驟S240中，以左揚聲單元120及右揚聲單元130播放雙聲道訊號S2。經由頻率增益調整及相位調整後，使用者聆聽雙聲道訊號S2時，不會再感受到訊號強度不一致及音場偏移的情況。
請參照第3圖，其繪示根據一實施例之電子裝置100之方塊圖。電子裝置100包括一收音單元110、一左揚聲單元120、一右揚聲單元130、一頻率增益調整單元140、一延遲計算單元150、一音檔產生單元160、一相位偏移量估計單元170、一相位偏移方向確認單元180、一相位調整單元190。頻率增益調整單元140用以進行頻率增益調整程序，相位調整單元190用以進行相位調整程序。頻率增益調整單元140、延遲計算單元150、音檔產生單元160、相位偏移量估計單元170、相位偏移方向確認單元180、相位調整單元190例如是一電路、一晶片、一電路板、一程式模組、或儲存程式碼之儲存裝置。電子裝置100透過延遲計算單元150、音檔產生單元160、相位偏移量估計單元170、相位偏移方向確認單元180分析出適當的相位調整參數後，進行各個頻帶的相位偏移程序，以改善音場偏移的情況。
在一實施例中，同一批量之電子裝置100可以選取其中一台進行相位調整參數的分析後，其餘的電子裝置100無須再重新分析相位調整參數。因此，電子裝置100可以不設置延遲計算單元150、音檔產生單元160、相位偏移量估計單元170、相位偏移方向確認單元180，而直接由頻率增益調整單元140進行頻率增益調整程序，再由相位調整單元190進行相位調整程序。以下透過流程圖詳細說明上述各項元件之運作。
請參照第4～7圖，第4圖繪示根據一實施例之雙聲道平衡方法的流程圖，第5～7圖繪示第4圖之各步驟的流程圖。在步驟S410中，採用量測聲場的粉紅雜訊（Pink noise），取得完全相同之左聲道訊號
Figure 02_image031
及右聲道訊號
Figure 02_image043
（即雙聲道訊號S90）。
接著，在步驟S420中，頻率增益調整單元140對左聲道訊號
Figure 02_image031
及右聲道訊號
Figure 02_image043
（即雙聲道訊號S90），調整頻率增益資訊，以取得左聲道訊號
Figure 02_image033
和右聲道訊號
Figure 02_image045
（即雙聲道訊號S91）。在此步驟中，只播放左聲道訊號
Figure 02_image033
，收音單元110接收到各頻率的音壓振幅
Figure 02_image015
；只播放右聲道訊號
Figure 02_image045
，收音單元110接收到各頻率的音壓振幅
Figure 02_image017
。
接著，在步驟S430中，如第5圖所示，延遲計算單元150依據收音單元110與左揚聲單元120之第一距離
Figure 02_image003
及右揚聲單元130之第二距離
Figure 02_image005
（即距離資訊），計算雙聲道訊號S91之左聲道取樣延遲
Figure 02_image009
及右聲道取樣延遲
Figure 02_image011
（即取樣延遲資訊）。若第二距離
Figure 02_image005
大於或等於第一距離
Figure 02_image003
，則左聲道取樣延遲
Figure 02_image009
為
Figure 02_image067
（其為取樣頻率
Figure 02_image007
、聲音速度
Figure 02_image001
、第二距離
Figure 02_image005
、第一距離
Figure 02_image003
的算式），右聲道取樣延遲
Figure 02_image011
為0。若第二距離
Figure 02_image005
小於第一距離
Figure 02_image003
，則左聲道取樣延遲
Figure 02_image009
為0，右聲道取樣延遲
Figure 02_image011
為
Figure 02_image069
。
然後，在步驟S440中，音檔產生單元160依據左聲道取樣延遲
Figure 02_image009
及右聲道取樣延遲
Figure 02_image011
（即取樣延遲資訊），產生一左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
/一右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
（即正向測試音檔）、或一左聲道環繞測試音檔
Figure 02_image039
/一右聲道環繞測試音檔
Figure 02_image041
（即環繞測試音檔）。
左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
為
Figure 02_image071
，右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
為
Figure 02_image073
。播放左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
及右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
，收音單元110接收到正向音壓振幅
Figure 02_image019
。左聲道環繞測試音檔
Figure 02_image039
與左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
相同，右聲道環繞測試音檔
Figure 02_image041
為負向的右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
。播放左聲道環繞測試音檔
Figure 02_image039
與右聲道環繞測試音檔
Figure 02_image041
，收音單元110接收到環繞音壓振幅
Figure 02_image021
。
接著，在步驟S450中，相位偏移量估計單元170至少依據左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
/右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
（即正向測試音檔）、或左聲道環繞測試音檔
Figure 02_image039
/右聲道環繞測試音檔
Figure 02_image041
，估計一相位偏移量
Figure 02_image013
（相位偏移量資訊）。
假設完全理想的狀況下，相位偏移量應為
Figure 02_image075
。播放左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
/右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
時，理論上在中心點的訊號會相互疊加，如同左聲道訊號
Figure 02_image033
和右聲道訊號
Figure 02_image045
各自播放時的音壓振幅
Figure 02_image015
、
Figure 02_image017
。因此，正向音壓振幅
Figure 02_image019
的最大值為音壓振幅
Figure 02_image015
與音壓振幅
Figure 02_image017
之合。越接近理想狀態，偏移量越小時，正向音壓振幅
Figure 02_image019
會越大。如第6圖所示，我們設定正向偏移量
Figure 02_image063
為
Figure 02_image077
。
環繞與正向的關係正好相反，播放左聲道環繞測試音檔
Figure 02_image039
與右聲道環繞測試音檔
Figure 02_image041
時，理論上在中心點的訊號會相互抵消，則音壓振幅變為零，設定環繞偏移量
Figure 02_image065
為
Figure 02_image079
。
以取樣延遲來表達的相位偏移量
Figure 02_image013
可以寫成
Figure 02_image081
。若不考慮雙聲道各自播放時的音壓振幅，則相位偏移量
Figure 02_image013
可表達為
Figure 02_image083
。
然後，在步驟S460中，相位偏移方向確認單元180確認一相位偏移方向資訊。如第7圖所示，不論偏移方向是左邊或是右邊對於此場型而言有相同的音壓振幅。在此步驟採用以下正向左偏移訊號：左聲道正向左偏移測試訊號
Figure 02_image047
，其值為
Figure 02_image085
；右聲道正向左偏移測試訊號
Figure 02_image049
，其值等於右聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
。經量測，以獲得正向左偏移音壓振幅
Figure 02_image023
。
在此步驟採用以下環繞左偏移訊號：左聲道環繞左偏移測試訊號
Figure 02_image051
，其值等於
Figure 02_image087
；右聲道環繞左偏移測試訊號
Figure 02_image053
，其值為負向的右聲道正向左偏移測試訊號
Figure 02_image049
。經量測，以獲得環繞左偏移音壓振幅
Figure 02_image025
。
在此步驟更採用以下正向右偏移訊號：左聲道正向右偏移測試訊號
Figure 02_image055
，其值為左聲道正向測試音檔
Figure 02_image035
；右聲道正向右偏移測試訊號
Figure 02_image057
，其值為
Figure 02_image089
。經量測，以獲得正向右偏移音壓振幅
Figure 02_image027
。
在此步驟更採用以下環繞右偏移訊號：左聲道環繞右偏移測試訊號
Figure 02_image059
，其值為左聲道正向右偏移測試訊號
Figure 02_image055
；右聲道環繞右偏移測試訊號
Figure 02_image061
，其值為負向的右聲道環繞右偏移測試訊號
Figure 02_image057
。經量測，以獲得環繞右偏移音壓振幅
Figure 02_image029
。
最後比較環繞/正向左偏移音壓振幅的比值
Figure 02_image091
和環繞/正向右偏移音壓振幅的比值
Figure 02_image093
，選擇比值較小的那一邊為此頻帶的偏移方向Sf。
接著，在步驟S470中，相位調整單元190依據相位偏移量
Figure 02_image013
及偏移方向Sf，對左聲道訊號
Figure 02_image033
和右聲道訊號
Figure 02_image045
（即雙聲道訊號S91）調整一相位資訊。在此步驟中，針對各頻帶選擇相位偏移量
Figure 02_image013
和相位偏移方向Sf（左偏移或右偏移）綜合的結果搭配之前頻率增益調整，對應左聲道及右聲道合成一組新的濾波器，提供給左聲道訊號
Figure 02_image033
和右聲道訊號
Figure 02_image045
（即雙聲道訊號S91）使用，得到新的雙聲道訊號S92。
請參照下表一，經過實驗結果，使用接近人耳感知的A-加權（A-Weighting）量測粉紅雜訊（Pink noise）在中心點
Figure 02_image095
和兩邊
Figure 02_image097
的能量分佈，比較採用本設計前後的變化，原本的粉紅雜訊在左邊音量比右邊音量大了2.4dB，經過修正後左邊音量與右邊音量只相差1dB。
  左
Figure 02_image099
Figure 02_image101
 		 右
Figure 02_image099
原本的粉紅雜訊 76.5dB 79.4dB 74.1dB
本設計修正後 76.0dB 80.1dB 77.0dB
表一
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:電子裝置 110:收音單元 120:左揚聲單元 130:右揚聲單元 140:頻率增益調整單元 150:延遲計算單元 160:音檔產生單元 170:相位偏移量估計單元 180:相位偏移方向確認單元 190:相位調整單元
Figure 02_image001
:聲音速度
Figure 02_image003
:第一距離
Figure 02_image005
:第二距離
Figure 02_image007
:取樣頻率
Figure 02_image009
:左聲道取樣延遲
Figure 02_image011
:右聲道取樣延遲
Figure 02_image013
:相位偏移量 S0,S1,S2:雙聲道訊號 S210,S220,S230,S240,S410,S420,S430,S440,S450,S460,S470:步驟 S90,S91,S92:雙聲道訊號 Sf:偏移方向
Figure 02_image015
,
Figure 02_image017
:音壓振幅
Figure 02_image019
:正向音壓振幅
Figure 02_image021
:環繞音壓振幅
Figure 02_image023
:正向左偏移音壓振幅
Figure 02_image025
:環繞左偏移音壓振幅
Figure 02_image027
:正向右偏移音壓振幅
Figure 02_image029
:環繞右偏移音壓振幅
Figure 02_image031
,
Figure 02_image033
:左聲道訊號
Figure 02_image035
:左聲道正向測試音檔
Figure 02_image037
:右聲道正向測試音檔
Figure 02_image039
:左聲道環繞測試音檔
Figure 02_image041
:右聲道環繞測試音檔
Figure 02_image043
,
Figure 02_image045
:右聲道訊號
Figure 02_image047
:左聲道正向左偏移測試訊號
Figure 02_image049
:右聲道正向左偏移測試訊號
Figure 02_image051
:左聲道環繞左偏移測試訊號
Figure 02_image053
:右聲道環繞左偏移測試訊號
Figure 02_image055
:左聲道正向右偏移測試訊號
Figure 02_image057
:右聲道正向右偏移測試訊號
Figure 02_image059
:左聲道環繞右偏移測試訊號
Figure 02_image061
:右聲道環繞右偏移測試訊號
Figure 02_image063
:正向偏移量
Figure 02_image065
:環繞偏移量
第1圖繪示根據本發明之一實施例之電子裝置的示意圖； 第2圖繪示根據一實施例之雙聲道平衡方法的流程圖； 第3圖繪示根據一實施例之電子裝置之方塊圖； 第4圖繪示根據一實施例之雙聲道平衡方法的流程圖；及 第5～7圖繪示第4圖之各步驟的流程圖。
100:電子裝置
110:收音單元
120:左揚聲單元
130:右揚聲單元
140:頻率增益調整單元
150:延遲計算單元
160:音檔產生單元
170:相位偏移量估計單元
180:相位偏移方向確認單元
190:相位調整單元
cs :聲音速度
dL :第一距離
dR :第二距離
FS :取樣頻率
Figure 109114061-A0101-11-0003-8
:左聲道取樣延遲
Figure 109114061-A0101-11-0003-9
:右聲道取樣延遲
nφ (f):相位偏移量
S90,S91,S92:雙聲道訊號
Sf:偏移方向
Figure 109114061-A0101-11-0003-10
(f),
Figure 109114061-A0101-11-0003-11
(f):音壓振幅
PC (f):正向音壓振幅
PS (f):環繞音壓振幅
PCφL (f):正向左偏移音壓振幅
PSφL (f):環繞左偏移音壓振幅
PCφR (f):正向右偏移音壓振幅
PSφR (f):環繞右偏移音壓振幅
xL (n),
Figure 109114061-A0101-11-0003-12
(n):左聲道訊號
Figure 109114061-A0101-11-0003-13
(n):左聲道正向測試音檔
Figure 109114061-A0101-11-0003-14
(n):右聲道正向測試音檔
Figure 109114061-A0101-11-0003-15
(n):左聲道環繞測試音檔
Figure 109114061-A0101-11-0003-16
(n):右聲道環繞測試音檔
xR (n),
Figure 109114061-A0101-11-0003-18
(n):右聲道訊號
Figure 109114061-A0101-11-0003-19
(n):左聲道正向左偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0003-20
(n):右聲道正向左偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0003-21
(n):左聲道環繞左偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0003-22
(n):右聲道環繞左偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0003-27
(n):左聲道正向右偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0004-24
(n):右聲道正向右偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0004-25
(n):左聲道環繞右偏移測試訊號
Figure 109114061-A0101-11-0004-26
(n):右聲道環繞右偏移測試訊號
φC (f):正向偏移量
φS (f):環繞偏移量

Claims (11)

  1. 一種對相位偏移修正之雙聲道平衡方法，包括： 對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊； 依據一收音單元與一左揚聲單元及一右揚聲單元之一距離資訊，計算該雙聲道訊號之一取樣延遲資訊； 依據該取樣延遲資訊，產生一正向測試音檔或一環繞測試音檔； 至少依據該正向測試音檔或該環繞測試音檔，估計一相位偏移量資訊； 確認一相位偏移方向資訊；以及 依據該相位偏移量資訊及該偏移方向資訊，對該雙聲道訊號調整一相位資訊。
  2. 如請求項1所述之對相位偏移修正之雙聲道平衡方法，其中在計算該雙聲道訊號之該取樣延遲資訊之步驟中，該收音單元與該左揚聲單元相距一第一距離，該收音單元與該右揚聲單元相距一第二距離，該取樣延遲資訊相關於該第一距離與該第二距離之差。
  3. 如請求項1所述之對相位偏移修正之雙聲道平衡方法，其中在產生該正向測試音檔或該環繞測試音檔之步驟中，更計算該正向測試音檔之一正向音壓振幅資訊或該環繞測試音檔之一環繞音壓振幅資訊。
  4. 如請求項1所述之對相位偏移修正之雙聲道平衡方法，其中在估計該相位偏移量資訊之步驟中，係同時依據該正向測試音檔及該環繞測試音檔，估計該相位偏移量資訊。
  5. 如請求項1所述之對相位偏移修正之雙聲道平衡方法，其中在確認該相位偏移方向資訊之步驟中，係播放一正向左偏移測試音檔、一環繞左偏移測試音檔、一正向右偏移測試音檔及一環繞左偏移測試音檔，並依據該正向左偏移測試音檔之一正向左偏移音壓振幅資訊、一環繞左偏移測試音檔之一環繞左偏移音壓振幅資訊、一正向右偏移測試音檔之一正向右偏移音壓振幅資訊及一環繞左偏移測試音檔之一環繞右偏移音壓振幅資訊確認該各頻帶偏移方向資訊。
  6. 一種電子裝置，包括： 一收音單元； 一左揚聲單元； 一右揚聲單元； 一頻率增益調整單元，係對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊； 一延遲計算單元，係依據該收音單元與該左揚聲單元及該右揚聲單元之一距離資訊，計算該雙聲道訊號之一取樣延遲資訊； 一音檔產生單元，係依據該取樣延遲資訊，產生一正向測試音檔或一環繞測試音檔； 一相位偏移量估計單元，係至少依據該正向測試音檔或該環繞測試音檔，估計一相位偏移量資訊； 一相位偏移方向確認單元，係確認一相位偏移方向資訊；以及 一相位調整單元，係依據該相位偏移量資訊及該偏移方向資訊，對該雙聲道訊號調整一相位資訊。
  7. 如請求項6所述之電子裝置，其中該收音單元與該左揚聲單元相距一第一距離，該收音單元與該右揚聲單元相距一第二距離，該取樣延遲資訊相關於該第一距離與該第二距離之差。
  8. 如請求項6所述之電子裝置，其中該音檔產生單元更計算該正向測試音檔之一正向音壓振幅資訊或該環繞測試音檔之一環繞音壓振幅資訊。
  9. 如請求項6所述之電子裝置，其中該相位偏移量估計單元係同時依據該正向測試音檔及該環繞測試音檔，估計該相位偏移量資訊。
  10. 如請求項6所述之電子裝置，其中該偏移方向確認單元係播放一正向左偏移測試音檔、一環繞左偏移測試音檔、一正向右偏移測試音檔及一環繞左偏移測試音檔，並依據該正向左偏移測試音檔之一正向左偏移音壓振幅資訊、一環繞左偏移測試音檔之一環繞左偏移音壓振幅資訊、一正向右偏移測試音檔之一正向右偏移音壓振幅資訊及一環繞左偏移測試音檔之一環繞右偏移音壓振幅資訊確認該各頻帶偏移方向資訊。
  11. 一種電子裝置，包括： 一頻率增益調整單元，係對一雙聲道訊號，調整一頻率增益資訊； 一相位調整單元，係依據一相位偏移量資訊及一偏移方向資訊，對該雙聲道訊號調整一相位資訊； 一左揚聲單元；以及 一右揚聲單元，該左揚聲單元及該右揚聲單元用以播放調整後之該雙聲道訊號。
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