TWI423584B - 音量調節裝置及音量自動調節方法 - Google Patents

Description

音量調節裝置及音量自動調節方法

本發明涉及一種音響系統，尤其涉及一種音量調節裝置以及音量自動調節方法。

隨著科學技術的不斷發展，人們生活水準的不斷提高，音響系統不再僅僅是各種娛樂場所的專用設備，並且被廣泛地應用于家庭中作為一種享受音樂或觀賞其他娛樂節目的設備。因此，音響系統中的各種音響設備如電視機、功放和音箱等的功能也越來越多，其中音量調節是一種常見的功能。

現有的音響設備的音量調節裝置基本上是在音響設備的面板上設有不同的按鍵或旋鈕，使用者直接操作按鍵或旋鈕來調節音量，或者通過遙控器遠端控制音量調節裝置來調節音量。

採用按鍵或旋鈕的方式調節音量，使用者必須近距離與音響設備接觸來調節音量，由於聲音會隨著聆聽的距離衰減，所以不便於控制音量調節到遠距離的聆聽效果。採用遙控器的方式調節音量，可以解決上述問題。但是，由於使用者在聆聽音樂的同時可能也在處理其他事務，因而經常離音響設備時遠時近，導致使用者聽到的聲音也是時小時大。為了達到舒適的聆聽音量，那麼使用者必須操作遙控器來調節音量，這給使用者造成了不便。因此， 現有的音量調節裝置無法根據距離遠近的變化自動調節音量。

有鑒於此，有必要提供一種自動調節音量的音量調節裝置。

此外，有必要提供一種使用該音量調節裝置的音量自動調節方法。

一種音量調節裝置，包括記憶體、超聲波發射器、超聲波接收器、檢測單元、計時單元、測距單元、音量調節單元以及聲音輸出單元。該記憶體用於存儲各聆聽距離相應的參考音量。該超聲波發射器用於發射超聲波。該超聲波接收器用於接收物體反射回來的超聲波。該檢測單元用於檢測物體反射回來的超聲波的頻率是否發生變化。該計時單元自發射超聲波開始計時，並當該檢測單元檢測到物體反射回來的超聲波的頻率發生變化時輸出計時時間。該測距單元根據該計時時間以及超聲波傳播速度計算出聆聽距離。該控制單元用于選擇與該聆聽距離相應的參考音量，並根據該參考音量發送音量調節指令至該音量調節單元。該音量調節單元接收一音源訊號，並回應該音量調節指令調節該音源訊號的音量到該參考音量。該聲音輸出單元輸出與該調節後的音源訊號相應的聲音。

一種音量自動調節方法，包括：發射超聲波，計時單元開始計時；接收物體反射回來的超聲波；判斷物體反射回來的超聲波的頻率是否發生變化； 若物體反射回來的超聲波的頻率發生變化，計時單元計算並輸出超聲波從發射至從物體上反射回來的超聲波傳播時間；根據超聲波傳播時間和超聲波傳播速度計算聆聽距離；調節音量到與聆聽距離對應的參考音量。

上述音量調節裝置及音量自動調節方法，可以通過感測聆聽者到音量調節裝置的遠近而自動對音量進行調節，實現了音量調節智能化。

10‧‧‧聆聽者

20‧‧‧超聲波收發模塊

22‧‧‧超聲波發射器

24‧‧‧超聲波接收器

26‧‧‧檢測單元

28‧‧‧計時單元

40‧‧‧測距單元

42‧‧‧輸入單元

50‧‧‧控制單元

60‧‧‧記憶體

70‧‧‧音量調節單元

80‧‧‧顯示器

90‧‧‧聲音輸出單元

200‧‧‧音量調節裝置

圖1為一較佳實施方式之音量調節裝置模組圖。

圖2為一較佳實施方式之音量自動調節方法流程圖。

圖3為各聆聽距離相應之參考音量示意圖。

請參看圖1，一較佳實施方式的音量調節裝置200包括超聲波收發模組20、測距單元40、輸入單元42、控制單元50、記憶體60、音量調節單元70、顯示器80以及聲音輸出單元90。

超聲波收發模組20具有一定的控制範圍，其包括超聲波發射器22、超聲波接收器24、檢測單元26以及計時單元28。

超聲波發射器22向其控制範圍內發射一超聲波，同時向計時單元28發送一時間驅動訊號。

計時單元28接收到該時間驅動訊號後，計時單元28被置0並開始計時。

超聲波接收器24接收從所述控制範圍內的物體上反射回來的超聲 波。根據多普勒效應原理，即超聲波受到相對於超聲波接收發器20移動的物體反射時，超聲波接收器24接收到從該移動物體上反射回來的超聲波將發生多普勒效應。也就是說，當該移動物體相向於超聲波接收發器20運動時，超聲波接收器24接收到從該移動物體上反射回來的超聲波的頻率會變高；而移動物體相背於超聲波接收發器20運動時，超聲波接收器24接收到從該移動物體反射回來的超聲波的頻率會變低。

當聆聽者10在所述控制範圍內移動時，超聲波接收器24接收到的反射波是由三部分疊加而成。第一部分為發射器直接傳來的超聲波，這部分超聲波頻率和發射的超聲波相同；第二部分為由靜止物體(如牆壁、傢俱等)反射回來的超聲波，這部分超聲波的頻率也和反射的超聲波頻率相同；第三部分為聆聽者10身上反射回來的超聲波，由於聆聽者10移動而發生多普勒效應，這部分反射波的頻率和發射的超聲波頻率存在一個差頻。

檢測單元26，將超聲波接收器24傳送過來的反射波進行檢測。若檢測單元26檢測到與發射的超聲波頻率不同的超聲波時，檢測單元26可以判斷該與發射的超聲波頻率不同的超聲波就是從聆聽者10身上反射回來的超身波，則檢測單元26向計時單元28發送一輸出訊號。

計時單元28接收到該輸出訊號後，計算出超聲波從發射至從聆聽者10身上反射回來的傳播時間△t，並將該超聲波傳播時間△t輸出給測距單元。

測距單元40，基於超聲波傳播時間△t和超聲波傳的播速度ν ，依照公式△s=ν．△t/2，計算出聆聽者10到音量調節裝置200的當前聆聽距離△s。其中超聲波的傳播速度ν可根據實際環境測量到的數值在測距單元40中預先設定。

請同時參看圖3，記憶體60用於存儲各聆聽距離L相應的參考音量V_L。

控制單元50，根據測距單元40所計算出的當前聆聽距離△s，在記憶體60中查找與所述聆聽距離△s相應的參考音量V_L。例如：當前聆聽距離△s為0.4m，那麼其與記憶體60中預先設定的聆聽距離L 0~0.5m相對應，即可以確定要插找查找的參考音量V_L為85dB。當查找到與當前聆聽距離△s相應的參考音量V_L後，控制單元50將所查找的參考音量V_L與當前的音量進行比較。若所查找的參考音量V_L與當前的音量不相同，控制單元50產生一音量調節指令，並將參考音量V_L發送至顯示器80。

音量調節單元70接收一音源訊號，並回應控制單元50產生的音量調節指令，將該音源訊號的當前音量調節到參考音量V_L。另外，音量調節單元70調節音量後，若計時單元28當前的計時時間已經達到預設時間，則計時單元28輸出一觸發訊號給超聲波發射器22，超聲波發射器22回應該觸發訊號重新發射一超聲波。該預設時間根據超聲波收發模組20的控制範圍進行設定，其為超聲波從發射到從所述控制範圍內最遠距離的物體上反射回來的傳播時間。

顯示器80顯示參考音量V_L，方便用戶調節音量。

聲音輸出單元90輸出所述音源訊號相應的聲音。

輸入單元42與控制單元50連接，其回應用戶的操作並產生輸入訊號。控制單元50接收該輸入訊號，並根據該輸入訊號調用和執行相應的程式，完成用戶的請求。

可以理解，當聆聽者10在所述控制範圍內處於靜止狀態時，超聲波接收器24接收到的反射波訊號由兩部分疊加而成，第一部分為超聲波發射器22直接傳來的超聲波，這部分超聲波的頻率和發射的超聲波頻率相同；第二部分為靜止物體(如牆壁、傢俱等)發射回來的超聲波，這部分超聲波的頻率和發射的超聲波頻率相同。當計時單元28的累計時間達到預設時間時，檢測單元26一直未檢測到與發射的超聲波頻率不同的超聲波，則計時單元28輸出一觸發訊號給超聲波發射器22，超聲波發射器22回應該觸發訊號重新發射一超聲波。

使用上述音量調節裝置過程中，若聆聽者10在某一位置上打開音量調節裝置200時，可以通過輸入單元42調節音量，輸入單元42回應用戶的操作並產生相應的音量調節訊號，控制單元50接收該音量調節訊號，並命令音量調節單元70調節當前音量。若聆聽者10離開所述位置時或相對於音量調節裝置200運動時，聆聽者10可以開啟自動調節音量功能，音量調節裝置200可以通過超聲波收發模組20感測到聆聽者當前的聆聽距離△s而自動調節音量。

請參看圖2，基於上述音量調節裝置200的音量自動調節方法包括如下步驟：

步驟202，接收音源訊號。音量調節單元70接收一音源訊號。

步驟204，判斷自動調節音量功能是否被開啟。若聆聽者10選擇 了自動調節功能，則音量調節功能被開啟，繼續步驟206；若聆聽者10未選擇自動調節音量功能，則音量調節功能未被開啟，重複步驟204；步驟206，發射超聲波，計時單元26被置0並開始計時。超聲波發射器22向控制範圍內發射一超聲波，同時向計時單元26發送一驅動訊號。計時單元28接收到該驅動訊號後被置0，並開始計時。

步驟208，接收物體反射回來的超聲波。發射的超聲波受到所述控制範圍內的物體反射，形成一反射波。超聲波接收器24接收所述反射波，並將所述反射波送入檢測單元26進行檢測。

步驟210，判斷物體反射回來的超聲波的頻率是否發生變化。檢測單元26接收超聲波接收器24傳送過來反射波後，對該反射波進行檢測；若該反射波的頻率與發射的超聲波的頻率不相同，檢測單元26便認為聆聽者10在所述控制範圍內移動，且該反射波是聆聽者10發生移動而產生多普勒效應的反射波，則向計時單元26發送一輸出訊號，進入步驟214；若該反射波的頻率與發射的超聲波的頻率相同，檢測單元26認為聆聽者10沒有在所述控制範圍內移動，則進入步驟212。

步驟212，判斷超聲波從發射到從物體上反射回來的傳播時間是否達到預設時間。若計時單元28當前的計時時間已經達到預設時間，則超聲波從發射到從物體上反射回來的傳播時間已經達到預設時間，轉向步驟206；若計時單元28當前的計時時間未達到預設時間，則超聲波從發射到從物體上反射回來的傳播時間未達到預設時間轉向步驟208。

步驟214，輸出超聲波從發射到從物體上反射回來的傳播時間。計時單元28接收到檢測單元26發出的輸出訊號後，計算出超聲波發射器22發射超聲波至超聲波接收器24接收到從移動的聆聽者10身上的反射回來的發射波傳播時間△t，並將該傳播時間△t輸出給測距單元40。

步驟216，計算聆聽者到音量調節裝置當前聆聽距離。測距單元40根據傳播時間△t和超聲波的傳播速度ν，依照公式△s=ν．△t/2，計算出聆聽者10到音量調節裝置200的當前聆聽距離△s。

步驟218，查找與當前聆聽距離相應的參考音量。控制單元50根據當前聆聽距離△s，在記憶體60中查找與當前聆聽距離△s相應的參考音量V_L。

步驟220，判斷參考音量與當前的音量是否相同。控制單元50將所查找到的參考音量與當前音量進行比較，若所查找到的參考音量V_L與當前音量相同，則進入步驟224；若所查找到的參考音量V_L與當前音量不相同，則進入步驟222。

步驟222，將音量調節到參考音量並顯示參考音量。控制單元50根據所查找的參考音量向音量調節單元70發送一音量調節指令，音量調節單元70接收到該音量調節指令後，將所述音源訊號的音量調節到所述參考音量V_L。同時，控制單元50根據所查找的參考音量，向顯示器80發送一音量訊號。顯示器80接收到該音量訊號後，顯示所查找的參考音量V_L。

步驟224，判斷計時時間是否達到預設時間。若計時單元28當前所的計時時間已經到預設時間，則轉向步驟206；若計時單元28的計時時間未達到預設時間，則重複步驟224。

在使用上述音量調節裝置200的自動調節音量功能過程中，若存在多個聆聽者10在所述控制範圍內活動時，因為檢測單元40檢測最先檢測到頻率發生變化反射波為距離音量調節裝置200最近的聆聽者10身上反射回去的超聲波，所以感測到的當前聆聽距離為最近的聆聽者10當前的聆聽距離。

綜上所述，由於在音量調節裝置200上增加了超聲波收發模組20，用以感測聆聽者10的移動及當前的聆聽距離△s，並通過預先設定的各聆聽距離相應的參考音量，使音量調節裝置200自動調節音量，從而避免必要的手動操作，使得音量調節裝置200更智能化。

10‧‧‧聆聽者

20‧‧‧超聲波收發模塊

22‧‧‧超聲波發射器

24‧‧‧超聲波接收器

26‧‧‧檢測單元

28‧‧‧計時單元

40‧‧‧測距單元

42‧‧‧輸入單元

50‧‧‧控制單元

60‧‧‧記憶體

70‧‧‧音量調節單元

80‧‧‧顯示器

90‧‧‧聲音輸出單元

200‧‧‧音量調節裝置

Claims (8)

1. 一種音量調節裝置，包括音量調節單元和聲音輸出單元，該音量調節單元接收一音源訊號並調節該音源訊號的音量，該聲音輸出單元輸出經調節後的音源訊號相應的聲音；其改良在於：該音量調節裝置還包括：記憶體，用於存儲各聆聽距離相應的參考音量；超聲波發射器，用於發射超聲波；超聲波接收器，用於接收物體反射回來的超聲波；檢測單元，用於檢測物體反射回來的超聲波的頻率是否發生變化；計時單元，自發射超聲波開始計時，並當該檢測單元檢測到物體反射回來的超聲波的頻率發生變化時輸出計時時間；測距單元，根據該計時時間以及超聲波傳播速度計算出聆聽距離；控制單元，用于選擇與該聆聽距離相應的參考音量，並根據該參考音量發送音量調節指令至該音量調節單元；其中，該音量調節單元回應該音量調節指令，調節音量到該參考音量；若該檢測單元檢測到物體反射回來的超聲波的頻率不發生變化，且該計時單元的計時時間未達到預設時間時，該計時單元無輸出；若該檢測單元檢測到物體反射回來的超聲波的頻率不發生變化，且該計時單元計時的時間已經達到預設時間時，該計時單元向該超聲波發射器發送一觸發訊號以觸發該超聲波發射器重新發射超聲波，計時單元重新計時。
2. 如申請專利範圍第1項所述之音量調節裝置，其中控制音量調節單元調節音量到該參考音量後，若該計時單元的計時時間達到預設時間，該計時單元向該超聲波發射器發送一觸發訊號以觸發該超聲波發射器重新發射 超聲波，該計時單元重新計時。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之音量調節裝置，其中該預設時間為超聲波從發射到從控制範圍內最遠距離的物體上反射回來的傳播時間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之音量調節裝置，其中該頻率發生變化的超聲波為聆聽者發生移動而產生多普勒效應的超聲波。
5. 一種音量自動調節方法，包括：發射超聲波，計時單元開始計時；接收物體反射回來的超聲波；判斷物體反射回來的超聲波的頻率是否發生變化；若物體反射回來的超聲波的頻率發生變化，計時單元計算並輸出超聲波從發射至從物體上反射回來的超聲波傳播時間；根據超聲波傳播時間和超聲波傳播速度計算聆聽距離；調節音量到與聆聽距離對應的參考音量；若物體反射回來的超聲波的頻率不發生變化，且超聲波從發射至從物體上反射回來的超聲波時間未達到預設時間，則計時單元無輸出；若物體反射回來的超聲波的頻率不發生變化，且超聲波從發射至從物體上反射回來的超聲波時間已經達到預設時間，則重新發射超聲波，計時單元重新計時。
6. 如申請專利範圍第5項所述之音量自動調節方法，其中還包括如下步驟：調節音量到與聆聽距離相對應的音量後，若計時時間達到預設時間，則重新發射超聲波，計時單元重新計時。
7. 如申請專利範圍第5或6項所述之音量自動調節方法，其中該預設時間為超聲波從發射到從控制範圍內最遠距離的物體上反射回來的傳播時間。
8. 如申請專利範圍第5項所述之音量自動調節方法，其中在調節音量到與聆聽距離對應的參考音量的步驟前，還包括如下步驟：選擇與聆聽距離對 應的參考音量。