TWI484832B - 調整音質的方法及電子裝置 - Google Patents

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Yu Sheng Lee
Yu Chieh Lai
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Description

調整音質的方法及電子裝置
本發明是有關於一種電子裝置及提供電子裝置之揚聲系統的方法，且特別是有關於一種具有撐架及揚聲器的電子裝置及提供該電子裝置之揚聲系統的方法。
隨著科技的進步，可攜式電子裝置(portable electronic device)(如行動電話、平版電腦...等)的使用已越來越普遍。與一般電子裝置不同的是，可攜式電子裝置為了追求其攜帶時的便利性，其外型設計通常是力求輕薄短小。相對地，內置於可攜式電子裝置的揚聲器其尺寸也逐漸地縮小。然而，因內置揚聲器的尺寸的縮小，其音質通常也會變差，而造成部份對音質有較高要求的使用者的不滿。
本發明提供一種具有撐架及揚聲器的電子裝置。電子裝置的發聲模式可於兩種模式之間切換，而使電子裝置的中程音質(acoustic middle range sound quality)及低音音質(acoustic bass sound quality)可分別地被調整。
本發明提供一種提供電子裝置之揚聲系統的方法，其藉由改變電子裝置之撐架的擺設位置，使電子裝置的中程音質及低音音質可分別地被調整。
本發明提出一種電子裝置，其包括機體、揚聲器以及撐架。上述的機體具有擺放空間及通道，而擺放空間與通道連通。揚聲器設置於擺放空間中。撐架具有與通道耦接的第一端，而撐架可相對於機體移動。
本發明提出一種提供電子裝置之揚聲系統的方法。上述方法包括將電子裝置的揚聲器設置於電子裝置的機體的擺放空間中。上述方法還包括將撐架耦接於機體的通道。其中擺放空間與通道互相連通。撐架可相對於機體移動。
在本發明之一實施例中，上述的撐架設置於通道中。
在本發明之一實施例中，相較於不具有上述撐架的電子裝置所發出的中音(acoustic middle range)的聲壓位準(sound pressure level)，具有上述撐架的電子裝置所發出的中聲的聲壓位準被提升。
在本發明之一實施例中，當上述撐架設置於通道中時，空隙形成於撐架及通道之間。
在本發明之一實施例中，上述的電子裝置的中程提升(middle range boost)的共鳴頻率取決於空隙的體積。
在本發明之一實施例中，當撐架設置於通道中時，內室形成於撐架與揚聲器之間。
在本發明之一實施例中，上述的電子裝置的中程提升的共鳴頻率以f0 表示，而f0 =。其中，，L為等於的電桿值，C為等於的電容值，D為空隙的體積的數值部份，WK 為撐架的寬度的數值部份，LK 為撐架的長度的數值部份，而V為內室的體積的數值部份。
在本發明之一實施例中，上述的電子裝置更包括樞紐，用以將撐架耦接至通道。
在本發明之一實施例中，上述的電子裝置更包括樞紐，用以將撐架耦接至通道。
在本發明之一實施例中，上述的通道的長度為上述擺放空間的長度的兩倍以上。
在本發明之一實施例中，上述的通道沿著上述機體的中線設置。
在本發明之一實施例中，上述的通道設置於上述機體的一端。
在本發明之一實施例中，上述的電子裝置更包括一觸控螢幕，用以作為電子裝置的操作介面。
在本發明之一實施例中，上述的撐架包括第二端，其可移動於通道中的第一位置和通道外的第二位置之間。
在本發明之一實施例中，上述的第二端自通道移出，而撐架與機體之間形成夾角。上述的夾角與使用者的距離之間的關係表示為s2 =r2 +t2 -2×r×t×cosφ和φ=+θ。其中，r為揚聲器至機體之頂端的距離，s為頂端至使用者的耳朵的距離，而t為揚聲器至使用者的耳朵的距離，θ為撐架與機體之間的夾角，而φ為揚聲器至使用者的耳朵的聲音路徑與撐架之間的夾角。
在本發明之一實施例中，相較於不具有撐架的電子裝置所發出的低音的聲壓位準，具有其第二端移至第二位置的撐架的電子裝置其所發出的低音的聲壓位準被提升。
在本發明之一實施例中，上述方法更包括將撐架的第二端從通道中的第一位置設置到通道外的第二位置。
在本發明之一實施例中，當撐架設置於通道中時，空隙形成於撐架及通道之間，且內室形成於撐架與揚聲器之間。
基於上述，在本發明之實施例中，可藉由改變電子裝置之撐架的擺設位置，分別地調整電子裝置的中程音質(acoustic middle range sound quality)及低音音質(acoustic bass sound quality)。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在此所揭露的具體實施例總結地陳述於後。必須瞭解地，這樣的陳述方式僅是提供讀者關於本發明具體實施例的簡潔摘要，然而這並非用以限定本發明。本發明實際上可包含未列於下述說明中的其他多個面向。
下面將參考附圖詳細闡述本發明的實施例，附圖舉例說明了本發明的示範實施例，其中相同標號指示同樣的或功能相似的組件。
請參考圖1，圖1為本發明一實施例之電子裝置100的爆炸圖。電子裝置100包括機體110、揚聲器120以及撐架130。機體110具有擺放空間112及通道114，而擺放空間112與通道114連通。揚聲器120設置於擺放空間112中，且可產生聲波。揚聲器120可為壓電式(piezoelectric)、磁致伸縮式(magnetostrictive)、靜電式(electrostatic)、帶磁式(ribbon magnetic)、平面磁式(planar magnetic)、彎曲波式(bending wave)、分散模式型(distributed mode)或平面式(flat panel)揚聲器。揚聲器120可包括用以發聲的揚聲器陣列。撐架130可為撐架或拖架，而由金屬、聚合物、塑膠或其結合物所構成，其表面可具有其他組織或紋路。撐架130可配合機體110的外型來加以塑型。在本實施例中，電子裝置100可為行動(mobile)、可攜(portable)或手持(handheld)電子裝置，例如：平版電腦或行動電話。此外，上述的通道114可形成在機體110的任何位置上。在本發明一實施例中，通道114可沿著機體110的中線設置，亦即通道114距離機體110左右兩側邊的距離相等。然而，本發明並不以此為限。換言之，通道114距離機體110左側邊的距離可大於或小於通道114距離機體110右側邊的距離。在本發明之一實施例中，通道114的寬度WG 可等於或大於擺放空間112的寬度WR 。此外，通道114的長度LG 大於擺放空間112的長度LR 。在本發明之一實施例中，上述通道114的長度LG 為擺放空間112的長度LR 的兩倍以上。
請參考圖2，圖2為圖1電子裝置100的撐架130閉合時的立體示意圖。撐架130設置於通道114中，並具有第一端134及第二端136。其中，第一端134與第二端136可彼此相對。當撐架130閉合，而使撐架130設置於通道114內時，第一端134及第二端136都被收納至通道114內，且電子裝置100的聲音模式會調整為第一模式。其中，因使用者通常會在進行通話時將撐架130閉合，故上述的第一模式亦可稱為語音模式(voice mode)。
請參考圖3及圖4，圖3為圖2之電子裝置100沿虛線A-A’的剖面圖，而圖4為圖2之電子裝置100於位置P的局部放大圖。在本發明一實施例中，當電子裝置100的撐架130閉合於通道114內時，空隙D會形成於撐架130與機體110之間。其中，空隙D可大於0.1豪米。另外，因擺放空間112的體積大於揚聲器120的體積，故當撐架130設置於通道114內時，內室122會形成於撐架130與揚聲器120之間。揚聲器120所產生的聲音會通過內室122至空隙D而在撐架130與機體110之間產生共鳴。
請參考圖5，圖5為圖3之電子裝置100的等效電路圖，用以表示當撐架130閉合時，電子裝置100的等效電路。其中，信號源Sc表示揚聲器120所接收到的電子信號，C表示內室122的等效電容值，L表示撐架130與機體110之間的等效電桿值，而R表示聲音傳遞至空中時的電阻值。其中，內室122的大小會影響電容值C的大小，而空隙D的大小會影響電桿值L的大小。電子裝置100的等效電路為電阻-電桿-電容(RLC)振盪電路，而電子裝置100的中程提升(middle range boost)的共鳴頻率以f0 表示，而f0 等於。中程(middle range)為可聽聲譜(audible sound spectrum)中最具象徵性的部份，也是樂器所發出聲音的最基本部份，且最重的亦是人聲所展現之所在。中程的區域包括人耳最熟悉的多數聲音，而來自聲音真實重現的差異大多可被輕易地察覺。這是為何高品質的中程驅動器須具有低失真再生(low-distortion reproduction)能力的主要原因。因此，當使用者使用電話進行通話時，如何達成高品質的中頻(middle range frequency)的人聲再生則顯得重要。電子裝置100的中程提升的共鳴頻率f0 取決於空隙D的體積。在本發明一實施例中，當設計電子裝置100時，會透過設定空隙D的大小，而使得電子裝置100中程提升的共鳴頻率落在6kHz，而使得電子裝置100有較佳的語音及音樂表現。
再者，電桿值L等於，其單位為亨利(Henry)。D為空隙D的體積以平方公尺為單位時的數值部份。電容值C等於，其單位為法拉(Farad)。WK 為撐架130的寬度以公尺為單位時的數值部份。LK 為撐架130的長度以公尺為單位時的數值部份。V為內室122的體積以平方公尺為單位時的數值部份。因此，當空隙D越大時，電子裝置100的中程提升的共鳴頻率f0 會越大。
請參考圖6和圖2。圖6為電子裝置100的撐架130轉至或移至第二位置P2時，電子裝置100的立體示意圖。第一端134耦接於機體110並可沿軸心132轉動。第二端136則可因第一端134的轉動，而從通道114中的第一位置P1移至通道114外的第二位置P2。當撐架130張開，而使第二端136因第一端134的轉動而自通道114移出至第二位置P2時，電子裝置100的聲音模式會調整為第二模式。因撐架130與機體110之間形成一個角度，故電子裝置100可被立於物體(如：桌子)的表面上。其中，因使用者通常會在播放多媒體檔案(如：音樂檔案、視訊檔案...等)時將撐架130張開，故上述的第二模式亦可稱為多媒體模式(multimedia mode)。電子裝置100的音質可藉由改變撐架130的擺設位置而予以調整，而機體110、揚聲器120及撐架130可被視為電子裝置100的揚聲系統。
請參考圖7。圖7為圖6之電子裝置100沿虛線B-B’的剖面圖。當撐架130張開，而使第二端136因第一端134的轉動而自通道114移出時，因撐架130與機體110之間形成一個角度，故電子裝置100可被立於物體(如：桌子)的表面150上。撐架130可包括軸承或樞紐138，用以使第一端134以可沿軸心132轉動的方式連接第一端134。彈簧140可連接至軸承或樞紐138，並與通道114連接，而使撐架130於開啟位置時可藉由彈簧140的簧力而自通道114移出。此外，軸承或樞紐138可以以其他連接器取代。揚聲器120所產生的聲音會通過內室122而傳向表面150。由於表面150會反射揚聲器120所產生的聲音，故當撐架130張開而立於表面150上時，使用者將會聽到表面150所反射的非直接(indirect)的聲音。因此，電子裝置100所發出的低音的聲壓位準(sound pressure level)會被提升。低音為低頻率或低範圍的聲音。在流行音樂中，低音的部份大多提供和聲及節奏上的支持，故低音對於播放多媒體聲音來說是非常重要的。
請參考圖8。圖8用以說明電子裝置100的聲音繞射情形。在此實施例中，揚聲器120至使用者的耳朵X的聲音路徑(sound path)可被模擬成一個聲音隔離牆(sound isolation wall)。其中，倘若揚聲器120處的聲壓為Pi ，而使用者的耳朵X處的聲壓為Po ，則聲壓Pi 和Po 之間的關係可以下述方程式(1)表示：
其中，聲壓Pi 和Po 的比值的單位為分貝(dB)，f為信號源Sc的頻率，r為揚聲器120至機體110頂端E的距離，s為頂端E至使用者的耳朵X的距離，而t為揚聲器120至使用者的耳朵X的距離。距離r、s和t的單位為公尺。依據方程式(1)，當信號源Sc的頻率增加時，聲壓Po 會降低，故程式(1)可視為一個低音提升方程式(bass boost equation)。由此可知，當撐架130張開時，電子裝置100所發出的低音的聲壓位準可被提升。
此外，假設撐架130垂直於表面150，撐架130與機體110之間的夾角為θ，而聲音路徑與撐架130之間的夾角為φ，則距離r、s、t與夾角θ、φ之間的關係可以下述方程式(2)、(3)表示：
s2 =r2 +t2 -2×r×t×cosφ　(2)
請參考圖9，圖9為電子裝置100處於圖2和圖6的關閉位置及開啟位置的聲音頻率響應圖。其中，橫軸表示電子裝置100所產生的聲音之頻率；而縱軸表示電子裝置100所產生的聲音之各頻率所對應的聲壓位準，其單位為分貝。頻率響應曲線92為撐架130閉合時(如圖2所示)所量測到的電子裝置100的聲音頻率響應曲線。頻率響應曲線94為撐架130張開時(如圖6所示)所量測到的電子裝置100的聲音頻率響應曲線。至於頻率響應曲線96則為不使用撐架130的電子裝置的聲音頻率響曲線。如圖9所示，頻率響應曲線92具有一中程提升(middle range boost)B1，而這表示當撐架130設置於通道114內時，電子裝置100所發出的中音的聲壓位準會被提升。換言之，當撐架130的第二端136設置於通道114內時，電子裝置100所發出的中音的聲壓位準會落於第一範圍R1。當撐架130的第二端136因第一端134的轉動而自通道114移出時，電子裝置100所發出的中音的聲壓位準會落於第二範圍R2。其中，第一範圍R1高於第二範圍R2。此外，頻率響應曲線94具有一低音提升(bass boost)B2，而這表示當第二端136因第一端134的轉動而自通道114移出時，電子裝置100所發出的低音的聲壓位準會被提升。換言之，當撐架130的第二端136設置於通道114內時，電子裝置100所發出的低音的聲壓位準會落於第三範圍R3。當撐架130的第二端136因第一端134的轉動而自通道114移出時，電子裝置100所發出的低音的聲壓位準會落於第四範圍R4。其中，第三範圍R3低於第四範圍R4。如此一來，電子裝置的發聲模式可於兩種模式之間切換，而使電子裝置的中程音質(acoustic middle range sound quality)及低音音質(acoustic bass sound quality)可分別地被調整。
在本發明一實施例中，上述的電子裝置100可為行動電話或平版電腦，但本發明並不以此為限。此外，在本發明一實施例中，電子裝置100可另包括一觸控螢幕，用以作為使用者操作電子裝置100的介面。
綜上所述，在本發明之實施例中，可藉由改變電子裝置之撐架的擺設位置，分別地調整電子裝置的中程音質及低音音質。
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，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。
92、94、96．．．頻率響應曲線
100．．．電子裝置
110．．．機體
112．．．擺放空間
114．．．通道
120．．．揚聲器
130．．．撐架
132．．．軸心
134．．．第一端
136．．．第二端
138．．．軸承或樞紐
140．．．彈簧
150．．．表面
LG 、LK 、LR ．．．長度
WG 、WK 、WR ．．．寬度
A-A’、B-B’．．．剖面線
r、s、t．．．距離
B1．．．中程提升
B2．．．低音提升
C．．．等效電容值
D．．．空隙
E．．．頂端
L．．．等效電桿值
P．．．位置
P1．．．第一位置
P2．．．第二位置
R．．．電阻值
R1．．．第一範圍
R2．．．第二範圍
R3．．．第三範圍
R4．．．第四範圍
Sc．．．信號源
θ、φ．．．夾角
X．．．耳朵
圖1為本發明一實施例之電子裝置的爆炸圖。
圖2為圖1電子裝置的撐架閉合時的立體示意圖。
圖3為圖2之電子裝置沿虛線A-A’的剖面圖。
圖4為圖2之電子裝置於位置P的局部放大圖。
圖5為圖3之電子裝置的等效電路圖。
圖6為圖2的電子裝置的撐架轉至或移至第二位置P2時，電子裝置的立體示意圖。
圖7為圖6之電子裝置沿虛線B-B’的剖面圖。
圖8用以說明電子裝置的聲音繞射情形。
圖9為電子裝置處於圖2和圖6的關閉位置及開啟位置的聲音頻率響應圖。
100．．．電子裝置
110．．．機體
112．．．擺放空間
114．．．通道
120．．．揚聲器
130．．．撐架
134．．．第一端
136．．．第二端
LG 、LK 、LR ．．．長度
WG 、WK 、WR ．．．寬度

Claims (21)

  1. 一種電子裝置，包括：一機體，具有一擺放空間及一通道，該擺放空間與該通道連通；一撐架，包括一第一端與一第二端，該第一端與該通道耦接，該撐架相對於該機體移動；以及一揚聲器，設置於該擺放空間中，該揚聲器面向該撐架，用於產生一聲波，當該第二端設置於該通道中時，該撐架與該揚聲器之間形成一內室，用於與該聲波產生共鳴，當該第二端設置於該通道外時，該聲波經由該通道向電子裝置外發聲。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該撐架設置於該通道中。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中與不具有該撐架的電子裝置所發出的中音(acoustic middle range)的聲壓位準相較之下，具有該撐架的該電子裝置所發出的中聲的聲壓位準被提升。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中當該撐架設置於該通道中時，一空隙形成於該撐架及該通道之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中該電子裝置的一中程提升(middle range boost)的一共鳴頻率取決於該空隙的體積。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該電 子裝置的一中程提升的一共鳴頻率以f0 表示， L為等於的電桿值，C為等於的電容值，D為該空隙的體積的數值部份，WK 為該撐架的寬度的數值部份，LK 為該撐架的長度的數值部份，V為該內室的體積的數值部份。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括一樞紐，用以將該撐架耦接至該通道。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該通道的長度為該擺放空間的長度的兩倍以上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該通道沿著該機體的中線設置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該通道設置於該機體的一端。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包括一觸控螢幕，用以作為該電子裝置的操作介面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該撐架的該第二端移動於該通道中的一第一位置以及該通道外的一第二位置之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該第二端自該通道移出，而該撐架與該機體之間形成一夾角，該夾角與一使用者的距離之間的關係表示為 s2 =r2 +t2 -2×r×t×cosφ，以及 其中，r為該揚聲器至該機體之頂端的距離，s為該頂端至該使用者的耳朵的距離，而t為該揚聲器至該使用者的耳朵的距離，θ 為該撐架與該機體之間的夾角，而φ為該揚聲器至該使用者的耳朵的一聲音路徑與該撐架之間的夾角。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的電子裝置，其中與不具有該撐架的電子裝置所發出的低音的聲壓位準相較之下，具有其該第二端移至該第二位置的該撐架的該電子裝置其所發出的低音的聲壓位準被提升。
  15. 一種提供一電子裝置之一揚聲系統的方法，包括：將該電子裝置的一揚聲器，設置於該電子裝置的一機體的一擺放空間中；以及將一撐架的一第一端與該機體的一通道耦接，其中該擺放空間與該通道互相連通；其中該撐架相對於該機體移動，該撐架包括該第一端以及一第二端，該揚聲器面向該撐架，用於產生一聲波，當該第二端設置於該通道中時，該撐架與該揚聲器之間形成一內室，用於與該聲波產生共鳴，當該第二端設置於通道外時，該聲波經由該通道向電子裝置外發聲。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中該撐架的該第二端移動於該通道中的一第一位置以及該通道外的 一第二位置之間。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的方法，更包括：將該撐架的該第二端從該通道中的該第一位置設置到該通道外的該第二位置。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中與不具有該撐架的電子裝置所發出的低音的聲壓位準相較之下，具有其該第二端移至該第二位置的該撐架的該電子裝置其所發出的低音的聲壓位準被提升。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的方法，更包括：將該撐架設置於該通道中；其中一空隙形成於該撐架及該通道之間，且一內室形成於該撐架與該揚聲器之間。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中與不具有該撐架的電子裝置所發出的中音(acoustic middle range)的聲壓位準相較之下，具有該撐架的該電子裝置所發出的中聲的聲壓位準被提升。
  21. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中該通道的長度為該擺放空間的長度的兩倍以上。
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