TWI651970B - 分音裝置 - Google Patents

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林志明
林致宏
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Abstract

本發明揭露一種分音裝置，耦接揚聲器。揚聲器包含第一揚聲單元及第二揚聲單元，分別對應於第一音頻範圍與第二音頻範圍。第一音頻範圍高於第二音頻範圍。分音裝置包含輸入單元、第一分音單元及第二分音單元。輸入單元接收類比聲音訊號。第一分音單元對類比聲音訊號進行分頻，以產生對應於第一音頻範圍之第一類比聲音輸出訊號至第一揚聲單元。第二分音單元先將類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號並進行分頻產生對應於第二音頻範圍之數位聲音輸出訊號後，再轉換為對應於第二音頻範圍之第二類比聲音輸出訊號並輸出至第二揚聲單元。

Description

分音裝置
本發明係與音訊之分頻有關，尤其是關於一種應用於揚聲器之複合式分音裝置。
傳統上，應用於揚聲器之分音裝置大致可分為兩大類：第一類是採用被動分頻方法的類比式(Analog)分音裝置，而第二類則是採用主動分頻方法的數位式(Digital)分音裝置。
傳統的類比式分音裝置採用被動分頻方法對聲音訊號進行分頻時所遭遇到的最大問題在於：分頻點不易調整以及分頻元件體積過大。至於傳統的數位式分音裝置採用主動分頻方法對聲音訊號進行分頻時所遭遇到的最大問題在於：對聲音訊號進行取樣時，由於取樣頻率仍有其極限，故相當容易出現取樣失真的現象，尤其是當聲音訊號之頻率範圍處於高頻時，這種取樣失真的現象更為嚴重。
舉例而言，如圖1所示，若傳統的數位式分音裝置採用採用主動分頻方法分別於時間t1~t7對原始聲音訊號WF1進行取樣，則將取樣點P1~P7連接而成的取樣聲音訊號WF2之波形明顯不同於原始聲音訊號WF1之波形，代表傳統的數位式分音裝置之取樣失真的現象相當嚴重，一般人都可輕易聽出揚聲器所播放的聲音 明顯失真。因此，上述問題均亟待克服。
有鑑於此，本發明提出一種分音裝置，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種分音裝置。於此實施例中，分音裝置耦接一揚聲器。揚聲器至少包含一第一揚聲單元及一第二揚聲單元。第一揚聲單元與第二揚聲單元分別對應於一第一音頻範圍與一第二音頻範圍。第一音頻範圍高於第二音頻範圍。分音裝置包含一輸入單元、一第一分音單元及一第二分音單元。輸入單元用以接收一輸入訊號且輸入訊號為一類比聲音訊號。第一分音單元耦接於輸入單元與第一揚聲單元之間，用以對類比聲音訊號進行分頻，以產生對應於第一音頻範圍之一第一類比聲音輸出訊號至第一揚聲單元。第二分音單元耦接於輸入單元與第二揚聲單元之間，用以先將類比聲音訊號轉換為一數位聲音訊號並進行分頻產生對應於第二音頻範圍之一數位聲音輸出訊號後，再轉換為對應於第二音頻範圍之一第二類比聲音輸出訊號並輸出至第二揚聲單元。
於一實施例中，第一分音單元為一類比分音器，用以對類比聲音訊號進行一被動分頻。
於一實施例中，第一分音單元包含一高通濾波器(High-pass filter)，並且高通濾波器為一電阻-電容高通濾波器(RC high-pass filter)、一主動高通濾波器(Active high-pass filter)、一切比 雪夫高通濾波器(Chebyshev high-pass filter)或一巴特沃斯高通濾波器(Butterworth high-pass filter)。
於一實施例中，分音裝置更包含一第一放大單元，耦接於輸入單元與第一分音單元之間，用以將輸入單元輸出的類比聲音訊號放大後再傳送至第一分音單元。
於一實施例中，分音裝置更包含一第一放大單元，耦接於第一分音單元與第一揚聲單元之間，用以將第一分音單元輸出的第一類比聲音輸出訊號放大後再傳送至第一揚聲單元。
於一實施例中，分音裝置更包含一第二放大單元，耦接於第二分音單元與第二揚聲單元之間，用以將第二類比聲音輸出訊號放大後再傳送至第二揚聲單元。
於一實施例中，揚聲器還包含一第三揚聲單元，第三揚聲單元耦接第二分音單元，第三揚聲單元對應於一第三音頻範圍，第三音頻範圍低於第一音頻範圍且異於第二音頻範圍，第二分音單元先將類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號並進行分頻產生對應於第三音頻範圍之數位聲音輸出訊號後，再轉換為對應於第三音頻範圍之第三類比聲音輸出訊號並輸出至第三揚聲單元。
於一實施例中，分音裝置更包含一第三放大單元，耦接於第二分音單元與第三揚聲單元之間，用以將第三類比聲音輸出訊號放大後再傳送至第三揚聲單元。
於一實施例中，第二分音單元包含一類比數位轉換單元、一第二分音器及一數位類比轉換單元。類比數位轉換單元 耦接輸入單元，用以將類比聲音訊號轉換為數位聲音訊號。第二分音器耦接類比數位轉換單元，用以對數位聲音訊號進行分頻，以產生對應於第二音頻範圍之數位聲音輸出訊號。數位類比轉換單元耦接於第二分音器與第二揚聲單元之間，用以將數位聲音輸出訊號轉換為對應於第二音頻範圍之第二類比聲音輸出訊號並輸出至第二揚聲單元。
於一實施例中，第二分音器為一數位訊號處理器，用以對該數位聲音訊號進行一主動分頻。
根據本發明之另一具體實施例亦為一種分音裝置。於此實施例中，分音裝置耦接一揚聲器，揚聲器包含一第一揚聲單元及一第二揚聲單元，第一揚聲單元與第二揚聲單元分別對應於一第一音頻範圍與一第二音頻範圍，第一音頻範圍高於第二音頻範圍。分音裝置包含一輸入單元、一第一分音單元及一第二分音單元。輸入單元用以接收一輸入訊號且輸入訊號為一類比聲音訊號。第一分音單元耦接第一揚聲單元，用以接收對應於第一音頻範圍之一第一類比聲音輸出訊號並進行分頻後輸出至第一揚聲單元。第二分音單元分別耦接輸入單元、第二揚聲單元及第一分音單元，用以先將類比聲音訊號轉換為一數位聲音訊號並對數位聲音訊號進行分頻產生對應於第一音頻範圍之一第一數位聲音輸出訊號與對應於第二音頻範圍之一第二數位聲音輸出訊號後，再分別轉換為對應於第一音頻範圍之第一類比聲音輸出訊號與對應於第二音頻範圍之一第二類比聲音輸出訊號，並將第一類比聲音 輸出訊號及第二類比聲音輸出訊號分別輸出至第一分音單元及第二揚聲單元。
根據本發明之另一具體實施例亦為一種分音裝置。於此實施例中，分音裝置耦接一揚聲器，揚聲器包含一第一揚聲單元及一第二揚聲單元，第一揚聲單元與第二揚聲單元分別對應於一第一音頻範圍與一第二音頻範圍，第一音頻範圍高於第二音頻範圍。分音裝置包含一輸入單元、一第一分音單元及一第二分音單元。輸入單元用以接收一輸入訊號且輸入訊號為一數位聲音訊號。第一分音單元耦接第一揚聲單元，用以接收對應於第一音頻範圍(高頻)之一第一類比聲音輸出訊號並進行分頻後輸出至第一揚聲單元。第二分音單元分別耦接輸入單元、第二揚聲單元及第一分音單元，用以先對數位聲音訊號進行分頻產生對應於第一音頻範圍(高頻)之一第一數位聲音輸出訊號與對應於第二音頻範圍(非高頻)之一第二數位聲音輸出訊號後，再分別轉換為對應於第一音頻範圍(高頻)之第一類比聲音輸出訊號與對應於第二音頻範圍(非高頻)之一第二類比聲音輸出訊號，並將第一類比聲音輸出訊號及第二類比聲音輸出訊號分別輸出至第一分音單元及第二揚聲單元。
相較於先前技術，本發明之分音裝置係屬於複合式分音裝置，可結合類比式被動分頻方法與數位式主動分頻方法各自的優點，當本發明之複合式分音裝置應用於揚聲器進行音訊之分頻時，不僅能夠有效改善傳統的類比式被動分頻方法所遭遇到 的分頻點不易調整及分頻元件體積過大等缺點，亦能夠有效解決傳統的數位式主動分頻方法所造成的高頻音訊取樣失真之問題，故本發明之複合式分音裝置可同時達到分頻點易調整、分頻元件體積縮小及高頻音訊取樣不會失真等具體功效，藉以克服先前技術所遭遇之種種問題。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
t1~t7‧‧‧時間
P1~P7‧‧‧取樣點
WF1‧‧‧原始聲音訊號
WF2‧‧‧取樣聲音訊號
1、3‧‧‧分音裝置
2、4‧‧‧揚聲器
10、30‧‧‧輸入單元
11、31‧‧‧第一分音單元
12、32‧‧‧第二分音單元
13、33‧‧‧第一放大單元
14、34‧‧‧第二放大單元
15、35‧‧‧第三放大單元
21、41‧‧‧第一揚聲單元
22、42‧‧‧第二揚聲單元
23、43‧‧‧第三揚聲單元
120、320‧‧‧ADC(類比-數位轉換單元)
122、322‧‧‧第二分音器
124、324‧‧‧DAC(數位-類比轉換單元)
SAIN‧‧‧類比聲音訊號
SAOUT1‧‧‧第一類比聲音輸出訊號
SAOUT1’‧‧‧分頻後之第一類比聲音輸出訊號
SAOUT2‧‧‧第二類比聲音輸出訊號
SAOUT3‧‧‧第三類比聲音輸出訊號
SD‧‧‧數位聲音訊號
SDOUT‧‧‧數位聲音輸出訊號
Vin‧‧‧輸入電壓
Vout‧‧‧輸出電壓
C、C1~C6‧‧‧電容
R、R1~R2‧‧‧電阻
L1~L6‧‧‧電感
圖1係繪示先前技術中之高頻聲音訊號取樣失真的示意圖。
圖2、圖4至圖6係分別繪示根據本發明之不同具體實施例中之分音裝置的功能方塊圖。
圖3A至圖3D係分別繪示不同的高通濾波器之電路結構。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種分音裝置。於此實施例中，分音裝置耦接一揚聲器，例如一喇叭裝置。揚聲器至少包含兩個揚聲單元，其中一個揚聲單元所對應的音頻範圍高於另一個揚聲單元所對應的音頻範圍。
舉例而言，若揚聲器包含兩個揚聲單元，則該兩個揚聲單元可分別對應於高音與低音的音頻範圍；若揚聲器包含三個揚聲單元，則該三個揚聲單元可分別對應於高音、中音與低音 的音頻範圍。
請參照圖2，圖2係繪示根據此實施例中之分音裝置的功能方塊圖。如圖2所示，分音裝置1耦接揚聲器2。分音裝置1包含輸入單元10、第一分音單元11及第二分音單元12。揚聲器2包含第一揚聲單元21及第二揚聲單元22。其中，第一分音單元11耦接於輸入單元10與第一揚聲單元21之間；第二分音單元12耦接於輸入單元10與第二揚聲單元22之間。
需說明的是，此實施例中之揚聲器2的第一揚聲單元21與第二揚聲單元22係分別對應於第一音頻範圍(高頻)與第二音頻範圍(非高頻)，並用以分別播放第一音頻範圍(高頻)與第二音頻範圍(非高頻)的聲音訊號。舉例而言，第一音頻範圍(高頻)可為3KHz~20KHz且第二音頻範圍(非高頻)可為20Hz~3KHz，但不以此為限。
輸入單元10係用以接收輸入訊號。於此實施例中，輸入訊號為一類比聲音訊號SAIN。當輸入單元10接收到類比聲音訊號SAIN時，輸入單元10會將類比聲音訊號SAIN分別傳送至第一分音單元11及第二分音單元12。
當第一分音單元11接收到類比聲音訊號SAIN時，第一分音單元11會對類比聲音訊號SAIN進行類比式的被動分頻處理，以產生對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1並將第一類比聲音輸出訊號SAOUT1輸出至對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元21。當對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元 21接收到同樣對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1時，第一揚聲單元21即可播放第一類比聲音輸出訊號SAOUT1。
需說明的是，此實施例中之第一分音單元11係為類比分音器，用以對類比聲音訊號SAIN進行被動分頻處理，以產生對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1。由於第一分音單元11所產生的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1係對應於高頻的音頻範圍，故第一分音單元11可包含高通濾波器(High-pass filter)。
於實際應用中，第一分音單元11所包含的高通濾波器之電路結構可如同圖3A所示之電阻-電容高通濾波器(RC high-pass filter)電路、圖3B所示之主動高通濾波器(Active high-pass filter)電路、圖3C所示之切比雪夫高通濾波器(Chebyshev high-pass filter)電路、圖3D所示之巴特沃斯高通濾波器(Butterworth high-pass filter)電路或其他任何具有高通濾波功能之電路結構，並不以此為限。
詳細而言，如圖3A所示，電阻-電容高通濾波器(RC high-pass filter)電路係由電阻R與電容C構成，其中電容C係位於輸入電壓Vin與輸出電壓Vout之間且R耦接至電容C與輸出電壓Vout之間；如圖3B所示，主動高通濾波器(Active high-pass filter)電路係由電阻R1~R2、電容C及比較器構成，其中電阻R1與電容C串接於比較器之負輸入端一與輸入電壓Vin之間，而電阻R2之一端耦接至輸出電壓Vout且另一端耦接至比較器之負輸入端一與電阻R1之 間，至於比較器之正輸入端+則是接地。
如圖3C所示，切比雪夫高通濾波器(Chebyshev high-pass filter)電路係由電容C1~C5與電感L1~L6構成，其中電容C1~C5係串接於輸入電壓Vin與輸出電壓Vout之間，而電感L1之一端耦接於輸入電壓Vin與電容C1之間且另一端則接地、電感L2之一端耦接於電容C1與電容C2之間且另一端則接地、電感L3之一端耦接於電容C2與電容C3之間且另一端則接地、電感L4之一端耦接於電容C3與電容C4之間且另一端則接地、電感L5之一端耦接於電容C4與電容C5之間且另一端則接地、電感L6之一端耦接於輸出電壓Vout與電容C5之間且另一端則接地。
如圖3D所示，巴特沃斯高通濾波器(Butterworth high-pass filter)電路係由電容C1~C6與電感L1~L5構成，其中電容C1~C6係串接於輸入電壓Vin與輸出電壓Vout之間，而電感L1之一端耦接於電容C1與電容C2之間且另一端則接地、電感L2之一端耦接於電容C2與電容C3之間且另一端則接地、電感L3之一端耦接於電容C3與電容C4之間且另一端則接地、電感L4之一端耦接於電容C4與電容C5之間且另一端則接地、電感L5之一端耦接於電容C5與電容C6之間且另一端則接地。
當第二分音單元12接收到類比聲音訊號SAIN時，第二分音單元12會先將類比聲音訊號SAIN轉換為數位聲音訊號SD並進行分頻產生對應於第二音頻範圍(非高頻)之數位聲音輸出訊號SDOUT後，再將數位聲音輸出訊號SDOUT轉換為對應於第二音頻範圍(非高 頻)的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2並將第二類比聲音輸出訊號SAOUT2輸出至對應於第二音頻範圍(非高頻)的第二揚聲單元22。當對應於第二音頻範圍(非高頻)的第二揚聲單元22接收到同樣對應於第二音頻範圍(非高頻)的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2時，第二揚聲單元22即可播放第二類比聲音輸出訊號SAOUT2。
需說明的是，此實施例中之第二分音單元12係包含有數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)，用以對數位聲音訊號SD進行主動分頻處理，以產生對應於第二音頻範圍(非高頻)之數位聲音輸出訊號SDOUT。
綜合上述可知：於此實施例中，由於對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元21所播放的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1係由類比分音器(第一分音單元11)對類比聲音訊號SAIN進行類比式的被動分頻處理而得，故可有效避免先前技術中之高頻音訊採用數位式的主動取樣所造成的取樣失真現象，至於對應於第二音頻範圍(非高頻)的第二揚聲單元22所播放的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2係由數位訊號處理器(第二分音單元12)先將類比聲音訊號SAIN轉換為數位聲音訊號SD並進行數位式的主動分頻處理後再進行數位-類比轉換而得，故可有效避免先前技術中分頻點不易調整及分頻元件體積過大等缺點。
於另一實施例中，如圖4所示，分音裝置1除了包含輸入單元10、第一分音單元11及第二分音單元12之外，分音裝置1還包含第一放大單元13、第二放大單元14及第三放大單元15。揚聲 器2除了包含第一揚聲單元21及第二揚聲單元22之外，揚聲器2還包含第三揚聲單元23。第二分音單元12包含類比-數位轉換單元(ADC)120、第二分音器122及數位-類比轉換單元(DAC)124。
需說明的是，此實施例中之揚聲器2的第一揚聲單元21、第二揚聲單元22及第三揚聲單元23係分別對應於第一音頻範圍(高頻)、第二音頻範圍(中頻)及第三音頻範圍(低頻)。舉例而言，第一音頻範圍(高頻)可為3KHz~20KHz；第二音頻範圍(中頻)可為100Hz~3KHz；第三音頻範圍(低頻)可為20Hz~100Hz，但不以此為限。
其中，第一放大單元13耦接於輸入單元10與第一分音單元11之間；第二放大單元14耦接於第二分音單元12與第二揚聲單元22之間；第三放大單元15耦接於第二分音單元12與第三揚聲單元23之間。類比-數位轉換單元(ADC)120耦接輸入單元10；第二分音器122耦接於類比-數位轉換單元(ADC)120與數位-類比轉換單元(DAC)124之間；數位-類比轉換單元(DAC)124分別耦接第二放大單元14及第三放大單元15。
當輸入單元10接收到類比聲音訊號SAIN時，輸入單元10會將類比聲音訊號SAIN分別傳送至第一放大單元13及第二分音單元12。
當第一放大單元13接收到類比聲音訊號SAIN時，第一放大單元13會對類比聲音訊號SAIN進行放大處理後傳送至第一分音單元11。接著，再由第一分音單元11對第一分音單元11類比式的 被動分頻處理，以產生對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1並將第一類比聲音輸出訊號SAOUT1輸出至對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元21。當對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元21接收到同樣對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1時，第一揚聲單元21即可播放第一類比聲音輸出訊號SAOUT1。
需說明的是，此實施例中之第一分音單元11係為類比分音器，用以對放大後的類比聲音訊號SAIN進行被動分頻處理，以產生對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1。由於第一分音單元11所產生的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1係對應於高頻的音頻範圍，故第一分音單元11可包含高通濾波器(High-pass filter)，並且高通濾波器之電路結構可以是圖3A所示之電阻-電容高通濾波器(RC high-pass filter)電路、圖3B所示之主動高通濾波器(Active high-pass filter)電路、圖3C所示之切比雪夫高通濾波器(Chebyshev high-pass filter)電路或圖3D所示之巴特沃斯高通濾波器(Butterworth high-pass filter)電路，但不以此為限。
此外，於實際應用中，第一放大單元13不僅可設置於輸入單元10與第一分音單元11之間，亦可將第一放大單元13設置於第一分音單元11與第一揚聲單元21之間。也就是說，類比聲音訊號SAIN可先由第一放大單元13進行放大處理後再由第一分音單元11進行被動分頻處理，抑或是類比聲音訊號SAIN先由第一分音單元11進行被動分頻處理後再由第一放大單元13進行放大處理。
當第二分音單元12接收到類比聲音訊號SAIN時，會先由類比-數位轉換單元(ADC)120將類比聲音訊號SAIN轉換為數位聲音訊號SD並由第二分音器122對數位聲音訊號SD進行主動分頻處理後產生對應於第二音頻範圍(中頻)之數位聲音輸出訊號SDOUT至數位-類比轉換單元(DAC)124，再由數位-類比轉換單元(DAC)124將數位聲音輸出訊號SDOUT分別轉換為對應於第二音頻範圍(中頻)的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三類比聲音輸出訊號SAOUT3，並分別將第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3輸出至第二放大單元14及第三放大單元15。當第二放大單元14及第三放大單元15分別對第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3進行放大處理後，第二放大單元14及第三放大單元15會分別將放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3輸出至對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元22及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元23。
當對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元22接收到同樣對應於第二音頻範圍(中頻)的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2時，第二揚聲單元22即可播放第二類比聲音輸出訊號SAOUT2。同理，當對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元23接收到同樣對應於第三音頻範圍(低頻)的第三類比聲音輸出訊號SAOUT3時，第三揚聲單元23即可播放第三類比聲音輸出訊號SAOUT3。
需說明的是，此實施例中之第二分音器122係為數位 訊+處理器(Digital Signal Processor,DSP)，用以對數位聲音訊號SD進行主動分頻處理，以產生數位聲音輸出訊號SDOUT。
於另一實施例中，如圖5所示，分音裝置3耦接揚聲器4。分音裝置3包含輸入單元30、第一分音單元31、第二分音單元32、第一放大單元33、第二放大單元34及第三放大單元35。揚聲器4包含第一揚聲單元41、第二揚聲單元42及第三揚聲單元43，並且第一揚聲單元41、第二揚聲單元42及第三揚聲單元43分別對應於第一音頻範圍、第二音頻範圍及第三音頻範圍，其中第一音頻範圍高於第二音頻範圍且第二音頻範圍高於第三音頻範圍。第二分音單元32包含類比-數位轉換單元(ADC)320、第二分音器322及數位-類比轉換單元(DAC)324。
其中，類比-數位轉換單元(ADC)320耦接輸入單元30；第二分音器322耦接於類比-數位轉換單元(ADC)320與數位-類比轉換單元(DAC)324之間；數位-類比轉換單元(DAC)324分別耦接第一放大單元33、第二放大單元34及第三放大單元35；第一分音單元31耦接於第一放大單元33與第一揚聲單元41之間；第二放大單元34及第三放大單元35分別耦接第二揚聲單元42及第三揚聲單元43。
於實際應用中，第一放大單元33不僅可設置於數位-類比轉換單元(DAC)324與第一分音單元31之間，亦可將第一放大單元33設置於第一分音單元31與第一揚聲單元41之間。也就是說，類比聲音輸出訊號SAOUT1可先由第一放大單元33進行放大處理後再由第一分音單元31進行被動分頻處理，抑或是類比聲音輸出訊號 SAOUT1先由第一分音單元31進行被動分頻處理後再由第一放大單元33進行放大處理。
當第二分音單元32自輸入單元30接收到類比聲音訊號SAIN時，會先由類比-數位轉換單元(ADC)320將類比聲音訊號SAIN轉換為數位聲音訊號SD並由第二分音器322對數位聲音訊號SD進行主動分頻處理後產生數位聲音輸出訊號SDOUT至數位-類比轉換單元(DAC)324，再由數位-類比轉換單元(DAC)324將數位聲音輸出訊號SDOUT分別轉換為對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1、對應於第二音頻範圍(中頻)的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三類比聲音輸出訊號SAOUT3，並分別將第一類比聲音輸出訊號SAOUT1、第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3輸出至第一放大單元33、第二放大單元34及第三放大單元35。
接著，由第一放大單元33、第二放大單元34及第三放大單元35分別對第一類比聲音輸出訊號SAOUT1、第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3進行放大處理後，第一放大單元33會將放大後的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1輸出至第一分音單元31，而第二放大單元34及第三放大單元35會分別將放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3輸出至對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元42及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元43。
當第一分音單元31接收到放大後的第一類比聲音輸 出訊號SAOUT1時，第一分音單元31會對第一類比聲音輸出訊號SAOUT1進行類比式的被動分頻，以產生分頻後之第一類比聲音輸出訊號SAOUT1’輸出至對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元41，再由對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元41播放對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1’。
當對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元42及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元43分別接收到放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3時，對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元42及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元43即可分別播放放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3。
於另一實施例中，如圖6所示，若輸入單元30接收到的輸入訊號是數位聲音訊號SD，則第二分音單元32亦可僅包含第二分音器322及數位-類比轉換單元(DAC)324，並由第二分音單元32對數位聲音訊號SD進行數位式的主動分頻處理產生數位聲音輸出訊號SDOUT至數位-類比轉換單元(DAC)324。接著，由數位-類比轉換單元(DAC)324將數位聲音輸出訊號SDOUT分別轉換為對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1、對應於第二音頻範圍(中頻)的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三類比聲音輸出訊號SAOUT3，並分別將第一類比聲音輸出訊號SAOUT1、第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3輸出至第一放大單元33、第二放大單元34及第三放大單元35。
由第一放大單元33、第二放大單元34及第三放大單元35分別對第一類比聲音輸出訊號SAOUT1、第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3進行放大處理後，第一放大單元33會將放大後的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1輸出至第一分音單元31，而第二放大單元34及第三放大單元35會分別將放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3輸出至對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元42及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元43。
當第一分音單元31接收到放大後的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1時，第一分音單元31會對第一類比聲音輸出訊號SAOUT1進行類比式的被動分頻，以產生分頻後之第一類比聲音輸出訊號SAOUT1’輸出至對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元41，再由對應於第一音頻範圍(高頻)的第一揚聲單元41播放對應於第一音頻範圍(高頻)的第一類比聲音輸出訊號SAOUT1’。
當對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元42及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元43分別接收到放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3時，對應於第二音頻範圍(中頻)的第二揚聲單元42及對應於第三音頻範圍(低頻)的第三揚聲單元43即可分別播放放大後的第二類比聲音輸出訊號SAOUT2及第三類比聲音輸出訊號SAOUT3。
相較於先前技術，本發明之分音裝置係屬於複合式分音裝置，可結合類比式被動分頻方法與數位式主動分頻方法各 自的優點，當本發明之複合式分音裝置應用於揚聲器進行音訊之分頻時，不僅能夠有效改善傳統的類比式被動分頻方法所遭遇到的分頻點不易調整及分頻元件體積過大等缺點，亦能夠有效解決傳統的數位式主動分頻方法所造成的高頻音訊取樣失真之問題，故本發明之複合式分音裝置可同時達到分頻點易調整、分頻元件體積縮小及高頻音訊取樣不會失真等具體功效，藉以克服先前技術所遭遇之種種問題。
由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

Claims (10)

  1. 一種分音裝置，耦接一揚聲器，該揚聲器至少包含一第一揚聲單元及一第二揚聲單元，該第一揚聲單元與該第二揚聲單元分別對應於一第一音頻範圍與一第二音頻範圍，該第一音頻範圍高於該第二音頻範圍，該分音裝置包含：一輸入單元，用以接收一輸入訊號且該輸入訊號為一類比聲音訊號；一第一分音單元，耦接於該輸入單元與該第一揚聲單元之間，用以對該類比聲音訊號進行分頻，以產生對應於該第一音頻範圍之一第一類比聲音輸出訊號至該第一揚聲單元；以及一第二分音單元，耦接於該輸入單元與該第二揚聲單元之間，用以先將該類比聲音訊號轉換為一數位聲音訊號並進行分頻產生對應於該第二音頻範圍之一數位聲音輸出訊號後，再轉換為對應於該第二音頻範圍之一第二類比聲音輸出訊號並輸出至該第二揚聲單元；其中，該第一分音單元僅產生對應於該第一音頻範圍之該第一類比聲音輸出訊號至僅包含單一個喇叭單體且僅對應於該第一音頻範圍之該第一揚聲單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，其中該第一分音單元為一類比分音器，用以對該類比聲音訊號進行一被動分頻。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，其中該第一分音單元包含一高通濾波器(High-pass filter)，並且該高通濾波器為一電阻-電容高通濾波器(RC high-pass filter)、一主動高通濾波器(Active high-pass filter)、一切比雪夫高通濾波器(Chebyshev high-pass filter)或一巴特沃斯高通濾波器(Butterworth high-pass filter)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，更包含： 一第一放大單元，耦接於該輸入單元與該第一分音單元之間，用以將該輸入單元輸出的該類比聲音訊號放大後再傳送至該第一分音單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，更包含：一第一放大單元，耦接於該第一分音單元與該第一揚聲單元之間，用以將該第一分音單元輸出的該第一類比聲音輸出訊號放大後再傳送至該第一揚聲單元。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，更包含：一第二放大單元，耦接於該第二分音單元與該第二揚聲單元之間，用以將該第二類比聲音輸出訊號放大後再傳送至該第二揚聲單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，其中該揚聲器還包含一第三揚聲單元，該第三揚聲單元耦接該第二分音單元，該第三揚聲單元對應於一第三音頻範圍，該第三音頻範圍低於該第一音頻範圍且異於該第二音頻範圍，該第二分音單元先將該類比聲音訊號轉換為該數位聲音訊號並進行分頻產生對應於該第三音頻範圍之該數位聲音輸出訊號後，再轉換為對應於該第三音頻範圍之一第三類比聲音輸出訊號並輸出至該第三揚聲單元。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之分音裝置，更包含：一第三放大單元，耦接於該第二分音單元與該第三揚聲單元之間，用以將該第三類比聲音輸出訊號放大後再傳送至該第三揚聲單元。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之分音裝置，其中該第二分音單元包含：一類比數位轉換單元，耦接該輸入單元，用以將該類比聲音訊 號轉換為該數位聲音訊號；一第二分音器，耦接該類比數位轉換單元，用以對該數位聲音訊號進行分頻，以產生對應於該第二音頻範圍之該數位聲音輸出訊號；以及一數位類比轉換單元，耦接於該第二分音器與該第二揚聲單元之間，用以將該數位聲音輸出訊號轉換為對應於該第二音頻範圍之該第二類比聲音輸出訊號並輸出至該第二揚聲單元。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之分音裝置，其中該第二分音器為一數位訊號處理器，用以對該數位聲音訊號進行一主動分頻。
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