TWI725567B

TWI725567B - 揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法

Info

Publication number: TWI725567B
Application number: TW108136122A
Authority: TW
Inventors: 高望碩; 薛芷苓
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-04-21
Also published as: CN111246343A; TW202116075A; CN111246343B

Abstract

本發明提供一種揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法。揚聲系統包含揚聲模組、訊號產生器、訊號接收器以及處理器。訊號產生器用以朝向第一方向發出第一測試訊號，以及朝向第二方向發出第二測試訊號。訊號接收器訊號連接於訊號產生器，用以接收第一測試訊號以及第二測試訊號。處理器訊號連接於訊號接收器以及揚聲模組，用以根據第一測試訊號、第二測試訊號、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號產生一第一補償訊號以及一第二補償訊號，揚聲模組根據第一原始聲道訊號以及第一補償訊號發出一第一聲道訊號，以及根據第二原始聲道訊號以及第二補償訊號發出一第二聲道訊號。

Description

揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法

本發明涉及一種揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法，尤其是涉及一種對應空間調整音場的揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法。

習知的揚聲技術中，提供一種音場重建的方法，其中將音訊分為多聲道，在錄音時分別紀錄每一聲道的音訊資訊。因此，播放錄音時，可重建錄音時的音場，而使聽者更有臨場感，以提升聽者體驗。然而，錄音時的環境與聽者播放錄音音訊的環境通常具有差異，例如，空間大小之差異，或者揚聲器的位置至空間邊緣的距離，因此，即使針對多聲道分別記錄音訊，重建音場的效果有限。

此外，現有技術中另一種音場重建方法利用測距方式得到揚聲器至空間邊緣的距離，據以調整音場，然而，此種技術無法針對聽者所接收到的音場進行優化。例如，利用測距方法重建後的同一音場，對於站在播放空間中不同位置的聽者而言，會得到具有差異的音訊，因此現有技術中的音場重建方法難以真正提供聽者錄音時的音場。

因此，本發明提供一種揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法，利用音訊比較的方式調整多聲道音訊，以重建針對特定位置優化的音場。

本發明之一實施例提供一種揚聲系統，包括揚聲模組、訊號產生器、訊號接收器以及處理器。訊號產生器鄰近於揚聲模組，用以朝向第一方向發出第一測試訊號，以及朝向第二方向發出第二測試訊號。訊號接收器訊號連接於訊號產生器，用以接收第一測試訊號以及第二測試訊號。處理器訊號連接於訊號接收器以及揚聲模組，用以自訊號接收器接收第一測試訊號以及第二測試訊號，並根據第一測試訊號、第二測試訊號、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號產生第一補償訊號以及第二補償訊號，揚聲模組根據第一原始聲道訊號以及第一補償訊號發出第一聲道訊號，以及根據第二原始聲道訊號以及第二補償訊號發出第二聲道訊號。

本發明另一實施例提供一種顯示裝置，包括面板模組以及上述揚聲系統。

本發明另一實施例提供一種音場重建方法，用於上述揚聲系統，包括：通過訊號產生器朝向第一方向發出第一測試訊號，以及朝向第二方向發出第二測試訊號；通過訊號接收器接收第一測試訊號以及第二測試訊號；通過處理器自訊號接收器接收第一測試訊號以及第二測試訊號，並根據第一測試訊號、第二測試訊號、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號產生第一補償訊號以及第二補償訊號；以及通過揚聲模組根據第一原始聲道訊號以及第一補償訊號發出第一聲道訊號，以及根據第二原始聲道訊號以及第二補償訊號發出第二聲道訊號。

為更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下通過特定的具體實施例並配合圖1至圖7以說明本發明所公開的揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。然而，以下所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍，在不悖離本發明構思精神的原則下，本領域技術人員可基於不同觀點與應用以其他不同實施例實現本發明。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。

此外，應當理解，儘管術語“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於分區一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分。因此，下面討論的“第一元件”、 “部件”、 “區域”、 “層”或“部分”可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。

請配合參閱圖1及圖2，本發明實施例提供一種揚聲系統U及用於揚聲系統的音場重建方法。揚聲系統U包括揚聲模組1、訊號產生器2、訊號接收器3以及處理器。訊號產生器2鄰近於揚聲模組1，在本實施例步驟S100中，訊號產生器2用以朝向第一方向以及第二方向分別發出第一測試訊號以及第二測試訊號。明確來說，第一方向及第二方向較佳朝向預定音源接收方向，且第一方向與第二方向之間具有一夾角。舉例而言，訊號產生器2可朝向揚聲模組1的聽者位置發送第一測試訊號S1及第二測試訊號S2，且第一方向與第二方向之間夾120度，然而，本發明不以此為限。

請繼續參閱圖1及圖2，本發明實施例的音場重建方法的步驟S102中，訊號接收器3接收第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2。詳細來說，在本實施例中，訊號接收器3例如設置於與揚聲模組1進行訊號收發的遙控裝置中，然而，本發明不以此為限；例如，在其他實施例中，訊號接收器3可設置於鄰近聽者位置的一擺設物品上。

進一步來說，步驟S104中，處理器4自訊號接收器3接收第一測試訊號S1’以及第二測試訊號S2’，並根據第一測試訊號S1’以及第二測試訊號S2’、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號產生第一補償訊號P1以及第二補償訊號P2。本說明書中，以符號S1’及S2’分別代表由訊號接收器3輸出的第一測試訊號S1’以及第二測試訊號S2’，以與其接收的第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2作區別。本發明不限制處理器4的設置地點。處理器4可例如與訊號接收器3共同設置於遙控裝置中，也可設置於揚聲模組1。更進一步來說，處理器4可整合於揚聲模組1之中，揚聲模組1通過處理器4以產生第一聲道訊號以及第二聲道訊號。然而，本發明不以此為限。在其他實施例中，揚聲模組1可具有處理第一補償訊號P1、第二補償訊號P2、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號的獨立處理器。第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號可由揚聲模組自一音源輸入裝置接收的音訊，音源輸入裝置可例如為收音機、顯示器或者樂器，但不以此為限。

明確而言，步驟S104中，處理器4是根據第一測試訊號S1’、第二測試訊號S2’、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號的比較，以產生第一補償訊號P1及第二補償訊號P2。處理器4可自上述音源輸入裝置直接接收第一及第二原始聲道訊號，以進行與第一及第二測試訊號的比較，但不以此為限。以下舉例說明第一補償訊號P1及第二補償訊號P2的產生。本實施例中，第一測試訊號S1對應於第一聲道訊號，第二測試訊號S2對應於第二聲道訊號，第一原始聲道訊號與第二原始聲道訊號的音強比為2:1，且第一測試訊號S1與第二測試訊號S2的音強比同樣為2:1。當處理器比較第一測試訊號S1’與第二測試訊號S2’，得出音強比為1:2，則揚聲模組1所在的環境中，在第一方向上與音訊反射物的距離可能較遠，使得第一測試訊號S1’原本應當較第二測試訊號S2’強卻反而較弱，而在第二方向上與音訊反射物的距離較近，使得原本較弱的音訊發出後反而在被訊號接收器S2’接收時有較大的音強。因此，處理器4根據上述比較結果，產生第一補償訊號P1以及第二補償訊號P2，其中第一補償訊號P1根據第一原始聲道訊號與第一測試訓號S1’，以使第一聲道訊號的振幅較第一原始聲道訊號的振幅為高；第二補償訊號P2根據第一原始聲道訊號與第二測試訊號S2’，以使第二聲道訊號的振幅較第二原始聲道訊號的振幅為低，如此使訊號接收器3所在的位置（在本實施例中，即為遙控裝置/聽者所在的位置）接收的第一聲道訊號與第二聲道訊號的音強比例為2:1，以重現與播放音訊錄音時的相同音場。

在另一實施例中，當第一測試訊號S1與第二測試訊號S2是同時發出，而處理器4判斷第一測試訊號S1’與第二測試訊號S2’具有到達時間差T，其中第一測試訊號S1’較早到達，則可能在揚聲模組1所在的環境中，在第一方向上揚聲模組1距離障蔽物較近，或者離聽者較近，以使訊號接收器3較早接收到第一測試訊號S1，而在第二方向上距離障蔽物或聽者較遠，因此較晚接收到第二測試訊號S2。本實施例中，透過第一補償訊號P1與第二補償訊號P2消除上述到達時間差T，使揚聲模組1發出的第一聲道訊號與第二聲道訊號在聽者接收的位置是同時到達。

本發明實施例利用上述技術手段，使訊號接收器3以聽者的角度位置接收測試訊號，並透過處理器4比較測試訊號以及原始聲道訊號，以產生補償訊號，揚聲模組1根據此補償訊號以及原始聲道訊號而發出第一聲道訊號以及第二聲道訊號，使揚聲模組1依據揚聲系統U所在的環境以及聽者所在位置而調整音訊，使聽者接收到的音訊與原始音訊相同，而達到重建音場的效果。此外，在本發明一實施例中，訊號產生器可定時發出測試訊號，如此，本發明可達到即時調整音訊的效果。

本實施例中，第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2可為超音波，因此可不影響聽者接收音訊，然而本發明不以此為限。在其他實施例中，第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2可為1dB-5dB，頻率1000Hz的測試訊號。此外，為使處理器可區分第一測試訊號S1’與第二測試訊號S2’，訊號產生器2發出的第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2可具有相異之頻率或相異的波形，例如第一測試訊號S1為女聲、第二測試訊號S2為男聲，或者第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2分別發出「你好」以及「Hello」的聲音。或者，在另一實施例中，第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2可為相異的時脈訊號。

在一實施例中，訊號產生器為可旋轉，用以在第一時間點朝向第一方向發出第一測試訊號，以及在第二時間點朝向第二方向發出第二測試訊號。在本實施例中，第一測試訊號與第二測試訊號可為相同之聲音訊號，而以第一時間與第二時間的時間差來區別第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2。

請參閱圖3，本發明實施例提供顯示裝置D，其使用上述之揚聲系統U。本實施例與前述實施例的主要差異在於更包括了面板模組5，作為揚聲模組1的第一原始聲道訊號C1以及第二原始聲道訊號C2的來源。

請配合參閱圖3及圖4，其中圖4繪示顯示裝置D的使用情境示意圖。本實施例中，顯示裝置D設置於具有一家具7的空間R中，其中訊號接收器3與處理器4皆設置於顯示遙控器6，由聽者操控。訊號產生器2設置於面板模組5，用以發射沿第一方向D1的第一測試訊號S1以及沿第二方向D2的第二測試訊號S2，處理器依據前述方式產生第一補償訊號P1與第二補償訊號P2後，傳輸至揚聲模組1，以使揚聲模組1根據第一原始聲道訊號C1以及第一補償訊號P1發出第一聲道訊號C1’，以及根據第二原始聲道訊號C2以及第二補償訊號P2發出第二聲道訊號C2’。舉例而言，本實施例中，第一原始聲道訊號與第二原始聲道訊號的音強比為1:1，然而第一方向D1上設置有家具7，因此訊號接收器6接收的第一測試訊號S1’較第二測試訊號S2’的音強為高。此時，經過第一補償訊號P1以及第二補償訊號P2的調整，揚聲模組1發出的第一聲道訊號C1’與第二聲道訊號C2’在聽者的位置（即顯示遙控器6所在位置）接收的音強比1:1，與原始音訊的比例相同，藉此以使聽者能夠皆收到原始音訊的音場。

請參閱圖5A，在一變化實施例中，訊號接收器3可不設置在顯示遙控器中，而設置在任一地點，由另外設置於面板模組5的位置偵測器9偵測聽者的位置。請參閱圖5B，進一步來說，在一實施例中，位置偵測器9偵測使用者位置後，將使用者位置資訊L傳輸至處理器4，處理器4再根據所接收的第一測試訊號S1’、第二測試訊號S2’以及使用者位置資訊L判斷聽者所在位置的再根據所接收的第一測試訊號S1’、第二測試訊號S2’，藉此產生第一補償訊號P1以及第二補償訊號P2。本發明不限於此。在另一實施例中，訊號接收器3可連接於位置偵測器9以接收使用者位置資訊L，以專門接收使用者位置所反射的第一測試訊號S1以及第二測試訊號S2。藉此，本實施例的顯示裝置D可針對聽者位置優化重建的音場。同樣地，本實施例中，訊號產生器2可定時產生第一測試訊號S1與第二測試訊號S2，而位置偵測器9亦定時偵測使用者位置，以即時根據使用者位置的調整而對應調整揚聲模組1發出的第一聲道訊號C1’以及第二聲道訊號C2’。

值得一提的是，實際應用中，訊號接收器3所接收的環境訊號E可能包括第一測試訊號S1、第二測試訊號S2以及其他環境中的雜訊。因此，請配合參閱圖6與圖7，在一變化實施例中，訊號接收器3接收一環境訊號E（步驟S200），而處理器4可包括一濾波模組40，用以根據第一測試訊號的第一訊號特徵以及第二測試訊號的第二訊號特徵濾除該訊號接收器接收的環境訊號E中的背景訊號，以得到訊號接收器3所發出的第一測試訊號S1’與第二測試訊號S2’（步驟S202）。明確來說，第一訊號特徵以及該第二訊號特徵可分別上述舉例之第一測試訊號S1與第二測試訊號S2之訊號頻率、波形、相位或自該訊號產生器2發送之時間差（第一時間點與第二時間點之差）。

綜合上述，本發明實施例提供之揚聲系統、顯示裝置以及音場重建方法通過「訊號產生器鄰近於揚聲模組，用以朝向第一方向發出第一測試訊號，以及朝向第二方向發出第二測試訊號」、「訊號接收器訊號連接於訊號產生器，用以接收第一測試訊號以及第二測試訊號」以及「處理器訊號連接於訊號接收器以及揚聲模組，用以自訊號接收器接收第一測試訊號以及第二測試訊號，並根據第一測試訊號、第二測試訊號、第一原始聲道訊號以及第二原始聲道訊號產生第一補償訊號以及第二補償訊號」的技術手段，以達到「揚聲模組根據第一原始聲道訊號以及第一補償訊號發出第一聲道訊號，以及根據第二原始聲道訊號以及第二補償訊號發出第二聲道訊號」。

上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均落入本發明的申請專利範圍內。

顯示裝置	D
面板模組	5
位置偵測器	9
揚聲系統	U
揚聲模組	1
訊號產生器	2
訊號接收器	3
處理器	4
濾波模組	40
第一測試訊號	S1、S1’
第二測試訊號	S2、S2’
第一補償訊號	P1
第二補償訊號	P2
第一原始聲道訊號	C1
第二原始聲道訊號	C2
第一聲道訊號	C1’
第二聲道訊號	C2‘
環境訊號	E
使用者位置資訊	L
顯示遙控器	6
家具	7
空間	R
第一方向	D1
第二方向	D2

圖1為本發明實施例的揚聲系統的功能方塊圖。

圖2為本發明實施例的音場重建方法的流程圖。

圖3為本發明實施例的顯示裝置的功能方塊圖。

圖4為本發明實施例的顯示裝置的實施示意圖。

圖5A為本發明變化實施例的顯示裝置的功能方塊圖。

圖5B為本發明變化實施例的顯示裝置中處理器的作業示意圖。

圖6為本發明另一變化實施例的顯示裝置的處理器的作業示意圖。

圖7本發明變化實施例的音場重建方法的示意圖。

顯示裝置	D
揚聲模組	1
訊號產生器	2
訊號接收器	3
處理器	4
面板模組	5
顯示遙控器	6
家具	7
空間	R
第一測試訊號	S1
第一測試訊號	S2
第一方向	D1
第二方向	D2
第一補償訊號	P1
第二補償訊號	P2
第一聲道訊號	C1’
第二聲道訊號	C2’

Claims

一種揚聲系統，包含：一揚聲模組；一訊號產生器，鄰近於該揚聲模組，該訊號產生器用以朝向一第一方向發出一第一測試訊號，以及朝向一第二方向發出一第二測試訊號；一訊號接收器，訊號連接於訊號產生器，用以接收該第一測試訊號以及該第二測試訊號；以及一處理器，訊號連接於該訊號接收器以及該揚聲模組，用以自該訊號接收器接收該第一測試訊號以及該第二測試訊號，並根據該第一測試訊號、該第二測試訊號、一第一原始聲道訊號以及一第二原始聲道訊號產生一第一補償訊號以及一第二補償訊號，該揚聲模組根據該第一原始聲道訊號以及該第一補償訊號發出一第一聲道訊號，以及根據該第二原始聲道訊號以及該第二補償訊號發出一第二聲道訊號。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該第一測試訊號與該第二測試訊號具有相異之頻率。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該第一測試訊號與該第二測試訊號為相異之時脈訊號。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該第一測試訊號與該第二測試訊號具有相異之波形。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該第一補償訊號對應該第一原始聲道訊號與該訊號接收器接收的該第一測試訊號之間的振幅差值；該第二補償訊號對應該第二原始聲道訊號與該訊號接收器接收的該第二測試訊號之間的振幅差值。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該第一補償訊號對應該訊號產生器發出該第一測試訊號至該訊號接收器接收該第一測試訊號之間的時間差；該第二補償訊號對應該訊號產生器發出該第二測試訊號至該訊號接收器接收該第二測試訊號之間的時間差。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該訊號產生器為可旋轉，用以在一第一時間點朝向該第一方向發出該第一測試訊號，以及在一第二時間點朝向該第二方向發出該第二測試訊號，其中，該第一測試訊號與該第二測試訊號為相同之聲音訊號。
如請求項1所述的揚聲系統，其中，該處理器包括一濾波模組，用以根據該第一測試訊號的一第一訊號特徵以及該第二測試訊號的一第二訊號特徵濾除該訊號接收器接收的一環境訊號中的背景訊號以得到該第一測試訊號與該第二測試訊號，其中，該第一訊號特徵以及該第二訊號特徵分別為該第一測試訊號以及該第二測試訊號的訊號頻率、波形、相位以及自該訊號產生器發送之時間差的其中之一。
如請求項1所述的揚聲系統，進一步包括：一遙控裝置，用以與該揚聲模組進行訊號收發，其中，該訊號接收器設置於該遙控裝置中。
一種顯示裝置，包含：一面板模組；以及如請求項1至8中任一項所述的揚聲系統，其中，該揚聲模組自該面板模組接收該第一原始聲道訊號以及該第二原始聲道訊號。
如請求項10所述的顯示裝置，進一步包括：一顯示遙控器，用以與該面板模組進行訊號收發，其中，該訊號接收器設置於該顯示遙控器中。
如請求項10所述的顯示裝置，其中，該訊號接收器設置於該面板模組，該顯示裝置進一步包括：一位置偵測器，用以偵測一使用者位置，其中，該處理器訊號連接於該位置偵測器，用以根據該第一測試訊號、該第二測試訊號、一第一原始聲道訊號、一第二原始聲道訊號以及該使用者位置產生一第一補償訊號以及一第二補償訊號。
如請求項10所述的顯示裝置，其中，該訊號接收器設置於該面板模組，該顯示裝置進一步包括：一位置偵測器，用以偵測一使用者位置，其中，該訊號接收器連接於該位置偵測器，用以接收該使用者位置反射的該第一測試訊號以及該第二測試訊號。
一種音場重建方法，用於如請求項1至9中任一項所述之揚聲系統，該音場重建方法包含：通過該訊號產生器朝向該第一方向發出該第一測試訊號，以及朝向該第二方向發出該第二測試訊號；通過該訊號接收器接收該第一測試訊號以及該第二測試訊號；通過該處理器自該訊號接收器接收該第一測試訊號以及該第二測試訊號，並根據該第一測試訊號、該第二測試訊號、該第一原始聲道訊號以及該第二原始聲道訊號產生該第一補償訊號以及該第二補償訊號；以及通過該揚聲模組根據該第一原始聲道訊號以及該第一補償訊號發出該第一聲道訊號，以及根據該第二原始聲道訊號以及該第二補償訊號發出該第二聲道訊號。
如請求項14所述的音場重建方法，通過該訊號接收器接收該第一測試訊號以及該第二測試訊號的步驟進一步包括：通過該訊號接收器接收包括該第一測試訊號以及該第二測試訊號的一環境訊號；以及該處理器接收該環境訊號，並根據該第一測試訊號的一第一訊號特徵以及該第二測試訊號的一第二訊號特徵濾除該環境訊號中的背景訊號以得到該第一測試訊號與該第二測試訊號，其中，該第一訊號特徵以及該第二訊號特徵分別為該第一測試訊號以及該第二測試訊號的訊號頻率、波形、相位以及自該訊號產生器發送之時間差的其中之一。