本發(fā)明涉及一種手持式電子裝置及其聲音產(chǎn)生系統(tǒng)與聲音產(chǎn)生的控制方法，且特別涉及一種可補(bǔ)償揚(yáng)聲器諧波失真的手持式電子裝置及其聲音產(chǎn)生系統(tǒng)與聲音產(chǎn)生的控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，為提供更高質(zhì)量的多媒體功能，電子裝置中常需要配置有高質(zhì)量的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)。而在已知的技術(shù)領(lǐng)域中，聲音產(chǎn)生系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器常受到其最大偏移、溫度上升、換能器的非線性特性以及與揚(yáng)聲器所對(duì)應(yīng)的放大器所引起的非線性的因素所限制。故此，制造廠商決定了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的運(yùn)作方式，并使揚(yáng)聲器在較長(zhǎng)時(shí)期中在額定功率下驅(qū)動(dòng)，且使揚(yáng)聲器在較短時(shí)期中在最高功率下驅(qū)動(dòng)。上述的驅(qū)動(dòng)功率限制條件目的在使揚(yáng)聲器的最大偏移和溫度上升限制在安全范圍內(nèi)。而為了重現(xiàn)具有大動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)而不失真，揚(yáng)聲器的響度會(huì)變小，此種情況尤其是發(fā)生在功率限制條件下運(yùn)作的手持裝置上。對(duì)此，近幾十年來常利用動(dòng)態(tài)范圍壓縮(dynamicrangecompression)技術(shù)來控制揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，并藉以在失真與響度之間做出權(quán)衡。

此外，已知技術(shù)另有提出針對(duì)輸入聲音信號(hào)先進(jìn)行補(bǔ)償，后針對(duì)補(bǔ)償后的聲音信號(hào)進(jìn)行放大的作法，然而針對(duì)原始的輸入聲音信號(hào)所進(jìn)行的補(bǔ)償動(dòng)作較為復(fù)雜，而要完成精確的補(bǔ)償動(dòng)作，在實(shí)施上也會(huì)有較高的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種聲音產(chǎn)生系統(tǒng)以及聲音產(chǎn)生的控制方法，可有效補(bǔ)償揚(yáng)聲器的諧波失真現(xiàn)象。

本發(fā)明還提供一種手持式電子裝置，應(yīng)用上述的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)以及聲音產(chǎn)生的控制方法，提升聲音播放的質(zhì)量。

本發(fā)明的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器、反饋單元、增益單元以及補(bǔ)償單元。揚(yáng)聲器依據(jù)輸出聲音信號(hào)來產(chǎn)生可聽聲。反饋單元耦接至揚(yáng)聲器，用以產(chǎn)生第一檢測(cè)參數(shù)，其中，第一檢測(cè)參數(shù)代表?yè)P(yáng)聲器的檢測(cè)偏移。增益單元接收輸入聲音信號(hào)，并依據(jù)增益值放大輸入聲音信號(hào)以產(chǎn)生增益聲音信號(hào)。補(bǔ)償單元耦接至增益單元及反饋單元。補(bǔ)償單元接收增益聲音信號(hào)以及第一檢測(cè)參數(shù)，預(yù)測(cè)增益聲音信號(hào)對(duì)應(yīng)的該揚(yáng)聲器的偏移以產(chǎn)生預(yù)測(cè)偏移參數(shù)，并依據(jù)第一檢測(cè)參數(shù)以及預(yù)測(cè)偏移參數(shù)對(duì)增益聲音信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生輸出聲音信號(hào)。

本發(fā)明的聲音產(chǎn)生的控制方法包括：產(chǎn)生第一檢測(cè)參數(shù)，其中，第一檢測(cè)參數(shù)代表?yè)P(yáng)聲器的檢測(cè)偏移；接收輸入聲音信號(hào)，并依據(jù)增益值放大輸入聲音信號(hào)以產(chǎn)生增益聲音信號(hào)；以及，接收增益聲音信號(hào)以及第一檢測(cè)參數(shù)，預(yù)測(cè)增益聲音信號(hào)對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器的偏移以產(chǎn)生預(yù)測(cè)偏移參數(shù)，并依據(jù)第一檢測(cè)參數(shù)以及預(yù)測(cè)偏移參數(shù)對(duì)該增益聲音信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生輸出聲音信號(hào)。

此外，本發(fā)明的手持式電子裝置包括處理單元以及如前述說明的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)。其中，處理單元產(chǎn)生輸入聲音信號(hào)，聲音產(chǎn)生系統(tǒng)耦接處理單元并接收輸入聲音信號(hào)，聲音產(chǎn)生系統(tǒng)并依據(jù)輸出聲音信號(hào)來產(chǎn)生可聽聲。

基于上述，本發(fā)明針對(duì)輸入聲音信號(hào)先行進(jìn)行放大，并針對(duì)放大后的增益聲音信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作，如此一來，補(bǔ)償單元的硬件結(jié)構(gòu)以及動(dòng)作方式都可以有效的被簡(jiǎn)化，并進(jìn)一步提升補(bǔ)償單元所能達(dá)成的諧波失真的補(bǔ)償功效。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1a說明根據(jù)本申請(qǐng)案的示范性實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)。

圖1b說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的另一聲音產(chǎn)生系統(tǒng)104的方塊圖。

圖2繪示本發(fā)明另一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。

圖3繪示本發(fā)明再一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。

圖4繪示揚(yáng)聲器剛性與偏移的關(guān)系曲線，圖5繪示揚(yáng)聲器力因子與偏移的關(guān)系曲線。

圖5繪示揚(yáng)聲器力因子與偏移的關(guān)系曲線。

圖6繪示本發(fā)明再一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。

圖7a繪示揚(yáng)聲器阻抗與頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。

圖7b繪示揚(yáng)聲器的逆補(bǔ)償特性曲線圖。

圖7c繪示不同的逆補(bǔ)償特性曲線圖。

圖8繪示本發(fā)明一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生控制方法的流程圖。

圖9繪示本發(fā)明一實(shí)施例的手持式電子裝置的示意圖。

【符號(hào)說明】

101：聲音產(chǎn)生系統(tǒng)

102：音頻控制器

103：驅(qū)動(dòng)電路

104：聲音產(chǎn)生系統(tǒng)

110：自動(dòng)增益控制器

120：延遲單元

130：多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器

140：驅(qū)動(dòng)電路

150：振幅控制器

in_au：輸入音頻信號(hào)

spk：揚(yáng)聲器

cin_au：經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)

cp_au：輸出音頻

gci：第一增益控制信號(hào)

fv：反饋電壓

fc：反饋電流

uag：放大增益

200、300：聲音產(chǎn)生系統(tǒng)

210、310：增益單元

220、320：補(bǔ)償單元

amp：放大器

230、330：反饋單元

340：信號(hào)轉(zhuǎn)換器

321：偏移預(yù)測(cè)裝置

322：非線性補(bǔ)償裝置

331：信號(hào)轉(zhuǎn)換器

332：溫度檢測(cè)裝置

333：偏移檢測(cè)裝置

350：偏壓調(diào)整單元

351：電平檢測(cè)裝置

352：升壓控制裝置

gau：增益聲音信號(hào)

pf1、pf2：檢測(cè)參數(shù)

pf3：參數(shù)

oau、doau、aoau：輸出聲音信號(hào)

sfb、sfb1、sfb2：反饋信號(hào)

cv1、cv2：曲線

x1：預(yù)測(cè)偏移

k：揚(yáng)聲器剛性

x：偏移

th1、th2：閾值

610：信號(hào)調(diào)節(jié)單元

f0：共振頻率

xr、xc：特性曲線

ω：頻率

hf：轉(zhuǎn)換函數(shù)

s810～s830：聲音產(chǎn)生控制步驟

900：手持式電子裝置

910：處理單元

920：聲音播放系統(tǒng)

z：阻抗

bi：力因子

具體實(shí)施方式

參看圖1a，圖1a說明根據(jù)本申請(qǐng)案的示范性實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)。聲音產(chǎn)生系統(tǒng)101包含音頻控制器102、驅(qū)動(dòng)電路103和揚(yáng)聲器spk。揚(yáng)聲器spk用于產(chǎn)生可聽得到的聲音。驅(qū)動(dòng)電路103耦接到揚(yáng)聲器spk且提供用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器spk的信號(hào)。音頻控制器102耦接到揚(yáng)聲器spk和驅(qū)動(dòng)電路103。音頻控制器102經(jīng)配置以接收且處理輸入音頻信號(hào)in_au，且產(chǎn)生輸出音頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)電路103將驅(qū)動(dòng)電壓提供到揚(yáng)聲器spk以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器spk。

詳細(xì)地說，音頻控制器102接收放大增益且用放大增益預(yù)放大輸入音頻信號(hào)in_au以獲得經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)。接著，音頻控制器102對(duì)經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)進(jìn)行多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制操作以產(chǎn)生輸出音頻信號(hào)。此外，音頻控制器102可將輸出音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電壓，且驅(qū)動(dòng)電壓可通過驅(qū)動(dòng)電路103而傳送到揚(yáng)聲器spk以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器spk。

另一方面，音頻控制器102在驅(qū)動(dòng)電路103上進(jìn)行檢測(cè)以獲得揚(yáng)聲器spk的至少一個(gè)振幅參數(shù)。音頻控制器102可響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓根據(jù)至少一個(gè)振幅參數(shù)來確定揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅。且音頻控制器102根據(jù)所估計(jì)的振幅來調(diào)整放大增益。

此處，請(qǐng)注意，音頻控制器102可對(duì)經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)進(jìn)行多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制以產(chǎn)生經(jīng)壓縮的音頻信號(hào)。接著，音頻控制器102可通過將限制增益應(yīng)用到經(jīng)壓縮的音頻信號(hào)以限制輸出音頻信號(hào)的電平并獲得所限制的音頻信號(hào)作為輸出音頻信號(hào)而將經(jīng)壓縮的音頻信號(hào)的總電壓值限制于閾值電壓值。限制增益還可由音頻控制器102根據(jù)揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅來調(diào)整。

音頻控制器102還操作以緩沖經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)，且在至少兩個(gè)頻帶上對(duì)所緩沖的經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波以獲得各自對(duì)應(yīng)于至少兩個(gè)頻帶中的一個(gè)的至少兩個(gè)經(jīng)濾波的音頻信號(hào)。音頻控制器102分別對(duì)至少兩個(gè)經(jīng)濾波的音頻信號(hào)進(jìn)行至少兩個(gè)分開的動(dòng)態(tài)范圍控制以獲得至少兩個(gè)經(jīng)壓縮的經(jīng)濾波的音頻信號(hào)。此外，音頻控制器102通過對(duì)至少兩個(gè)經(jīng)壓縮的經(jīng)濾波的音頻信號(hào)求和而獲得經(jīng)壓縮的音頻信號(hào)。

關(guān)于所估計(jì)的振幅，音頻控制器102在驅(qū)動(dòng)電路103上接收驅(qū)動(dòng)電流，且因此產(chǎn)生第一振幅參數(shù)。其中，驅(qū)動(dòng)電流是響應(yīng)于在揚(yáng)聲器spk上施加的驅(qū)動(dòng)電壓而產(chǎn)生，且驅(qū)動(dòng)電流從揚(yáng)聲器spk反饋到音頻控制器102。另一方面，由音頻控制器102產(chǎn)生的輸出音頻信號(hào)可用于產(chǎn)生第二振幅參數(shù)。也就是說，音頻控制器102可基于第一振幅參數(shù)和第二振幅參數(shù)響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電壓而確定揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅。

在所述操作中，輸入音頻信號(hào)in_au被連續(xù)地傳送到音頻控制器102。音頻控制器102可延遲輸入音頻信號(hào)in_au以獲得用于預(yù)見的第一輸入音頻信號(hào)?；诘谝惠斎胍纛l信號(hào)，可由音頻控制器102確定響應(yīng)于第一輸入音頻信號(hào)的揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅，且可因此確定第一所估計(jì)的振幅是否進(jìn)入揚(yáng)聲器spk的力因數(shù)(forcefactor)或剛度(stiffness)的非線性區(qū)域。當(dāng)所估計(jì)的振幅進(jìn)入非線性區(qū)域時(shí)，音頻控制器102可補(bǔ)償?shù)谝惠斎胍纛l信號(hào)以產(chǎn)生第二輸入音頻信號(hào)，且音頻控制器102可用放大增益預(yù)放大第二輸入音頻信號(hào)以獲得經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)。此外，基于響應(yīng)于第一輸入音頻信號(hào)的揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅，可因此確定揚(yáng)聲器spk的振幅是否超過最大允許值。當(dāng)揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅超過振幅閾值(其中振幅閾值對(duì)應(yīng)于在音頻控制器102可假設(shè)揚(yáng)聲器spk的振幅已超過最大允許值時(shí)的所估計(jì)的振幅的值)時(shí)，音頻控制器102可減小放大增益，且揚(yáng)聲器spk的振幅可受到控制而防止超過最大允許值且防止對(duì)揚(yáng)聲器spk的損壞。振幅閾值可根據(jù)揚(yáng)聲器的物理特性來預(yù)定。振幅閾值還可為音頻控制器102可對(duì)輸出音頻信號(hào)進(jìn)行硬削波或軟削波以防止揚(yáng)聲器spk受到損害的預(yù)定閾值。

關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路103，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和放大器可設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路103中。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器用于將輸出音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)，且放大器用于在偏壓電壓下放大模擬輸出音頻信號(hào)以獲得驅(qū)動(dòng)電壓。偏壓電壓可從音頻控制器102控制，且音頻控制器102可檢測(cè)一時(shí)間間隔內(nèi)的第一輸入音頻信號(hào)的信號(hào)電平，且基于第一輸入音頻信號(hào)的信號(hào)電平來調(diào)整偏壓電壓的電壓值。也就是說，可監(jiān)控第一輸入音頻信號(hào)的信號(hào)電平，且當(dāng)將具有較小音量的第一輸入音頻信號(hào)輸入到音頻控制器102時(shí)，可減小放大器的偏壓電壓的電壓值，且可節(jié)省電力消耗。

參看圖1b，圖1b說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的另一聲音產(chǎn)生系統(tǒng)104的方塊圖。聲音產(chǎn)生系統(tǒng)104包含自動(dòng)增益控制器(agc)110、延遲單元120、多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器(mbdrc)130、限制器(未圖示)、驅(qū)動(dòng)電路140和振幅控制器150。聲音產(chǎn)生系統(tǒng)104用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器spk。

自動(dòng)增益控制器110接收輸入音頻信號(hào)in_au和放大增益uag，其中放大增益uag由應(yīng)用處理器根據(jù)播放程序的設(shè)置或來自用戶的指令來提供，且自動(dòng)增益控制器110控制輸入音頻信號(hào)in_au的增益以根據(jù)放大增益uag而產(chǎn)生經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au。延遲單元120耦接在自動(dòng)增益控制器110的輸出與多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器130的輸入之間。延遲單元120提供延遲時(shí)間以將經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au傳送到多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器130的輸入。多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器130耦接到延遲單元120以從延遲單元120接收經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au，且多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器130對(duì)經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au進(jìn)行多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制操作以產(chǎn)生輸出音頻cp_au。增益限制器可用于限制輸出音頻cp_au的電平。在圖1b中，輸出音頻cp_au被傳送到驅(qū)動(dòng)電路140，且驅(qū)動(dòng)電路140放大輸出音頻cp_au以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器spk。

另一方面，振幅控制器150耦接在驅(qū)動(dòng)電路140與自動(dòng)增益控制器110之間以形成反饋電路。振幅控制器150接收由放大器140接收的電壓信號(hào)以形成反饋電壓fv，且振幅控制器150還接收流經(jīng)揚(yáng)聲器spk的電流以形成反饋電流fc。振幅控制器150根據(jù)輸入音頻信號(hào)in_au、反饋電壓fv和反饋電流fc而產(chǎn)生第一增益控制信號(hào)gc1，且將第一增益控制信號(hào)gc1提供到自動(dòng)增益控制器110以通知自動(dòng)增益控制器110揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅是否進(jìn)入揚(yáng)聲器的力因數(shù)或剛度的非線性區(qū)域。因此，當(dāng)自動(dòng)增益控制器110接收通知揚(yáng)聲器spk的所估計(jì)的振幅進(jìn)入非線性區(qū)域的第一增益控制信號(hào)gc1時(shí)，聲音產(chǎn)生系統(tǒng)104可補(bǔ)償?shù)谝惠斎胍纛l信號(hào)以產(chǎn)生第二輸入音頻信號(hào)。

詳細(xì)地說，多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器130根據(jù)多個(gè)不同頻帶而將經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au劃分為多個(gè)部分。多頻帶動(dòng)態(tài)范圍控制器130分別對(duì)經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au的多個(gè)部分進(jìn)行多個(gè)控制(壓縮或擴(kuò)張)操作。分別對(duì)應(yīng)于頻帶的控制操作可不同。也就是說，可分別通過不同方法來壓縮或擴(kuò)張經(jīng)預(yù)放大的音頻信號(hào)cin_au的不同頻帶，可獲得優(yōu)化的音頻信號(hào)。

在另一方面，請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2繪示本發(fā)明另一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。聲音產(chǎn)生系統(tǒng)200包括增益單元210、補(bǔ)償單元220、放大器amp、揚(yáng)聲器spk以及反饋單元230。增益單元210接收輸入聲音信號(hào)in_au并依據(jù)增益值放大輸入聲音信號(hào)in_au以產(chǎn)生增益聲音信號(hào)gau，其中，增益值可以為大于1的任意實(shí)數(shù)。補(bǔ)償單元220耦接增益單元210，并接收放大后的增益聲音信號(hào)gau。另外，補(bǔ)償單元220亦耦接至反饋單元230，并接收由反饋單元230所傳送的檢測(cè)參數(shù)pf1。其中，檢測(cè)參數(shù)pf1代表?yè)P(yáng)聲器spk的檢測(cè)偏移。補(bǔ)償單元220針對(duì)增益聲音信號(hào)gau對(duì)應(yīng)使揚(yáng)聲器spk產(chǎn)生的偏移進(jìn)行預(yù)測(cè)，并藉以產(chǎn)生預(yù)測(cè)偏移參數(shù)，補(bǔ)償單元220并依據(jù)檢測(cè)參數(shù)pf1以及預(yù)測(cè)偏移參數(shù)來對(duì)增益聲音信號(hào)gau進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生輸出聲音信號(hào)oau。

另外，反饋單元230耦接至揚(yáng)聲器spk，并針對(duì)揚(yáng)聲器spk的隔膜所產(chǎn)生的偏移(亦即隔膜的振幅)進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生對(duì)應(yīng)揚(yáng)聲器spk的檢測(cè)偏移的檢測(cè)參數(shù)pf1。在本實(shí)施例中，反饋單元230可以依據(jù)揚(yáng)聲器spk所傳送的一個(gè)或多個(gè)的反饋信號(hào)sfb來進(jìn)行其偏移的檢測(cè)動(dòng)作。反饋信號(hào)sfb可以是揚(yáng)聲器spk上的電壓信號(hào)以及電流信號(hào)的至少其中之一。

以下請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3繪示本發(fā)明再一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。聲音產(chǎn)生系統(tǒng)300包括增益單元310、補(bǔ)償單元320、放大器amp、揚(yáng)聲器spk、反饋單元330、信號(hào)轉(zhuǎn)換器340以及偏壓調(diào)整單元350。補(bǔ)償單元320包括偏移預(yù)測(cè)裝置321以及非線性補(bǔ)償裝置322。反饋單元330包括信號(hào)轉(zhuǎn)換器331、溫度檢測(cè)裝置332以及偏移檢測(cè)裝置333。偏壓調(diào)整單元350則包括電平檢測(cè)裝置351以及升壓控制裝置352。

在動(dòng)作細(xì)節(jié)上，增益單元310接收輸入聲音信號(hào)in_au，并依據(jù)一個(gè)增益值來對(duì)輸入聲音信號(hào)in_au進(jìn)行放大以產(chǎn)生增益聲音信號(hào)gau。在本實(shí)施例中，增益單元310并接收來自于溫度檢測(cè)裝置332以及偏移檢測(cè)裝置333所分別產(chǎn)生的檢測(cè)參數(shù)pf1以及pf2。其中，檢測(cè)參數(shù)pf1用以指示揚(yáng)聲器spk的檢測(cè)偏移，而檢測(cè)參數(shù)pf2則用以指示揚(yáng)聲器spk的檢測(cè)溫度。

特別值得一提的是，增益單元310可依據(jù)檢測(cè)參數(shù)pf1和pf2來設(shè)定增益值，并對(duì)應(yīng)檢測(cè)參數(shù)pf1和pf2至少其中之一的變動(dòng)來調(diào)整增益值。具體來說明，若檢測(cè)參數(shù)pf1代表?yè)P(yáng)聲器spk的偏移增加時(shí)，增益單元310可在適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下減少增益值，并藉以控制揚(yáng)聲器spk的偏移在揚(yáng)聲器spk的最大偏移之下。另外，增益單元310在當(dāng)檢測(cè)參數(shù)pf2指示揚(yáng)聲器spk的溫度過度增加時(shí)，增益單元310可依據(jù)檢測(cè)參數(shù)pf2來減少增益值，并藉以控制揚(yáng)聲器spk的溫度以免過高。

增益聲音信號(hào)gau被直接傳送至補(bǔ)償單元320中的偏移預(yù)測(cè)裝置321。在此，偏移預(yù)測(cè)裝置321接收增益聲音信號(hào)gau，并對(duì)揚(yáng)聲器spk對(duì)應(yīng)增益聲音信號(hào)gau所可能產(chǎn)生的偏移進(jìn)行預(yù)測(cè)，并藉此產(chǎn)生預(yù)測(cè)偏移參數(shù)。非線性補(bǔ)償裝置322則耦接至偏移預(yù)測(cè)裝置321以及反饋單元330中的偏移檢測(cè)裝置333。非線性補(bǔ)償裝置322接收偏移預(yù)測(cè)裝置321所產(chǎn)生的預(yù)測(cè)偏移參數(shù)以及偏移檢測(cè)裝置333檢測(cè)到的檢測(cè)參數(shù)pf1。非線性補(bǔ)償裝置322可決定預(yù)測(cè)偏移參數(shù)是否進(jìn)入揚(yáng)聲器spk力因子或揚(yáng)聲器spk剛性的非線性區(qū)域中，以響應(yīng)增益聲音信號(hào)gau和來自偏移預(yù)測(cè)裝置321的預(yù)測(cè)偏移參數(shù)。并且，當(dāng)非線性補(bǔ)償裝置322決定預(yù)測(cè)偏移參數(shù)進(jìn)入揚(yáng)聲器spk力因子或揚(yáng)聲器spk剛性的非線性區(qū)域中，非線性補(bǔ)償裝置322更基于增益聲音信號(hào)gau、預(yù)測(cè)偏移參數(shù)和第一檢測(cè)參數(shù)pf1來產(chǎn)生輸出聲音信號(hào)doau，以響應(yīng)增益聲音信號(hào)gau。

附帶一提的，當(dāng)非線性補(bǔ)償裝置322可決定預(yù)測(cè)偏移參數(shù)未進(jìn)入揚(yáng)聲器spk力因子或揚(yáng)聲器spk剛性的非線性區(qū)域中時(shí)，可直接傳送增益聲音信號(hào)gau為輸出聲音信號(hào)doau。

關(guān)于非線性補(bǔ)償裝置322的實(shí)施細(xì)節(jié)，請(qǐng)參照?qǐng)D4及圖5，其中，圖4繪示揚(yáng)聲器剛性與偏移的關(guān)系曲線，圖5繪示揚(yáng)聲器力因子與偏移的關(guān)系曲線。在圖4中，曲線cv1示意揚(yáng)聲器剛性k與偏移x的關(guān)系，其中當(dāng)預(yù)測(cè)偏移x1對(duì)應(yīng)到曲線cv1上一個(gè)大于閾值th1的數(shù)值時(shí)，表示預(yù)測(cè)偏移x1進(jìn)入了非線性區(qū)域。

另外，在圖5中，曲線cv2示意揚(yáng)聲器力因子bi與偏移x的關(guān)系，其中，當(dāng)預(yù)測(cè)偏移x1對(duì)應(yīng)到曲線cv2上一個(gè)大于閾值th2的數(shù)值時(shí)，表示預(yù)測(cè)偏移x1進(jìn)入了非線性區(qū)域。而上述的判斷方式亦只是舉例說明而已，其更可用其他方式實(shí)現(xiàn)。

另外，有關(guān)補(bǔ)償方式，非線性補(bǔ)償裝置322可利用描述揚(yáng)聲器sk的物理特性的方程式來作為第一模型。并依據(jù)第一模型和預(yù)測(cè)參數(shù)pf1，若增益聲音信號(hào)gau進(jìn)入揚(yáng)聲器spk的第一物理參數(shù)的非線性區(qū)域時(shí)，則可預(yù)期由揚(yáng)聲器spk所重現(xiàn)出來的可聽音是增益聲音信號(hào)gau的一個(gè)失真版本，記作sa1d。在一例子中，此失真版本可以增益聲音信號(hào)gau和失真分量(記作disn)來表示，其中：sa1d(t)＝m1*gau(t)+disn(t)，或可以用數(shù)字形式表示，其中m1代表一縮放系數(shù)。依此方式，非線性補(bǔ)償裝置322可依據(jù)第一模型進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生輸出聲音信號(hào)oau，使得輸出聲音信號(hào)oau包括此預(yù)期的失真分量對(duì)應(yīng)的一逆分量(記取disn-1(t))。輸出聲音信號(hào)oau可表示為：oau(t)＝m2*gau(t)+disn-1(t)，其中m2代表一系數(shù)。如此，此逆分量可以補(bǔ)償失真使揚(yáng)聲器spk以較小的失真或無失真的方式重現(xiàn)此聲音信號(hào)。

信號(hào)轉(zhuǎn)換器340則耦接在非線性補(bǔ)償裝置322及放大器amp間，信號(hào)轉(zhuǎn)換器340接收數(shù)字格式的輸出聲音信號(hào)doau，并將數(shù)字格式的輸出聲音信號(hào)doau轉(zhuǎn)換為模擬格式的輸出聲音信號(hào)aoau，且將模擬格式的輸出聲音信號(hào)aoau傳送至放大器amp。放大器amp則依據(jù)輸出聲音信號(hào)aoau來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器以發(fā)出可聽聲。

關(guān)于反饋單元330，其中，信號(hào)轉(zhuǎn)換器331接收揚(yáng)聲器spk以及放大器amp上的模擬格式的反饋信號(hào)sfb1及sfb2，并將模擬格式的反饋信號(hào)sfb1及sfb2轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式以傳送至溫度檢測(cè)裝置332以及偏移檢測(cè)裝置333。溫度檢測(cè)裝置332以及偏移檢測(cè)裝置333則分別依據(jù)所接收到的信號(hào)來分別檢測(cè)出檢測(cè)參數(shù)pf2以及pf1。

其中，偏移檢測(cè)裝置333可依據(jù)一阻抗模型而得的揚(yáng)聲器spk的檢測(cè)偏移。此阻抗模型例如可表示為：其中是偏移對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；i是電流，其可由電流反饋信號(hào)sfb1所代表；v代表電壓，其可由電壓反饋信號(hào)sfb2所代表；bl(x)是有關(guān)偏移x的揚(yáng)聲器力因子；z是揚(yáng)聲器spk的阻抗。又例如，方程式1可以離散微分方程式表示并據(jù)以解出偏移x[n]。

溫度檢測(cè)裝置332則可依據(jù)揚(yáng)聲器spk的溫度與電阻之間的關(guān)系以輸出代表?yè)P(yáng)聲器spk的溫度的檢測(cè)參數(shù)pf2。揚(yáng)聲器spk的溫度與電阻之間的關(guān)系，例如可表示為：r＝r0[1+α(t-t∞)](方程式2)，其中參數(shù)t∞是環(huán)境溫度，r0，參數(shù)α是常數(shù)。故此，揚(yáng)聲器spk的溫度的變化是與電阻變化成正比，并且，可依據(jù)檢測(cè)到的電阻而得以決定。

關(guān)于偏壓調(diào)整單元350，偏壓調(diào)整單元350包括電平檢測(cè)裝置351和升壓控制裝置352。電平檢測(cè)裝置351檢測(cè)輸入聲音信號(hào)in_au的電平以決定是否需要提升放大器amp的偏壓。升壓控制裝置352則依據(jù)來自電平檢測(cè)裝置351的檢測(cè)結(jié)果以調(diào)整供應(yīng)給放大器amp的偏壓的電壓大小。

以下請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6繪示本發(fā)明再一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。與圖3的實(shí)施例不同的，聲音產(chǎn)生系統(tǒng)600還包括信號(hào)調(diào)節(jié)單元610。信號(hào)調(diào)節(jié)單元610耦接在增益單元310接收輸入聲音信號(hào)in_au的路徑間。信號(hào)調(diào)節(jié)單元610基于信號(hào)調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)以進(jìn)行共振頻率追蹤動(dòng)作。在本發(fā)明一實(shí)施例中，信號(hào)調(diào)節(jié)單元610采用共振頻率追蹤以及逆補(bǔ)償?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)。也就是說，可在信號(hào)調(diào)節(jié)單元610中實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理操作從而對(duì)一聲音輸入信號(hào)in_au(例如以數(shù)字信號(hào)方式表示)進(jìn)行信號(hào)調(diào)節(jié)，其中信號(hào)處理操作例如是信號(hào)濾波器并依據(jù)一逆補(bǔ)償特性諸如無限脈沖響應(yīng)(infiniteimpulseresponse，iir)數(shù)字濾波器對(duì)聲音輸入信號(hào)in_au進(jìn)行濾波。此濾波器具有針對(duì)揚(yáng)聲器spk偏移的共振尖峰的逆補(bǔ)償及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)奶匦?，并藉由電流反饋信?hào)sfb1和電壓反饋信號(hào)sfb2以及對(duì)應(yīng)的阻抗分析而進(jìn)行。

以下并請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D6以及圖7a～圖7c，其中，圖7a繪示揚(yáng)聲器阻抗與頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；圖7b繪示揚(yáng)聲器的逆補(bǔ)償特性曲線圖；圖7c繪示不同的逆補(bǔ)償特性曲線圖。為了進(jìn)行共振頻率追蹤，信號(hào)調(diào)節(jié)單元610接收參數(shù)pf3。其中，參數(shù)pf3代表?yè)P(yáng)聲器的共振頻率的目前變化的信息。參數(shù)pf3例如由偏移檢測(cè)裝置333所產(chǎn)生。例如，信號(hào)調(diào)節(jié)單元610得知共振頻率的初始值，并且依據(jù)如圖7b所示的逆補(bǔ)償特性曲線，或稱為轉(zhuǎn)換函數(shù)hf，以執(zhí)行信號(hào)調(diào)節(jié)。如圖7b所示的轉(zhuǎn)換函數(shù)hf是藉由將阻抗分析的結(jié)果(如圖7a所示的結(jié)果)進(jìn)行逆運(yùn)算而得。轉(zhuǎn)換函數(shù)hf稱為逆補(bǔ)償?shù)奶匦郧€，其具有與揚(yáng)聲器spk的共振頻率對(duì)應(yīng)的最小值。在圖7a中，顯示了從揚(yáng)聲器spk所檢測(cè)到的阻抗z和頻率ω之間的關(guān)系，其中具有共振頻率f0。如此，當(dāng)輸入聲音信號(hào)in_au具有與揚(yáng)聲器spk的共振頻率f0接近的頻率分量時(shí)，輸入聲音信號(hào)in_au可被調(diào)整和特別地降低。對(duì)于數(shù)字信號(hào)數(shù)值來說，已調(diào)節(jié)后的信號(hào)比輸入聲音信號(hào)in_au在位數(shù)上實(shí)質(zhì)地具有較大的動(dòng)態(tài)余量(headroom)。藉由增益單元310的增益值的控制以及后續(xù)階段的其他處理的幫助，得以利用超越其特性曲線的增益電平來提升由揚(yáng)聲器spk所重現(xiàn)的聲音信號(hào)。請(qǐng)參考圖7c，其中聲音產(chǎn)生系統(tǒng)300的一實(shí)施例所輸出以作重現(xiàn)的聲音信號(hào)對(duì)應(yīng)的偏移對(duì)頻率ω的特性曲線(記作xc)，與在額定功率下?lián)P聲器的偏移對(duì)頻率ω的特性曲線(記作xr)相比較的示意圖。在圖7c中，實(shí)線xc對(duì)應(yīng)的偏移在此頻率范圍下相對(duì)地比虛線xr對(duì)應(yīng)的偏移來得大。故此，揚(yáng)聲器spk受到保護(hù)，而揚(yáng)聲器spk的響度亦得以增強(qiáng)。

此外，所有功能方塊(包括使用軟件模塊、硬件元件、裝置、或單元的實(shí)作)具有各自的初始控制參數(shù)，例如在增益單元中諸如最大增益、起始時(shí)間(attacktime)、釋放時(shí)間(releasetime)等參數(shù)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)到聲學(xué)條件起了激烈的變化時(shí)(例如藉由反饋單元檢測(cè))，應(yīng)該把初始參數(shù)切換到另一組參數(shù)以確保能穩(wěn)健地進(jìn)行控制。例如，增益單元310檢測(cè)到檢測(cè)參數(shù)pf1和檢測(cè)參數(shù)pf2分別代表偏移和溫度。當(dāng)溫度初始時(shí)接近一溫度閾值時(shí)，增益單元310將目標(biāo)增益值切換為一較小的數(shù)值。當(dāng)偏移遠(yuǎn)離一偏移閾值時(shí)，增益單元310將目標(biāo)增益值切換為一適合的數(shù)值。若聲學(xué)條件改變導(dǎo)致共振頻率亦改變，則應(yīng)將溫度閾值和偏移閾值切換到另一組閾值以確保能穩(wěn)健地進(jìn)行增益控制。此外，其他參數(shù)例如揚(yáng)聲器spk的彈性也可納入作為判斷條件從而用以切換參數(shù)組。

以下請(qǐng)參照?qǐng)D8，圖8繪示本發(fā)明一實(shí)施例的聲音產(chǎn)生控制方法的流程圖。在步驟s810中產(chǎn)生第一檢測(cè)參數(shù)，其中，第一檢測(cè)參數(shù)代表?yè)P(yáng)聲器的檢測(cè)偏移。接著，在步驟s820中，接收輸入聲音信號(hào)，并依據(jù)增益值放大輸入聲音信號(hào)以產(chǎn)生增益聲音信號(hào)；以及，在步驟s830中，接收增益聲音信號(hào)以及第一檢測(cè)參數(shù)，預(yù)測(cè)增益聲音信號(hào)對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器的偏移以產(chǎn)生預(yù)測(cè)偏移參數(shù)，并依據(jù)第一檢測(cè)參數(shù)以及預(yù)測(cè)偏移參數(shù)對(duì)增益聲音信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償以產(chǎn)生輸出聲音信號(hào)。

關(guān)于上述步驟的實(shí)施細(xì)節(jié)，在前述多個(gè)實(shí)施例中已有詳盡的說明，在此恕不多贅述。

以下請(qǐng)參照?qǐng)D9，圖9繪示本發(fā)明一實(shí)施例的手持式電子裝置的示意圖。手持式電子裝置900包括處理單元910以及聲音播放系統(tǒng)920。處理單元910耦接至聲音播放系統(tǒng)920并提供輸入聲音信號(hào)in_au至聲音播放系統(tǒng)920。聲音播放系統(tǒng)920可應(yīng)用前述實(shí)施例的聲音播放系統(tǒng)200、300及600其中的任一來實(shí)施。處理單元910可藉由諸如處理器(processor)、數(shù)字信號(hào)處理器、或特定應(yīng)用集成電路來實(shí)現(xiàn)，或是利用可編程集成電路如微控制器、元件可編程邏輯門陣列(fpga，fieldprogrammablegatearray)之類的電路來實(shí)現(xiàn)，其中例如使用硬件描述語(yǔ)言(hdl，hardwaredescriptionlanguage)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

綜上所述，本發(fā)明提供補(bǔ)償單元以對(duì)放大后的增益聲音信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償動(dòng)作。也就是說，本發(fā)明的聲音產(chǎn)生系統(tǒng)是直接針對(duì)用來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的放大后的增益聲音信號(hào)所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的揚(yáng)聲器的偏移來執(zhí)行補(bǔ)償動(dòng)作的。這樣一來，補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作可以更為直接且更具效率，并且，補(bǔ)償單元所執(zhí)行的補(bǔ)償動(dòng)作也可以更為簡(jiǎn)化，提升聲音產(chǎn)生系統(tǒng)的效率。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書界定范圍為準(zhǔn)。