增益控制系统、声音播放系统及其增益控制的方法
【专利摘要】本发明提供一种增益控制系统、声音播放系统及其增益控制的方法。增益控制系统包括主增益控制单元、副增益控制单元及逻辑控制单元。主增益控制单元具有第一每阶变化量。副增益控制单元具有第二每阶变化量；其中第二每阶变化量小于第一每阶变化量。逻辑控制单元根据调整命令信号控制主增益控制单元及副增益控制单元来将模拟信号转换为转换信号；其中在输入调整命令信号后，逻辑控制单元进一步判断调整命令信号所需的调整变化量是否大于副增益控制单元的最大增益范围；若是，逻辑控制单元重复控制主增益控制单元及副增益控制单元。本发明增益曲线的波形缓慢改变，不会产生落差，因而使得使用者不会因为增益控制系统调整声音信号的增益而听到噪音。
【专利说明】增益控制系统、声音播放系统及其增益控制的方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种增益控制系统、声音播放系统及其增益控制的方法，特别是一种可改善增益变化曲线的增益控制系统、声音播放系统及其增益控制的方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步，各式的声音播放系统已经被广泛地应用，例如利用音响系统或是计算机系统提供信号再经由喇叭来发出声音。于现有技术中声音信号的音量调整可以采用被动式电位计所制作的模拟式增益控制器来达成。模拟式增益控制器以一滑片与薄膜电阻器直接接触，增益量是由滑片的物理位置所得出。电位计通常以使用者直接旋转(或滑动)得出增益值，所以使用者听不见落差噪音。
[0003]但于现有技术中计算机系统通常都是利用一种数字式增益控制电路来控制音量大小，就如图1A所示，图1A是现有技术的增益控制系统的架构示意图。
[0004]增益控制系统90具有信号输入端91、信号输出端92、运算放大器93及不同的切换开关S1、S2、S3。使用者通过直接切换不同的切换开关S1、S2、S3来得到不同增益的声音信号。例如可由SI，直接切换至S2。但在增益落差非常大的时候，就会如同图1B所示，图1B是现有技术的增益变化较大的实施例的增益曲线图。当切换时，增益曲线C输出的波形会有不连续的过程，也就是会产生落差点P，造成使用者可听闻的切换噪音。现有技术的增益控制系统90容易造成落差波形。
[0005]因此，需要一种增益控制系统、声音播放系统及其增益控制的方法，以解决现有技术的缺失。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种增益控制系统，其具有可改善增益变化曲线的效果O
[0007]本发明的另一主要目的在于提供一种具有上述增益控制系统的声音播放系统。
[0008]本发明的又一主要目的在于提供一种用于上述增益控制系统的增益控制的方法。
[0009]为达成上述的目的，本发明的增益控制系统用以根据自命令输入端输入的调整命令信号来调整模拟信号的增益。增益控制系统包括主增益控制单元、副增益控制单元及逻辑控制单元。主增益控制单元具有第一每阶变化量。副增益控制单元电性连接主增益控制单元，副增益控制单元具有第二每阶变化量；其中副增益控制单元的第二每阶变化量小于主增益控制单元的第一每阶变化量；其中模拟信号输入至主增益控制单元及副增益控制单元。逻辑控制单元电性连接主增益控制单元及副增益控制单元，以根据调整命令信号控制主增益控制单元及副增益控制单元来调整模拟信号，并将模拟信号转换为转换信号；其中在输入调整命令信号后，逻辑控制单元进一步判断调整命令信号所需的调整变化量是否大于副增益控制单元的最大增益范围；若是，逻辑控制单元控制主增益控制单元及副增益控制单元以重复执行调整模拟信号的流程。
[0010]本发明的声音播放系统包括信号输入端、命令输入端、增益控制系统及信号输出端。信号输入端用以输入声音信号。命令输入端用以供使用者输入调整命令信号。增益控制系统电性连接信号输入端及命令输入端，用以根据自命令输入端输入的调整命令信号来调整声音信号的增益。增益控制系统包括主增益控制单元、副增益控制单元及逻辑控制单元。主增益控制单元具有第一每阶变化量。副增益控制单元电性连接主增益控制单元，副增益控制单元具有第二每阶变化量；其中副增益控制单元的第二每阶变化量小于主增益控制单元的第一每阶变化量；其中声音信号输入至主增益控制单元及副增益控制单元。逻辑控制单元电性连接主增益控制单元及副增益控制单元，以根据调整命令信号控制主增益控制单元及副增益控制单元来调整声音信号，并将声音信号转换为转换信号；其中在输入调整命令信号后，逻辑控制单元进一步判断调整命令信号所需的调整变化量是否大于副增益控制单元的最大增益范围；若是，逻辑控制单元控制主增益控制单元及副增益控制单元以重复执行调整声音信号的流程。信号输出端电性连接增益控制系统，用以输出转换信号。
[0011]本发明的增益控制的方法，用于一增益控制系统以调整一模拟信号的增益，该增益控制系统包括一主增益控制单元及一副增益控制单元；该方法包括以下步骤:接收模拟信号；接收调整命令信号，其中调整命令信号用以调整模拟信号的变化量；根据调整命令信号控制主增益控制单元及副增益控制单元来调整模拟信号；比较调整命令信号所需的调整变化量是否大于副增益控制单元的最大增益范围；若是，重复控制主增益控制单元及副增益控制单元以调整模拟信号；以及若否，输出转换信号。
[0012]本发明增益曲线的波形缓慢改变，不会产生落差，因而使得使用者不会因为增益控制系统调整声音信号的增益而听到噪音。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1A是现有技术的增益控制系统的架构示意图。
[0014]图1B是现有技术的增益变化较大的实施例的增益曲线图。
[0015]图2A是本发明的增益控制系统的架构示意图。
[0016]图2B是本发明的主增益控制单元及副增益控制单元的其中一实施例的电路示意图。
[0017]图3是本发明的增益控制的方法的步骤流程图。
[0018]图4A是本发明的增益变化较大的实施例的增益曲线图。
[0019]图4B是本发明的较佳实施例的增益曲线图。
【具体实施方式】
[0020]为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
[0021]请先参考图2A，图2A是本发明的增益控制系统的架构示意图。
[0022]本发明的增益控制系统10用以调整一模拟信号的增益。于本发明的一实施例中，增益控制系统10用于声音播放系统I内，因此以下说明是以用模拟信号作为声音信号为实施例来进行说明，但本发明的增益控制系统10并不限于仅能调整声音信号。声音播放系统I可为一般的音响系统、桌上型计算机、笔记型计算机或是平板计算机等可以产生声音信号的系统，但本发明并不限于上述列举的系统。声音播放系统I可具有信号输入端2、命令输入端3、信号输出端4与增益控制系统10。信号输入端2电性连接至增益控制系统10，以输入声音信号到增益控制系统10，经过增益控制系统10的处理后，再传送到信号输出端4输出。信号输出端4可为喇叭等装置。命令输入端3可为声音播放系统I内的使用者操作界面，以供使用者输入调整命令信号来控制声音信号的增益，亦即增强或是减弱声音信号的音量大小。
[0023]增益控制系统10内包括主增益控制单元20、副增益控制单元30及逻辑控制单元40。主增益控制单元20具有第一每阶变化量，副增益控制单元30具有第二每阶变化量，且其中副增益控制单元30的第二每阶变化量小于主增益控制单元20的第一每阶变化量。且副增益控制单元30还可分为提升电路31与衰减电路32，以分别作为增加音量或减少音量的增益电路。
[0024]在此请同时参考图2B，图2B是本发明的主增益控制单元及副增益控制单元的其中一实施方式的电路示意图。
[0025]主增益控制单元20包括运算放大器01及切换开关S1、S2、S3。提升电路31包括切换开关Sa、运算放大器02及可变电组R1。衰减电路32包括切换开关Sb、运算放大器03及可变电组R2。此外，主增益控制单元20、提升电路31及衰减电路32还可包括必要的无源元件，例如定电阻Ra、Rb、Re、Rd等。
[0026]逻辑控制单元40与命令输入端3、主增益控制单元20与副增益控制单元30电性连接，用以接收自命令输入端3传来的调整命令信号，以借此控制主增益控制单元20与副增益控制单元30来调整声音信号的增益。逻辑控制单元40可由一硬件、一硬件搭配软件或一硬件搭配固件等方式架构而成，本发明并不以此为限。当信号输入端2输入声音信号后，逻辑控制单元40通过切换开关S1、S2、S3的切换，使得声音信号可经由运算放大器01的处理以得到不同的增益变化量。同时逻辑控制单元40也根据要放大或缩小声音信号的音量，来决定切换开关Sa或切换开关Sb的切换。若要放大声音信号的音量，逻辑控制单元40控制切换开关Sa的导通，并通过调整可变电组Rl及运算放大器02的作用，即可输出已放大音量的转换信号至信号输出端4。另外，若要缩小声音信号的音量，逻辑控制单元40控制切换开关Sb及可变电组R2，以经由运算放大器03得到已缩小音量的转换信号。
[0027]假设主增益控制单元20每阶的增益变化是ldB，副增益控制单元30每阶的变化量是0.05dB,总量为ldB，当主增益控制单元20与副增益控制单元30混和动作后，可以将增益变化动作时间加长20倍，但是每一阶变化量降低为0.05dB。经由加长增益变化的处理时间即可以实现减低切换噪音的目的。并须注意的是，图2B所示的电路仅为示意，本发明并不以图2B为限，且本发明所属领域技术人员应可清楚得知其作用原理及其他可以达成此方式的电路，故在此不再赘述。
[0028]而于本发明的较佳实施例中，逻辑控制单元40可包括解码模块41、增益判断模块42、控制开关模块43、主时脉产生器44及副时脉产生器45。解码模块41电性连接命令输入端3。当输入调整命令信号后，解码模块41用以解码调整命令信号，以根据调整命令信号产生变化量控制信号、单次转换时间参数及单次转换段数参数。变化量控制信号用以决定声音信号的增益程度；单次转换时间参数及单次转换段数参数则用来决定副增益控制单元30处理的段数及作用时间，当段数越多，作用时间越长，所得到的变化曲线也会越趋缓。
[0029]增益判断模块42与解码模块41电性连接，当解码模块41解码得到变化量控制信号后，将其传输至增益判断模块42，借此增益判断模块42得知要增加或减少声音信号的音量以及要主增益控制单元20执行增益的幅度，并得到切换控制信号。控制开关模块43与增益判断模块42、主增益控制单元20及副增益控制单元30电性连接，借以根据切换控制信号控制主增益控制单元20及副增益控制单元30的作用，例如控制主时脉产生器44内的切换开关S1、S2、S3及控制副增益控制单元30内的切换开关Sa、Sb与可变电组R1、R2。当要增加声音信号的音量时，控制开关模块43根据切换控制信号控制切换开关Sa导通，并调整提升电路31的可变电组R1。当要减少声音信号的音量时，控制开关模块43根据切换控制信号控制切换开关Sb，并调整衰减电路32的可变电组R2的作用。
[0030]主时脉产生器44用以提供主时脉信号给逻辑控制单元40内部各模块。由于时脉信号的作用原理已经是本发明所属领域技术人员所广泛利用的技术，故在此不再赘述其原理。副时脉产生器45根据解码模块41得到的单次转换时间参数及单次转换段数参数来产生副时脉信号至控制开关模块43。如此一来，控制开关模块43根据副时脉信号来作用，以控制副增益控制单元30的操作。
[0031]而须注意的是，当调整命令信号所需的调整变化量大于副增益控制单元30的最大增益范围时，控制开关模块43控制主增益控制单元20及副增益控制单元30以重复执行调整该声音信号的流程，以借此转换为转换信号。而在主增益控制单元20及副增益控制单元30调整完成前，控制开关模块43不接收新的控制信号。
[0032]接着请参考图3，图3是本发明的增益控制的方法的步骤流程图。此处需注意的是，以下虽以具有增益控制系统10的声音播放系统I为例说明本发明的增益控制的方法，但本发明的增益控制的方法并不以使用在增益控制系统10为限。
[0033]首先进行步骤301:接收模拟信号。
[0034]增益控制系统10从信号输入端2接收模拟信号，也就是要调整的声音信号。
[0035]其次进行步骤302:接收一调整命令信号。
[0036]若使用者要调整声音信号的音量，使用者可以通过命令输入端3下达命令，以输入调整命令信号至增益控制系统10。调整命令信号用以调整声音信号的变化量。
[0037]接着执行步骤303:根据该调整命令信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元来调整该模拟信号。
[0038]增益控制系统10从命令输入端3接收调整命令信号后，调整命令信号会传输到逻辑控制单元40，逻辑控制单元40再根据该调整命令信号控制主增益控制单元20及副增益控制单元30来调整该声音信号。
[0039]亦即于本发明的较佳实施例中，增益控制系统10会先执行步骤303a:根据该调整命令信号来产生一变化量控制信号、一单次转换时间参数及一单次转换段数参数。
[0040]接收调整命令信号后，逻辑控制单元40内的解码模块41先解码调整命令信号，以根据调整命令信号产生变化量控制信号、单次转换时间参数及单次转换段数参数。
[0041]接着进行步骤303b:根据该变化量控制信号来产生一切换控制信号。
[0042]逻辑控制单元40内的增益判断模块42根据变化量控制信号以产生切换控制信号，切换控制信号包括决定要增加或减少声音信号的音量，以及决定主增益控制单元20所要执行的增益程度。
[0043]接着进行步骤303c:根据该切换控制信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元。
[0044]控制开关模块43根据该切换控制信号控制主增益控制单元20及副增益控制单元30。同时在此步骤303c中，副时脉产生器45也根据解码模块41于步骤303a中得到的单次转换时间参数及单次转换段数参数来产生副时脉信号，借此来控制开关模块43。
[0045]接着进行步骤304:比较该调整命令信号所需的一调整变化量是否大于最大增益范围。
[0046]当增益判断模块42产生的切换控制信号控制主增益控制单元20与副增益控制单元30作用的同时，增益判断模块42也同时比较调整命令信号所需的调整变化量是否大于副增益控制单元30的最大增益范围。
[0047]在此请同时参考图4A，图4A是本发明的增益变化较大的实施例的增益曲线图。
[0048]若调整命令信号所需的调整变化量大于最大增益范围，并且代表主增益控制单元20及副增益控制单元30只经过一次处理流程，接着就直接输出所要调整的增益值，则其得到的增益曲线Cl就如同图4A，增益曲线Cl仍然会产生落差点P。因此，在此情况下，使用者仍然会听到噪音，而无法达到本发明去除噪声的最主要目的。
[0049]所以若所需的调整变化量大于最大增益范围，则执行步骤305:重复执行调整该模拟信号的流程。
[0050]若调整命令信号所需的调整变化量是大于该最大增益范围，则增益判断模块42会控制控制开关模块43不接受其他的控制信号，也就是回到步骤303 (或是步骤303c)再次控制主增益控制单元20及副增益控制单元30执行调整声音信号的流程。
[0051]接着若所需的调整变化量小于最大增益范围，进一步执行步骤306:输出一转换信号。
[0052]当增益判断模块42判断调整命令信号所需的调整变化量已经小于最大增益范围时，增益判断模块42不再重复要求控制开关模块43控制主增益控制单元20及副增益控制单元30，即可输出转换信号到信号输出端4。
[0053]如此重复执行步骤303到步骤305的流程，最后就如同图4B所示，图4B是本发明的较佳实施例的增益变化的曲线图。
[0054]重复控制主增益控制单元20及副增益控制单元30执行调整声音信号的流程，可以得到如同图4B的增益曲线C2。与现有技术的图1B或是图4A相比，增益曲线C2的波形缓慢改变，而不会产生落差。使得使用者不会因为增益控制系统10调整声音信号的增益而听到噪音。
[0055]此处需注意的是，本发明的增益控制的方法并不以上述的步骤次序为限，只要能达成本发明的目的，上述的步骤次序亦可加以改变。
[0056]通过本发明的增益控制系统10及增益控制的方法，即可有效趋缓声音信号的增益变化，让使用者不会感受到噪音，且增益控制系统10也不需要复杂的侦测电路或是反馈电路设计。
[0057]以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
[0058]附图中的符号简单说明如下:
[0059]现有技术:
[0060]增益控制系统90
[0061]信号输入端91
[0062]信号输出端92
[0063]运算放大器93
[0064]落差点P
[0065]增益曲线C
[0066]切换开关S1、S2、S3
[0067]本发明:
[0068]声音播放系统I
[0069]信号输入端2
[0070]命令输入端3
[0071]信号输出端4
[0072]增益控制系统10
[0073]主增益控制单元20
[0074]副增益控制单元30
[0075]提升电路31
[0076]衰减电路32
[0077]逻辑控制单元40
[0078]解码模块41
[0079]增益判断模块42
[0080]控制开关模块43
[0081]主时脉产生器44
[0082]副时脉产生器45
[0083]增益曲线Cl、C2
[0084]运算放大器01、02、03
[0085]落差点P
[0086]可变电组Rl、R2
[0087]定电阻Ra、Rb、Re、Rd
[0088]切换开关51、52、53、5&、513。
【权利要求】
1.一种增益控制系统，其特征在于，用以根据自一命令输入端输入的一调整命令信号来调整一模拟信号的增益，该增益控制系统包括: 一主增益控制单元，具有一第一每阶变化量； 一副增益控制单元，电性连接该主增益控制单元，该副增益控制单元具有一第二每阶变化量，其中该副增益控制单元的该第二每阶变化量小于该主增益控制单元的该第一每阶变化量，该模拟信号输入至该主增益控制单元及该副增益控制单元；以及 一逻辑控制单元，电性连接该主增益控制单元及该副增益控制单元，以根据该调整命令信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元来调整该模拟信号，并将该模拟信号转换为一转换信号；其中在输入该调整命令信号后，该逻辑控制单元进一步判断该调整命令信号所需的一调整变化量是否大于该副增益控制单元的一最大增益范围；若是，该逻辑控制单元控制该主增益控制单元及该副增益控制单元以重复执行调整该模拟信号的流程。
2.根据权利要求1所述的增益控制系统，其特征在于，该逻辑控制单元还包括一解码模块，电性连接该命令输入端，该解码模块用以解码该调整命令信号以产生一变化量控制信号、一单次转换时间参数及一单次转换段数参数。
3.根据权利要求2所述的增益控制系统，其特征在于，该逻辑控制单元还包括: 一增益判断模块，电性连接该解码模块，该增益判断模块用以根据该变化量控制信号产生一切换控制信号；以及 一控制开关模块，电性连接该增益判断模块，该控制开关模块用以根据该切换控制信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元的切换，以借此将该模拟信号转换为该转换信号。
4.根据权利要求3所述的增益控制系统，其特征在于， 该副增益控制单元还包括一提升电路及一衰减电路； 该增益判断模块根据该变化量控制信号判断要增加或衰减该模拟信号，以产生该切换控制信号来控制该提升电路或该衰减电路的切换。
5.根据权利要求3所述的增益控制系统，其特征在于，该逻辑控制单元还包括: 一副时脉产生器，用以根据该单次转换时间参数及该单次转换段数参数产生一副时脉信号，该控制开关模块通过该副时脉信号控制该副增益控制单元。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的增益控制系统，其特征在于，该模拟信号为一声音信号。
7.—种增益控制的方法，其特征在于，用于一增益控制系统以调整一模拟信号的增益，该增益控制系统包括一主增益控制单元及一副增益控制单元；该方法包括以下步骤: 接收该模拟信号； 接收一调整命令信号，其中该调整命令信号用以调整该模拟信号的变化量； 根据该调整命令信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元来调整该模拟信号; 比较该调整命令信号所需的一调整变化量是否大于该副增益控制单元的一最大增益范围； 若是，重复控制该主增益控制单元及该副增益控制单元以调整该模拟信号；以及 若否，输出一转换信号。
8.根据权利要求7所述的增益控制的方法，其特征在于，还包括以下步骤: 根据该调整命令信号产生一变化量控制信号、一单次转换时间参数及一单次转换段数参数。
9.根据权利要求8所述的增益控制的方法，其特征在于，还包括以下步骤: 根据该变化量控制信号产生一切换控制信号；以及 根据该切换控制信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元的切换，以借此将该模拟信号转换为该转换信号。
10.根据权利要求9所述的增益控制的方法，其特征在于，该副增益控制单元还包括一提升电路及一衰减电路，该方法还包括以下步骤: 根据该变化量控制信号判断要增加或衰减该模拟信号；以及 产生该切换控制信号来选择执行该提升电路或该衰减电路。
11.根据权利要求8所述的增益控制的方法，其特征在于，还包括以下步骤: 根据该单次转换时间参数及该单次转换段数参数产生一副时脉信号，借此控制该副增益控制单元。
12.—种声音播放系统,其特征在于,包括: 一信号输入端，用以输入一声音信号； 一命令输入端，用以供一使用者输入一调整命令信号； 一增益控制系统，电性连接该信号输入端及该命令输入端，用以根据自该命令输入端输入的该调整命令信号来调整该声音信号的增益；该增益控制系统包括: 一主增益控制单元，具有一第一每阶变化量； 一副增益控制单元，电性连接该主增益控制单元，该副增益控制单元具有一第二每阶变化量，其中该副增益控制单元的该第二每阶变化量小于该主增益控制单元的该第一每阶变化量，该声音信号输入至该主增益控制单元及该副增益控制单元；以及 一逻辑控制单元，电性连接该主增益控制单元及该副增益控制单元，以根据该调整命令信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元来调整该声音信号，并将该声音信号转换为一转换信号；其中在输入该调整命令信号后，该逻辑控制单元进一步判断该调整命令信号所需的一调整变化量是否大于该副增益控制单元的一最大增益范围；若是，该逻辑控制单元控制该主增益控制单元及该副增益控制单元以重复执行调整该声音信号的流程；以及 一信号输出端，电性连接该增益控制系统，用以输出该转换信号。
13.根据权利要求12所述的声音播放系统，其特征在于，该逻辑控制单元还包括一解码模块，电性连接该命令输入端，该解码模块用以解码该调整命令信号以产生一变化量控制信号、一单次转换时间参数及一单次转换段数参数。
14.根据权利要求13所述的声音播放系统，其特征在于，该逻辑控制单元还包括: 一增益判断模块，电性连接该解码模块，该增益判断模块用以根据该变化量控制信号产生一切换控制信号；以及 一控制开关模块，电性连接该增益判断模块，该控制开关模块用以根据该切换控制信号控制该主增益控制单元及该副增益控制单元的切换，以借此将该声音信号转换为该转换信号。
15.根据权利要求14所述的声音播放系统,其特征在于， 该副增益控制单元还包括一提升电路及一衰减电路； 该增益判断模块根据该变化量控制信号判断要增加或衰减该声音信号，以产生该切换控制信号来控制该提升电路或该衰减电路的切换。
16.根据权利要求14所述的声音播放系统，其特征在于，该逻辑控制单元还包括: 一副时脉产生器，用以根据该单次转换时间参数及该单次转换段数参数产生一副时脉信号，该控制开关模块通过该副时脉信号控制该副增益控制单元。
【文档编号】H03G3/20GK104242848SQ201310250321
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】黎明宗, 时逸凡, 林毅琪 申请人:普诚科技股份有限公司