CN107221338B - 声波提取装置以及提取方法 - Google Patents

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Abstract

一种声波提取装置以及提取方法。该声波提取装置，包括声波转换器、声波检测器、模拟数字转换器以及处理单元。声波转换器提取声波而产生模拟信号。声波检测器根据模拟信号，检测特定事件而产生触发信号。模拟数字转换器转换模拟信号而产生数字信号。处理单元接收触发信号而执行控制程序。控制程序包括：分析数字信号而决定环境信息；根据环境信息，决定声波检测器的第一组参数；根据第一组参数，执行控制信息协议以调整声波检测器；以及根据环境信息，对数字信号执行增强处理而产生增强数字信号。

Description

声波提取装置以及提取方法
技术领域
本发明涉及一种声波提取装置以及方法，特别涉及一种声波转换器的交互控制的装置以及方法。
背景技术
由于在许多便携式装置的电池电源有所限制，因此需要致能与失能便携式装置的某些耗电的元件，进而延长电池的使用时间。这些耗电的元件包括，例如，便携式装置的模拟数字转换器、处理单元以及主机***。具有声波检测器的声波转换器为根据特定事件发生与否而决定是否致能耗电的元件，提供了一个低成本的方式。
声波检测器可通过一组参数来设定，该组参数包括，如截止频率、临限值以及转移函数增益。然而，最佳的该组参数可随着不同的环境而改变，以便达成功率损耗以及效能的最佳平衡。因此，我们需要用以取得功率损耗以及效能的最佳平衡的装置以及方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种声波提取装置，包括：一声波转换器、一声波检测器、一模拟数字转换器以及一处理单元。上述声波转换器提取一声波而产生一模拟信号。上述声波检测器根据上述模拟信号，检测一特定事件而产生一触发信号。上述模拟数字转换器，转换上述模拟信号而产生一数字信号。上述处理单元接收上述触发信号而执行一控制程序。上述控制程序包括：分析上述数字信号而决定环境信息；根据上述环境信息，决定上述声波检测器的一第一组参数；根据上述第一组参数，执行一控制信息协议以调整上述声波检测器；以及根据上述环境信息，对上述数字信号执行一增强处理而产生一增强数字信号。
根据本发明的一实施例，上述声波位于一频率范围，其中上述频率范围包括一人类可听到的频率范围以及一人类不可听到的频率范围。
根据本发明的一实施例，上述特定事件包括一人声、一语音以及超声波，其中当检测到上述人声、上述语音以及上述超声波的至少一个时，声波检测器产生上述触发信号。
根据本发明的一实施例，上述控制程序还包括：根据上述环境信息，决定上述声波转换器的一第二组参数；以及根据上述第二组参数，执行上述控制信息协议以调整上述声波转换器。
根据本发明的一实施例，上述控制程序还包括：根据上述环境信息，决定上述模拟数字转换器的一第三组参数；以及根据上述第三组参数，执行上述控制信息协议以调整上述模拟数字转换器。
根据本发明的一实施例，上述第一组参数包括上述声波检测器之一截止频率、一检测临限值以及一转移函数，其中上述第二组参数包括上述声波转换器之一频率响应、一输出动态范围、一灵敏度以及一噪声基准，其中上述第三组参数包括上述模拟数字转换器之一频率响应、一灵敏度、一输入动态范围、一输出位解析度以及一输出噪声基准。
根据本发明的一实施例，上述处理单元执行上述控制信息协议以确保上述声波提取装置的功率损耗以及效能达到最佳平衡。
根据本发明的一实施例，上述分析上述数字信号以决定上述环境信息的步骤包括：分析上述数字信号以决定有关于上述声波转换器放置的位置的上述环境信息；以及决定有关有关于上述声波转换器放置的位置的环境状态。上述根据上述环境信息决定上述声波检测器的上述第一组参数、根据上述环境信息决定上述声波转换器的上述第二组参数以及根据上述环境信息决定上述模拟数字转换器的上述第三组参数的步骤还包括：根据上述环境状态，查找一查找表以决定上述第一组参数、上述第二组参数以及上述第三组参数。
根据本发明的一实施例，上述增强处理包括一声波回音消除、一麦克风阵列波束形成以及一智能声波均衡的至少一个。
根据本发明的一实施例，上述控制程序包括：执行一数据传输协议以提供上述环境信息以及上述增强数字信号至一主机。
本发明更提出一提取方法，用以控制一声波提取装置，其中上述声波提取装置包括一声波转换器、一声波检测器以及一模拟数字转换器，其中上述提取方法包括：利用上述声波转换器，提取一声波而产生一模拟信号；根据上述模拟信号，利用上述声波检测器来检测一特定事件而产生一触发信号；利用上述模拟数字转换器，转换上述模拟信号而产生一数字信号；执行一控制程序来回应上述触发信号。上述控制程序包括：分析上述数字信号而决定环境信息；根据上述环境信息，决定上述声波检测器的一第一组参数；根据上述第一组参数，执行一控制信息协议来调整上述声波检测器；以及根据上述环境信息，对上述数字信号执行一增强处理而产生一增强数字信号。
根据本发明的一实施例，上述声波位于一频率范围，其中上述频率范围包括一人类可听到的频率范围以及一人类不可听到的频率范围。
根据本发明的一实施例，上述特定事件包括一人声、一语音以及超声波，其中当检测到上述人声、上述语音以及上述超声波的至少一个时，声波检测器产生上述触发信号。
根据本发明的一实施例，上述控制程序还包括：根据上述环境信息，决定上述声波转换器的一第二组参数；以及根据上述第二组参数，执行上述控制信息协议以调整上述声波转换器。
根据本发明的一实施例，上述控制程序还包括：根据上述环境信息，决定上述模拟数字转换器的一第三组参数；以及根据上述第三组参数，执行上述控制信息协议以调整上述模拟数字转换器。
根据本发明的一实施例，上述第一组参数包括上述声波检测器之一截止频率、一检测临限值以及一转移函数，其中上述第二组参数包括上述声波转换器之一频率响应、一输出动态范围、一灵敏度以及一噪声基准，其中上述第三组参数包括上述模拟数字转换器的一频率响应、一灵敏度、一输入动态范围、一输出位解析度以及一输出噪声基准。
根据本发明的一实施例，上述处理单元执行上述控制信息协议以确保上述声波提取装置的功率损耗以及效能达到最佳平衡。
根据本发明的一实施例，上述分析上述数字信号以决定上述环境信息的步骤包括：分析上述数字信号以决定有关于上述声波转换器放置的位置的上述环境信息；以及决定有关有关于上述声波转换器放置的位置的环境状态。上述根据上述环境信息决定上述声波检测器的上述第一组参数、根据上述环境信息决定上述声波转换器的上述第二组参数以及根据上述环境信息决定上述模拟数字转换器的上述第三组参数的步骤还包括：根据上述环境状态，查找一查找表以决定上述第一组参数、上述第二组参数以及上述第三组参数。
根据本发明的一实施例，上述增强处理包括一声波回音消除、一麦克风阵列波束形成以及一智能声波均衡的至少一个。
根据本发明的一实施例，上述控制程序包括：执行一数据传输协议以提供上述环境信息以及上述增强数字信号至一主机。
附图说明
图1是显示根据本发明的一实施例所述的声波提取装置的方块图；以及
图2是显示根据本发明的一实施例所述的控制程序的流程图。
【符号说明】
10 主机
100 声波提取装置
110 声波转换器
120 声波检测器
130 模拟数字转换器
140 处理单元
SW 声波
SA 模拟信号
ST 触发信号
SD 数字信号
SE 增强数字信号
AI 环境信息
SC1 第一组参数
SC2 第二组参数
SC3 第三组参数
S1～S5 步骤流程
具体实施方式
以下说明为本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求书所界定者为准。
值得注意的是，以下所公开的内容可提供多个用以实践本发明的不同特点的实施例或范例。以下所述的特殊的元件范例与安排仅用以简单扼要地阐述本发明的精神，并非用以限定本发明的范围。此外，以下说明书可能在多个范例中重复使用相同的元件符号或文字。然而，重复使用的目的仅为了提供简化并清楚的说明，并非用以限定多个以下所讨论的实施例和/或配置之间的关系。此外，以下说明书所述之一个特征连接至、耦接至和/或形成于另一特征之上等的描述，实际可包含多个不同的实施例，包括该等特征直接接触，或者包含其它额外的特征形成于该等特征之间等等，使得该等特征并非直接接触。
图1是显示根据本发明的一实施例所述的声波提取装置的方块图。如图1所示，声波提取装置100包括声波转换器110、声波检测器120、模拟数字转换器130以及处理单元140。根据本发明的其他实施例，声波提取装置100可包括多个声波提取转换器、多个声波检测器、多个模拟数字转换器以及多个处理单元，其中一个声波提取装置100在此仅作为说明解释之用，并非以任何形式限定于此。
声波转换器110用以提取声波SW，而产生模拟信号SA。根据本发明的一实施例，声波SW位于一频率范围，其中频率范围包括一人类可听到的频率范围以及一人类不可听到的频率范围。根据本发明的一实施例，人类不可听到的频率范围包括超声波。根据本发明的一实施例，模拟信号SA为一电信号。根据本发明的另一实施例，模拟信号SA包括电信号的左通道以及右通道。根据本发明的另一实施例，模拟信号SA包括电信号的至少一通道。
根据本发明的一实施例，声波检测器120根据模拟信号SA检测一特定事件，而产生触发信号ST。根据本发明的另一实施例，声波检测器120从模拟信号SA检测一特定事件。一旦检测到一特定事件，声波检测器120产生触发信号ST以致能处理单元140。根据本发明的一实施例，特定事件包括一人声(voice)、语音(speech)以及超声波。当至少一人声、语音以及超声波从模拟信号SA被检测到时，声波检测器130产生触发信号以致能处理单元140。
模拟数字转换器130转换模拟信号SA，以产生数字信号SD。根据本发明的一实施例，当声波提取装置100包括多个声波转换器110以及多个模拟数字转换器130时，模拟数字转换器130的每一个分别转换由多个声波转换器110的每一个所产生的模拟信号SA。
处理单元140接收触发信号ST，以执行控制程序。换句话说，一旦触发信号ST产生，处理单元140执行控制程序。根据本发明的一实施例，处理单元140可为一简化指令集计算机(RISC)或一数字信号处理器。根据本发明的另一实施例，处理单元140可为目前已知或在开发中的任何类型的处理单元。
图2是显示根据本发明的一实施例所述的控制程序的流程图。如图2所示，当接收到触发信号ST时，处理单元140分析数字信号SD以决定环境信息AI(步骤S1)。根据本发明的一实施例，环境信息AI代表声波提取装置100放置的位置。根据本发明的一实施例，处理单元140执行声波场景分析(acoustic scene analysis)以及分类算法(classificationalgorithm)，用以以根据环境信息AI来判断声波提取装置100放置的位置。根据本发明的一实施例，分类算法包括统计分类(Statistical Classifier)以及类神经网络的一个，或是包括统计分类、类神经网络以及相关的决策逻辑的混合算法。
根据本发明的一实施例，当环境信息AI决定时，处理单元140根据环境信息AI，决定声波检测器120的第一组参数SC1(步骤S2)，使得功率损耗以及效能达到平衡。根据本发明的一实施例，声波检测器120的该组参数SC1包括，如声波检测器120的截止频率、检测临限值以及转移函数。
根据本发明的另一实施例，处理单元140也根据环境信息AI，决定声波转换器110的第二组参数SC2。根据本发明的另一实施例，处理单元140也根据环境信息AI，决定模拟数字转换器130的第三组参数SC3。
根据本发明的一实施例，声波转换器110的第二组参数SC2包括，如声波转换器110的频率响应、输出动态范围(output dynamic range)、灵敏度以及噪声基准(noisefloor)。根据本发明的一实施例，模拟数字转换器130的第三组参数SC3包括，如模拟数字转换器130的频率响应、灵敏度、输入动态范围、输出位解析度(output bit resolution)以及输出噪声基准。
根据本发明的其他实施例，在步骤S1中，处理单元140分析数字信号SD，以决定有关于声波转换器110放置的位置的环境信息AI。当环境信息AI决定时，处理单元140根据环境信息AI，决定有关于声波转换器110放置的位置的环境状态。根据本发明的一实施例，环境状态被归类至一既定环境状态，其中既定环境状态包括，但不限于，安静环境、一般环境、嘈杂环境以及混乱的环境(babble environment)。
根据本发明的其他实施例，在步骤S2中，一旦环境状态决定时，处理单元140根据环境状态而查找一查找表，以决定声波检测器120的第一组参数SC1、声波转换器110的第二组参数SC2以及模拟数字转换器130的第三组参数SC3。
回到步骤S2，当第一组参数SC1决定时，处理单元140执行控制信息协议(步骤S3)。根据本发明的一实施例，当声波检测器120的第一组参数SC1决定时，处理单元140执行控制信息协议，用以根据声波检测器120的第一组参数SC1来调整声波检测器120。
根据本发明的另一实施例，当声波转换器110的第二组参数SC2决定时，处理单元140执行控制信息协议，用以根据声波转换器110的第二组参数SC2来调整声波转换器110。根据本发明的另一实施例，当模拟数字转换器130的第三组参数SC3决定时，处理单元140执行控制信息协议，用以根据模拟数字转换器130的第三组参数SC3来调整模拟数字转换器130。
当控制信息协议被执行时，由于声波提取装置100根据环境信息AI而进行调整，使得声波提取装置100能够更适应有关于声波提取装置100放置的位置的环境状态。
回到步骤S1，当环境信息AI被决定时，处理单元140根据环境信息AI对数字信号SD执行增强处理(enhancement processing)，而产生增强数字信号SE(步骤S4)，用以提供增进通信和/或辨识度的数据。根据本发明的一实施例，增强处理包括声波回音消除(acoustic echo cancellation)、噪声抑制(noise suppression)、麦克风阵列波束形成(microphone array beamforming)以及智能声波均衡(intelligent acousticequalization)的至少一个。根据本发明的一实施例，增强处理可为任何已知或在开发中用以增进通信和/或辨识度的处理程序。
当增强处理被执行后，处理单元140执行数据传输协议，以提供环境信息AI以及增强数字信号SE至主机10(步骤S5)，用以增进通信和/或辨识度。根据本发明的一实施例，处理单元140也提供环境信息AI至主机10，作为进一步的使用或数据融合(data fusion)应用。
以上所述为实施例的概述特征。本领域技术人员应可以轻而易举地利用本发明为基础设计或调整以实行相同的目的和/或达成此处介绍的实施例的相同优点。本领域技术人员也应了解相同的配置不应背离本创作的精神与范围，在不背离本创作的精神与范围下他们可做出各种改变、取代和交替。说明性的方法仅表示示范性的步骤，但这些步骤并不一定要以所表示的顺序执行。可另外加入、取代、改变顺序和/或消除步骤以视情况而作调整，并与所公开的实施例精神和范围一致。

Claims (20)

1.一种声波提取装置，包括：
声波转换器，提取声波而产生模拟信号；
声波检测器，根据上述模拟信号，检测特定事件而产生触发信号；
模拟数字转换器，转换上述模拟信号而产生数字信号；以及
处理单元，接收上述触发信号而执行控制程序，其中上述控制程序包括：
分析上述数字信号而决定环境信息；
根据上述环境信息，决定上述声波检测器的第一组参数；
根据上述第一组参数，执行控制信息协议以调整上述声波检测器；以及
根据上述环境信息，对上述数字信号执行增强处理而产生增强数字信号。
2.如权利要求1所述的声波提取装置，其中上述声波位于一频率范围，其中上述频率范围包括一人类可听到的频率范围以及一人类不可听到的频率范围。
3.如权利要求1所述的声波提取装置，其中上述特定事件包括人声、语音以及超声波，其中当检测到上述人声、上述语音以及上述超声波的至少一个时，声波检测器产生上述触发信号。
4.如权利要求1所述的声波提取装置，其中上述控制程序还包括：
根据上述环境信息，决定上述声波转换器的第二组参数；以及
根据上述第二组参数，执行上述控制信息协议以调整上述声波转换器。
5.如权利要求4所述的声波提取装置，其中上述控制程序还包括：
根据上述环境信息，决定上述模拟数字转换器的第三组参数；以及
根据上述第三组参数，执行上述控制信息协议以调整上述模拟数字转换器。
6.如权利要求5所述的声波提取装置，其中上述第一组参数包括上述声波检测器的截止频率、检测临限值以及转移函数，其中上述第二组参数包括上述声波转换器的频率响应、输出动态范围、灵敏度以及噪声基准，其中上述第三组参数包括上述模拟数字转换器的频率响应、灵敏度、输入动态范围、输出位解析度以及输出噪声基准。
7.如权利要求5所述的声波提取装置，其中上述处理单元执行上述控制信息协议以确保上述声波提取装置的功率损耗以及效能达到最佳平衡。
8.如权利要求5所述的声波提取装置，其中上述分析上述数字信号以决定上述环境信息的步骤包括：
分析上述数字信号以决定有关于上述声波转换器放置的位置的上述环境信息；以及
决定有关于上述声波转换器放置的位置的环境状态；
其中上述根据上述环境信息决定上述声波检测器的上述第一组参数、根据上述环境信息决定上述声波转换器的上述第二组参数以及根据上述环境信息决定上述模拟数字转换器的上述第三组参数的步骤还包括：
根据上述环境状态，查找查找表以决定上述第一组参数、上述第二组参数以及上述第三组参数。
9.如权利要求1所述的声波提取装置，其中上述增强处理包括声波回音消除、麦克风阵列波束形成以及智能声波均衡的至少一个。
10.如权利要求1所述的声波提取装置，其中上述控制程序包括：
执行数据传输协议以提供上述环境信息以及上述增强数字信号至主机。
11.一种提取方法，用以控制声波提取装置，其中上述声波提取装置包括声波转换器、声波检测器以及模拟数字转换器，其中上述提取方法包括：
利用上述声波转换器，提取声波而产生模拟信号；
根据上述模拟信号，利用上述声波检测器来检测特定事件而产生触发信号；
利用上述模拟数字转换器，转换上述模拟信号而产生数字信号；
执行控制程序来回应上述触发信号，其中上述控制程序包括：
分析上述数字信号而决定环境信息；
根据上述环境信息，决定上述声波检测器的第一组参数；
根据上述第一组参数，执行控制信息协议来调整上述声波检测器；以及
根据上述环境信息，对上述数字信号执行增强处理而产生增强数字信号。
12.如权利要求11所述的提取方法，其中上述声波位于一频率范围，其中上述频率范围包括一人类可听到的频率范围以及一人类不可听到的频率范围。
13.如权利要求11所述的提取方法，其中上述特定事件包括人声、语音以及超声波，其中当检测到上述人声、上述语音以及上述超声波的至少一个时，声波检测器产生上述触发信号。
14.如权利要求11所述的提取方法，其中上述控制程序还包括：
根据上述环境信息，决定上述声波转换器的第二组参数；以及
根据上述第二组参数，执行上述控制信息协议以调整上述声波转换器。
15.如权利要求14所述的提取方法，其中上述控制程序还包括：
根据上述环境信息，决定上述模拟数字转换器的第三组参数；以及
根据上述第三组参数，执行上述控制信息协议以调整上述模拟数字转换器。
16.如权利要求15所述的提取方法，其中上述第一组参数包括上述声波检测器的截止频率、检测临限值以及转移函数，其中上述第二组参数包括上述声波转换器之一频率响应、输出动态范围、灵敏度以及噪声基准，其中上述第三组参数包括上述模拟数字转换器的频率响应、灵敏度、输入动态范围、输出位解析度以及输出噪声基准。
17.如权利要求15所述的提取方法，其中处理单元执行上述控制信息协议以确保上述声波提取装置的功率损耗以及效能达到最佳平衡。
18.如权利要求15所述的提取方法，其中上述分析上述数字信号以决定上述环境信息的步骤包括：
分析上述数字信号以决定有关于上述声波转换器放置的位置的上述环境信息；以及
决定有关于上述声波转换器放置的位置的环境状态；
其中上述根据上述环境信息决定上述声波检测器的上述第一组参数、根据上述环境信息决定上述声波转换器的上述第二组参数以及根据上述环境信息决定上述模拟数字转换器的上述第三组参数的步骤还包括：
根据上述环境状态，查找查找表以决定上述第一组参数、上述第二组参数以及上述第三组参数。
19.如权利要求11所述的提取方法，其中上述增强处理包括声波回音消除、麦克风阵列波束形成以及智能声波均衡的至少一个。
20.如权利要求11所述的提取方法，其中上述控制程序包括：
执行数据传输协议以提供上述环境信息以及上述增强数字信号至主机。
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