TW201316328A - 聲音反饋裝置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一種聲音反饋裝置，包括複數麥克風、聲源方位判斷單元、音量判斷單元、語言轉文字單元、情境模擬單元。上述聲音反饋裝置可根據外界的聲音訊號顯示虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊，以起到輔助聽力障礙人士的作用。本發明還提供了上述聲音反饋裝置之工作方法。

Description

聲音反饋裝置及其工作方法
本發明涉及一種聲音反饋裝置及該裝置的工作方法。
聽力障礙人士由於失去聽覺之感受能力，因此在日常生活中，將無法如一般人直接藉由聽覺來察覺周圍環境之狀況或者確認人員之交談內容，而僅能依賴雙眼來留意、察覺周圍環境的事件。當事件發生在聽力障礙人士之視線範圍之外時，其將有可能對聽力障礙人士帶來危險。
鑒於以上內容，有必要提供一種聲音反饋裝置及其工作方法。
一種聲音反饋裝置，包括：
複數麥克風，用於感測外界的聲音訊號；
一聲源方位判斷單元，用於對各麥克風所接收的聲音訊號進行計算，以判斷聲源的方位；
一音量判斷單元，用於判斷麥克風所接收的聲音的音量大小，並判斷其是否超過一設定值；
一語言轉文字單元，用於在麥克風所接收的聲音的音量大小超過設定值時將聲音訊號轉換為文字資訊；
一情境模擬單元，包括一虛擬羅盤模塊及一對白處理模塊，該虛擬羅盤模塊用於虛擬一羅盤，並根據由聲源方位判斷單元所得到的聲源方位以及音量判斷單元所得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位及音量大小，該對白處理模塊用於根據語言轉文字單元所得到的文字資訊調用對應的對白框，並在對白框中顯示對應的文字；以及
一顯示單元，用於顯示虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊。
一種聲音反饋裝置的工作方法，包括：
透過複數麥克風感測外界的聲音訊號；
透過一聲源方位判斷單元對各麥克風所接收的聲音訊號進行計算，以判斷聲源的方位；
透過一音量判斷單元判斷麥克風所接收的聲音的音量大小，並判斷其是否超過一設定值；
當麥克風所接收的聲音的音量大小超過設定值時，透過一語言轉文字單元將聲音訊號轉換為文字資訊；
透過一虛擬羅盤模塊虛擬一羅盤，並根據由聲源方位判斷單元所得到的聲源方位以及音量判斷單元所得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位及音量大小；
透過一對白處理模塊根據語言轉文字單元所得到的文字資訊調用對應的對白框，並在對白框中顯示對應的文字；以及
透過一顯示單元顯示虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊。
上述聲音反饋裝置及其工作方法透過麥克風感測聲音訊號，並透過聲源方位判斷單元判斷聲音的方向，當聲音的音量超過設定值時即透過語言轉文字單元將聲音訊號轉換為文字資訊，並透過顯示單元顯示給使用者，以起到輔助聽力障礙人士的作用。
請參考圖1，本發明聲音反饋裝置的較佳實施方式包括複數麥克風10、一聲源方位判斷單元20、一音量判斷單元30、一語言轉文字單元50、一顯示單元60及一情境模擬單元80。
請繼續參考圖2，本發明聲音反饋裝置可以為一頭戴式裝置，如一眼鏡100。此時該顯示單元60為顯示幕61。該顯示幕61設置於眼鏡100的鏡框中，該等麥克風10分佈設置於眼鏡100的鏡架上，該聲源方位判斷單元20、音量判斷單元30、語言轉文字單元50及情境模擬單元80為設置於眼鏡100的鏡架的內部的一記憶體中的軟體系統，其工作原理將在後面進行詳細的說明。
如圖3所示，該等麥克風10組成一陣列型麥克風，其用於感測來自外界的聲音訊號。該聲源方位判斷單元20用於對各麥克風10所接收的聲音訊號進行計算，以判斷聲源的方位，即聲音來自何方。本實施方式中以7個麥克風10組成陣列型麥克風為例進行說明，其中，圖3中包括A-G共七個麥克風，所有麥克風設置於不同的位置以感測不同位置的聲音訊號。每一麥克風旁邊所顯示的柱狀圖即表示該麥克風所接收的聲音訊號的強度。該聲源方位判斷單元20根據柱狀圖即可判斷出麥克風A所接收的聲音訊號的強度最大，因此即可判斷聲源方位為麥克風A處。上述例子只是為了簡單說明聲源方位判斷單元20的工作原理，在實際工作中，該聲源方位判斷單元20會透過更為複雜的計算，比如將得到的各聲音訊號先透過傅立葉轉換，之後再利用定位演算法、空間平均法等計算出更為精確的聲源方位，此技術已在聲源方位估測及追蹤的領域得到了較為廣泛的應用，在此不再贅述。
該音量判斷單元30用於判斷透過麥克風10所接收的聲音的音量大小，並判斷其是否超過一設定值，即聲音訊號的分貝強度是否超過設定值。
當接收的聲音的分貝強度超過設定值時，該語言轉文字單元50則對接收的聲音訊號進行運算，以將聲音訊號轉換為文字資訊。請參考圖4，該語言轉文字單元50包括聲音解碼模塊500、文字字形庫模塊510以及碼字匹配模塊520。該聲音解碼模塊500用於將麥克風10接收到的聲音訊號進行解碼識別，該碼字匹配模塊520用於將解碼後的聲音訊號根據文字字形庫模塊510內存儲的文字與聲音訊號進行匹配，以得到聲音訊號所對應的文字資訊。
請參考圖5，該情境模擬單元80包括一虛擬羅盤模塊800及一對白處理模塊810。該虛擬羅盤模塊800用於虛擬一羅盤，本實施方式中，該虛擬羅盤以使用者的正前方作為0度角基準。該虛擬羅盤模塊800還用於根據由聲源方位判斷單元20所得到的聲源方位在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位。同時，該虛擬羅盤模塊800還用於根據由音量判斷單元30所判斷得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置顯示音量的大小，如透過強度來指示音量的大小。
該對白處理模塊810用於根據語言轉文字單元50所得到的文字資訊調用對應的背景以及對白框（如調用漫畫風格的背景及對白框等），並在對白框中顯示對應的文字。如果該語言轉文字單元50無法將麥克風10所接收的聲音訊號轉換為對應的文字資訊（比如當聲音訊號為車輛的喇叭聲或動物的叫聲）時，該對白處理模塊810則根據音量的大小調用對應的提示符號（如感嘆號“！”等）。
該顯示單元60用於顯示虛擬羅盤、音量的大小、背景、對白框以及對白。本實施方式中，該顯示單元60為眼鏡100的鏡片，該鏡片採用雙層材質製作，即使用者透過該鏡片可觀看到實際的場景，同時，該鏡片還可作為顯示器使用，用於顯示虛擬羅盤、音量的大小等資訊。此時，使用者透過眼鏡100所觀看到的圖像即為實際場景與虛擬羅盤、音量的大小等資訊的疊加影像。請繼續參考圖6，基於該顯示單元60的功能，其他實施方式中，該顯示單元60亦可為一投影單元62，該投影單元62設置於鏡框上，用於將虛擬羅盤、音量的大小等資訊直接投影至使用者的眼球。該眼鏡100的鏡片則為普通的鏡片，此時使用者仍可觀看到實際場景與虛擬羅盤、音量的大小等資訊的疊加影像。進一步，請繼續參考圖7，該顯示單元60包括顯示幕61及一攝像頭63，該攝像頭63安裝於該眼鏡100的鏡框上，用於拍攝使用者前方場景的影像。該眼鏡100的鏡片則為顯示幕61，用於顯示來自攝像頭63所拍攝的影像以及虛擬羅盤、音量的大小等資訊，如此，使用者亦可觀看到實際場景與虛擬羅盤、音量的大小等資訊的疊加影像。
下面將以一實例來說明上述聲音反饋裝置的具體工作原理：
請參考圖8及圖9，使用者620的身後左側有一車輛600、身後右側有一路人甲610，且車輛600鳴笛、路人甲610提醒使用者“小心車輛”。該等麥克風10組成的陣列型麥克風即對外界的聲音進行感測，該聲源方位判斷單元20則對感測得到的聲音訊號進行判斷，此時，由麥克風A及G所感測到的聲音訊號的強度明顯高於其他麥克風B-F所感測到的聲音訊號，因此，該聲源方位判斷單元20判斷得知此時外界的聲音來自麥克風A及G的位置。該音量判斷單元30判斷音量的大小，此時假設音量的大小大於設定的分貝強度。
該語言轉文字單元50則對接收的聲音訊號進行運算。本實施方式中，來自麥克風A方向的聲音訊號記為第一聲音訊號，來自麥克風G方向的聲音訊號記為第二聲音訊號，那麼該語言轉文字單元50則無法將第一聲音訊號轉換為對應的文字資訊，第二聲音訊號則被轉換為“小心來車”的文字資訊。
該虛擬羅盤模塊800生成一虛擬羅盤820，並根據得到的聲源方位在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位，本實施方式中，該虛擬羅盤820的225度角位置及135度角位置即為聲源方位。同時，該虛擬羅盤模塊820還根據判斷得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置（即225度角位置及135度角位置）透過強度（即圖9中斜線區域的大小）指示來顯示音量的大小。
該對白處理模塊810根據語言轉文字單元50所得到的文字資訊調用對應的背景以及對白框，並在對白框中顯示對應的文字，即圖9中包括感嘆號“！”的對白框以及包括“小心來車”的對白框，且該對白框相應出現在虛擬羅盤800的對應位置處，以提示使用者虛擬羅盤800的225度角位置出現不明聲音、135度角位置出現“小心來車”的聲音。
同時，根據上文的描述可知，此時使用者所觀看到的影像為實際場景、虛擬羅盤、音量的大小、對白框以及對白等資訊的疊加，如圖9所示。
請參考圖10，上述聲音反饋裝置的工作方法包括以下步驟：
步驟S1：該等麥克風10感測外界的聲音訊號。
步驟S2：該聲源方位判斷單元20判斷聲源的方位，即聲音來自何方。
步驟S3：該音量判斷單元30判斷麥克風10所接收的聲音的音量大小，並判斷其是否超過一設定值，即聲音訊號的分貝強度是否超過設定值。若聲音訊號的分貝強度超過設定值，則執行步驟S4。若聲音訊號的分貝強度未超過設定值，則返回至步驟S1。
步驟S4：該語言轉文字單元50對接收的聲音訊號進行運算，以將聲音訊號轉換為文字資訊。
步驟S5：該虛擬羅盤模塊800虛擬一羅盤，並根據由聲源方位判斷單元20所得到的聲源方位在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位。同時，該虛擬羅盤模塊800還根據由音量判斷單元30所判斷得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置顯示音量的大小，如透過強度來指示音量的大小。
步驟S6：該對白處理模塊810根據語言轉文字單元50所得到的文字資訊調用對應的背景以及對白框（如調用漫畫風格的背景及對白框等），並在對白框中顯示對應的文字。如果該語言轉文字單元50無法將麥克風10所接收的聲音訊號轉換為對應的文字資訊（比如當聲音訊號為車輛的喇叭聲或動物的叫聲）時，該對白處理模塊810則根據音量的大小調用對應的提示符號（如感嘆號“！”等）。
步驟S7：該顯示單元60顯示虛擬羅盤、音量的大小、背景、對白框以及對白。
上述聲音反饋裝置及其工作方法透過麥克風10感測聲音訊號，並透過聲源方位判斷單元20判斷聲音的方向，當聲音的音量超過設定值時即透過語言轉文字單元50將聲音訊號轉換為文字資訊，並透過顯示單元60顯示給使用者，以起到輔助聽力障礙人士的作用。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10、A-G．．．麥克風
20．．．聲源方位判斷單元
30．．．音量判斷單元
50．．．語言轉文字單元
60．．．顯示單元
80．．．情境模擬單元
100．．．眼鏡
61．．．顯示幕
500．．．聲音解碼模塊
510．．．文字字形庫模塊
520．．．碼字匹配模塊
800．．．虛擬羅盤模塊
810．．．對白處理模塊
62．．．投影單元
63．．．攝像頭
620．．．使用者
600．．．車輛
610．．．路人甲
820．．．虛擬羅盤
圖1是本發明聲音反饋裝置的較佳實施方式的方框圖。
圖2是圖1中聲音反饋裝置的第一示意圖。
圖3是複數麥克風的分佈示意圖。
圖4是圖1中語言轉文字單元的方框圖。
圖5是圖1中情境模擬單元的方框圖。
圖6是圖1中聲音反饋裝置的第二示意圖。
圖7是圖1中聲音反饋裝置的第三示意圖。
圖8及圖9是圖1中聲音反饋裝置的工作示意圖。
圖10是本發明聲音反饋裝置的工作方法的較佳實施方式的流程圖。
10．．．麥克風
20．．．聲源方位判斷單元
30．．．音量判斷單元
50．．．語言轉文字單元
60．．．顯示單元
80．．．情境模擬單元

Claims (8)

  1. 一種聲音反饋裝置，包括：
    複數麥克風，用於感測外界的聲音訊號；
    一聲源方位判斷單元，用於對各麥克風所接收的聲音訊號進行計算，以判斷聲源的方位；
    一音量判斷單元，用於判斷麥克風所接收的聲音的音量大小，並判斷其是否超過一設定值；
    一語言轉文字單元，用於在麥克風所接收的聲音的音量大小超過設定值時將聲音訊號轉換為文字資訊；
    一情境模擬單元，包括一虛擬羅盤模塊及一對白處理模塊，該虛擬羅盤模塊用於虛擬一羅盤，並根據由聲源方位判斷單元所得到的聲源方位以及音量判斷單元所得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位及音量大小，該對白處理模塊用於根據語言轉文字單元所得到的文字資訊調用對應的對白框，並在對白框中顯示對應的文字；以及
    一顯示單元，用於顯示虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之聲音反饋裝置，其中當該語言轉文字單元無法將聲音訊號轉換為文字資訊時，該對白處理模塊則在對白框中顯示提示符號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之聲音反饋裝置，其中該顯示單元為一投影單元，該投影單元用於接收虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊並將其投影至使用者的眼球上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之聲音反饋裝置，其中該顯示單元包括一顯示幕及一攝像頭，該攝像頭用於拍攝使用者前方場景的圖像，該顯示幕用於顯示攝像頭所拍攝得到的圖像以及虛擬羅盤、聲源方位、音量大小、文字資訊。
  5. 一種聲音反饋裝置的工作方法，包括：
    透過複數麥克風感測外界的聲音訊號；
    透過一聲源方位判斷單元對各麥克風所接收的聲音訊號進行計算，以判斷聲源的方位；
    透過一音量判斷單元判斷麥克風所接收的聲音的音量大小，並判斷其是否超過一設定值；
    當麥克風所接收的聲音的音量大小超過設定值時，透過一語言轉文字單元將聲音訊號轉換為文字資訊；
    透過一虛擬羅盤模塊虛擬一羅盤，並根據由聲源方位判斷單元所得到的聲源方位以及音量判斷單元所得到的音量大小在虛擬羅盤的對應位置進行標識，以提示使用者此時的聲源方位及音量大小；
    透過一對白處理模塊根據語言轉文字單元所得到的文字資訊調用對應的對白框，並在對白框中顯示對應的文字；以及
    透過一顯示單元顯示虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之工作方法，其中當該語言轉文字單元無法將聲音訊號轉換為文字資訊時，該對白處理模塊則在對白框中顯示提示符號。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之工作方法，其中該顯示單元為一投影單元，該投影單元用於接收虛擬羅盤、聲源方位、音量大小以及文字資訊並將其投影至使用者的眼球上。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之工作方法，其中該顯示單元包括一顯示幕及一攝像頭，該攝像頭用於拍攝使用者前方場景的圖像，該顯示幕用於顯示攝像頭所拍攝得到的圖像以及虛擬羅盤、聲源方位、音量大小、文字資訊。
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