TW201330645A - 降低雜訊的錄音裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種降低雜訊的錄音裝置，在錄音時，使用喇叭作為麥克風來接收聲音以特徵化雜訊，進而得到雜訊特徵。藉由該雜訊特徵，該錄音裝置能夠降低錄音時的雜訊，提高錄音的品質。

Description

降低雜訊的錄音裝置及其方法
本發明係有關一種錄音裝置，特別是關於一種降低雜訊的錄音裝置及其方法。
對於數位攝影機(digital video camera)及錄音筆(recording pen)等可移動式聲音錄音裝置(mobile sound recording device)而言，風雜訊(wind noise)及其他周遭的雜訊是相當令人討厭的。傳統的方式是使用特定的演算法或濾波器找出雜訊特徵，再將其從原本的聲音中移除，但是這種方式需要大量的計算能力(computing power)及相應的硬體成本。目前，有一種能更有效降低雜訊的方法，其係使用二個以上的麥克風(microphone)組成麥克風陣列以取得及消除雜訊，例如美國專利號第7,174,023號及第7,895,036號以及美國專利申請公開號第2009/0002498號都是使用此方法改善風雜訊，然而，此方法仍然需要增加額外的麥克風成本。
因此，一種無需增加額外麥克風且能降低雜訊的錄音裝置，乃為所冀。
本發明的目的之一，在於提出一種降低雜訊的錄音裝置及其方法。
本發明的目的之一，在於提出一種使用喇叭作為麥克風的錄音裝置及其方法。
本發明的目的之一，在於提出一種使用喇叭降低錄音時雜訊的錄音裝置及其方法。
根據本發明，一種降低雜訊的錄音裝置及其方法，在錄音時，使用喇叭及麥克風來接收聲音，該喇叭係當作另一個麥克風，用來特徵化聲音的雜訊以得到雜訊特徵。藉由該雜訊特徵，該錄音裝置能夠降低錄音時的雜訊，提高錄音的品質。
美國專利申請公開號第2011/0181452號提出一種使用在通訊系統的回聲消除方法，其使用通訊系統中原本就有的喇叭(speaker)作為另一個麥克風以消除回聲或調整準位。錄音裝置原本具有一個麥克風以接收聲音以及一個喇叭用以播放聲音，根據美國專利申請公開號第2011/0181452號的概念，將該喇叭作為另一個麥克風便可以與原本的麥克風組成麥克風陣列，因而不用增加額外的麥克風，減少成本。
圖1顯示本發明的錄音裝置，其包括喇叭10、麥克風12、類比處理器14及16、類比數位轉換器(Analogy-to-Digital Converter;ADC)18及20、雜訊偵測器22、雜訊處理器28、錄音媒體34及播放電路36。在錄音期間，麥克風12接收聲音以產生類比信號Sa1，同時喇叭10當作另一個麥克風接收聲音以產生類比信號Sa2。類比處理器14及16分別處理類比信號Sa1及Sa2產生類比信號Sa3及Sa4，類比處理器14及16的處理包括放大、調變及調整增益等。ADC 18及20分別將類比信號Sa3及Sa4轉換為數位信號Sd1及Sd2。雜訊偵測器22包括等化器24及風雜訊取出器(wind noise extractor)26，等化器24用以調整數位信號Sd2的頻率響應以產生與數信號Sd1具有相同頻率響應的數位信號Sd2_e，風雜訊取出器26接收數位信號Sd1及Sd2_e，並根據數位信Sd2_e找出數位信號Sd1的雜訊特徵Sn。雜訊處理器28包括減法器30及數位處理器32，減法器30接收數位信號Sd1及雜訊特徵Sn，並從數位信號Sd1減去雜訊特徵Sn以產生數位信號Sd1_s，數位處理器32處理數位信號Sd1_s產生數位信號Sd3，數位處理器32的處理包括聲音優化及消除背景雜訊等。錄音媒體34儲存數位信號Sd3。當錄音裝置要播放所錄製的聲音時，播放電路36從錄音媒體34中取得數位信號Sd3以產生類比信號Sa5以驅動喇叭，進而播放聲音。播放電路36包括數位處理器38、數位類比轉換器(Digital-to-Analogy Converter;DAC)40及類比處理器42，數位處理器38處理數位信號Sd3產生數位信號Sd4，數位處理器38的處理包括音量調整等，DAC 40將數位信號Sd4轉換為類比信號Sa6，類比處理器42處理類比信號Sa6產生類比信號Sa5，類比處理器42的功能類似於類比處理器14及16。
在錄音裝置或通訊系統中，對聲音進行類比處理或數位處理的類比處理器14、16及42以及數位處理器32及38是相當常見的電路，例如美國專利申請公開號第2011/0181452號，此外，風雜訊取出器26的電路及操作在美國專利號第7,174,023號及第7,895,036號以及美國專利申請公開號第2009/0002498號中也有詳細的說明，因此類比處理器14、16及42、數位處理器32及38及風雜訊取出器26的電路及操作在此不再贅述。
由於風雜訊能量主要位於低頻範圍，因此喇叭能夠將風雜訊特徵化以降低風雜訊，而且使用喇叭作為麥克風來接收聲音還可以得到噪音(acoustic noise)或機械雜訊(mechanical noise)以降低這些雜訊，例如，喇叭可以接收到數位攝影機的鏡頭模組的馬達雜訊，或是錄音裝置因碰撞而產生的雜訊。
在某些應用中，圖1的等化器24以及數位處理器32及38可以被省略，如圖2所示。圖2的電路與圖1的電路同樣包括喇叭10、麥克風12、類比處理器14及16、ADC 18及20、雜訊偵測器22、雜訊處理器28、錄音媒體34及播放電路36，但是雜訊偵測器22、雜訊處理器28及播放電路36中沒有等化器24、數位處理器32及數位處理器38。圖2的雜訊偵測器包括風雜訊取出器26接收數位信號Sd1及Sd2，並根據數位信號Sd2找出數位信號Sd1的雜訊特徵Sn。圖2的雜訊處理器28包括減法器從數位信號Sd1減去雜訊特徵Sn以產生數位信號Sd3儲存至錄音媒體。圖2的播放電路36包括DAC 40將儲存在錄音媒體34中的數位信號Sd3轉換為類比信號Sd6，以及類比處理器42處理類比信號Sd6產生類比信號Sd5。
10．．．喇叭
12．．．麥克風
14．．．類比處理器
16．．．類比處理器
18．．．類比數位轉換器
20．．．類比數位轉換器
22．．．雜訊偵測器
24．．．等化器
26．．．風雜訊取出器
28．．．雜訊處理器
30．．．減法器
32．．．數位處理器
34．．．錄音媒體
36．．．播放電路
38．．．數位處理器
40．．．數位類比轉換器
42．．．類比處理器
圖1顯示本發明錄音裝置的第一實施例；以及
圖1顯示本發明錄音裝置的第二實施例。
10．．．喇叭
12．．．麥克風
14．．．類比處理器
16．．．類比處理器
18．．．類比數位轉換器
20．．．類比數位轉換器
22．．．雜訊偵測器
24．．．等化器
26．．．風雜訊取出器
28．．．雜訊處理器
30．．．減法器
32．．．數位處理器
34．．．錄音媒體
36．．．播放電路
38．．．數位處理器
40．．．數位類比轉換器
42．．．類比處理器

Claims (15)

  1. 一種降低雜訊的錄音裝置，包括：麥克風及喇叭，在錄音期間，接收聲音以分別產生第一類比信號及第二類比信號；第一類比處理器，連接該麥克風，處理該第一類比信號產生第三類比信號；第一類比數位轉換器，連接該第一類比處理器，將該第三類比信號轉換為第一數位信號；第二類比處理器，連接該喇叭，處理該第二類比信號產生第四類比信號；第二類比數位轉換器，連接該第二類比處理器，將該第四類比信號轉換為第二數位信號；雜訊偵測器，連接該第一類比數位轉換器及該第二類比數位轉換器，藉由該第二數位信號找出該第一數位信號的雜訊特徵；雜訊處理器，連接該第一類比數位轉換器及該雜訊偵測器，根據該雜訊特徵消除該第一數位信號的雜訊產生第三數位信號；以及錄音媒體，連接該雜訊處理器，儲存該第三數位信號。
  2. 如請求項1之錄音裝置，其中該雜訊偵測器包括：等化器，連接該第二類比數位轉換器，用以調整該第二數位信號的頻率響應產生第四數位信號，該第四數位信號的頻率響應與該第一數位信號一致；以及風雜訊取出器，連接該第一類比數位轉換器及該等化器以接收該第一數位信號及該第四數位信號，根據該第四數位信號找出該第一數位信號的該雜訊特徵。
  3. 如請求項1之錄音裝置，其中該雜訊偵測器包括風雜訊取出器，連接該第一類比數位轉換器及該第二類比數位轉換器以接收該第一數位信號及該第二數位信號，並根據該第二數位信號找出該第一數位信號的該雜訊特徵。
  4. 如請求項1之錄音裝置，其中該雜訊處理器包括：減法器，連接該第一類比數位轉換器及該雜訊偵測器，將該第一數位信號減去該雜訊特徵以產生第四數位信號；以及數位處理器，連接該減法器，處理該第四數位信號以產生該第三數位信號。
  5. 如請求項1之錄音裝置，其中該雜訊處理器包括減法器，連接該第一類比數位轉換器及該雜訊偵測器，將該第一數位信號減去該雜訊特徵以產生該第三數位信號。
  6. 如請求項1之錄音裝置，更包括播放電路連接該錄音媒體及該喇叭，根據儲存在該錄音媒體的第三數位信號產生第五類比信號驅動該喇叭以播放聲音。
  7. 如請求項6之錄音裝置，其中該播放電路包括：數位處理器，連接該錄音媒體，處理儲存在該錄音媒體的第三數位信號產生第四數位信號；數位類比轉換器，連接該數位處理器，將該第四數位信號轉換為第六類比信號；以及第三類比處理器，連接該數位類比轉換器，處理該第六類比信號產生該第五類比信號。
  8. 如請求項6之錄音裝置，其中該播放電路包括：數位類比轉換器，連接該錄音媒體，將儲存在該錄音媒體的第三數位信號轉換為第六類比信號；以及第三類比處理器，連接該數位類比轉換器，處理該第六類比信號產生該第五類比信號。
  9. 一種錄音裝置的降低雜訊方法，該錄音裝置包含麥克風及喇叭，該降低雜訊方法包括下列步驟：(A)在錄音期間，使用該麥克風及喇叭接收聲音以產生第一類比信號及第二類比信號；(B)使用類比處理技術處理該第一類比信號及該第二類比信號分別產生第三類比信號及第四類比信號；(C)將該第三類比信號及該第四類比信號分別轉換為第一數位信號及第二數位信號；(D)藉由該第二數位信號找出該第一數位信號的雜訊特徵；(E)根據該雜訊特徵消除該第一數位信號的雜訊產生第三數位信號；以及(F)儲存該第三數位信號。
  10. 如請求項9之降低雜訊方法，其中該步驟D包括：調整該第二數位信號的頻率響應產生第四數位信號，該第四數位信號的頻率響應與該第一數位信號一致；以及根據該第四數位信號找出該第一數位信號的該雜訊特徵。
  11. 如請求項9之降低雜訊方法，其中該步驟E包括：從該第一數位信號減去該雜訊特徵以產生第四數位信號；以及使用數位處理技術處理該第四數位信號以產生該第三數位信號。
  12. 如請求項9之降低雜訊方法，其中該步驟E包括從該第一數位信號減去該雜訊特徵以產生該第三數位信號。
  13. 如請求項9之降低雜訊方法，更包括根據儲存在該錄音媒體的第三數位信號產生第五類比信號驅動該喇叭以播放聲音。
  14. 如請求項13之降低雜訊方法，其中該根據儲存在該錄音媒體的第三數位信號產生第五類比信號的步驟包括：使用數位處理技術處理儲存在該錄音媒體的第三數位信號產生第四數位信號；將該第四數位信號轉換為第六類比信號；以及處理該第六類比信號產生該第五類比信號。
  15. 如請求項13之降低雜訊方法，其中該根據儲存在該錄音媒體的第三數位信號產生第五類比信號的步驟包括：將儲存在該錄音媒體的第三數位信號轉換為第六類比信號；以及處理該第六類比信號產生該第五類比信號。
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