TWI498884B - 具有過濾背景音功能的電子裝置及其方法 - Google Patents

Description

具有過濾背景音功能的電子裝置及其方法

本發明係關於一種過濾功能的電子裝置及方法，特別是關於一種過濾背景音功能的電子裝置及方法。

語音品質為無線通訊評量指標之一，而影響語音品質的主要因素則為背景音(背景雜訊)的干擾。因此，如何抑制環境雜訊成為手機製造商實現差異化的潛在條件。近年抑制環境雜訊的研究方向多著重於：如何降低或消除背景中變化緩慢的固定噪音。然而除了固定噪音以外，環境中尚存在著變化快速的非固定噪音，僅降低或消除固定噪音雖可提昇語音品質，但仍無法在公共場所、吵雜的地區達到較佳的通話品質。

承前，習知抑制非固定雜訊噪音的方法多採利用複數個麥克風以提昇電子裝置對於聽覺現場的理解。詳言之，透過在電子裝置上裝設兩個以上的麥克風，且二個麥克風音設置於不同位置，使得接收同一音源時會存在差異，透過辨識此差異，可對週邊的環境音更準確地識別、定位及分組。然而在越輕薄短小的電子裝置中，設置兩個麥克風將會壓縮到其他電子元件的位置，故非一個適宜的改善語音品質的方法。

因此，如何提供改善過濾背景音的方法，為本領域急需解決的問題之一。

有鑑於上述課題，本發明的目的為提供不需採用複數個麥克風且可過濾背景音的方法。

為達上述目的，本發明為一種具有過濾背景音功能的電子 裝置，搭配至少一音源輸出裝置，且音源輸出裝置提供至少一輸出音，且輸出音具有特徵值。

電子裝置包括音源接收單元、分析單元、過濾單元以及音源傳送單元。其中，分析單元分別與音源接收單元、過濾單元耦接。

音源接收單元接收複數個背景音，該些背景音包括至少一音源輸出裝置所提供的至少一輸出音，音源接收單元將該些背景音對應轉換成複數個背景音信號。其中該些背景音信號至少包括至少一輸出音對應轉換的至少一輸出音信號，各至少一輸出音信號具有對應各至少一輸出音的特徵值。

分析單元包括特徵值對照表，且特徵值對照表具有複數音源輸出裝置的特徵值，用以辨識對應各至少一輸出音信號的各至少一音源輸出裝置。

分析單元將依據預設分析條件使對應各至少一輸出音信號分別取得權重值。

接著，過濾單元接收取得權重值的該些背景音信號，再依據預設權重區間篩選各至少一輸出音信號的權重值，將未達預設權重區間的至少一輸出音信號從背景音信號中分離，形成一過濾音信號。最後再透過音源傳送單元傳送過濾音信號。

在本發明一實施例中，其中預設分析條件至少包括音頻訊息、位置訊息以及時間訊息。

在本發明一實施例中，其中當音源接收單元與至少一音源輸出裝置的距離間隔較大時，至少一音源輸出裝置的輸出音信號取得的權重值較小，當音源接收單元與至少一音源輸出裝置的距離間隔較小時，至少一音源輸出裝置的輸出音信號取得的權重值較大。

在本發明的一實施例中，其中至少一音源輸出裝置為第一音源輸出裝置及第二音源輸出裝置。第一音源輸出裝置提供具有第一特徵值的第一輸出音，第二音源輸出裝置提供具有第二特徵值的第二輸出音。

音源接收單元將第一輸出音及第二輸出音對應轉換為第一輸出音信號及第二輸出音信號，其中各輸出音信號具有對應各輸出音的特 徵值。藉由特徵值對照表辨識第一輸出音信號及第二輸出音信號。

分析單元再依據預設分析條件使對應第一輸出音信號與第二輸出音信號分別取得第一權重值及第二權重值。接著，過濾單元依據預設權重區間篩選第一權重值及第二權重值。將未達預設權重區間的第一輸出音信號或第二輸出音信號從背景音信號中分離，形成過濾音信號。再由音源傳送單元傳送過濾音信號。

在本發明一實施例中，過濾單元與音源接收單元、分析單元與音源傳送單元透過電性連接(例如電線)或透過無線傳輸方式連接。

在本發明一實施例中，電子裝置與至少一音源輸出裝置為顯示裝置、播放裝置、平板電腦、桌上型電腦或行動通訊裝置。

本發明更可提供一種過濾背景音的方法，用於一具有過濾背景音功能的電子裝置，且電子裝置搭配至少一音源輸出裝置，且音源輸出裝置提供至少一輸出音，其中各至少一輸出音具有特徵值。

本發明的方法包括：接收複數個背景音，其中背景音包括至少一音源輸出裝置所提供的至少一輸出音。轉換該些背景音為複數個背景音信號，該些背景音信號至少包括至少一輸出音對應轉換的至少一輸出音信號。其中各至少一輸出音信號具有對應各至少一輸出音的特徵值。

接著，辨識對應各至少一輸出音信號的各至少一音源輸出裝置，並依據預設分析條件使分析單元對應各至少一輸出音信號分別取得一權重值。

依據預設權重區間篩選各至少一輸出音信號的權重值，將未達預設權重區間的至少一輸出音信號從背景音信號中分離，並形成一過濾音信號。最後，再傳送過濾音信號。

在本發明一實施例中，至少一音源輸出裝置為第一音源輸出裝置及第二音源輸出裝置。第一音源輸出裝置提供具有第一特徵值的第一輸出音，第二音源輸出裝置提供具有第二特徵值的第二輸出音。

其中步驟包括：將第一輸出音及第二輸出音轉換為第一輸出音信號及第二輸出音信號，其中各輸出音信號具有對應各輸出音的特徵值。

接著，辨識對應第一輸出音信號及第二輸出音信號的各該至少一音源輸出裝置，並依據預設分析條件使分析單元對應第一輸出音信號與第二輸出音信號分別取得第一權重值及第二權重值。

再依據預設權重區間篩選第一權重值及第二權重值，將未達預設權重區間的第一輸出音信號及第二輸出音信號從背景音信號中分離以形成過濾音源信號。

在本發明一實施例中，預設分析條件至少含有音頻訊息、位置訊息以及時間訊息。

在本發明一實施例中，電子裝置及至少一音源輸出裝置為顯示裝置、播放裝置、平板電腦、桌上型電腦或行動通訊裝置。

1‧‧‧電子裝置

11‧‧‧音源接收單元

12‧‧‧分析單元

13‧‧‧過濾單元

14‧‧‧音源傳送單元

S1~S5‧‧‧方法步驟

圖1為本發明具有過濾背景音功能的電子裝置的架構示意圖。

圖2為本發明過濾背景音的方法的流程圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例的一種過濾背景音功能的電子裝置以及方法，其中相同的元件、步驟將以相同的參照符號加以說明，且為了便於理解與本發明非直接相關的元件將省略不繪出。

請先參考圖1，圖1為本發明具有過濾背景音功能的電子裝置的架構示意圖。此外，以下所稱的說明書所稱的「電子裝置」可為顯示裝置、播放裝置、平板電腦、桌上型電腦或行動通訊裝置，且不以這些類型為限。

本發明的電子裝置1，搭配至少一音源輸出裝置(圖未示出)，且音源輸出裝置提供至少一輸出音，且輸出音具有特徵值，其中此處所提供的至少一輸出音相對電子裝置1為背景音(背景雜訊)的一部分。

電子裝置1包括音源接收單元11、分析單元12、過濾單元13以及音源傳送單元14。分析單元12分別與音源接收單元11與過濾單元13耦接，且分析單元12包括特徵值對照表，特徵值對照表具有複數音源輸 出裝置的特徵值，用以辨識對應各該至少一輸出音信號的各該至少一音源輸出裝置。音源接收單元11可為麥克風搭配音源轉換部。其中，除了如圖1所示可將過濾單元13設置於電子裝置1內，並與音源接收單元11、音源傳送單元14透過電性連接的方式以外，更可有實施態樣的過濾單元13設置於電子裝置1以外，並透過無線傳輸的方式與音源接收單元11、分析單元12、音源傳送單元14連接。

詳細而言，音源接收單元11接收複數個背景音後，會將背景音轉換成背景音信號，且背景音信號包括音源輸出裝置提供的至少一輸出音對應轉換的至少一輸出音信號，且各該至少一輸出音信號具有對應各該至少一輸出音的特徵值。接著，分析單元12再依據預設分析條件使對應各該至少一輸出音信號分別取得一權重值。過濾單元13將會接收取得權重值的該些背景音信號，再依據預設權重區間篩選各該至少一輸出音信號的權重值，將未達預設權重區間的至少一輸出音信號從背景音信號中分離，形成過濾音信號。最後，音源傳送單元14傳送過濾音信號。

此處，過濾單元13將具有特徵值的輸出音信號分離的方式可採用傅立葉轉換或是小波段轉換等方式，但不以此二計算方式為限。

需額外說明的是，音源傳送單元14將過濾音信號傳送到任一接收端後，接收端可再將過濾音信號轉換成過濾音，此處的過濾音即為不含已濾除的背景音(背景雜訊)的語音內容。換言之，本發明例如可應用於一系統化的複數個音源輸出裝置的環境中(例如同一製造商的相同或不同電子產品)，在此環境中，各音源輸出裝置所產生的輸出音皆帶有特徵值且可互相辨識各自的特徵值(該些特徵值已被涵蓋於特徵值對照表之中)，透過直接(不需再經過繁複的演算)將具有特徵值的輸出音從背景音(背景雜訊)中去除，可有效的提昇語音通訊的品質。

例如，使用者於操作一智慧型手機時，可直接排除週邊同一製造商生產的電子裝置(手機、音響、電視等等)發出的輸出音，不需再做進一步的運算。

或者，於一實施態樣中，本發明可透過在音源輸出裝置中裝設一外掛式特徵值產生單元，並可於音源輸出裝置提供至少一輸出音時 同時提供特徵值，使電子裝置可由輸出音辨識其所屬之音源輸出裝置。

以下將針對分析單元12依據一預設分析條件使對應各該至少一輸出音信號分別取得一權重值加以說明。

若分析條件為位置資訊時，其判斷邏輯為當音源接收單元11與至少一音源輸出裝置的距離間隔較大時，至少一音源輸出裝置的輸出音信號取得的權重值較小。反之，當音源接收單元11與至少一音源輸出裝置的距離間隔較小時，至少一音源輸出裝置的輸出音信號取得的權重值較大。舉例而言，預設條件可為參考值(r)與輸出音與電子裝置的距離(d)比值。換言之，權重值的計算方法可由此數學公式所表示：W=r/d，此處的參考值(r)可依據電子裝置1的過濾敏感度加以調整。例如，將參考值設為15公尺(m)，當有一個輸出音距離為15公尺時(m)，此輸出音的權重值將為1，另一輸出音距離為30公尺，則此另一輸出音的權重值將為0.5。分析單元將可判斷另一輸出音的對於語音品質的影響較低(未達預設權重區間)，應先優先排除權重值較高的輸出音。

此外，更可有一實施態樣，可透過分析單元12增加時間資訊及/或位置資訊的條件經計算後再產生各輸出音的權重值。當電子裝置1的音源接收單元11接收到音源輸出裝置所提供的複數個輸出音，分析單元將會判斷產生時間較近的輸出音，例如在判斷前40毫秒(ms)的輸出音方列入分析計算，判斷完時間後再判斷輸出音距離，例如僅針對距離70公尺以內的輸出音加以分析計算，接著再將判斷後的該些輸出音計算權重值。換言之，此處將透過兩個以上的判斷機制計算輸出音的權重值。

此種作法為透過增加時間資訊及或距離資訊此些條件先對非即時、距離較遠的背景音篩選後，先行把影響語音品質較不顯著的輸出音加以排除後，再依據位置資訊進行權重計算，可更有效的針對背景音中具有特徵值的輸出音加以分組及計算輸出音的權重值，有效地提昇整體的語音品質。

雖僅舉例權重值為位置資訊、時間資訊的計算方式，但權重值的計算不以此資訊為限，其他實施態樣的權重值更可涵蓋音頻訊息。

當應用於具有複數個輸出音的情況下，分析單元12可將各 輸出音加以計算權重，並分析各該輸出音是否應從背景音中分離。以下將針對電子裝置1與複數個音源輸出裝置應用的情形加以說明。

當本發明的電子裝置1搭配二個音源輸出裝置(第一音源輸出裝置及第二音源輸出裝置)時，第一音源輸出裝置提供一第一輸出音，第二音源輸出裝置提供一第二輸出音，相似地，音源接收單元11會將第一輸出音及第二輸出音轉換成第一輸出音信號、第二輸出音信號。其中各輸出音信號具有對應各輸出音的特徵值。

此時，分析單元12藉由特徵值對照表辨識對應第一輸出音信號及第二輸出音信號所屬的各至少一音源輸出裝置。再依據預設分析條件使第一輸出音信號與該第二輸出音信號分別取得一第一權重值及一第二權重值。接著，過濾單元13會再依據預設權重區間篩選第一權重值及第二權重值，並將未達預設權重區間的該些輸出音信號(第一輸出音信號或第二輸出音號)從該背景音信號中分離，形成過濾音信號。

補充說明的是，當背景音具有複數個輸出音信號時，亦可設定權重值低於一最低權重值時，判斷此輸出音將不會影響語音品質，故不需要排除。故不需限定每個具有特徵值的輸出音計算完權重值後皆會被直接排除。

請一併參考圖1及圖2，圖2為本發明過濾背景音的方法的流程圖。

本發明的過濾背景音的方法，用於電子裝置1(可用於例如圖1所述的電子裝置1)，且電子裝置1搭配至少一音源輸出裝置，且音源輸出裝置提供至少一輸出音，其中輸出音具有特徵值。

本發明的步驟至少包括：首先，接收複數個背景音，其中複數個背景音包括音源輸出裝置提供的輸出音(步驟S1)。接著，轉換該些背景音為複數個背景音信號，該些背景音信號至少包括輸出音對應轉換的輸出音信號，其中各輸出音信號具有對應各輸出音的特徵值(步驟S2)。辨識對應各輸出音信號的各音源輸出裝置，並依據預設分析條件使分析單元12對應各輸出音信號分別取得一權重值。(步驟S3)。接著，依據一預設權重區間篩選各至少一輸出音信號的權重值，將未達預設權重區間的至少一 輸出音信號從背景音信號中分離，並形成一過濾音信號。(步驟S4)最後，傳送過濾輸出音信號(步驟S5)。

而當本發明的電子裝置搭配二個音源輸出裝置時，且二個音源輸出裝置分別為第一音源輸出裝置及第二音源輸出裝置，並分別提供具有第一特徵值的第一輸出音及具有第二特徵值的第二輸出音。

本發明的方法步驟S3、S4將調整為：將第一輸出音及第二輸出音轉換為第一輸出音信號及第二輸出音信號，其中各輸出音信號具有對應各輸出音的特徵值。接著，辨識對應第一輸出音信號及第二輸出音信號所屬的各至少一音源輸出裝置，並依據預設分析條件使分析單元12對應第一輸出音信號與第二輸出音信號分別取得第一權重值及第二權重值。並依據預設權重區間篩選第一權重值及第二權重值，將未達預設權重區間的第一輸出音信號及第二輸出音信號從背景音信號中分離以形成過濾音源信號。

其中產生權重值的方法可為前述實施例所述透過分析單元12，但不以前述實施例為限。

綜上所述，本發明的具有過濾背影音功能的電子裝置及方法透過搭配輸出音具有特徵值的音源輸出裝置，可直接將具有特徵值的輸出音從背景音(背景雜訊)中去除，故不需要設置複數個音源接收單元(例如麥克風)即可達到有效的過濾背景音並提昇語音通訊的品質的目的。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

S1~S5‧‧‧方法步驟

Claims (10)

1. 一種具有過濾背景音功能的電子裝置，搭配至少一音源輸出裝置，且該至少一音源輸出裝置提供至少一輸出音，其中各該至少一輸出音具有一特徵值，該電子裝置包括：一音源接收單元，接收複數個背景音，且該些背景音包括該至少一音源輸出裝置所提供的該至少一輸出音，該音源接收單元將該些背景音對應轉換成複數個背景音信號，其中該些背景音信號至少包括該至少一輸出音對應轉換的至少一輸出音信號，各該至少一輸出音信號具有對應各該至少一輸出音的該特徵值；一分析單元，耦接於該音源接收單元，該分析單元包括一特徵值對照表，該特徵值對照表具有複數音源輸出裝置的特徵值，用以辨識對應各該至少一輸出音信號的各該至少一音源輸出裝置，該分析單元再依據一預設分析條件使對應各該至少一輸出音信號分別取得一權重值；一過濾單元，耦接於該分析單元，該過濾單元接收取得該權重值的該些背景音信號，再依據一預設權重區間篩選各該至少一輸出音信號的該權重值，將未達該預設權重區間的該至少一輸出音信號從該背景音信號中分離，形成一過濾音信號；以及一音源傳送單元，傳送該過濾音信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該預設分析條件至少包括音頻訊息、位置訊息以及時間訊息。
3. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中當該音源接收單元與該至少一音源輸出裝置的一距離間隔較大時，該至少一音源輸出裝置的該輸出音信號取得的該權重值較小，當該音源接收單元與該至少一音源輸出裝置的該距離間隔較小時，該至少一音源輸出裝置的該輸出音信號取得的該權重值較大。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該至少一音源輸出裝置為一第一音源輸出裝置及一第二音源輸出裝置，該第一音源輸出裝置提供具有一第一特徵值的一第一輸出音，該第二音源輸出裝置提供具有 一第二特徵值的一第二輸出音，該音源接收單元將該第一輸出音及該第二輸出音對應轉換為一第一輸出音信號及一第二輸出音信號，其中各該輸出音信號具有對應各該輸出音的該特徵值，藉由該特徵值對照表辨識對應該第一輸出音信號及該第二輸出音信號的各該至少一音源輸出裝置，分析單元再依據該預設分析條件使對應該第一輸出音信號與該第二輸出音信號分別取得一第一權重值及一第二權重值，接著，該過濾單元依據該預設權重區間篩選該第一權重值及該第二權重值，將未達該預設權重區間的該第一輸出音信號或該第二輸出音信號從該背景音信號中分離，形成一過濾音信號，再由該音源傳送單元傳送該過濾音信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該過濾單元與該音源接收單元、該分析單元與該音源傳送單元透過電性連接或透過無線傳輸方式連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該電子裝置與該至少一音源輸出裝置為顯示裝置、播放裝置、平板電腦、桌上型電腦或行動通訊裝置。
7. 一種過濾背景音的方法，用於一具有過濾背景音功能的電子裝置，且該電子裝置搭配至少一音源輸出裝置，且該至少一音源輸出裝置提供至少一輸出音，其中各該至少一輸出音源具有一特徵值，該方法包括下列步驟：接收複數個背景音，其中該些背景音包括該至少一音源輸出裝置所提供的該至少一輸出音；轉換該些背景音為複數個背景音信號，該些背景音信號至少包括該至少一輸出音對應轉換的至少一輸出音信號，其中各該至少一輸出音信號具有對應各該至少一輸出音的該特徵值；辨識對應各該至少一輸出音信號的各該至少一音源輸出裝置，並依據一預設分析條件使該分析單元對應各該至少一輸出音信號分別取得一權重值； 依據一預設權重區間篩選各該至少一輸出音信號的該權重值，將未達該預設權重區間的該至少一輸出音信號從該背景音信號中分離，並形成一過濾音信號；以及傳送該過濾音信號。
8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該至少一音源輸出裝置為一第一音源輸出裝置及一第二音源輸出裝置，該第一音源輸出裝置提供具有一第一特徵值的一第一輸出音，該第二音源輸出裝置提供具有一第二特徵值的一第二輸出音，該步驟包括：將該第一輸出音及該第二輸出音轉換為一第一輸出音信號及一第二輸出音信號，其中各該輸出音信號具有對應各該輸出音的該特徵值；辨識對應該第一輸出音信號及該第二輸出音信號的各該至少一音源輸出裝置，並依據該預設分析條件使分析單元對應該第一輸出音信號與該第二輸出音信號分別取得一第一權重值及一第二權重值；依據該預設權重區間篩選該第一權重值及該第二權重值，將未達該預設權重區間的該第一輸出音信號及該第二輸出音信號從該背景音信號中分離以形成該過濾音源信號。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中該預設分析條件至少包括音頻訊息、位置訊息以及時間訊息。
10. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該電子裝置及該至少一音源輸出裝置為顯示裝置、播放裝置、平板電腦、桌上型電腦或行動通訊裝置。