TWI554943B - 音訊處理方法及其系統 - Google Patents
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Description
本發明係提供一種音訊處理方法及其系統,特別關於一種模擬耳機的音訊處理方法及其系統。
耳機作為音效播放裝置,可以帶給使用者良好的環場音效的使用體驗。然而長期使用耳機會造成聽覺損害,因此現在發展出以一般喇叭模擬耳機的方式。
然而,一般用喇叭模擬耳機的方式,僅僅在於讓使用者的左耳聽不到右聲道的聲音,讓使用者的右耳聽不到左聲道的聲音。耳機所能展現的環場音效在使用喇叭模擬耳機時,其效果大幅下降。因此如何在以喇叭模擬耳機的系統中,使得喇叭仍然能展現環場音效中的方向性資訊,是有待克服的課題。
本發明在於提供一種音訊處理方法及其系統,以一般的喇叭來模擬耳機,讓使用者具有更好的聽覺體驗。
依據本發明的音訊處理方法,包含下列步驟:取得第一音訊資料的第一子頻音訊、取得第二音訊資料的第二子頻音訊、依據第一子頻音訊與第二子頻音訊,決定音訊參數、以音訊參數,調變第一音訊資料與第二音訊資料,以得到第一輸出音訊與第二輸出音訊。
本發明所揭露的音訊處理系統,具有第一濾波器、第二濾波器、音訊放大器、音訊調變器與音訊播放器。第一濾波器用以將第一音訊資料濾波,以得到第一音訊資料的第一低頻音訊與第一子音訊,其中第一子音訊與第一低頻音訊組成第一音訊資料。第二濾波器用以將第二音訊資料濾波,以得到第二音訊資料的第二低頻音訊與第二子音訊,其中第二子音訊與第二低頻音訊組成第二音訊資料。音訊放大器耦接至第一濾波器與第二濾波器,用以依據第一子音訊與第二子音訊,決定音訊放大參數,並以音訊放大參數放大第一子音訊與第二子音訊。音訊調變器分別耦接第一濾波器、第二濾波器與音訊放大器,用以依據第一低頻音訊、第二低頻音訊、被放大的第一子音訊與被放大的第二子音訊,產生第一輸出音訊與第二輸出音訊。音訊播放器耦接至音訊調變器,用以輸出第一輸出音訊與第二輸出音訊。
綜上所述,本發明所揭露的音訊處理方法及其系統,係從第一聲道的第一音訊資料與第二聲道的第二音訊資料中,分別擷取其部份音訊,並據以調整、放大第一音訊資料被擷取的部份音訊與第二音訊資料被擷取的部份音訊,以充實輸出音訊的方向性資訊。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理,並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點,其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施,且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式,任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點,但非以任何觀點限制本發明之範疇。由於數位信號處理(digitalsignalprocessing, DSP) 領域的特性,本發明後述的各裝置、元件,得以軟體、韌體或硬體的方式實現數位的音訊處理與播放。
請參照圖1,其係依據本發明一實施例的音訊處理系統架構示意圖。如圖1 所示,音訊處理系統1000 具有第一濾波器1100、第二濾波器1200、音訊放大器1300、音訊調變器1400 與音訊播放器1500。其中第一濾波器1100 與第二濾波器1200 均耦接至音訊放大器1300 與音訊調變器1400 。音訊放大器1300 更耦接至音訊調變器1400。音訊調變器1400 耦接至音訊播放器1500。
於一實施例中,請參照圖1,第一濾波器1100 與第二濾波器1200 均具有低通濾波器( low-passfilter, LPF)。以第一濾波器1100 為例,第一濾波器1100 中的第一低通濾波器1110 用來對來自第一聲道的第一音訊資料A1 濾波,來得到第一音訊資料A1 中的低頻音訊A1L,第一濾波器1100 並將第一音訊資料A1 與其低頻音訊A1L 相減,以得到第一子音訊A11。而第二濾波器1200 中的第二低通濾波器也用來對第二聲道的第二音訊資料A2 濾波,來得到第二音訊資料A2中的低頻音訊A2L,第二濾波器1200 並將第二音訊資料A2 與其低頻音訊A2L 相減,以得到第二子音訊A21。因此,以此實施例而言,第一子音訊A11 與第二子音訊A21 分別為第一音訊資料A1 的高頻成分與第二音訊資料A2 的高頻成分。
音訊放大器1300 用以依據第一子音訊A11 與第二子音訊A21 的細節,將第一子音訊A11 與第二子音訊A21 放大。具體而言,請參照圖2,其係依據本發明一實施例的音訊放大器的架構示意圖。音訊放大器1300 具有波包偵測模組1310 與可控放大模組1320。波包偵測模組1310 的輸入端耦接至第一濾波器1100 與第二濾波器1200。而波包偵測模組1310 的輸出端耦接至可控放大模組1320。而可控放大模組1320 的輸出端耦接至音訊調變器1400。
波包偵測模組1310 用以偵測第一子音訊A11 與第二子音訊A21 的波包,並依據兩者的波包,決定一個音訊放大參數。於一種實施方式中,波包偵測模組1310 係偵測第一子音訊A11 中的第一波包與第二子音訊A21 中的第二波包,比較第一波包與第二波包分別對應的音量大小,而後依據第一波包與第二波包所對應的最大音量,決定音訊放大參數。更具體來說,若第一波包所對應的最大音量大於第二波包所對應的最大音量,則波包偵測模組1310 依據第一波包所對應的最大音量來決定音訊放大參數,反之亦然。可控放大模組1320 用以依據前述放大參數,將第一子音訊A11 中的第一波包與第二子音訊A21 中的第二波包放大。
音訊調變器1400 用以將第一音訊資料A1 中的低頻音訊A1L 與經過放大的第一子音訊A11 延遲一第一時間長度P1 後,與第二音訊資料A2 中的低頻音訊A2L 以及經過放大的第二子音訊A21 混合,產生第二輸出音訊A2o。同樣的,音訊調變器1400 將第二音訊資料A2中的低頻音訊A2L 與經過放大的第二子音訊A21 延遲第一時間長度P1後,與第一音訊資料A1 中的低頻音訊A1L 以及經過放大的第一子音訊A11 混合,產生第一輸出音訊A1o。
音訊播放器1500 具有第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520。第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520 均耦接至音訊調變模組1400,並且第一聲道喇叭1510 用以將第一輸出音訊A1o 輸出為類比音訊,而第二聲道喇叭1520 用以將第二輸出音訊A2o 輸出為類比音訊。
因此請參照圖3,其係依據本發明的音訊處理系統實際使用示意圖。如圖3 所示,當使用者2000 在第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520 的前方時,使用者2000 的右耳聽到第一聲道喇叭1510 輸出的第一輸出音訊A1o,並聽到第二聲道喇叭1520 輸出的第二輸出音訊A2o。並如圖示,由於第一聲道喇叭1510 到右耳的距離D1 與第二聲道喇叭1520 到右耳的距離D2 不同,且距離D2 大於距離D1,因此右耳聽到的第一輸出音訊A1o 與第二輸出音訊A2o 有一段音程差,其時間差距恰等於(或近似於) 第一時間長度P1。也因此, 第一輸出音訊A1o 中關於第二音訊資料A2 的部分剛好與第二輸出音訊 A2o 中第二音訊資料A2 的部分相消。使得使用者2000 雖然並非使用耳機,但是其右耳所接受到的聲音訊號幾乎只有經過音訊放大器1300 調整過的第一子音訊A11 與第一音訊資料A1 的低頻音訊A1L。因為相同的原理,使用者2000 的左耳所接受到的聲音訊號幾乎只有經過音訊放大器1300調整過的第二子音訊A21 與第二音訊資料A2 的低頻音訊A2L。
於一實施例中,隨著距離D1 與距離D2 的改變,需要適當的調整第一音訊資料A1 與第二音訊資料A2 被放大及/或調變的程度,以讓使用者2000 獲得較佳的聽覺享受,因此請回到圖1,音訊處理系統1000 更具有距離偵測器1600。距離偵測器1600 耦接於音訊放大器1300,並用來偵測使用者2000 與第一聲道喇叭1510、第二聲道喇叭1520 的距離。於一種實作方式中,距離偵測器1600 係一雷射測距元件,用來測量使用者2000 與第一聲道喇叭1510 的距離。於另一種實作方式中,距離偵測器1600 係一麥克風,放置於使用者2000 身上,用來接收來自第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520 的音效,並據據以判斷第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520 與使用者的距離,將之回饋給第一濾波器1100 與第二濾波器1200。第一濾波器1100 依據此距離來決定其頻率響應。第二濾波器1200 依據此距離來決定其頻率響應。以第一濾波器1100 為例,第一濾波器1100 依據距離D1 來決定其各頻段( 低頻、中頻及/ 或高頻) 的放大倍率(gain) 或衰減倍率(attenuation) 。
音訊放大器1300 之所以不處理第一音訊資料A1 的低頻音訊A1L 與第二音訊資料A2 的低頻音訊A2L,是因為低頻率的聲音對於人類的聽覺系統而言,其所包含的方向性資訊較少。因此音訊放大器1300 僅僅處理中高頻的聲音訊號,即可使使用者2000 在其第一輸出音訊A1o 與第二輸出音訊A2o 中感受到充分的聲音方向性資訊。
於某些實施例中,第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520 的輸出頻率響應不一致,則第一濾波器1100 與第二濾波器1200的頻率響應係依據第一聲道喇叭1510 與第二聲道喇叭1520 的頻率響應而對應設置。具體的實作方式如下,將第一音訊資料A1 與第二音訊資料A2 賦予白噪音(whitenoise)或是掃頻訊號(Sweeptone),並將之透過前述系統架構輸出,而以同一音源接收器(例如麥克風)分別接收兩個喇叭輸出的音效,並據以調整第一濾波器1100 及/或第二濾波器1200的頻率響應,直到兩個喇叭輸出的音效相同為止。
於另一些實施例中,請參照圖4,其係依據本發明另一實施例的第一濾波器功能方塊圖。第一濾波器1100 具有低通濾波器(low-passfilter, LPF)與高通濾波器(high-passfilter, HPF)。第一濾波器1100 中的第一低通濾波器1110 用來對來自第一聲道的第一音訊資料A1 濾波,來得到第一音訊資料A1 中的低頻音訊A1L。第一濾波器1100 中的第一高通濾波器1120 用來對來自第一聲道的第一音訊資料A1 濾波,來得到第一音訊資料A1 中的高頻音訊A1H。第一濾波器1100並將第一音訊資料A1 與其低頻音訊A1L 以及其高頻音訊A1H 相減,以得到第一子音訊A11
’。而第二濾波器1200 也具有同樣的架構,因此第二濾波器會輸出第二音訊資料A1 中的高頻音訊A2H、低頻音訊A2L與第二子音訊A21
’。因此,以此實施例而言,第一子音訊A11
’與第二子音訊A21
’分別為第一音訊資料A1 的中頻成分與第二音訊資料A2 的中頻成分。而後音訊放大器1300 接收第一子音訊A11
’與第二子音訊A21
’,以本發明前述的方式進行處理。並且音訊調變器1400 直接從第一濾波器1100 接收第一音訊資料A1 中的高頻音訊A1H 與低頻音訊A1L,並直接從第二濾波器1200 接收第二音訊資料A2 中的高頻音訊與低頻音訊。音訊調變器1400 將來自第一濾波器1100 的音訊、來自第二濾波器1200 的音訊併同被音訊放大器1300 處理過的第一子音訊A11
’與第二子音訊A12
’,以前述的原則進行處理並最終輸出第一輸出音訊A1o 與第二輸出音訊A2o。
綜上所述,本發明所揭露的音訊處理方法,係從第一聲道的第一音訊資料與第二聲道的第二音訊資料中, 分別擷取其中頻(或中高頻) 的音訊, 並據以調整、放大第一音訊資料的中頻音訊與第二音訊資料的中頻音訊,以充實輸出音訊的方向性資訊。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內,所為之更動與潤飾,均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1000‧‧‧音訊處理系統
1100、1200‧‧‧濾波器
1110、1210‧‧‧低通濾波器
1120、1220‧‧‧高通濾波器
1300‧‧‧音訊放大器
1310‧‧‧波包偵測模組
1320‧‧‧可控放大模組
1400‧‧‧音訊調變器
1500‧‧‧音訊播放器
1510、1520‧‧‧喇叭
1600‧‧‧距離偵測器
2000‧‧‧使用者
A1、A2‧‧‧音訊資料
A11、A21‧‧‧子音訊
A11’、A21’‧‧‧子音訊
A1L、A2L‧‧‧低頻音訊
A1H、A2H‧‧‧高頻音訊
A1o、A2o‧‧‧輸出音訊
D1、D2‧‧‧距離
1100、1200‧‧‧濾波器
1110、1210‧‧‧低通濾波器
1120、1220‧‧‧高通濾波器
1300‧‧‧音訊放大器
1310‧‧‧波包偵測模組
1320‧‧‧可控放大模組
1400‧‧‧音訊調變器
1500‧‧‧音訊播放器
1510、1520‧‧‧喇叭
1600‧‧‧距離偵測器
2000‧‧‧使用者
A1、A2‧‧‧音訊資料
A11、A21‧‧‧子音訊
A11’、A21’‧‧‧子音訊
A1L、A2L‧‧‧低頻音訊
A1H、A2H‧‧‧高頻音訊
A1o、A2o‧‧‧輸出音訊
D1、D2‧‧‧距離
圖1 係依據本發明一實施例的音訊處理系統架構示意圖。圖2 係依據本發明一實施例的音訊放大器的架構示意圖。圖3 係依據本發明的音訊處理系統實際使用示意圖。圖4 係依據本發明另一實施例的第一濾波器功能方塊圖。
1000‧‧‧音訊處理系統
1100、1200‧‧‧濾波器
1110‧‧‧低通濾波器
1300‧‧‧音訊放大器
1400‧‧‧音訊調變器
1500‧‧‧音訊播放器
1510、1520‧‧‧喇叭
1600‧‧‧距離偵測器
Claims (14)
- 一種音訊處理方法,適於一音訊處理系統,該方法包含:取得一第一音訊資料的一第一子頻音訊;取得一第二音訊資料的一第二子頻音訊;依據該第一子頻音訊與該第二子頻音訊,決定一音訊參數;以及以該音訊參數,調變該第一音訊資料與該第二音訊資料,以得到一第一輸出音訊與一第二輸出音訊。
- 如請求項1所述的方法,其中於依據該第一子頻音訊與該第二子頻音訊,決定該音訊參數的步驟中,包含:比較該第一子頻音訊與該第二子頻音訊;當該第一子頻音訊的音量大於該第二子頻音訊的音量時,依據該第一子頻音訊的音量決定該音訊參數;以及當該第一子頻音訊的音量不大於該第二子頻音訊的音量時,依據該第二子頻音訊的音量決定該音訊參數。
- 如請求項2所述的方法,其中於比較該第一子頻音訊與該第二子頻音訊的步驟中,包含:取得該第一子頻音訊的一第一波包;取得該第二子頻音訊的一第二波包;以及比較該第一波包與該第二波包。
- 如請求項1所述的方法,其中於取得該第一子頻音訊的步驟的步驟中,包含:以一第一低通濾波器擷取該第一音訊資料的低頻音訊;以及將該第一音訊資料減去該第一音訊資料的低頻音訊,以得到該第一子頻音訊。
- 如請求項4所述的方法,其中於取得該第一子頻音訊的步驟的步驟中,更包含:以一第一高通濾波器擷取該第一音訊資料的高頻音訊;其終於取得該第一子頻音訊的步驟中更包含將該第一音訊資料減去該第一音訊資料的高頻音訊,以得到該第一子頻音訊。
- 如請求項4所述的方法,其中該音訊處理系統包含一第一聲道喇叭以播放該第一輸出音訊,並且該第一低通濾波器的頻率響應係對應於該第一聲道喇叭的頻率響應。
- 如請求項1所述的方法,其中該音訊處理系統包含一距離偵測器以偵測一使用者與該音訊處理系統的一距離,並且於決定該音訊參數的步驟中,更依據該距離以決定該音訊參數。
- 一種音訊處理系統,包含:一第一濾波器,用以將一第一音訊資料濾波,以得到該第一音訊資料的一第一低頻音訊與一第一子音訊,其中該第一子音訊與該第一低頻音訊組成該第一音訊資料;一第二濾波器,用以將一第二音訊資料濾波,以得到該第二音訊資料的一第二低頻音訊與一第二子音訊,其中該第二子音訊與該第二低頻音訊組成該第二音訊資料;一音訊放大器,耦接至該第一濾波器與該第二濾波器,用以依據該第一子音訊與該第二子音訊,決定一音訊放大參數,並以該音訊放大參數放大該第一子音訊與該第二子音訊;一音訊調變器,分別耦接該第一濾波器、該第二濾波器與該音訊放大器,用以依據該第一低頻音訊、該第二低頻音訊、被放大的該第一子音訊與被放大的該第二子音訊,產生一第一輸出音訊與一第二輸出音訊;以及一音訊播放器,耦接至該音訊調變器,用以輸出該第一輸出音訊與該第二輸出音訊。
- 如請求項8所述的系統,其中該第一濾波器包含:一第一低通濾波器,用以依據所接收的該第一音訊資料產生該第一低頻音訊;以及一減法器,耦接至該第一低通濾波器用以將該第一音訊資料減去該第一低頻音訊,以產生該第一子音訊。
- 如請求項9所述的系統,其中該第一濾波器更包含:一高通濾波器,用以依據該第一音訊資料產生一第一高頻音訊;其中該減法器於產生該第一子音訊時,係將該第一音訊資料減去該第一低頻音訊與該第一高頻音訊已產生該第一子音訊。
- 如請求項8所述的系統,其中該音訊放大器包含:一波包偵測模組,耦接接該第一濾波器與該第二濾波器,用以偵測該第一子音訊的一第一波包,並用以偵測該第二子音訊的一第二波包,而比較該第一波包的音量與該第二波包的音量,以對應決定該音訊放大參數;以及一可控放大模組,耦接該波包偵測模組、該第一濾波器與該第二濾波器,用以依據該音訊放大參數,放大該第一子音訊與該第二子音訊。
- 如請求項8所述的系統,更包含一距離偵測器,通訊連接至該第一濾波器與該第二濾波器,該距離偵測器用以偵測一使用者與該音訊處理系統的一距離,並且該第一濾波器與該第二濾波器更分別依據該距離調整各別的頻率響應。
- 如請求項12所述的系統,其中該距離偵測器係一音訊接收器,配置於該使用者身上,用以接收該第一輸出音訊的聲音、該第二輸出音訊的聲音、該第一輸出音訊的電氣信號與該第二輸出音訊的電氣信號,並據以計算該距離。
- 如請求項8所述的系統,其中該音訊播放器包含:一第一聲道喇叭,耦接至該音訊調變器,以該第一輸出音訊輸出聲音;以及一第二聲道喇叭,耦接至該音訊調變器,以該第二輸出音訊輸出聲音;其中該第一濾波器的頻率響應係對應於該第一聲道喇叭的頻率響應,且該第二濾波器的頻率響應係對應於該第二聲道喇叭的頻率響應。
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