TWI736129B - 指定對象之聲源的調控方法及應用其之音源處理裝置 - Google Patents

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Abstract

一種指定對象之聲源的調控方法及應用其之音源處理裝置。指定對象之聲源的調控方法包括以下步驟。獲得一原始雙聲道訊號。偵測指定對象相對於一使用者之一耳的一夾角。依據夾角，在一順時針方向及一逆時針方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一雙方向聲音訊號。進行一聲音旋轉程序，以使此耳朝向指定對象之聲源，並取得一轉動後雙聲道訊號。朝指定對象之聲源取得一單方向聲音訊號。單方向聲音訊號含有一雜訊。根根據雙方向聲音訊號及單方向聲音訊號，獲得指定對象之聲源的一聲音訊號特徵。調控指定對象之聲源的聲音訊號特徵，以合成一調控後雙聲道訊號。

Description

指定對象之聲源的調控方法及應用其之音源處理 裝置
本發明是有關於一種調控方法及應用其之處理裝置，且特別是有關於一種指定對象之聲源的調控方法及應用其之音源處理裝置。
在玩遊戲或看電影時，遊戲或電影所播放之雙聲道訊號本身是具備立體空間特性，使用者可能希望能在螢幕中選擇一個特殊的指定對象(角色或物件)後，並依使用者需求適當調控其所發出的聲音訊號。例如將某個抽風管的聲音變小或是將怪獸聲音變大，甚至是轉換隊友的聲音風格。
一般來說，只有遊戲/電影製造廠商才能調控聲源。音源處理裝置的廠商只有合成後的雙聲道訊號，一旦對雙聲道訊號進行調整，將會使所有聲源全都跟著變動，使得其他聲源失真。
因此，如何開發一種指定對象之聲源的調控方法已成為業界之研究方向之一。
本發明係有關於一種指定對象之聲源的調控方法及應用其之音源處理裝置，其利用波束成型技術(beamforming)、聲音旋轉技術與端射陣列技術(end fire array)來取得對應於指定對象之聲源的聲音訊號特徵，進而得以調控聲源。
根據本發明之第一方面，提出一種音源處理裝置。音源處理裝置用以對一指定對象之一聲源進行調控。音源處理裝置包括一訊號接收單元、一角度偵測單元、一波束成型單元、一旋轉單元、一端射陣列單元(end fire array)、一訊號處理單元及一調控單元。訊號接收單元用以接收一原始雙聲道訊號。角度偵測單元用以偵測指定對象相對於一使用者之一耳的一夾角。波束成型單元用以依據夾角，在一順時針方向及一逆時針方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一雙方向聲音訊號。旋轉單元用以進行一聲音旋轉程序，以使此耳朝向指定對象之聲源，並取得一轉動後雙聲道訊號。端射陣列單元用以朝指定對象之聲源取得一單方向聲音訊號。單方向聲音訊號含有一雜訊。訊號處理單元用以根據雙方向聲音訊號及單方向聲音訊號，獲得指定對象之一聲音訊號特徵。調控單元用以調控指定對象之聲音訊號特徵，以合成一調控後雙聲道訊號。
根據本發明之第二方面，提出一種指定對象之聲源的調控方法。指定對象之聲源的調控方法包括以下步驟。獲得一原始雙聲道訊號。偵測一指定對象相對於一使用者之一耳的一夾角。依據夾角，在一順時針方向及一逆時針方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一雙方向聲音訊號。進行一聲音旋轉程序，以使此耳朝向指定對象之聲源，並取得一轉動後雙聲道訊號。朝指定對象之聲源取得一單方向聲音訊號。單方向聲音訊號含有一雜訊。根據雙方向聲音訊號及單方向聲音訊號，獲得指定對象之一聲音訊號特徵。調控指定對象之聲音訊號特徵，以合成一調控後雙聲道訊號。
獲得一原始雙聲道訊號。偵測一指定對象相對於一使用者之一耳的一夾角。依據夾角，在順時針方向及逆時針方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一雙方向聲音訊號。進行一聲音旋轉程序，以使此耳朝向指定對象聲源，並取得一轉動後雙聲道訊號。朝對象聲源取得一單方向聲音訊號。單方向聲音訊號含有一雜訊。根根據雙方向聲音訊號及單方向聲音訊號，獲得指定對象之一聲音訊號特徵。調控指定對象之聲音訊號特徵，以合成一調控後雙聲道訊號。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
100:音訊處理裝置
110:訊號接收單元
120:角度偵測單元
130:波束成型單元
140:旋轉單元
150:端射陣列單元
160:訊號處理單元
170:調控單元
600:網路
700:伺服器
800:耳機
810:左耳喇叭
820:右耳喇叭
900:使用者
910:頭部
A,B,C:聲源
B1:第一波束
B2:第二波束
B3:第三波束
CA:聲音訊號特徵
M0:原始雙聲道訊號
M1:雙方向聲音訊號
M2:轉動後雙聲道訊號
M3:單方向聲音訊號
M4:調控後雙聲道訊號
PA:指定對象
S110,S120,S130,S140,S150,S160,S170:步驟
SA,SB,SC,SA’,SB’,SC’:聲音訊號
Se:雜訊
第1圖繪示根據一實施例之多聲源的示意圖；第2圖繪示根據一實施例之音訊處理裝置的示意圖；第3圖繪示根據一實施例之指定對象之聲源的調控方法的流程圖；第4圖繪示根據一實施例之步驟S120之示意圖；第5圖繪示根據一實施例之步驟S130之示意圖；第6圖繪示根據一實施例之步驟S140之示意圖；第7圖繪示根據一實施例之步驟S150之示意圖；以及第8圖繪示根據一實施例之步驟S160之示意圖。
請參照第1圖，其繪示根據一實施例之多聲源的示意圖。使用者900的雙耳戴著耳機800。遊戲/電影製造廠商的伺服器700透過HRTF技術對振幅和相位的調整，產生一原始雙聲道訊號M0。原始雙聲道訊號M0透過網路600傳遞至音訊處理裝置100後，再傳輸至耳機800的左耳喇叭810與右耳喇叭820。使用者900使用耳機800的左耳喇叭810與右耳喇叭820聆聽原始雙聲道訊號M0時，可以感受到不同位置的聲源A、聲源B與聲源C。若欲調控聲源A，必需避免造成聲源B與聲源C的失真。本實施例透過波束成型技術(beamforming)、聲音旋轉技術與端射陣列技術(end fire array)來取得聲源A之聲音訊號特徵CA，進而得以調控聲源A。聲源A經過調控後，音訊處理裝置100即可輸出調控後雙聲道訊號M4。
本實施例之指定對象之聲源的調控機制是在音訊處理裝置100進行調控，而不是在遊戲/電影製造廠商的伺服器700進行調控。因此，本實施例之指定對象之聲源的調控機制不受限於遊戲/電影的來源，適用各種雙聲道訊號。
請參照第2圖，其繪示根據一實施例之音訊處理裝置100的示意圖。音訊處理裝置100例如是一電腦、一手機、一伺服器、一電路、一晶片、一電路板、數組程式碼、或儲存程式碼之儲存裝置。音訊處理裝置100包括一訊號接收單元110、一角度偵測單元120、一波束成型單元130、一旋轉單元140、一端射陣列單元(end fire array)150、一訊號處理單元160、及一調控單元170。訊號接收單元110例如是一傳輸線、一無線傳輸模組、或一記憶卡讀取裝置。角度偵測單元120、波束成型單元130、旋轉單元140、端射陣列單元150、訊號處理單元160及調控單元170例如是一電路、一晶片、一電路板、數組程式碼、或儲存程式碼之儲存裝置。音訊處理裝置100透過上述元件從原始雙聲道訊號M0解析出聲源A之聲音訊號特徵CA，進而得以調控聲源A。以下更透過流程圖詳細說明上述元件的運作。
請參照第3圖，其繪示根據一實施例之指定對象之聲源的調控方法的流程圖。在步驟S110中，訊號接收單元110接收原始雙聲道訊號M0。原始雙聲道訊號M0含有聲源A之聲音訊號SA、聲源B之聲音訊號SB、聲源C之聲音訊號SC。原始雙聲道訊號M0係依據HRTF技術設定特定的振幅和特定相位，讓使用者900感 受到聲源A之聲音訊號SA、聲源B之聲音訊號SB、聲源C之聲音訊號SC。
接著，請參照第4圖，其繪示根據一實施例之步驟S120之示意圖。在步驟S120中，角度偵測單元120偵測一指定對象PA相對於使用者900之一耳(例如是左耳)的一夾角(例如是為θ度)。如第4圖所示，角度偵測單元120利用影像辨識技術取得指定對象PA於顯示器500之位置與頭部910的朝向，以分析出夾角。
然後，請參照第5圖，其繪示根據一實施例之步驟S130之示意圖。在步驟S130中，波束成型單元130依據夾角，在一順時針方向及一逆時針方向形成一第一波束B1及一第二波束B2，以取得一雙方向聲音訊號M1。左耳喇叭810與右耳喇叭820可視為兩個麥克風，兩者之距離為頭部910的寬度(約17cm)，波束成型單元130藉著調整相位來指定波束的方向為θ度。如第5圖所示，因為波束成型技術的特性，對於θ度無法區別是順時針方向或逆時針方向，所以在順時針方向的θ度及逆時針方向的-θ度各別會形成寬度相同之第一波束B1及第二波束B2，而收到聲源A之聲音訊號SA及聲源C之聲音訊號SC。
接著，請參照第6圖，其繪示根據一實施例之步驟S140之示意圖。旋轉單元140進行一聲音旋轉程序，以使一耳(例如是左耳)朝向聲源A，並取得一轉動後雙聲道訊號M2。
在此步驟中，旋轉單元140係以HRTF技術為基礎，先假設周遭只有聲源A存在，其相對於左耳之夾角為θ度，且相 對於右耳的夾角為180-θ度，各有一組振幅和相位的調整。旋轉單元140將頭部910旋轉θ度，使聲源A直接面對較靠近的左耳，使得聲源A相對於左耳的夾角為0度且相對於右耳的夾角為180度，此時會有另一組振幅和相位的調整。如第5圖所示，左聲道訊號從θ度轉換成0度且右聲道訊號從180-θ度轉換成180度，此種轉換只考慮聲源A的方向，對於其他方向的聲源B、聲源C會受到不正常的影響，此時轉動後雙聲道訊號M2將包含正常轉換後聲源A之聲音訊號SA’以及不正常轉換後聲源B、C之聲音訊號SB’、SC’。轉動後雙聲道訊號M2之聲源數量相同於原始雙聲道訊號M0之聲源數量。
然後，請參照第7圖，其繪示根據一實施例之步驟S150之示意圖。在步驟S150中，端射陣列單元150朝聲源A取得一單方向聲音訊號M3。在端射陣列技術中，端射陣列單元150形成一第三波束B3。第三波束B3只會朝著0度或180度的方向。如第7圖所示，被影響的聲音訊號SB’、SC’會變小。第三波束B3之寬度大於第一波束B1及第二波束B2之寬度。也就是說，第三波束B3周遭收進來的干擾較多，最後所得到的單方向聲音訊號M3除了聲音訊號SA’以外，還會含有一雜訊Se。
接著，請參照第8圖，其繪示根據一實施例之步驟S160之示意圖。在步驟S160中，訊號處理單元160根據雙方向聲音訊號M1及單方向聲音訊號M3，獲得聲源A之聲音訊號特徵CA。在此步驟中，訊號處理單元160對雙方向聲音訊號M1及單方向聲音訊號M3取交集，以獲得聲源A之聲音訊號特徵CA。
然後，在步驟S170中，調控單元170調控聲源A之聲音訊號特徵CA，以合成一調控後雙聲道訊號M4。訊號處理單元160輸出的聲音訊號特徵CA只會包含聲源A的訊號特性，但跟原始雙聲道訊號M0的匹配度並非完全相同。調控單元170必須調控聲音訊號特徵CA之相位與振幅，使其不影響其他聲音訊號SB、SC。調控單元170調控的方式有很多種，依使用者需求而定，可以為改變音量大小、針對頻率的EQ調整或是轉換聲音訊號的風格轉換等。
根據上述實施例，本實施例透過波束成型技術(beamforming)、聲音旋轉技術與端射陣列技術(end fire array)來取得對應於聲源A之聲音訊號特徵CA，進而得以調控指定對象PA之聲源A。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:音訊處理裝置
110:訊號接收單元
120:角度偵測單元
130:波束成型單元
140:旋轉單元
150:端射陣列單元
160:訊號處理單元
170:調控單元
B1:第一波束
B2:第二波束
B3:第三波束
CA:聲音訊號特徵
M0:原始雙聲道訊號
M1:雙方向聲音訊號
M2:轉動後雙聲道訊號
M3:單方向聲音訊號
M4:調控後雙聲道訊號
SA,SB,SC,SA’,SB’,SC’:聲音訊號
Se:雜訊

Claims (9)

  1. 一種音源處理裝置，用以對一指定對象之一聲源進行調控，該音源處理裝置包括：一訊號接收單元，用以接收一原始雙聲道訊號；一角度偵測單元，用以偵測該指定對象相對於一使用者之一耳的一夾角；一波束成型單元，用以依據該夾角，在一順時針方向及一逆時針方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一雙方向聲音訊號；一旋轉單元，用以進行一聲音旋轉程序，以使該耳朝向該指定對象之該聲源，並取得一轉動後雙聲道訊號；一端射陣列單元(end fire array)，用以朝該指定對象之該聲源取得一單方向聲音訊號，該單方向聲音訊號含有一雜訊；一訊號處理單元，用以根據該雙方向聲音訊號及該單方向聲音訊號，獲得該指定對象之該聲源的一聲音訊號特徵；以及一調控單元，用以調控該指定對象之該聲源的該聲音訊號特徵，以合成一調控後雙聲道訊號；其中該端射陣列單元形成一第三波束，以朝該指定對象之該聲源取得該單方向聲音訊號。
  2. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該第一波束及該第二波束之寬度相同。
  3. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該轉動後雙聲道訊號之聲源數量相同於該原始雙聲道訊號之聲源數量。
  4. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該第三波束之寬度大於該第一波束之寬度。
  5. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該第三波束之寬度大於該第二波束之寬度。
  6. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該訊號處理單元對該雙方向聲音訊號及該單方向聲音訊號取交集，以獲得該指定對象之該聲音訊號特徵。
  7. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該調控單元調控該指定對象之該聲音訊號特徵之相位。
  8. 如請求項1所述之音源處理裝置，其中該調控單元調控該指定對象之該聲音訊號特徵之振幅。
  9. 一種指定對象之聲源的調控方法，包括：獲得一原始雙聲道訊號；偵測該指定對象相對於一使用者之一耳的一夾角；依據該夾角，在一順時針方向及一逆時針方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一雙方向聲音訊號； 進行一聲音旋轉程序，以使該耳朝向該指定對象之該聲源，並取得一轉動後雙聲道訊號；朝該指定對象之該聲源取得一單方向聲音訊號，該單方向聲音訊號含有一雜訊；根據該雙方向聲音訊號及該單方向聲音訊號，獲得該指定對象之該聲源的一聲音訊號特徵；以及調控該指定對象之該聲源的該聲音訊號特徵，以合成一調控後雙聲道訊號；其中該端射陣列單元形成一第三波束，以朝該指定對象之該聲源取得該單方向聲音訊號。
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