CN106470373A - 音频处理方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种音频处理方法及其系统，所述方法包含下列步骤：取得第一音频数据的第一子频音频、取得第二音频数据的第二子频音频、依据第一子频音频与第二子频音频，决定音频参数、以音频参数，调变第一音频数据与第二音频数据，以得到第一输出音频与第二输出音频。

Description

音频处理方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种音频处理方法及其系统，特别涉及一种模拟耳机的音频处理方法及其系统。
背景技术
耳机作为音效播放装置，可以带给使用者良好的环场音效的使用体验。然而长期使用耳机会造成听觉损害，因此现在发展出以一般喇叭模拟耳机的方式。
然而，一般用喇叭模拟耳机的方式，仅仅在于让使用者的左耳听不到右声道的声音，让使用者的右耳听不到左声道的声音。耳机所能展现的环场音效在使用喇叭模拟耳机时，其效果大幅下降。因此如何在以喇叭模拟耳机的系统中，使得喇叭仍然能展现环场音效中的方向性信息，是有待克服的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种音频处理方法及其系统，以一般的喇叭来模拟耳机，让使用者具有更好的听觉体验。
依据本发明的音频处理方法，包含下列步骤：取得第一音频数据的第一子频音频、取得第二音频数据的第二子频音频、依据第一子频音频与第二子频音频，决定音频参数、以音频参数，调变第一音频数据与第二音频数据，以得到第一输出音频与第二输出音频。
本发明所揭露的音频处理系统，具有第一滤波器、第二滤波器、音频放大器、音频调变器与音频播放器。第一滤波器用以将第一音频数据滤波，以得到第一音频数据的第一低频音频与第一子音频，其中第一子音频与第一低频音频组成第一音频数据。第二滤波器用以将第二音频数据滤波，以得到第二音频数据的第二低频音频与第二子音频，其中第二子音频与第二低频音频组成第二音频数据。音频放大器耦接至第一滤波器与第二滤波器，用以依据第一子音频与第二子音频，决定音频放大参数，并以音频放大参数放大第一子音频与第二子音频。音频调变器分别耦接第一滤波器、第二滤波器与音频放大器，用以依据第一低频音频、第二低频音频、被放大的第一子音频与被放大的第二子音频，产生第一输出音频与第二输出音频。音频播放器耦接至音频调变器，用以输出第一输出音频与第二输出音频。
综上所述，本发明所揭露的音频处理方法及其系统，是从第一声道的第一音频数据与第二声道的第二音频数据中，分别撷取其部分音频，并据以调整、放大第一音频数据被撷取的部分音频与第二音频数据被撷取的部分音频，以充实输出音频的方向性信息。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1依据本发明一实施例的音频处理系统架构示意图；
图2依据本发明一实施例的音频放大器的架构示意图；
图3依据本发明的音频处理系统实际使用示意图；
图4依据本发明另一实施例的第一滤波器功能方框图。
其中，附图标记
1000 音频处理系统
1100、1200 滤波器
1110、1210 低通滤波器
1120、1220 高通滤波器
1300 音频放大器
1310 波包检测模块
1320 可控放大模块
1400 音频调变器
1500 音频播放器
1510、1520 喇叭
1600 距离检测器
2000 使用者
A1、A2 音频数据
A11、A21 子音频
A11’、A21’ 子音频
A1L、A2L 低频音频
A1H、A2H 高频音频
A1o、A2o 输出音频
D1、D2 距离
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明之详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。由于数字信号处理(digital signal processing,DSP)领域的特性，本发明后述的各装置、元件，得以软件、固件或硬件的方式实现数字的音频处理与播放。
请参照图1，其是依据本发明一实施例的音频处理系统架构示意图。如图1所示，音频处理系统1000具有第一滤波器1100、第二滤波器1200、音频放大器1300、音频调变器1400与音频播放器1500。其中第一滤波器1100与第二滤波器1200均耦接至音频放大器1300与音频调变器1400。音频放大器1300更耦接至音频调变器1400。音频调变器1400耦接至音频播放器1500。
于一实施例中，请参照图1，第一滤波器1100与第二滤波器1200均具有低通滤波器(low-pass filter,LPF)。以第一滤波器1100为例，第一滤波器1100中的第一低通滤波器1110用来对来自第一声道的第一音频数据A1滤波，来得到第一音频数据A1中的低频音频A1L，第一滤波器1100并将第一音频数据A1与其低频音频A1L相减，以得到第一子音频A11。而第二滤波器1200中的第二低通滤波器也用来对第二声道的第二音频数据A2滤波，来得到第二音频数据A2中的低频音频A2L，第二滤波器1200并将第二音频数据A2与其低频音频A2L相减，以得到第二子音频A21。因此，以此实施例而言，第一子音频A11与第二子音频A21分别为第一音频数据A1的高频成分与第二音频数据A2的高频成分。
音频放大器1300用以依据第一子音频A11与第二子音频A21的细节，将第一子音频A11与第二子音频A21放大。具体而言，请参照图2，其系依据本发明一实施例的音频放大器的架构示意图。音频放大器1300具有波包检测模块1310与可控放大模块1320。波包检测模块1310的输入端耦接至第一滤波器1100与第二滤波器1200。而波包检测模块1310的输出端耦接至可控放大模块1320。而可控放大模块1320的输出端耦接至音频调变器1400。
波包检测模块1310用以检测第一子音频A11与第二子音频A21的波包，并依据两者的波包，决定一个音频放大参数。于一种实施方式中，波包检测模块1310是检测第一子音频A11中的第一波包与第二子音频A21中的第二波包，比较第一波包与第二波包分别对应的音量大小，而后依据第一波包与第二波包所对应的最大音量，决定音频放大参数。更具体来说，若第一波包所对应的最大音量大于第二波包所对应的最大音量，则波包检测模块1310依据第一波包所对应的最大音量来决定音频放大参数，反之亦然。可控放大模块1320用以依据前述放大参数，将第一子音频A11中的第一波包与第二子音频A21中的第二波包放大。
音频调变器1400用以将第一音频数据A1中的低频音频A1L与经过放大的第一子音频A11延迟一第一时间长度P1后，与第二音频数据A2中的低频音频A2L以及经过放大的第二子音频A21混合，产生第二输出音频A2o。同样的，音频调变器1400将第二音频数据A2中的低频音频A2L与经过放大的第二子音频A21延迟第一时间长度P1后，与第一音频数据A1中的低频音频A1L以及经过放大的第一子音频A11混合，产生第一输出音频A1o。
音频播放器1500具有第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520。第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520均耦接至音频调变模块1400，并且第一声道喇叭1510用以将第一输出音频A1o输出为模拟音频，而第二声道喇叭1520用以将第二输出音频A2o输出为模拟音频。
因此请参照图3，其是依据本发明的音频处理系统实际使用示意图。如图3所示，当使用者2000在第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520的前方时，使用者2000的右耳听到第一声道喇叭1510输出的第一输出音频A1o，并听到第二声道喇叭1520输出的第二输出音频A2o。并如图示，由于第一声道喇叭1510到右耳的距离D1与第二声道喇叭1520到右耳的距离D2不同，且距离D2大于距离D1，因此右耳听到的第一输出音频A1o与第二输出音频A2o有一段音程差，其时间差距恰等于(或近似于)第一时间长度P1。也因此，第一输出音频A1o中关于第二音频数据A2的部分刚好与第二输出音频A2o中第二音频数据A2的部分相消。使得使用者2000虽然并非使用耳机，但是其右耳所接受到的声音频号几乎只有经过音频放大器1300调整过的第一子音频A11与第一音频数据A1的低频音频A1L。因为相同的原理，使用者2000的左耳所接受到的声音频号几乎只有经过音频放大器1300调整过的第二子音频A21与第二音频数据A2的低频音频A2L。
于一实施例中，随着距离D1与距离D2的改变，需要适当的调整第一音频数据A1与第二音频数据A2被放大及/或调变的程度，以让使用者2000获得较佳的听觉享受，因此请回到图1，音频处理系统1000更具有距离检测器1600。距离检测器1600耦接于音频放大器1300，并用来检测使用者2000与第一声道喇叭1510、第二声道喇叭1520的距离。于一种实作方式中，距离检测器1600是一激光测距元件，用来测量使用者2000与第一声道喇叭1510的距离。于另一种实作方式中，距离检测器1600是一麦克风，放置于使用者2000身上，用来接收来自第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520的音效，并据据以判断第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520与使用者的距离，将之回馈给第一滤波器1100与第二滤波器1200。第一滤波器1100依据此距离来决定其频率响应。第二滤波器1200依据此距离来决定其频率响应。以第一滤波器1100为例，第一滤波器1100依据距离D1来决定其各频段(低频、中频及/或高频)的放大倍率(gain)或衰减倍率(attenuation)。
音频放大器1300之所以不处理第一音频数据A1的低频音频A1L与第二音频数据A2的低频音频A2L，是因为低频率的声音对于人类的听觉系统而言，其所包含的方向性信息较少。因此音频放大器1300仅仅处理中高频的声音频号，即可使使用者2000在其第一输出音频A1o与第二输出音频A2o中感受到充分的声音方向性信息。
于某些实施例中，第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520的输出频率响应不一致，则第一滤波器1100与第二滤波器1200的频率响应是依据第一声道喇叭1510与第二声道喇叭1520的频率响应而对应设置。具体的实作方式如下，将第一音频数据A1与第二音频数据A2赋予白噪音(white noise)或是扫频信号(Sweep tone)，并将之通过前述系统架构输出，而以同一音源接收器(例如麦克风)分别接收两个喇叭输出的音效，并据以调整第一滤波器1100及/或第二滤波器1200的频率响应，直到两个喇叭输出的音效相同为止。
于另一些实施例中，请参照图4，其是依据本发明另一实施例的第一滤波器功能方框图。第一滤波器1100具有低通滤波器(low-pass filter,LPF)与高通滤波器(high-pass filter,HPF)。第一滤波器1100中的第一低通滤波器1110用来对来自第一声道的第一音频数据A1滤波，来得到第一音频数据A1中的低频音频A1L。第一滤波器1100中的第一高通滤波器1120用来对来自第一声道的第一音频数据A1滤波，来得到第一音频数据A1中的高频音频A1H。第一滤波器1100并将第一音频数据A1与其低频音频A1L以及其高频音频A1H相减，以得到第一子音频A11’。而第二滤波器1200也具有同样的架构，因此第二滤波器会输出第二音频数据A1中的高频音频A2H、低频音频A2L与第二子音频A21’。因此，以此实施例而言，第一子音频A11’与第二子音频A21’分别为第一音频数据A1的中频成分与第二音频数据A2的中频成分。而后音频放大器1300接收第一子音频A11’与第二子音频A21’，以本发明前述的方式进行处理。并且音频调变器1400直接从第一滤波器1100接收第一音频数据A1中的高频音频A1H与低频音频A1L，并直接从第二滤波器1200接收第二音频数据A2中的高频音频与低频音频。音频调变器1400将来自第一滤波器1100的音频、来自第二滤波器1200的音频并同被音频放大器1300处理过的第一子音频A11’与第二子音频A12’，以前述的原则进行处理并最终输出第一输出音频A1o与第二输出音频A2o。
综上所述，本发明所揭露的音频处理方法，是从第一声道的第一音频数据与第二声道的第二音频数据中，分别撷取其中频(或中高频)的音频，并据以调整、放大第一音频数据的中频音频与第二音频数据的中频音频，以充实输出音频的方向性信息。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种音频处理方法，适于一音频处理系统，其特征在于，该方法包含：
取得一第一音频数据的一第一子频音频；
取得一第二音频数据的一第二子频音频；
依据该第一子频音频与该第二子频音频，决定一音频参数；以及
以该音频参数，调变该第一音频数据与该第二音频数据，以得到一第一输出音频与一第二输出音频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于依据该第一子频音频与该第二子频音频，决定该音频参数的步骤中，包含：
比较该第一子频音频与该第二子频音频；
当该第一子频音频的音量大于该第二子频音频的音量时，依据该第一子频音频的音量决定该音频参数；以及
当该第一子频音频的音量不大于该第二子频音频的音量时，依据该第二子频音频的音量决定该音频参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，于比较该第一子频音频与该第二子频音频的步骤中，包含：
取得该第一子频音频的一第一波包；
取得该第二子频音频的一第二波包；以及
比较该第一波包与该第二波包。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于取得该第一子频音频的步骤中，包含：
以一第一低通滤波器撷取该第一音频数据的低频音频；以及
将该第一音频数据减去该第一音频数据的低频音频，以得到该第一子频音频。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，于取得该第一子频音频的步骤的步骤中，更包含：
以一第一高通滤波器撷取该第一音频数据的高频音频；
其中，于取得该第一子频音频的步骤中更包含将该第一音频数据减去该第一音频数据的高频音频，以得到该第一子频音频。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该音频处理系统包含一第一声道喇叭以播放该第一输出音频，并且该第一低通滤波器的频率响应是对应于该第一声道喇叭的频率响应。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该音频处理系统包含一距离检测器以检测一使用者与该音频处理系统的一距离，并且于决定该音频参数的步骤中，更依据该距离以决定该音频参数。
8.一种音频处理系统，其特征在于，包含：
一第一滤波器，用以将一第一音频数据滤波，以得到该第一音频数据的一第一低频音频与一第一子音频，其中该第一子音频与该第一低频音频组成该第一音频数据；
一第二滤波器，用以将一第二音频数据滤波，以得到该第二音频数据的一第二低频音频与一第二子音频，其中该第二子音频与该第二低频音频组成该第二音频数据；
一音频放大器，耦接至该第一滤波器与该第二滤波器，用以依据该第一子音频与该第二子音频，决定一音频放大参数，并以该音频放大参数放大该第一子音频与该第二子音频；
一音频调变器，分别耦接该第一滤波器、该第二滤波器与该音频放大器，用以依据该第一低频音频、该第二低频音频、被放大的该第一子音频与被放大的该第二子音频，产生一第一输出音频与一第二输出音频；以及
一音频播放器，耦接至该音频调变器，用以输出该第一输出音频与该第二输出音频。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该第一滤波器包含：
一第一低通滤波器，用以依据所接收的该第一音频数据产生该第一低频音频；以及
一减法器，耦接至该第一低通滤波器用以将该第一音频数据减去该第一低频音频，以产生该第一子音频。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该第一滤波器更包含：
一高通滤波器，用以依据该第一音频数据产生一第一高频音频；
其特征在于，该减法器于产生该第一子音频时，是将该第一音频数据减去该第一低频音频与该第一高频音频已产生该第一子音频。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该音频放大器包含：
一波包检测模块，耦接接该第一滤波器与该第二滤波器，用以检测该第一子音频的一第一波包，并用以检测该第二子音频的一第二波包，而比较该第一波包的音量与该第二波包的音量，以对应决定该音频放大参数；以及
一可控放大模块，耦接该波包检测模块、该第一滤波器与该第二滤波器，用以依据该音频放大参数，放大该第一子音频与该第二子音频。
12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，更包含一距离检测器，通讯连接至该第一滤波器与该第二滤波器，该距离检测器用以检测一使用者与该音频处理系统的一距离，并且该第一滤波器与该第二滤波器更分别依据该距离调整各别的频率响应。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，该距离检测器是一音频接收器，配置于该使用者身上，用以接收该第一输出音频的声音、该第二输出音频的声音、该第一输出音频的电气信号与该第二输出音频的电气信号，并据以计算该距离。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，该音频播放器包含：
一第一声道喇叭，耦接至该音频调变器，以该第一输出音频输出声音；以及
一第二声道喇叭，耦接至该音频调变器，以该第二输出音频输出声音；
其中该第一滤波器的频率响应对应于该第一声道喇叭的频率响应，且该第二滤波器的频率响应对应于该第二声道喇叭的频率响应。
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