CN109429147B - 电子装置与电子装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置，包括第一麦克风装置、扬声器、内存电路以及处理器。第一麦克风装置被配置以基于第一声音产生第一数据。内存电路至少储存声学数据。处理器耦接第一麦克风装置与扬声器。处理器基于第一数据与声学数据产生第二数据。扬声器基于第二数据产生第二声音。其中，声学数据包括人耳频率响应与声音掩蔽数据。

Description

电子装置与电子装置的控制方法
技术领域
本发明是有关于电子装置，特别是有关于具有降噪功能的电子装置。
背景技术
在不同环境中的噪音可能会对电子装置的用户造成影响，使得电子装置的用户不能清楚地听见电子装置所输出的声音信号。
由此可知，若电子装置具备降低噪音的功能，则用户在各种场域中可更清楚地接收欲聆听的音频，进而增进电子装置的应用范围。因此，需要一种具备降噪功能的电子装置，藉以改善环境噪音对电子装置所输出的音频所产生的影响，并且进一步地改善电子装置的音频输出表现。
发明内容
本发明实施例提供一种电子装置，包括第一麦克风装置、扬声器、内存电路以及处理器。第一麦克风装置被配置以基于第一声音产生第一数据。内存电路至少储存声学数据。处理器耦接第一麦克风装置与扬声器。处理器基于第一数据与声学数据产生第二数据。扬声器基于第二数据产生第二声音。其中，声学数据包括人耳频率响应与声音掩蔽数据。
本发明实施例提供一种电子装置的控制方法，包括：通过电子装置的第一麦克风装置，基于第一声音产生第一数据；通过电子装置的处理器，基于第一数据与声学数据产生第二数据；以及通过电子装置的扬声器，基于第二数据产生第二声音。其中，声学数据包括人耳频率响应与声音掩蔽数据。
附图说明
图1是依据本发明实施例的电子装置与用户的示意图；
图2A是依据本发明实施例的外耳的频率响应示意图；
图2B是依据本发明实施例的中耳的频率响应示意图；
图2C图与图2D图是依据本发明实施例的人类耳朵的掩蔽效应示意图；
图3是依据本发明实施例的电子装置与用户的示意图；
图4是依据本发明实施例的电子装置与用户的示意图；
图5是依据本发明实施例的电子装置与用户的示意图；
图6是依据本发明实施例的电子装置的控制方法流程图；
图7是依据本发明实施例的电子装置的控制方法流程图；
图8是依据本发明实施例的电子装置的控制方法流程图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合附图，做详细说明如下。
图1是依据本发明实施例的电子装置110与用户120的示意图。电子装置110包括麦克风装置M1、处理器C、内存电路M以及扬声器SP。在一些实施例中，电子装置110为手机或平板计算机。在一些实施例中，处理器C可执行数字信号处理(digital signal processing(DSP))功能。在一些实施例中，麦克风装置M1包括模拟/数字转换电路。
在一些实施例中，用户120所处的场域具有环境噪音，且环境噪音以声音N1来表示。如图1所示，用户120在使用电子装置110时，会有一只耳朵121靠近电子装置110，而另一只耳朵122则远离电子装置110，且耳朵122会直接接收声音N1。
一般而言，人类获取的声音是将左耳与右耳(例如耳朵122与耳朵121)所接收的声音合成后而产生。举例而言，耳朵122所直接接收的声音N1会与耳朵121接收的电子装置110输出的声音混和，进而影响用户120聆听电子装置110所输出的声音的质量。
在一些实施例中，电子装置110可基于声音N1与内存电路M所储存的声学数据(例如人耳频率响应与声音掩蔽数据)调整电子装置110所输出的声音信号，藉此让用户120更清楚地听见电子装置110所输出的声音信号。在一些实施例中，内存电路M所储存的声学数据包括各种人耳对于声音的频率响应以及人耳对于各种声音的声音掩蔽数据。
在一些实施例中，内存电路M所储存的声学数据包括图2A所示的人类外耳的频率响应与图2B所示的人类中耳的频率响应。如图2A、2B所示，外耳与中耳的频率响应在不同的频率会有不同的声音响度增益。
在一些实施例中，内存电路M储存的声学数据包括多种基于生理声学与心里声学的声音掩蔽数据。举例而言，内存电路M储存的声学数据包括如图2C、2D所示的声音掩蔽数据。
图2C表示当人耳听见1kHz的声音时(线条21对应20dB的1kHz的声音、线条22对应70dB的1kHz的声音、线条23对应90dB的1kHz的声音)，1kHz对于其他频率的声音的掩蔽效应。举例而言，当用户120听见1kHz且音量为90dB的第一声音时，第一声音对用户120产生的掩蔽效应如线条23所示。在此情况下，各个频率的声音音量必须高于线条23才不会被第一声音所掩蔽。举例而言，在频率X1的声音210会被第一声音所掩蔽，而频率X2的声音220则不会被第一声音所掩蔽。
图2D表示当人耳同时听见1kHz、1.6kHz与2.4kHz的声音时(线条24对应皆为20dB的1kHz、1.6kHz与2.4kHz的声音、线条25对应皆为70dB的1kHz、1.6kHz与2.4kHz的声音、线条26对应皆为90dB的1kHz、1.6kHz与2.4kHz的声音)，1kHz、1.6kHz与2.4kHz对于其他频率的声音的掩蔽效应。相似地，当用户120同时听见1kHz、1.6kHz与2.4kHz且音量皆为70dB的第二声音时，第二声音对用户120产生的掩蔽效应如线条25所示。在此情况下，各个频率的声音音量必须高于线条25才不会被第二声音所掩蔽。在一些实施例中，内存电路M所储存的声音掩蔽数据还可包括对应各种频率与各种音量大小的声音掩蔽数据。
在一些实施例中，电子装置110的处理器C可基于内存电路M所储存的声学数据调整欲输出的声音，藉以减少用户120的耳朵122所直接接收的声音N1对耳朵121的所接收的声音所产生的影响。
举例而言，如图1、2A-2D所示，麦克风装置M1接收声音N1，并且产生对应声音N1的数据D1。处理器C基于图2A、2B的外耳与中耳的频率响应调整数据D1，藉此预测用户120通过耳朵122接收声音N1后所产生的声音特性。也即，处理器C可基于图2A、2B的外耳与中耳的频率响应调整数据D1所对应的声音N1的各个频率的音量大小，藉此产生已调整数据。上述已调整数据所对应的声音可更接近用户120通过耳朵122接收声音N1后所感觉到的声音。
进一步地，处理器C基于上述已调整数据所对应的声音的频率分布以及各个频率的音量，选择对应上述已调整数据的声音掩蔽数据(如图2C、2D所示的声音掩蔽数据)。处理器C基于图2A、2B的外耳与中耳的频率响应以及对应上述已调整数据的声音掩蔽数据，调整欲输出的声音的音量以产生数据D2。在此状况下，扬声器SP基于数据D2所产生的声音S2，在各个频率中皆可克服声音N1对用户120所造成的掩蔽效应(也即用户120可感觉到声音S2比声音N1大声)，藉此让用户120可在具有声音N1的环境中仍可清楚地听到电子装置110所输出的声音S2。
举例而言，在一些实施例中，麦克风装置M1基于1kHz的声音N1产生数据D1。处理器C接收数据D1后，判断声音N1在经过图2A、2B的外耳与中耳的频率响应后的音量为70dB。继之，处理器C使用图2C的线条22以及图2A、2B图的外耳与中耳的频率响应来产生数据D2，且扬声器SP基于数据D2产生声音S2。在此状况下，用户120通过耳朵121接收声音S2后，用户120会感觉声音S2经由图2A、2B图的外耳与中耳的频率响应后在1kHz的声音成分的音量大于70dB(例如73dB、76dB或80dB等等)。因此，用户120不会感觉到声音S2被声音N1所掩蔽。
基于上述实施例，即使用户120的耳朵122直接接收声音N1，电子装置110仍可基于对应声音N1的数据D1以及内存电路M所储存的声学数据，产生声音S2以克服声音N1对于用户120所造成的掩蔽效应，藉此提供良好的音频播放效果。
在一些实施例中，若处理器C基于数据D1判定声音N1的音量小于一既定音量时，处理器C不基于数据D1与声学数据产生或调整数据D2(也即不进行修正即直接输出声音信号)，藉此改善电子装置110的电力使用效率。
在一些实施例中，虽然耳朵121靠近(或贴近)电子装置110，耳朵121与电子装置110之间可能存在缝隙，使得耳朵121接收到声音N1。
在一些实施例中，电子装置110可提供降噪功能以降低耳朵121所接收的声音N1的音量，藉此进一步地改善电子装置110的音频播放效果。
图3是依据本发明实施例的电子装置110与耳朵121的示意图。在一些实施例中，内存电路M被配置以储存多个参数集(例如查找表)，且每一个参数集包括频率参数、音量参数以及调整参数。举例而言，其中一个上述参数集包括对应一个特定频率响应的频率参数、音量参数以及调整参数。
在一些实施例中，每一个参数集的频率参数与音量参数可对应一种特定场域或一种特定状况下的环境噪音的频率响应，例如对应飞机、捷运、地铁、高铁、火车站、办公室、或餐厅等不同的情境下的环境噪音的频率响应。此外，每一个参数集还包括对应特定频率响应的调整参数。在一些实施例中，上述环境噪音是指1kHz以下的噪音信号。
如图3所示的内容，麦克风装置M1接收声音N1后，基于声音N1产生数据D1，并且将数据D1传送至处理器C。处理器C将数据D1与储存在内存电路M中的多个数据集进行比对。举例而言，处理器C将数据D1的频率参数与音量参数(例如各个频率成分的音量大小分布)与上述多个参数集个别的频率参数与音量参数进行比对。在此实施例中，处理器C判定数据D1的频率参数、音量参数与上述多个参数集中的第n个(n为整数)参数集的频率参数、音量参数最为相似(例如频率参数最为相似、音量参数最为相似或频率参数与音量参数的整体差异最小)，因此处理器C判定数据D1对应上述多个参数集中的第n个参数集。
继之，处理器C至少基于第n个参数集的调整参数产生数据D3，且扬声器SP基于数据D3产生声音S3。在此实施例中，扬声器SP基于数据D3所产生的声音S3的相位与声音N1的相位基本上相反。在此情况下，用户120同时接收声音N1与声音S3，用户120会感觉到声音N1的音量会被降低(甚至消除)，进而使电子装置110具备降低噪音的功能。
举例而言，电子装置110的内存装置M储存多个参数集，每一个参数集包括不同的频率参数与音量参数(例如对应飞机、捷运、地铁、高铁、火车站、办公室、或餐厅的环境噪音的频率响应及响度)以及不同的调整参数。当用户120身处火车站时，电子装置110的麦克风装置M1在接收环境噪音(例如声音N1)后产生数据(例如数据D1)，处理器C基于上述数据判定环境噪音与对应火车站噪音的参数集最为相似(例如频率参数最为相似、音量参数最为相似或频率参数与音量参数的整体差异最小)。在此情况下，处理器C基于环境噪音选择内存装置M中对应火车站噪音的参数集，且处理器C基于对应火车站噪音的参数集的调整参数产生数据(例如数据D3)，藉此通过扬声器SP产生与环境噪音(例如声音N1)相位相反的声音信号(例如声音S3)以执行降噪功能。
如上述实施例的内容，电子装置110可以基于预先设计好的多个参数集来对环境噪音(例如声音N1)进行分类。因此，在麦克风装置M1接收到环境噪音后，电子装置110判定与环境噪音最为相似的参数集(例如对应飞机、捷运、地铁、高铁、火车站、办公室、或餐厅等等的环境噪音的参数集)，进而基于对应环境噪音的参数集的调整参数快速地产生数据(例如数据D3)与声音(例如声音S3)来执行降噪功能。由此可知，通过使用多个参数集的装置与方法，电子装置110执行降噪功能的电路的复杂度可被降低，且电子装置110执行降噪功能的速度可被提升，进而改善电子装置110的降噪效能。
在一些实施例中，电子装置110可同时产生数据D2与数据D3，且扬声器可同时产生声音S2与声音S3。在一些实施例中，若处理器C基于数据D1判定声音N1的音量小于一既定音量时，处理器C不执行将数据D1与多个数据集比对的动作。在此情况下，当环境噪音的音量小于上述既定音量时(例如环境噪音很小时)，处理器C不执行上述降噪功能以产生声音S3，藉此改善电子装置110的电力使用效率。
图4是依据本发明另一实施例的电子装置110的示意图。相较于图1、3所示的实施例，图4的电子装置110还包括麦克风装置M2。在一些实施例中，麦克风装置M2包括模拟/数字转换电路。
参考前述图3所记载的内容，电子装置110可产生声音S3来降低声音N1的音量大小，藉此实现降低噪音的功效。在图4所示的实施例中，麦克风装置M2被配置以接收声音N1与声音S3混合后的声音N4。麦克风装置M2基于声音N4产生数据D4，并且将数据D4传送至处理器C。
参考前述图3所记载的内容，处理器C判定数据D1对应内存装置M中的第n个参数集。继之，处理器C基于第n个参数集的调整参数以及数据D4产生数据D3，且扬声器SP基于数据D3产生声音S3，进而使电子装置110具备降低噪音的功能。
在一些实施例中，麦克风装置M2可用以侦测电子装置110的降噪功能的效果。举例而言，若麦克风装置M2接收到声音N4，且处理器C基于数据D4判断声音S3的音量与声音N1的音量不同，则处理器C在基于第n个参数集的调整参数产生数据D3后，再基于数据D4调整数据D3，使得扬声器SP基于调整后的数据D3所产生的声音S3的音量更接近声音N1的音量(也即减少声音N4的音量)，藉此改善电子装置110的降噪功能的效能。
图5是依据本发明另一实施例的电子装置110的示意图。相较于图1、3所示的实施例，图5图的电子装置110还包括麦克风装置M3与无线通信模块W。在此实施例中，麦克风装置M3为通话麦克风。在一些实施例中，麦克风装置M3包括模拟/数字转换电路。
参考图3的实施例以及图5所示的内容，麦克风装置M3接收用户的声音VS与声音N1(环境噪音)后，基于声音VS与声音N1产生数据D5，并且将数据D5传送至处理器C。另一方面，麦克风装置M1接收声音N1后，产生对应声音N1的数据D1，并且将数据D1传送至处理器C。处理器C将数据D1与储存在内存电路M中的多个数据集进行比对。在此实施例中，处理器C判定数据D1与上述多个参数集中的第n个参数集(n为整数)的参数数据最为接近，因此处理器C判定数据D1对应上述多个参数集中的第n个参数集。
继之，处理器C基于第n个参数集的调整参数调整数据D5，藉以降低数据D5中对应声音N1的声音音量。在此情况下，处理器C基于第n个参数集的调整参数调整数据D5以产生数据D6(调整后的数据D5)，并且将数据D6传送至无线通信模块W。在此实施例中，数据D6对应声音N1的音量小于数据D5对应声音N1的音量，藉此实现上行降噪(针对通话音频降噪)的功能。在一些实施例中，无线通信模块W将包括数据D6的信号发送出去以进行通讯。
图6是依据本发明实施例的电子装置的控制方法600的流程图。在操作601中，通过电子装置的第一麦克风装置基于第一声音产生第一数据。在操作602中，通过电子装置的处理器基于第一数据与声学数据产生第二数据。在操作603中，通过电子装置的扬声器基于第二数据产生第二声音。在一些实施例中，声学数据包括人耳频率响应与声音掩蔽数据。
图7是依据本发明实施例的电子装置的控制方法700的流程图。在操作701中，通过处理器将第一数据与多个参数集进行比对，并且基于这些参数集的第m个参数集(m为整数)的频率参数与音量参数判定第m个参数集对应第一数据。在操作702中，通过处理器至少基于第m个参数集的调整参数产生第三数据。在操作703中，通过扬声器基于第三数据产生第三声音。其中，第三声音的相位与第一声音的相位基本上相反。控制方法700的操作601-603与控制方法600相同，在此不再赘述。
在一些实施例中，控制方法700还包括：通过通话麦克风装置接收第四声音与第一声音以产生第四数据；通过通话麦克风装置将第四数据传送至处理器；以及通过处理器基于第m个参数集的调整参数与第四数据产生第五数据。
在一些实施例中，控制方法700还包括：通过处理器基于第一数据判定第一声音的音量小于既定音量时，处理器不基于第一数据与声学数据产生第二数据，且处理器不将第一数据与等参数集进行比对。
图8是依据本发明实施例的电子装置的控制方法800的流程图。在操作801中，通过电子装置的第二麦克风装置接收第一声音与第三声音混合后的第四声音。在操作802中，通过第二麦克风装置基于第四声音产生第四数据，并且将第四数据传送至处理器。在操作803中，通过处理器基于第m个参数集的调整参数与第四数据产生第三数据。控制方法800的操作601-603以及操作701-703与控制方法700相同，在此不再赘述。
前述内容概述了许多实施例的特征，使本技术领域中具有通常知识者可以从各个方面更佳地了解本公开内容。本技术领域中具有通常知识者应可理解，且可轻易地以本公开内容为基础来设计或修饰其他操作及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中具有通常知识者也应了解这些相等的结构并未背离本公开内容的发明精神与范围。在不背离本公开内容的发明精神与范围的前提下，可对本公开进行各种改变、置换或修改。
【符号说明】
110 电子装置
120 用户
121、122 耳朵
21-26 线条
210、220 声音
X1、X2 频率
M1、M2、M3 麦克风装置
C 处理器
M 内存电路
SP 扬声器
W 无线通信模块
N1、S2、S3、N4、VS 声音
D1、D2、D3、D4、D5 数据
600、700、800 控制方法
601-603、701-703、801-803 操作

Claims (8)

1.一种电子装置，包括：
一第一麦克风装置，被配置以基于一第一声音产生一第一数据；
一扬声器；
一内存电路，至少储存一声学数据；以及
一处理器，耦接该第一麦克风装置与该扬声器；
其中，该处理器基于该第一数据与该声学数据产生一第二数据；
其中，该扬声器基于该第二数据产生一第二声音；
其中，该声学数据包括一人耳频率响应与一声音掩蔽数据，
其中，该内存电路还储存多个参数集，其中每一个参数集包括频率参数、音量参数以及调整参数；
其中，该处理器将该第一数据与这些参数集进行比对，并且基于这些参数集的其中之一参数集的频率参数与音量参数判定该其中之一参数集对应该第一数据；
其中，该处理器至少基于该其中之一参数集的调整参数产生一第三数据，且该扬声器基于该第三数据产生一第三声音；
其中，该第三声音的相位与该第一声音的相位相反。
2.如权利要求1所述的电子装置，还包括：
一第二麦克风装置，耦接该处理器；
其中，该第二麦克风装置被配置以接收该第一声音与该第三声音混合后的一第四声音；
其中，该第二麦克风装置基于该第四声音产生一第四数据，并且将该第四数据传送至该处理器；
其中，该处理器基于该其中之一参数集的调整参数与该第四数据产生该第三数据。
3.如权利要求1所述的电子装置，还包括：
一通话麦克风装置，耦接该处理器且被配置以接收一第四声音与该第一声音以产生一第四数据；
其中，该通话麦克风装置将该第四数据传送至该处理器；
其中，该处理器基于该其中之一参数集的调整参数与该第四数据产生一第五数据。
4.如权利要求1所述的电子装置，其中，该处理器基于该第一数据判定该第一声音的音量小于一既定音量时，该处理器不基于该第一数据与该声学数据产生该第二数据，且该处理器不将该第一数据与这些参数集进行比对。
5.一种电子装置的控制方法，包括：
通过该电子装置的一第一麦克风装置基于一第一声音产生一第一数据；
通过该电子装置的一处理器基于该第一数据与一声学数据产生一第二数据；
通过该电子装置的一扬声器基于该第二数据产生一第二声音，
其中，该声学数据包括一人耳频率响应与一声音掩蔽数据；
通过该处理器将该第一数据与多个参数集进行比对，并且基于这些参数集的其中之一参数集的频率参数与音量参数判定该其中之一参数集对应该第一数据；
通过该处理器至少基于该其中之一参数集的调整参数产生一第三数据；以及
通过该扬声器基于该第三数据产生一第三声音；
其中，该第三声音的相位与该第一声音的相位相反。
6.如权利要求5所述的电子装置的控制方法，还包括：
通过该电子装置的一第二麦克风装置接收该第一声音与该第三声音混合后的一第四声音；
通过该第二麦克风装置基于该第四声音产生一第四数据，并且将该第四数据传送至该处理器；以及
通过该处理器基于该其中之一参数集的调整参数与该第四数据产生该第三数据。
7.如权利要求5所述的电子装置的控制方法，还包括：
通过一通话麦克风装置接收一第四声音与该第一声音以产生一第四数据；
通过该通话麦克风装置将该第四数据传送至该处理器；以及
通过该处理器基于该其中之一参数集的调整参数与该第四数据产生一第五数据。
8.如权利要求5所述的电子装置的控制方法，还包括：
通过该处理器基于该第一数据判定该第一声音的音量小于一既定音量时，该处理器不基于该第一数据与该声学数据产生该第二数据，且该处理器不将该第一数据与这些参数集进行比对。
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