CN110570875A - 检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及声音播放装置 - Google Patents

检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及声音播放装置 Download PDF

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Abstract

一种检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及其声音播放装置，包括以下步骤：取得输入语音；检测环境噪音，并分析环境噪音的噪音频率范围；判断输入语音的子音频率范围是否落入噪音频率范围内；若是，将输入语音的子音频率范围进行调整以避开噪音频率范围，藉以产生修正语音；以及播放输出语音，其中该输出语音包括该修正语音。

Description

检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及声音播放装置
技术领域
本发明关于一种检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及其声音播放装置，特别是一种可以避开环境噪音影响的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及其声音播放装置。
背景技术
现在用户利用音响、随身听或智能型手机等装置来聆听声音已经是很常见的技术，其中使用者不只用来聆听音乐，也可能聆听单纯的语音信号。但当在听语音信号时，也可能会被外界的声音干扰。例如当开车使用卫星导航时，导航的语音信号可能会被车内持续产生的噪音所干扰。于先前技术中，最佳方式是要屏蔽所有外界噪音，但此种方式成本过高。且若是用于喇叭聆听声音时，也无法达到屏蔽外界噪音效果，导致用户无法听到语音信号。
因此，有必要发明一种新的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法及其声音播放装置，以解决先前技术的缺失。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其具有可以避开环境噪音影响的效果。
本发明的另一主要目的在于提供一种用于上述方法的声音播放装置。
为达成上述的目的，本发明的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法使用在声音播放装置上。该方法包括以下步骤：取得输入语音；检测环境噪音，并分析环境噪音的噪音频率范围；判断输入语音的子音频率范围是否落入噪音频率范围内；若是，将输入语音的子音频率范围进行调整以避开噪音频率范围，藉以产生修正语音；以及播放输出语音，其中该输出语音包括该修正语音。
本发明的声音播放装置包括语音提供模块、噪音检测器、噪音分析模块、语音处理模块及扬声模块。语音提供模块用以取得输入语音。噪音检测器电性连接语音提供模块，用以检测环境噪音。噪音分析模块电性连接噪音检测器，用以分析环境噪音的噪音频率范围。语音处理模块电性连接噪音分析模块，用以判断输入语音的子音频率范围是否落入噪音频率范围内，若是，将输入语音的子音频率范围进行调整以避开噪音频率范围，藉以产生修正语音。扬声模块电性连接语音处理模块，用以播放输出语音，其中输出语音包括修正语音。
附图说明
图1为本发明的声音播放装置的架构示意图。
图2为本发明的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法的步骤流程图。
图3A-3C为本发明的噪音频率范围与子音频率范围的关系示意图。
其中附图标记为：
声音播放装置10
语音提供模块20
噪音检测器30
噪音分析模块40
语音处理模块50
扬声模块60
噪音频率范围N1、N2、N3
子音频率范围F1、F2、F3
修正子音频率范围F1’、F2’、F3’、F3”
具体实施方式
为能让贵审查委员能更了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例说明如下。
以下请先参考图1为本发明的声音播放装置的架构示意图。
本发明的声音播放装置10包括语音提供模块20、噪音检测器30、语音处理模块50及扬声模块60。语音提供模块20用以取得一输入语音。于本发明的不同实施方式中，语音提供模块20可以为麦克风或其他的声音接收装置，以接收外界的语音。另一方面，语音提供模块20可以为储存语音档案的记忆模块，以提供已经储存的语音。甚至语音提供模块20也可以为文字转语音(text-to-speech，TTS)服务模块，以播放文字内容，本发明并不限定语音提供模块20的语音提供方式或提供路径。
噪音检测器30可为麦克风，电性连接该语音提供模块20，用以检测声音播放装置10外的环境噪音。噪音分析模块40电性连接该噪音检测器30，用以分析由噪音检测器30得到的该环境噪音的一噪音频率范围。语音处理模块50电性连接该噪音分析模块40，可判断该输入语音的一子音频率范围是否落入该噪音频率范围内。当落入了噪音频率范围时，语音处理模块50可将该输入语音的子音频率范围进行频率调整，以避开该噪音频率范围，藉以产生一修正语音。
于本发明之一实施方式中以注音符号来进行说明。以注音符号来说，其元音为「ㄧ、ㄨ、ㄩ、ㄚ、ㄛ、ㄜ、ㄝ、ㄞ、ㄟ、ㄠ、ㄡ、ㄢ、ㄣ、ㄤ、ㄥ、ㄦ」，其子音为「ㄅ、ㄆ、ㄇ、ㄈ、ㄉ、ㄊ、ㄋ、ㄌ、ㄍ、ㄎ、ㄏ、ㄐ、ㄑ、ㄒ、ㄓ、ㄔ、ㄕ、ㄖ、ㄗ、ㄘ、ㄙ」。因此语音处理模块50先找出输入语音中的子音与元音，并分析子音与元音之中个别的频率分布。例如当发出「ㄙㄠ」的音时，就可得知第一音节为「ㄙ」与第二音节为「ㄠ」。语音处理模块50再将其中的子音进行调整。对声音做频率处理之方法有很多种，一般为压频或移频。压频的作法为将某一频率范围的声音，等比例压缩至另一较小的频率范围。例如将原本频率为0～6000Hz的声音，压缩至0～3000Hz，则原本频率为3000Hz的声音会变更为1500Hz。移频则是将某一频率范围的声音移至另一频率范围，例如将原本频率为3000～9000Hz的声音，往下移动3000Hz以成为0～6000Hz。压频或移频皆为现有的方法，因此不在此赘述，需注意的是，本发明的频率修正方法并不以此为限，只要能达成类似效果，亦可采用其他方法。
假设若噪音分析模块40分析得知该噪音频率范围为一高频噪音时，例如该高频噪音为8000赫兹以上时，该语音处理模块50将该输入语音进行的子音频率范围调整，以产生中频或低频的修正语音。若噪音分析模块40分析得知该噪音频率范围为一低频噪音时，例如该低频噪音为6000赫兹以下时，该语音处理模块50将该输入语音进行的子音频率范围调整，产生中频或高频的修正语音。若噪音分析模块40分析得知该噪音频率范围为一中频噪音时，例如该中频噪音为6000到8000赫兹之间时，该语音处理模块50将该输入语音进行的子音频率范围调整，成为高频或低频的修正语音。且本发明并不限定环境噪音的一噪音频率范围只能有一个，即环境噪音可能分布于不同的频率，语音处理模块50将该输入语音的子音进行频率调整到「干净」的区间，也就是不会被环境噪音干扰的频率。调整后的该修正语音最高不超过12000赫兹，最低不低于3000赫兹，但本发明并不限于此数值。
且于本发明的另一实施例中，音处理模块50将输入语音中的子音频率范围朝向改变较小的频率区域调整，也就是在子音频率范围调整后，使得产生的该修正语音与该输入语音之间的频率差距最小。另一方面，语音处理模块50不处理该输入语音中的元音，以避免输入语音完全失真。
最后扬声模块60电性连接该语音处理模块50，用以播放该输出语音。扬声模块60可以为耳机或喇叭，但本发明并不限于此。输出语音可包括修正语音，或是同时包括修正语音即输入语音。如此一来，用户在使用时，扬声模块60播放的输出语音即可避开外界噪音的干扰。
需注意的是，声音播放装置10具有的各模块可以为硬件装置、软件程序结合硬件装置、韧体结合硬件装置等方式架构而成，例如可以将一计算机程序产品储存于一计算机可读取媒体中读取并执行以达成本发明的各项功能，但本发明并不以上述的方式为限。此外，本实施方式仅例示本发明的较佳实施例，为避免赘述，并未详加记载所有可能的变化组合。然而，本领域的通常知识者应可理解，上述各模块或元件未必皆为必要。且为实施本发明，亦可能包含其他较细节的现有模块或元件。各模块或元件皆可能视需求加以省略或修改，且任两模块间未必不存在其他模块或元件。
接着请参考图2为本发明的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法的步骤流程图。此处需注意的是，以下虽以上述声音播放装置10为例说明本发明的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，但本发明的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法并不以使用在上述相同结构的声音播放装置10为限。
首先声音播放装置10进行步骤201：取得一输入语音。
首先语音提供模块20用以取得一输入语音。输入语音可以为外界的语音、已经储存的语音或是文字转语音(text-to-speech，TTS)服务模块所产生的语音，但本发明并不限于此。
其次进行步骤202：检测环境噪音，并分析该环境噪音的一噪音频率范围。
其次噪音检测器30检测声音播放装置10外的环境噪音，并利用噪音分析模块40分析由噪音检测器30得到的该环境噪音的一噪音频率范围。噪音分析模块40可以将环境噪音分为高频噪音、中频噪音或低频噪音，其中该高频噪音为8000赫兹以上，该低频噪音为6000赫兹以下，该中频噪音为6000到8000赫兹之间，但本发明并不限于此区分方式。
接着语音处理模块50进行步骤203：判断该输入语音的一子音频率范围是否落入该噪音频率范围内。
语音处理模块50电性连接该噪音分析模块40，可判断该输入语音的一子音频率范围是否落入该噪音频率范围内。
当落入了噪音频率范围时，语音处理模块50可进行步骤204：将该输入语音的该子音频率范围进行调整以避开该噪音频率范围，藉以产生一修正语音。
接着也请同时参考图3A-3C关于本发明的噪音频率范围与子音频率范围的关系示意图。
语音处理模块50将该输入语音的子音进行频率调整以避开该噪音频率范围，藉以产生一修正语音。调整后的该修正语音最高不超过12000赫兹，最低不低于3000赫兹。且该语音处理模块50不处理该输入语音中的元音。因此如同图3A所示，当噪音分析模块40分析得知噪音频率范围N1为一高频噪音时，语音处理模块50将该输入语音中落入噪音频率范围N1的子音频率范围F1进行降频，以成为新的修正子音频率范围F1’。修正子音频率范围F1’不与噪音频率范围N1重叠，因此修正语音可以避开噪音频率范围N1的干扰。
另外，当噪音分析模块40分析得知噪音频率范围N1为一低频噪音时，语音处理模块50同样将该输入语音中的低频的子音频率范围F1进行调整，以利用升频或移频来避开低频的噪音频率范围N1。
接着如图3B所示，当噪音分析模块40分析得知噪音频率范围N2为一中频噪音时，该语音处理模块50将该输入语音中落入噪音频率范围N2的子音频率范围F2进行调整，例如进行移频以形成该修正语音。且语音处理模块50将该输入语音的子音频率范围f2朝向改变较小的频率区域调整，使得产生的该修正语音与该输入语音之间的频率差距最小。以图3B的实施例为例，子音频率范围F2可以升频或降频以避开噪音频率范围N2，但是当子音频率范围F2较为靠近噪音频率范围N2中高频的区域时，语音处理模块50将子音频率范围F2升频来得到修正子音频率范围F2’，而不选择将子音频率范围F2降频，使得子音频率范围F2与修正子音频率范围F2’之间的频率差距可以缩小。
最后进行步骤209：播放该输出语音。
最后扬声模块60播放出该输出语音。输出语音可以包括修正语音。就如同图3A或图3B所示，扬声模块60播放出如此一来，输出语音即可避开噪音的干扰。另外，也可以如图3C所示，扬声模块60播放出的该输出语音也可以同时包括输入语音与修正语音。以图3C的实施例为例，语音处理模块50可以将落入噪音频率范围N3的子音频率范围F3升频或降频，以避开噪音频率范围N3，所以会产生较高频的修正子音频率范围F3’及较低频的修正子音频率范围F3”。此时子音频率范围F3与修正子音频率范围F3’、修正子音频率范围F3”会同时存在，也可以根据子音频率范围F3选择频率差距较小的修正子音频率范围F3’。如此一来，扬声模块60播放出的该输出语音可以同时包括输入语音与修正语音，也就是最多可以有三个不同频率的子音同时存在，或是会有两个不同频率的子音同时存在。
此处需注意的是，本发明的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法并不以上述的步骤次序为限，只要能达成本发明的目的，上述的步骤次序亦可加以改变。
如此一来，根据上述实施方式，用户使用声音播放装置10时就可以避免持续产生的环境噪音的干扰。
需注意的是，上述实施方式仅例示本发明的较佳实施例，为避免赘述，并未详加记载所有可能的变化组合。然而，本领域的通常知识者应可理解，上述各模块或元件未必皆为必要。且为实施本发明，亦可能包含其他较细节的现有模块或元件。各模块或元件皆可能视需求加以省略或修改，且任两模块间未必不存在其他模块或元件。只要不脱离本发明基本架构者，皆应为本专利所主张的权利范围，而应以专利申请范围为准。

Claims (16)

1.一种检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，使用在一声音播放装置上，其特征在于，该方法包括以下步骤：
取得一输入语音；
检测一环境噪音，并分析该环境噪音的一噪音频率范围；
判断该输入语音的一子音频率范围是否落入该噪音频率范围内；
若是，将该输入语音的该子音频率范围进行调整以避开该噪音频率范围，藉以产生一修正语音；以及
播放一输出语音，其中该输出语音包括该修正语音。
2.如权利要求1所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
当该子音频率范围落在一高频的噪音频率范围时，将该子音频率范围进行调整。
3.如权利要求1所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
当该子音频率范围落在一低频的噪音频率范围时，将该子音频率范围进行调整。
4.如权利要求1所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
当该子音频率范围落在一中频的噪音频率范围时，将该子音频率范围进行调整。
5.如权利要求1到4的任一项所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，更包括以下步骤：
将该输入语音的该子音频率范围进行调整，以使得产生的该修正语音与该输入语音之间的频率差距最小。
6.如权利要求1到4的任一项所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，该输出语音更包括该输入语音。
7.如权利要求1到4的任一项所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，该修正语音最高不超过12000赫兹，最低不低于3000赫兹。
8.如权利要求1所述的检测环境噪音以改变播放语音频率的方法，其特征在于，该输入语音中的一元音频率不会进行调整。
9.一种声音播放装置，其特征在于，包括：
一语音提供模块，用以取得一输入语音；
一噪音检测器，电性连接该语音提供模块，用以检测一环境噪音；
一噪音分析模块，电性连接该噪音检测器，用以分析该环境噪音的一噪音频率范围；
一语音处理模块，电性连接该噪音分析模块，用以判断该输入语音的一子音频率范围是否落入该噪音频率范围内，若是，将该输入语音的该子音频率范围进行调整以避开该噪音频率范围，藉以产生一修正语音；以及
一扬声模块，电性连接该语音处理模块，用以播放一输出语音，其中该输出语音包括该修正语音。
10.如权利要求9所述的声音播放装置，其特征在于，当该语音处理模块判断当该子音频率范围落在一高频的噪音频率范围时，将该子音频率范围进行调整以形成该修正语音。
11.如权利要求9所述的声音播放装置，其中当该语音处理模块判断该子音频率范围落在一低频的噪音频率范围时，将该子音频率范围进行调整以形成该修正语音。
12.如权利要求9所述的声音播放装置，其特征在于，当该语音处理模块判断该子音频率范围落在一中频的噪音频率范围时，将该子音频率范围进行调整以形成该修正语音。
13.如权利要求9到12的任一项所述的声音播放装置，其特征在于，该语音处理模块将该输入语音的该子音频率范围进行调整，以使得产生的该修正语音与该输入语音之间的频率差距最小。
14.如权利要求9到12的任一项所述的声音播放装置，其特征在于，该输出语音更包括该输入语音。
15.如权利要求9到12的任一项所述的声音播放装置，其特征在于，该修正语音调整后最高不超过12000赫兹，最低不低于3000赫兹。
16.如权利要求9所述的声音播放装置，其特征在于，该语音处理模块不调整该输入语音中的一元音频率。
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