CN111757239B - 音频处理方法与音频处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音频处理方法与音频处理系统。此音频处理系统包含分类模块、转换模块、平移模块、宽广化模块及逆转换模块。在此音频处理方法中，首先提供声音信号。接着，提供多个类别。然后，根据这些类别来对声音信号进行分类步骤。接着，对声音信号进行转换步骤，以将声音信号转换至频域。然后，对声音信号的振幅信号进行平移步骤和加和步骤，以获得加和振幅信号。接着，对声音信号的相位信号进行分离步骤和加和步骤，以获得加和相位信号。然后，对加和振幅信号和加和相位信号进行逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化声音信号。

Description

音频处理方法与音频处理系统

技术领域

本发明涉及一种音频处理方法与音频处理系统，且特别涉及一种让音效更宽广与立体的音频处理方法与音频处理系统。

背景技术

当人听到由一音源产生的声音信号时，此声音信号通常会在两个不同的时间到达人的左耳与右耳，且具有不同的音量大小。人的大脑解读这些时间和音量大小的差异，而产生一听觉场景(auditory scene)。立体声(stereo)是一种听觉场景的产生方法，其是通过多个独立音效信道来提供声音频信号至多个扬声器，这些扬声器以对称的方式来排列，如此扬声器可产生听觉场景。一般而言，立体声是通过双声道来实现。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种音频处理方法与音频处理系统，以优化立体声的听觉场景。

根据本发明的一些实施例，在上述的音频处理方法中，首先提供一输入声音信号。接着，提供多个类别。这些类别是一对一地对应至多个处理参数组，每一处理参数组包含一平移角度曲线、一分离曲线以及一权重参数。然后，根据这些类别来对声音信号进行分类步骤，以获得输入声音信号所对应的输入声音类别，以及对应输入声音类别的平移角度曲线、分离曲线与权重参数，其中输入声音类别为上述类别的其中一者。接着，对输入声音信号进行转换步骤，以将输入声音信号转换至频域，并获得输入声音信号所对应的振幅信号和相位信号。然后，根据输入声音信号的输入声音类别以及输入声音类别所对应的平移角度曲线和权重参数，对输入声音信号所对应的振幅信号进行平移步骤，以获得输入声音信号的加权平移振幅信号。接着，将加权平移振幅信号加和，以获得加和振幅信号。然后，根据输入声音信号的输入声音类别以及输入声音类别所对应的分离曲线和权重参数，对输入声音信号所对应的相位信号进行分离步骤，以获得输入声音信号的加权分离相位信号。当加权平移振幅信号的数量以及加权分离相位信号的数量为一时，对加权平移振幅信号和加权分离相位信号进行逆转换步骤，以获得对应至时域的已优化声音信号。

根据本发明的一实施例，在上述的平移步骤中，首先根据输入声音类别所对应的平移角度曲线来计算一平移曲线。接着，将输入声音类别所对应的平移曲线乘以子声音类别所对应的权重参数，以获得输入声音信号所对应的加权平移曲线。接着，将输入声音信号所对应的振幅信号乘以相应的加权平移曲线，以获得上述的加权平移振幅信号。

根据本发明的一实施例，在上述的分离步骤中，首先将输入声音信号所对应的相位信号与相应的分离曲线相加，以获得输入声音信号所对应的一分离相位信号。接着，将分离相位信号与相应的权重参数相乘，以获得上述的加权分离相位信号。

根据本发明的一实施例，当加权平移振幅信号的数量以及加权分离相位信号的数量大于一时，将加权平移振幅信号加总以获得加和振幅信号，以及将加权分离相位信号加和以获得一加和相位信号；以及对加和振幅信号和加和相位信号进行逆转换步骤，以获得对应至时域的已优化声音频信号。

根据本发明的一实施例，上述的转换步骤为傅立叶变换(Fourier Transform)，上述的逆转换步骤为逆傅立叶变换(Inverse Fourier Transform)。

根据本发明的一些实施例，在上述的音频处理方法中，首先提供输入声音信号，其中此输入声音信号包含左声道输入信号和右声道输入信号。接着，提供多个类别。这些类别是一对一地对应至多个处理参数组，每一处理参数组包含平移角度曲线、第一分离曲线、第二分离曲线以及一权重参数，其中第一分离曲线是对应至左声道，第二分离曲线是对应右声道。然后，根据这些类别来对左声道输入信号进行第一分类步骤，以获得左声道输入信号所对应的一左声道声音类别，并根据左声道声音类别来获得左声道输入信号所对应的左声道平移角度曲线、左声道分离曲线与左声道权重参数。接着，根据上述的类别来对右声道输入信号进行第二分类步骤，以获得右声道输入信号所对应的一右声道声音类别，并根据右声道输入信号所对应的右声道声音类别来获得右声道平移角度曲线、右声道分离曲线与右声道权重参数。左声道声音类别为上述的类别的其中一者，右声道声音类别为上述的类别之其中一者。接着，进行左声道音频调整步骤。在左声道音频调整步骤中，首先进行第一转换步骤，以将左声道输入信号转换至频域，并获得左声道输入信号所对应的左声道振幅信号和左声道相位信号。然后，根据左声道输入信号所对应的左声道平移角度曲线和左声道权重参数，对左声道输入信号所对应的左声道振幅信号进行第一平移步骤，以获得左声道输入信号的左声道加权平移振幅信号。然后，根据左声道输入信号所对应的左声道分离曲线和左声道权重参数，对左声道输入信号所对应之左声道相位信号进行第一分离步骤，以获得左声道输入信号的左声道加权分离相位信号。然后，当左声道加权平移振幅信号的数量以及左声道加权分离相位信号的数量为一时，对左声道加权平移振幅信号和左声道加权分离相位信号进行第一逆转换步骤，以获得对应至时域的已优化左声道声音信号。接着，进行右声道音频调整步骤。在右声道音频调整步骤中，首先进行第二转换步骤，以将右声道输入信号转换至频域，并获得右声道输入信号所对应的右声道振幅信号和右声道相位信号。然后，根据右声道输入信号所对应的右声道平移角度曲线和右声道权重参数，对右声道输入信号所对应的右声道振幅信号进行第二平移步骤，以获得右声道输入信号的右声道加权平移振幅信号。然后，根据右声道输入信号所对应的右声道分离曲线和右声道权重参数，对右声道输入信号所对应的右声道相位信号进行一第二分离步骤，以获右声道输入信号的右声道加权分离相位信号。后，当右声道加权平移振幅信号的数量以及右声道加权分离相位信号的数量为一时，对右声道加权平移振幅信号和右声道加权分离相位信号进行第二逆转换步骤，以获得对应至时域的已优化右声道声音信号。

根据本发明的一实施例，在上述的第一平移步骤中，首先根据左声道平移角度曲线来计算一左声道平移曲线。然后，将左声道平移曲线乘以左声道权重参数，以获得左声道输入信号所对应的左声道加权平移曲线。接着，将左声道振幅信号乘以相应的左声道加权平移曲线，以获得上述的左声道加权平移振幅信号。

根据本发明的一实施例，在上述的第一分离步骤，首先将左声道输入信号所对应的左声道相位信号与相应的左声道分离曲线相加，以获得左声道输入信号所对应的一左声道分离相位信号。然后，将左声道分离相位信号与相应的左声道权重参数相乘，以获得左声道加权分离相位信号。

根据本发明的一实施例，在上述的第二平移步骤中，首先根据右声道平移角度曲线来计算一右声道平移曲线。接着，将右声道平移曲线乘以右声道权重参数，以获得右声道输入信号所对应的一右声道加权平移曲线。然后，将右声道振幅信号乘以相应的右声道加权平移曲线，以获得上述的右声道加权平移振幅信号。

根据本发明的一实施例，当右声道声音类别的数量为一时，在上述的第二分离步骤中，首先将右声道输入信号所对应的右声道相位信号与相应的右声道分离曲线相加，以获得右声道输入信号所对应的一右声道分离相位信号。接着，将右声道分离相位信号与相应的右声道权重参数相乘，以获得上述的右声道加权分离相位信号。

根据本发明的一实施例，当左声道加权平移振幅信号的数量以及左声道加权分离相位信号的数量大于一时，将左声道加权平移振幅信号加和，以获得一左声道加和振幅信号，以及将左声道加权分离相位信号加和，以获得一左声道加和相位信号；以及对左声道加和振幅信号和左声道加和相位信号进行第一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化左声道声音信号。

根据本发明的一实施例，当右声道加权平移振幅信号的数量以及右声道加权分离相位信号的数量大于一时，将右声道加权平移振幅信号加和，以获得右声道加和振幅信号，以及将右声道加权分离相位信号加和，以获得右声道加和相位信号；以及对右声道加和振幅信号和右声道加和相位信号进行第二逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化右声道声音信号。

根据本发明的一实施例，上述的第一转换步骤和第二转换步骤为傅立叶变换，上述的第一逆转换步骤和第二逆转换步骤为逆傅立叶变换。

根据本发明的一些实施例，上述的音频处理系统包含分类模块、转换模块、左声道平移模块、右声道平移模块、左声道宽广化模块、右声道宽广化模块以及逆转换模块。分类模块是用以储存多个处理参数组。这些处理参数组是一对一地对应至多个类别，每一处理参数组包含一平移角度曲线、对应至左声道的一第一分离曲线、对应至右声道的一第二分离曲线以及一权重参数。上述的分类模块还用以根据上述的类别来对左声道输入信号和右声道输入信号进行第一分类步骤和第二分类步骤，以获得左声道输入信号所对应的左声道声音类别、左声道平移角度曲线、左声道分离曲线与左声道权重参数，以及获得右声道输入信号所对应的右声道声音类别、右声道平移曲线、右声道分离曲线与右声道权重参数，其中左声道声音类别为上述的类别的其中一者，右声道声音类别为上述的类别的其中一者。转换模块是用以对左声道输入信号和右声道输入信号进行转换步骤，以将左声道输入信号和右声道输入信号转换至频域，并获得左声道输入信号所对应的一左声道振幅信号和一左声道相位信号，以及获得右声道输入信号所对应的一右声道振幅信号和一右声道相位信号。左声道平移模块是用以根据左声道输入信号所对应的左声道平移角度曲线和左声道权重参数，对左声道输入信号所对应的左声道振幅信号进行一第一平移步骤，以获得左声道输入信号的左声道加权平移振幅信号。右声道平移模块是用以根据右声道输入信号所对应的右声道平移角度曲线和右声道权重参数，对右声道输入信号所对应的右声道振幅信号进行一第二平移步骤，以获得右声道输入信号的右声道加权平移振幅信号。左声道宽广化模块是用以根据左声道输入信号所对应的左声道分离曲线和左声道权重参数，对左声道输入信号所对应的左声道相位信号进行第一分离步骤，以获得左声道输入信号的左声道加权分离相位信号。右声道宽广化模块是用以根据右声道输入信号所对应的右声道分离曲线和右声道权重参数，对右声道输入信号所对应的右声道相位信号进行一第二分离步骤，以获得右声道输入信号的右声道加权分离相位信号。逆转换模块是用以于左声道加权平移振幅信号的数量以及左声道加权分离相位信号的数量为一时，对左声道加权平移振幅信号和左声道加权分离相位信号进行第一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化左声道声音信号。逆转换模块也用以于右声道加权平移振幅信号的数量以及右声道加权分离相位信号的数量为一时，对右声道加权平移振幅信号和右声道加权分离相位信号进行第二逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化右声道声音信号。

根据本发明的一实施例，在前述的第一平移步骤中，当左声道声音类别的数量为一时，左声道平移模块还用以根据左声道平移角度曲线来计算一左声道平移曲线；将左声道平移曲线乘以左声道权重参数，以获得左声道输入信号所对应的左声道加权平移曲线；以及将左声道振幅信号乘以相应的左声道加权平移曲线，以获得上述的左声道加权平移振幅信号。

根据本发明的一实施例，在前述的第一分离步骤中，当左声道声音类别的数量为一时，左声道宽广化模块还用以将左声道相位信号与左声道分离曲线相加，以获得左声道输入信号所对应的一左声道分离相位信号；以及将左声道分离相位信号与左声道权重参数相乘，以获得上述的左声道加权分离相位信号。

根据本发明的一实施例，在前述的第二平移步骤中，当右声道声音类别的数量为一时，右声道平移模块还用以根据右声道平移角度曲线来计算一右声道平移曲线；将右声道平移曲线乘以右声道权重参数，以获得右声道输入信号所对应的一右声道加权平移曲线；以及将右声道振幅信号乘以相应的右声道加权平移曲线，以获得上述的右声道加权平移振幅信号。

根据本发明的一实施例，在前述的第二分离步骤中，当右声道声音类别的数量为一时，右声道宽广化模块更用以将右声道相位信号与右声道分离曲线相加，以获得右声道输入信号所对应的一右声道分离相位信号；以及将右声道分离相位信号与相应的右声道权重参数相乘，以获得上述的右声道加权分离相位信号。

根据本发明的一实施例，逆转换模块还用以于前述左声道加权平移振幅信号的数量以及前述左声道加权分离相位信号的数量大于一时，将左声道加权平移振幅信号加和，以获得左声道加和振幅信号，以及将左声道加权分离相位信号加和，以获得左声道加和相位信号；对左声道加和振幅信号和左声道加和相位信号进行第一逆转换步骤，以获得对应至时域的已优化左声道声音信号。

根据本发明的一实施例，逆转换模块还用以于前述右声道加权平移振幅信号的数量以及前述右声道加权分离相位信号的数量大于一时，将右声道加权平移振幅信号加和，以获得右声道加和振幅信号，以及将右声道加权分离相位信号加和，以获得右声道加和相位信号；对右声道加和振幅信号和右声道加和相位信号进行第二逆转换步骤，以获得对应至时域的已优化右声道声音信号。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下：

[图1]示出了根据本发明实施例的音频处理系统的功能方框示意图；

[图2a]示出了根据本发明实施例的对应至一类别的平移曲线；

[图2b]示出了根据本发明实施例的对应至一类别的平移曲线；

[图2c]示出了根据本发明实施例的左声道分离曲线和右声道分离曲线；

[图3]示出了根据本发明实施例的音频处理方法的流程示意图；

[图4]示出了根据本发明实施例的左声道调整步骤的流程示意图；以及

[图5]示出了根据本发明实施例的右声道调整步骤的流程示意图。

具体实施方式

关于本文中所使用的『第一』、『第二』、…等，并非特别指次序或顺序的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

请参照图1，其示出了根据本发明实施例的音频处理系统100的功能方框示意图。音频处理系统100是用以外部输入的声音信号，以优化其声音表现。此声音信号包含左声道信号和右声道信号。在本发明的实施例中，声音信号可由多种不同声音信号所组成。为了方便说明，以下的实施例的输入声音信号包含演讲和音乐两种不同声音信号，但本发明的实施例并不受限于此。

音频处理系统100包含分类模块110、转换模块120、左声道平移模块130、右声道平移模块140、左声道宽广化模块150、右声道宽广化模块160以及逆转换模块170。分类模块110是用以对左声道信号和右声道信号进行分类步骤。在本发明的实施例中，分类模块110储存有多个处理参数组和多个类别标签C₁-C_n，其中这些处理参数组是一对一地对应至这些类别标签C₁-C_n，而每个类别标签代表一种声音信号的类别，例如演讲或音乐。在本发明的实施例中，分类模块110是通过机器学习(Machine Leaning；ML)技术来实现，但本发明的实施例并不受限于此。

每个处理参数组包含一个平移角度(panning angle)曲线、一个对应至左声道的分离(separation)曲线、一个对应至右声道的分离曲线以及一个权重参数。请同时参照图2a和图2b，图2a示出了对应音乐类别的平移角度曲线PC1，而图2b示出了对应演讲类别的平移角度曲线PC2。在图2a和图2b中，平移角度曲线PC1和PC2是代表时间对平移角度(panningangle)的关系，其中平移角度是代表声音信号在左右方向上的角度，以指出声音信号的方向性。在本实施例中，平移角度曲线PC1是代表对应至音乐类别的平移角度曲线，其中平移角度曲线PC1可以下式表示：

θ1＝0.01x sin70t (1)

其中θ1代表平移角度，t代表时间。平移角度曲线PC2是代表对应至演讲类别的平移角度曲线，其中平移角度曲线PC2可以下式表示：

θ2＝0.1x sin50t (2)

其中θ2代表平移角度。在本实施例中，θ1和θ2之单位为rad。

由上式(1)和(2)可知，在本实施例中对应至音乐类别的平移角度曲线PC1和对应至演讲类别的平移角度曲线PC2为正弦函数，但本发明的实施例并不受限于此。

请参照图2c，其示出了对应演讲类别的左声道的分离曲线SC1和右声道的分离曲线SC2。如图2c所示，左声道的分离曲线SC1和右声道的分离曲线SC2是代表分离相位角的角度与频谱频率S之间的关系，其中分离相位角度是代表声音信号中不同频率所对应的相位角之间的相位角度差值。在本实施例中，左声道的分离曲线SC1和右声道的分离曲线SC2是对应至演讲类别。左声道的分离曲线SC1可以下式表示：

其中

代表左声道的分离相位角度，

代表最大分离相位角度，f₁和f₂为默认的频率值，其可根据使用者需求来进行调整。右声道的分离曲线SC2可以下式表示：

其中

代表右声道的分离相位角度。在本发明的一实施例中，

f₁＝700，f₂＝0.5，但本发明的实施例并不受限于此。

由上式(3)和(4)可知，在本实施例中，左声道的分离曲线SC1和右声道的分离曲线SC2彼此反相，但本发明的实施例并不受限于此。另外，在本实施例中，对应音乐类别的左声道的分离曲线和右声道的分离曲线为常数函数，且其常数为0。

如此，分类模块110储存类别标签C₁-C_n、平移角度曲线Sh₁-Sh_n、左声道的分离曲线LSe₁-LSe_n、右声道的分离曲线RSe₁-RSe_n以及权重参数W₁-W_n，其中平移角度曲线Sh₁、左声道的分离曲线LSe₁、右声道的分离曲线RSe₁以及权重参数W₁组成一个处理参数组且对应至类别标签C₁；平移角度曲线Sh₂、左声道的分离曲线LSe₂、右声道的分离曲线RSe₂以及权重参数W₂组成一个处理参数组且对应至类别标签C₂；平移角度曲线Sh_n、左声道的分离曲线LSe_n、右声道的分离曲线RSe_n以及权重参数W_n组成一个处理参数组且对应至类别标签C_n。

当分类模块110对左声道输入信号和右声道输入信号进行分类步骤时，分类模块110会根据类别标签C₁-C_n来对左声道输入信号和右声道输入信号进行分类。例如，左声道输入信号经分类后会对应至演讲类别以及声音类别。换句话说，左声道输入信号包含演讲类别的音频成分以及声音类别的音频成分。又例如，右声道输入信号经分类后会对应至演讲类别以及声音类别。换句话说，右声道输入信号包含演讲类别的音频成分以及声音类别的音频成分。

在本发明的一实施例中，分类模块110是根据左声道输入信号和右声道输入信号的音频特征进行分类，并对不同的类别提供不同的权重值。这些权重值即为上述的权重参数W₁-W_n。

如此，当分类模块110对左声道输入信号进行分类步骤后，可获得左声道输入信号所对应的至少一个类别(以下称为左声道声音类别)以及对应此左声道声音类别的平移角度曲线(以下称为左声道平移角度曲线)、分离曲线(以下称为左声道分离曲线)以及权重参数(以下称为左声道权重参数)。类似地，当分类模块110对右声道输入信号进行分类步骤后，可获得右声道输入信号所对应的至少一个类别(以下称为右声道声音类别)以及对应此右声道声音类别的平移角度曲线(以下称为右声道平移角度曲线)、分离曲线(以下称为右声道分离曲线)以及权重参数(以下称为右声道权重参数)。

例如，本实施例的左声道输入信号对应至演讲类别标签C₁和音乐类别标签C₂。通过演讲类别标签C₁，左声道输入信号是对应至左声道平移角度曲线Sh₁、左声道分离曲线LSe₁和左声道权重参数W₁。通过音乐类别标签C₂，左声道输入信号是对应至左声道平移角度曲线Sh₂、左声道分离曲线LSe₂和左声道权重参数W₂。再例如，本实施例的右声道输入信号对应至演讲类别标签C₁和音乐类别标签C₂。通过演讲类别标签C₁，右声道输入信号是对应至右声道平移角度曲线Sh₁、右声道分离曲线RSe₁和右声道权重参数W₁。通过音乐类别标签C₂，右声道输入信号是对应至右声道平移角度曲线Sh₂、右声道分离曲线RSe₂和右声道权重参数W₂。

转换模块120是用以对左声道输入信号和右声道输入信号进行转换步骤，以将左声道输入信号和右声道输入信号转换至频域，并获得左声道输入信号所对应的左声道振幅信号和左声道相位信号，以及获得右声道输入信号所对应的右声道振幅信号和右声道相位信号。例如，将左声道输入信号被转换为左声道振幅信号LSA和左声道相位信号LSP。又例如，右声道输入信号被转换为右声道振幅信号RSA和右声道相位信号RSP。在本实施例中，转换模块120是利用傅立叶变换(Fourier Transform)来将左声道输入信号和右声道输入信号转换至频域，但本发明的实施例并不受限于此。

左声道平移模块130是用以对左声道振幅信号LSA进行第一平移步骤，以根据左声道输入信号的类别来相应地调整左声道输入信号的方向性。在本发明的实施例中，经过分类模块110的分类步骤后，左声道输入信号是对应至至少一个类别标签的左声道平移角度曲线以及左声道权重参数。在第一平移步骤中，左声道平移模块130先根据左声道平移角度曲线来计算左声道输入信号所对应的左声道平移曲线。左声道平移曲线P_L(θ)可以下式表示：

其中θ为前述的平移角度，例如θ1或θ2。

然后，将左声道输入信号所对应的左声道平移曲线乘以相应的左声道权重参数，以获得左声道加权平移曲线。接着，左声道平移模块130再将左声道振幅信号LSA乘以相应的左声道加权平移曲线，以获得左声道加权平移振幅信号。在第一平移步骤后，左声道平移模块130还进行一第一加和步骤，以将所有的左声道加权平移振幅信号加和，而获得一左声道加和振幅信号。

例如，左声道输入信号对应至演讲类别标签C₁，则左声道平移模块130先根据左声道平移角度曲线Sh₁来计算出左声道平移曲线P_L(Sh₁)，再将左声道平移曲线和左声道权重参数W₁相乘，以获得左声道加权平移曲线(W₁*P_L(Sh₁))。接着，再将左声道振幅信号LSA乘以左声道加权平移曲线，以获得一个左声道加权平移振幅信号(LSA*W₁*P_L(Sh₁))。又例如，左声道输入信号也对应至音乐类别标签C₂，则左声道平移模块130先根据左声道平移角度曲线Sh₂来计算出左声道平移曲线P_L(Sh₂)，再将左声道平移曲线和左声道权重参数W₂相乘，以获得左声道加权平移曲线(W₂*P_L(Sh₂))。接着，再将左声道振幅信号LSA乘以左声道加权平移曲线，以获得另一个左声道加权平移振幅信号(LSA*W₂*P_L(Sh₂))。然后，左声道平移模块130将上述的左声道加权平移振幅信号加和，以获得左声道加和振幅信号(LSA*W₁*P_L(Sh₁)+LSA*W₂*P_L(Sh₂))。

在本发明的其他实施例中，左声道平移模块130可先将左声道平移曲线与左声道振幅信号LSA相乘，再将其乘积与左声道权重参数相乘。另外，若左声道输入信号仅对应至一个类别，则表示左声道平移模块130只会产生一个左声道加权平移振幅信号。如此，左声道平移模块130便会省略上述加和的步骤。

右声道平移模块140的功能系类似于左声道平移模块130。右声道平移模块140是用以对右声道输入信号所对应的右声道振幅信号RSA进行第二平移步骤，以根据右声道输入信号的类别来相应地调整右声道输入信号的方向性。在本发明的实施例中，经过分类模块110之分类步骤后，右声道输入信号是对应至少一个类别标签的右声道平移角度曲线以及右声道权重参数。在第二平移步骤中，右声道平移模块140先根据右声道平移角度曲线来计算右声道平移曲线。右声道平移曲线P_R(θ)可以下式表示：

其中θ为前述的平移角度，例如θ1或θ2。

然后，将右声道输入信号所对应的右声道平移曲线乘以相应的右声道权重参数，以获得相应的右声道加权平移曲线。接着，右声道平移模块140再将右声道输入信号所对应的右声道振幅信号RSA乘以相应的右声道加权平移曲线，以获得右声道加权平移振幅信号。在第二平移步骤后，右声道平移模块140还进行一第二加和步骤，以将所有的右声道加权平移振幅信号加和，而获得一右声道加和振幅信号。

例如，右声道输入信号对应至演讲类别标签C₁，则右声道平移模块140先根据右声道平移角度曲线Sh₁来计算出右声道平移曲线P_R(Sh₁)，再将右声道平移曲线和右声道权重参数W₁相乘，以获得右声道加权平移曲线(W₁*P_R(Sh₁))。接着，再将右声道振幅信号RSA乘以右声道加权平移曲线，以获得右声道加权平移振幅信号(RSA*W₁*P_R(Sh₁))。又例如，右声道输入信号也对应至音乐类别C₂，则右声道平移模块140先根据右声道平移角度曲线Sh₂来计算出右声道平移曲线P_R(Sh₂)，再将右声道平移曲线和右声道权重参数W₂相乘，以获得右声道加权平移曲线(W₂*P_R(Sh₂))。接着，再将右声道振幅信号RSA乘以右声道加权平移曲线，以获得右声道加权平移振幅信号(RSA*W₂*P_R(Sh₂))。然后，右声道平移模块140将上述的右声道加权平移振幅信号加和，以获得右声道加和振幅信号(RSA*W₁*P_R(Sh₁)+RSA*W₂*P_R(Sh₂))。

在本发明的其他实施例中，右声道平移模块140可先将右声道平移曲线与右声道振幅信号RSA相乘，再将其乘积与右声道权重参数相乘。另外，若右声道输入信号仅对应至一个类别，则表示右声道平移模块140只会产生一个右声道加权平移振幅信号。如此，右声道平移模块140便会省略上述加和的步骤。

左声道宽广化模块150是用以对左声道输入信号所对应的左声道相位信号进行第一分离步骤，以根据左声道输入信号的类别来相应地调整左声道输入信号的宽广程度。在本发明的实施例中，左声道输入信号是对应至至少一个类别标签与其左声道分离曲线和左声道权重参数。在第一分离步骤中，左声道宽广化模块150先将左声道输入信号所对应的左声道相位信号LSP与左声道分离曲线相加，以获得左声道输入信号所对应的左声道分离相位信号。接着，左声道宽广化模块150再将左声道输入信号所对应的左声道分离相位信号乘以相应的左声道权重参数，以获得左声道加权分离相位信号。在第一分离步骤后，左声道宽广化模块150还进行一第三加和步骤，以将所有的左声道加权分离相位信号加和，而获得一左声道加和相位信号。

例如，左声道输入信号是对应至演讲类别标签C₁，则左声道宽广化模块150将左声道相位信号LSP和左声道分离曲线LSe₁相加，以获得左声道分离相位信号(LSP+LSe₁)。接着，再将此左声道分离相位信号乘以左声道权重参数，以获得左声道加权分离相位信号((LSP+LSe₁)*W₁)。又例如，左声道输入信号也对应至音乐类别标签C₂，则左声道宽广化模块150将左声道相位信号LSP和左声道分离曲线LSe₂相加，以获得左声道分离相位信号(LSP+LSe₂)。接着，再将此左声道分离相位信号乘以左声道权重参数，以获得左声道加权分离相位信号((LSP+LSe₂)*W₂)。然后，左声道宽广化模块150将上述的左声道加权分离相位信号加和，以获得左声道加和相位信号((LSP+LSe₁)*W₁+(LSP+LSe₂)*W₂)。

另外，若左声道输入信号仅对应至一个类别，则表示左声道宽广化模块150只会产生一个左声道加权分离相位信号。如此，左声道宽广化模块150便会省略上述加和的步骤。

右声道宽广化模块160是类似于左声道宽广化模块150。右声道宽广化模块160是用以对右声道输入信号所对应的右声道相位信号进行第二分离步骤，以根据右声道输入信号的类别来相应地调整右声道输入信号的宽广程度。在本发明的实施例中，右声道输入信号是对应至至少一个类别标签与其右声道分离曲线和右左声道权重参数。在第二分离步骤中，右声道宽广化模块160先将右声道输入信号所对应的右声道相位信号RSP与右声道分离曲线相加，以获得右声道输入信号所对应的右声道分离相位信号。接着，右声道宽广化模块160再将右声道输入信号所对应的右声道分离相位信号乘以相应的右声道权重参数，以获得右声道加权分离相位信号。在第二分离步骤后，右声道宽广化模块160还进行一第四加和步骤，以将所有的右声道加权分离相位信号加和，而获得一右声道加和相位信号。

例如，右声道输入信号是对应至演讲类别标签C₁，则右声道宽广化模块160将右声道相位信号RSP和右声道分离曲线RSe₁相加，以获得右声道分离相位信号(RSP+RSe₁)。接着，再将此右声道分离相位信号乘以右声道权重参数，以获得右声道加权分离相位信号((RSP+RSe₁)*W₁)。又例如，右声道输入信号对应至音乐类别标签C₂，则右声道宽广化模块160将右声道相位信号RSP和右声道分离曲线RSe₂相加，以获得右声道分离相位信号(RSP+RSe₂)。接着，再将此右声道分离相位信号乘以右声道权重参数，以获得右声道加权分离相位信号((RSP+RSe₂)*W₂)。然后，右声道宽广化模块160将上述之右声道加权分离相位信号加和，以获得右声道加和相位信号((RSP+RSe₁)*W₁+(RSP+RSe₂)*W₂)。

另外，若右声道输入信号仅对应至一个类别，则表示右声道宽广化模块160只会产生一个右声道加权分离相位信号。如此，右声道宽广化模块160便不会进行上述加和的步骤。

逆转换模块170是用以对左声道加和振幅信号、左声道加和相位信号、右声道加和振幅信号以及右声道加和相位信号进行一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化左声道声音信号以及一已优化右声道声音信号。例如，逆转换模块170是对左声道加和振幅信号和左声道加和相位信号进行逆转换步骤，以获得已优化左声道声音信号。又例如，逆转换模块170是对右声道加和振幅信号和右声道加和相位信号进行逆转换步骤，以获得已优化右声道声音信号。在本实施例中，上述的逆转换步骤为逆傅立叶变换(Inverse FourierTransform)，但本发明的实施例并不受限于此。

在本发明的一实施例中，当左声道输入信号仅对应至一个类别时，则表示此实施例中只有一个左声道加权平移振幅信号和一个左声道加权分离相位信号。如此，逆转换模块170便会对左声道加权平移振幅信号和左声道加权分离相位信号进行前述的逆转换步骤。类似地，在本发明的另一实施例中，当右声道输入信号仅对应至一个类别时，则表示此实施例中只有一个右声道加权平移振幅信号和一个右声道加权分离相位信号。如此，逆转换模块170便会对右声道加权平移振幅信号和右声道加权分离相位信号进行前述的逆转换步骤。

在本发明的又一实施例中，音频输出模块180是用以输出已优化左声道声音信号以及已优化右声道声音信号。在本实施例中，音频输出模块180为声卡(sound card)，但本发明的实施力并不受限于此。

由上述实施例可知，音频处理系统100是对输入声音信号进行分类，以利用不同的处理参数组来对不同类别的子声音信号进行处理，以优化输入声音信号的声音效果。由于处理参数组包含平移曲线、分离曲线以及权重参数，音频处理系统100可使得输入声音信号的立体声音效果和宽广效果更为明显，且可让左右声道的切换更为平滑。

请参照图3，其示出了根据本发明实施例的音频处理系统100所对应的音频处理方法300的流程示意图。在音频处理方法300中，首先进行步骤310，以提供输入声音信号。接着，进行步骤320，以提供多个类别(即类别标签)与处理参数组。在本发明的实施例中，这些类别与处理参数组预先设定于分类模块110中。然后，进行步骤330，以根据类别来对输入声音信号进行分类。在本发明的实施例中，步骤330是利用分类模块110来进行。接着，分别进行左声道调整步骤340和右声道调整步骤350，以获得已优化左声道声音信号和已优化右声道声音信号。然后，进行步骤360，以输出已优化左声道声音信号和已优化右声道声音信号。

请参照图4，其示出了根据本发明实施例的左声道调整步骤340的流程示意图。在左声道调整步骤340中，首先进行步骤341，以利用转换模块120来进行前述的转换步骤，以将左声道输入信号转换至频域。然后，进行步骤342-343以及步骤344-345，以利用处理参数组来处理左声道输入信号的频谱。在步骤342中，对左声道振幅信号进行第一平移步骤，而获得多个左声道加权平移振幅信号。接着，在步骤343中，将左声道加权平移振幅信号加和，以获得左声道加和振幅信号。在本发明的实施例中，步骤342-343是利用左声道平移模块130来进行。在步骤344中，对左声道相位信号进行第一分离步骤，以获得多个左声道加权分离相位信号。接着，在步骤345中，将左声道加权分离相位信号加和，以获得左声道加和相位信号。在本发明的实施例中，步骤344-345是利用左声道宽广化模块150来进行。在步骤342-345之后，接着进行步骤346，以对左声道加和振幅信号和左声道加和相位信号进行逆转换步骤，而获得对应至时域的已优化左声道声音信号。在本发明的实施例中，步骤346是利用逆转换模块170来进行。

另外，当左声道输入信号仅对应至一个类别时，前述的左声道加权平移振幅信号和左声道加权分离相位信号的数量仅会有一个。如此，前述的步骤343和345可被省略，而前述的步骤346则对此左声道加权平移振幅信号和左声道加权分离相位信号进行逆转换步骤。

请参照图5，其示出了根据本发明实施例的右声道调整步骤350的流程示意图。在右声道调整步骤350中，首先进行步骤351，以利用转换模块120来进行前述的转换步骤，以将右声道输入信号转换至频域。然后，进行步骤352-353以及步骤354-355，以利用处理参数组来处理右声道输入信号的频谱。在步骤352中，对右声道振幅信号进行第二平移步骤，而获得多个右声道加权平移振幅信号。接着，在步骤353中，将右声道加权平移振幅信号加和，以获得右声道加和振幅信号。在本发明的实施例中，步骤352-353是利用右声道平移模块140来进行。在步骤354中，对右声道相位信号进行第二分离步骤，以获得多个右声道加权分离相位信号。接着，在步骤355中，将右声道加权分离相位信号加和，以获得右声道加和相位信号。在本发明的实施例中，步骤354-355是利用右声道宽广化模块160来进行。在步骤352-355之后，接着进行步骤356，以对左声道加和振幅信号和左声道加和相位信号进行逆转换步骤，而获得对应至时域的已优化右声道声音信号。在本发明的实施例中，步骤356是利用逆转换模块170来进行。

另外，当右声道输入信号仅对应至一个类别时，前述的右声道加权平移振幅信号和右声道加权分离相位信号的数量仅会有一个。如此，前述的步骤353和355可被省略，而前述的步骤356则对此右声道加权平移振幅信号和右声道加权分离相位信号进行逆转换步骤。

虽然本发明已以多个实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修饰，因此本发明的保护范围当以所附的权利要求范围所界定者为准。

【符号说明】

100：音频处理系统

110：分类模块

120：转换模块

130：左声道平移模块

140：右声道平移模块

150：左声道宽广化模块

160：右声道宽广化模块

170：逆转换模块

180：音频输出模块

300：音频处理方法

310-360：步骤

341-346：步骤

351-356：步骤

C₁-C_n：类别标签

LSe₁-LSe_n：左声道分离曲线

PC1、PC2：平移角度曲线

SC1：左声道分离曲线

SC2：右声道分离曲线

RSe₁-RSe_n：右声道分离曲线

Sh₁-Sh_n：平移曲线

W₁-W_n：权重参数

Claims (10)

1.一种音频处理方法，包含：

提供一输入声音信号；

提供多个类别，其中，该多个类别一对一地对应至多个处理参数组，每个处理参数组包含一平移角度曲线、一分离曲线以及一权重参数；

根据该多个类别来对该输入声音信号进行一分类步骤，以获得该输入声音信号所对应的至少一输入声音类别，以及对应该至少一输入声音类别的该平移角度曲线、该分离曲线与该权重参数，其中该至少一输入声音类别为该多个类别的其中至少一者；

对该输入声音信号进行一转换步骤，以将该输入声音信号转换至频域，并获得该输入声音信号所对应的一振幅信号和一相位信号；

根据该输入声音信号的该至少一输入声音类别以及该至少一输入声音类别所对应的该平移角度曲线和该权重参数，对该振幅信号进行一平移步骤，以获得该输入声音信号的至少一加权平移振幅信号；

根据该输入声音信号的该至少一输入声音类别以及该至少一输入声音类别所对应的该分离曲线和该权重参数，对该相位信号进行一分离步骤，以获得该输入声音信号的至少一加权分离相位信号；

其中，当该至少一加权平移振幅信号的数量以及该至少一加权分离相位信号的数量为一时，对该加权平移振幅信号和该加权分离相位信号进行一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化声音信号，

其中，所述平移角度曲线是代表时间对平移角度的关系，其中，所述平移角度是代表所述输入声音信号在左右方向上的角度，以指出所述输入声音信号的方向性，所述分离曲线代表分离相位角度与频谱频率之间的关系，其中所述分离相位角度是代表所述输入声音信号中不同频率所对应的相位角之间的相位角度差值。

2.根据权利要求1所述的音频处理方法，其中，该平移步骤包含：

根据该至少一输入声音类别所对应的该平移角度曲线来计算一平移曲线；

将该至少一输入声音类别所对应的该平移曲线乘以该至少一输入声音类别所对应的该权重参数，以获得该输入声音信号所对应的一加权平移曲线；以及

将该振幅信号乘以相应的该加权平移曲线，以获得该至少一加权平移振幅信号。

3.根据权利要求1所述的音频处理方法，其中，该分离步骤包含：

将该相位信号与相应的该分离曲线相加，以获得该输入声音信号所对应的一分离相位信号；以及

将该分离相位信号与相应的该权重参数相乘，以获得该至少一加权分离相位信号。

4.根据权利要求1所述的音频处理方法，其中：

当该至少一加权平移振幅信号的数量以及该至少一加权分离相位信号的数量大于一时，将多个加权平移振幅信号加和以获得一加和振幅信号，以及将多个加权分离相位信号加和以获得一加和相位信号；以及

对该加和振幅信号和该加和相位信号进行一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化声音信号。

5.根据权利要求1所述的音频处理方法，其中，该转换步骤为傅立叶变换，该逆转换步骤为逆傅立叶变换。

6.一种音频处理方法，包含：

提供一输入声音信号，其中，该输入声音信号包含一左声道输入信号和一右声道输入信号；

提供多个类别，其中，该多个类别一对一地对应至多个处理参数组，每个处理参数组包含一平移角度曲线、一第一分离曲线、一第二分离曲线以及一权重参数，其中该第一分离曲线对应至左声道，该第二分离曲线对应至右声道；

根据该多个类别来对该左声道输入信号进行一第一分类步骤，以获得该左声道输入信号所对应的至少一左声道声音类别，并根据该至少一左声道声音类别来获得该左声道输入信号所对应的至少一左声道平移角度曲线、至少一左声道分离曲线与至少一左声道权重参数；

根据该多个类别来对该右声道输入信号进行一第二分类步骤，以获得该右声道输入信号所对应的至少一右声道声音类别，并根据该至少一右声道声音类别来获得该右声道输入信号所对应的至少一右声道平移角度曲线、至少一右声道分离曲线与至少一右声道权重参数，其中该至少一左声道声音类别为该多个类别的其中至少一者，该至少一右声道声音类别为该多个类别的其中至少一者；

进行一左声道音频调整步骤，包含：

进行一第一转换步骤，以将该左声道输入信号转换至频域，并获得该左声道输入信号所对应的一左声道振幅信号和一左声道相位信号；

根据该至少一左声道平移角度曲线和该至少一左声道权重参数，对该左声道振幅信号进行一第一平移步骤，以获得该左声道输入信号的至少一左声道加权平移振幅信号；

根据该至少一左声道分离曲线和该至少一左声道权重参数，对该左声道相位信号进行一第一分离步骤，以获得该左声道输入信号的至少一左声道加权分离相位信号；

当该至少一左声道加权平移振幅信号的数量以及该至少一左声道加权分离相位信号的数量为一时，对该左声道加权平移振幅信号和该左声道加权分离相位信号进行一第一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化左声道声音信号；以及

进行一右声道音频调整步骤，包含：

进行一第二转换步骤，以将该右声道输入信号转换至频域，并获得该右声道输入信号所对应的一右声道振幅信号和一右声道相位信号；

根据该右声道输入信号所对应的该至少一右声道平移角度曲线和该至少一右声道权重参数，对该右声道振幅信号进行一第二平移步骤，以获得该右声道输入信号的至少一右声道加权平移振幅信号；

根据该右声道输入信号所对应的该至少一右声道分离曲线和该至少一右声道权重参数，对该右声道输入信号所对应的该右声道相位信号进行一第二分离步骤，以获得该右声道输入信号的至少一右声道加权分离相位信号；

当该至少一右声道加权平移振幅信号的数量以及该至少一右声道加权分离相位信号的数量为一时，对该右声道加权平移振幅信号和该右声道加权分离相位信号进行一第二逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化右声道声音信号，

其中，所述左声道平移角度曲线是代表时间对左声道的平移角度的关系，其中，左声道的所述平移角度是代表所述左声道输入信号在左右方向上的角度，以指出所述左声道输入信号的方向性，所述右声道平移角度曲线是代表时间对右声道的平移角度的关系，其中，右声道的所述平移角度是代表所述右声道输入信号在左右方向上的角度，以指出所述右声道输入信号的方向性，所述左声道分离曲线代表左声道的分离相位角度与频谱频率之间的关系，其中左声道的所述分离相位角度是代表所述左声道输入信号中不同频率所对应的相位角之间的相位角度差值，所述右声道分离曲线代表右声道的分离相位角度与频谱频率之间的关系，其中右声道的所述分离相位角度是代表所述右声道输入信号中不同频率所对应的相位角之间的相位角度差值。

7.根据权利要求6所述的音频处理方法，其中，当该至少一左声道声音类别的数量为一时，该第一平移步骤包含：

根据该至少一左声道平移角度曲线来计算一左声道平移曲线；

将该左声道平移曲线乘以该至少一左声道权重参数，以获得该左声道输入信号所对应的一左声道加权平移曲线；以及

将该左声道振幅信号乘以相应的该左声道加权平移曲线，以获得该至少一左声道加权平移振幅信号。

8.根据权利要求6所述的音频处理方法，其中，当该至少一左声道声音类别的数量为一时，该第一分离步骤包含：

将该左声道相位信号与该至少一左声道分离曲线相加，以获得该左声道输入信号所对应的一左声道分离相位信号；以及

将该左声道分离相位信号与相应的该左声道权重参数相乘，以获得该至少一左声道加权分离相位信号。

9.根据权利要求6所述的音频处理方法，其中：

当该至少一左声道加权平移振幅信号的数量以及该至少一左声道加权分离相位信号的数量大于一时，将多个左声道加权平移振幅信号加和，以获得一左声道加和振幅信号，以及将多个左声道加权分离相位信号加和，以获得一左声道加和相位信号；以及

对该左声道加和振幅信号和该左声道加和相位信号进行该第一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化左声道声音信号。

10.一种音频处理系统，用以处理一输入声音信号，其中，该输入声音信号包含一左声道输入信号和一右声道输入信号，该音频处理系统包含：

一分类模块，用以储存多个处理参数组，其中，该多个处理参数组一对一地对应至多个类别，每个处理参数组包含一平移角度曲线、对应至左声道的一第一分离曲线、对应至右声道的一第二分离曲线以及一权重参数，该分类模块还用以根据该多个类别来对该左声道输入信号和该右声道输入信号进行一第一分类步骤和一第二分类步骤，以获得该左声道输入信号所对应的至少一左声道声音类别至少一左声道平移角度曲线、至少一左声道分离曲线与至少一左声道权重参数，以及获得该右声道输入信号所对应的至少一右声道声音类别、至少一右声道平移曲线、至少一右声道分离曲线与至少一右声道权重参数，其中该至少一左声道声音类别为该多个类别的其中一者，该至少一右声道声音类别为该多个类别的其中一者；

一转换模块，用以对该左声道输入信号和该右声道输入信号进行一转换步骤，以将该左声道输入信号和该右声道输入信号转换至频域，并获得该左声道输入信号所对应的一左声道振幅信号和一左声道相位信号，以及获得该右声道输入信号所对应的一右声道振幅信号和一右声道相位信号；

一左声道平移模块，用以根据该至少一左声道平移角度曲线和该至少一左声道权重参数，对该左声道振幅信号进行一第一平移步骤，以获得该左声道输入信号的至少一左声道加权平移振幅信号；

一右声道平移模块，用以根据该至少一右声道平移角度曲线和该至少一右声道权重参数，对该右声道振幅信号进行一第二平移步骤，以获得该右声道输入信号的至少一右声道加权平移振幅信号；

一左声道宽广化模块，用以根据该至少一左声道分离曲线和该至少一左声道权重参数，对该左声道相位信号进行一第一分离步骤，以获得该左声道输入信号的至少一左声道加权分离相位信号；

一右声道宽广化模块，用以根据该至少一右声道分离曲线和该至少一右声道权重参数，对该右声道相位信号进行一第二分离步骤，以获得该右声道输入信号的至少一右声道加权分离相位信号；以及

一逆转换模块，其中：

该逆转换模块用以于该至少一左声道加权平移振幅信号的数量以及该至少一左声道加权分离相位信号的数量为一时，对该左声道加权平移振幅信号和该左声道加权分离相位信号进行一第一逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化左声道声音信号；以及

该逆转换模块用以于该至少一右声道加权平移振幅信号的数量以及该至少一右声道加权分离相位信号的数量为一时，对该右声道加权平移振幅信号和该右声道加权分离相位信号进行一第二逆转换步骤，以获得对应至时域的一已优化右声道声音信号，

其中，所述左声道平移角度曲线是代表时间对左声道的平移角度的关系，其中，左声道的所述平移角度是代表所述左声道输入信号在左右方向上的角度，以指出所述左声道输入信号的方向性，所述右声道平移角度曲线是代表时间对右声道的平移角度的关系，其中，右声道的所述平移角度是代表所述右声道输入信号在左右方向上的角度，以指出所述右声道输入信号的方向性，所述左声道分离曲线代表左声道的分离相位角度与频谱频率之间的关系，其中左声道的所述分离相位角度是代表所述左声道输入信号中不同频率所对应的相位角之间的相位角度差值，所述右声道分离曲线代表右声道的分离相位角度与频谱频率之间的关系，其中右声道的所述分离相位角度是代表所述右声道输入信号中不同频率所对应的相位角之间的相位角度差值。

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