CN113347532B - 指定对象的声源的调控方法及应用其的音源处理装置 - Google Patents

Abstract

一种指定对象的声源的调控方法及应用其的音源处理装置。指定对象的声源的调控方法包括以下步骤。获得一原始双声道信号。检测指定对象相对于一使用者的一耳的一夹角。依据夹角，在一顺时针方向及一逆时针方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一双方向声音信号。进行一声音旋转程序，以使此耳朝向指定对象的声源，并取得一转动后双声道信号。朝指定对象的声源取得一单方向声音信号。单方向声音信号含有一噪声。根根据双方向声音信号及单方向声音信号，获得指定对象的声源的一声音信号特征。调控指定对象的声源的声音信号特征，以合成一调控后双声道信号。

Description

指定对象的声源的调控方法及应用其的音源处理装置

【技术领域】

本发明是有关于一种调控方法及应用其的处理装置，且特别是有关于一种指定对象的声源的调控方法及应用其的音源处理装置。

【背景技术】

在玩游戏或看电影时，游戏或电影所播放的双声道信号本身是具备立体空间特性，使用者可能希望能在屏幕中选择一个特殊的指定对象(角色或物件)后，并依使用者需求适当调控其所发出的声音信号。例如将某个抽风管的声音变小或是将怪兽声音变大，甚至是转换队友的声音风格。

一般来说，只有游戏/电影制造厂商才能调控声源。音源处理装置的厂商只有合成后的双声道信号，一旦对双声道信号进行调整，将会使所有声源全都跟着变动，使得其他声源失真。

因此，如何开发一种指定对象的声源的调控方法已成为业界的研究方向之一。

【发明内容】

本发明是有关于一种指定对象的声源的调控方法及应用其的音源处理装置，其利用波束成型技术(beamforming)、声音旋转技术与端射阵列技术(end fire array)来取得对应于指定对象的声源的声音信号特征，进而得以调控声源。

根据本发明的第一方面，提出一种音源处理装置。音源处理装置用以对一指定对象的一声源进行调控。音源处理装置包括一信号接收单元、一角度检测单元、一波束成型单元、一旋转单元、一端射阵列单元(end fire array)、一信号处理单元及一调控单元。信号接收单元用以接收一原始双声道信号。角度检测单元用以检测指定对象相对于一使用者的一耳的一夹角。波束成型单元用以依据夹角，在一顺时针方向及一逆时针方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一双方向声音信号。旋转单元用以进行一声音旋转程序，以使此耳朝向指定对象的声源，并取得一转动后双声道信号。端射阵列单元用以朝指定对象的声源取得一单方向声音信号。单方向声音信号含有一噪声。信号处理单元用以根据双方向声音信号及单方向声音信号，获得指定对象的一声音信号特征。调控单元用以调控指定对象的声音信号特征，以合成一调控后双声道信号。

根据本发明的第二方面，提出一种指定对象的声源的调控方法。指定对象的声源的调控方法包括以下步骤。获得一原始双声道信号。检测一指定对象相对于一使用者的一耳的一夹角。依据夹角，在一顺时针方向及一逆时针方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一双方向声音信号。进行一声音旋转程序，以使此耳朝向指定对象的声源，并取得一转动后双声道信号。朝指定对象的声源取得一单方向声音信号。单方向声音信号含有一噪声。根据双方向声音信号及单方向声音信号，获得指定对象的一声音信号特征。调控指定对象的声音信号特征，以合成一调控后双声道信号。

获得一原始双声道信号。检测一指定对象相对于一使用者的一耳的一夹角。依据夹角，在顺时针方向及逆时针方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一双方向声音信号。进行一声音旋转程序，以使此耳朝向指定对象声源，并取得一转动后双声道信号。朝对象声源取得一单方向声音信号。单方向声音信号含有一噪声。根根据双方向声音信号及单方向声音信号，获得指定对象的一声音信号特征。调控指定对象的声音信号特征，以合成一调控后双声道信号。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式详细说明如下：

【附图说明】

图1绘示根据一实施例的多声源的示意图；

图2绘示根据一实施例的声音信号处理装置的示意图；

图3绘示根据一实施例的指定对象的声源的调控方法的流程图；

图4绘示根据一实施例的步骤S120的示意图；

图5绘示根据一实施例的步骤S130的示意图；

图6绘示根据一实施例的步骤S140的示意图；

图7绘示根据一实施例的步骤S150的示意图；以及

图8绘示根据一实施例的步骤S160的示意图。

【符号说明】

100:声音信号处理装置

110:信号接收单元

120:角度检测单元

130:波束成型单元

140:旋转单元

150:端射阵列单元

160:信号处理单元

170:调控单元

600:网络

700:服务器

800:耳机

810:左耳喇叭

820:右耳喇叭

900:使用者

910:头部

A,B,C:声源

B1:第一波束

B2:第二波束

B3:第三波束

CA:声音信号特征

M0:原始双声道信号

M1:双方向声音信号

M2:转动后双声道信号

M3:单方向声音信号

M4:调控后双声道信号

PA:指定对象

S110,S120,S130,S140,S150,S160,S170:步骤

SA,SB,SC,SA’,SB’,SC’:声音信号

Se:噪声

【具体实施方式】

请参照图1，其绘示根据一实施例的多声源的示意图。使用者900的双耳戴着耳机800。游戏/电影制造厂商的服务器700通过HRTF技术对振幅和相位的调整，产生一原始双声道信号M0。原始双声道信号M0通过网络600传递至声音信号处理装置100后，再传输至耳机800的左耳喇叭810与右耳喇叭820。使用者900使用耳机800的左耳喇叭810与右耳喇叭820聆听原始双声道信号M0时，可以感受到不同位置的声源A、声源B与声源C。若欲调控声源A，必需避免造成声源B与声源C的失真。本实施例通过波束成型技术(beamforming)、声音旋转技术与端射阵列技术(end fire array)来取得声源A的声音信号特征CA，进而得以调控声源A。声源A经过调控后，声音信号处理装置100即可输出调控后双声道信号M4。

本实施例的指定对象的声源的调控机制是在声音信号处理装置100进行调控，而不是在游戏/电影制造厂商的服务器700进行调控。因此，本实施例的指定对象的声源的调控机制不受限于游戏/电影的来源，适用各种双声道信号。

请参照图2，其绘示根据一实施例的声音信号处理装置100的示意图。声音信号处理装置100例如是一电脑、一手机、一服务器、一电路、一芯片、一电路板、数组程序码、或储存程序码的储存装置。声音信号处理装置100包括一信号接收单元110、一角度检测单元120、一波束成型单元130、一旋转单元140、一端射阵列单元(end fire array)150、一信号处理单元160、及一调控单元170。信号接收单元110例如是一传输线、一无线传输模块、或一存储卡读取装置。角度检测单元120、波束成型单元130、旋转单元140、端射阵列单元150、信号处理单元160及调控单元170例如是一电路、一芯片、一电路板、数组程序码、或储存程序码的储存装置。声音信号处理装置100通过上述元件从原始双声道信号M0解析出声源A的声音信号特征CA，进而得以调控声源A。以下更通过流程图详细说明上述元件的运作。

请参照图3，其绘示根据一实施例的指定对象的声源的调控方法的流程图。在步骤S110中，信号接收单元110接收原始双声道信号M0。原始双声道信号M0含有声源A的声音信号SA、声源B的声音信号SB、声源C的声音信号SC。原始双声道信号M0是依据HRTF技术设定特定的振幅和特定相位，让使用者900感受到声源A的声音信号SA、声源B的声音信号SB、声源C的声音信号SC。

接着，请参照图4，其绘示根据一实施例的步骤S120的示意图。在步骤S120中，角度检测单元120检测一指定对象PA相对于使用者900的一耳(例如是左耳)的一夹角(例如是为θ度)。如图4所示，角度检测单元120利用影像辨识技术取得指定对象PA于显示器500的位置与头部910的朝向，以分析出夹角。

然后，请参照图5，其绘示根据一实施例的步骤S130的示意图。在步骤S130中，波束成型单元130依据夹角，在一顺时针方向及一逆时针方向形成一第一波束B1及一第二波束B2，以取得一双方向声音信号M1。左耳喇叭810与右耳喇叭820可视为两个麦克风，两者的距离为头部910的宽度(约17cm)，波束成型单元130借着调整相位来指定波束的方向为θ度。如图5所示，因为波束成型技术的特性，对于θ度无法区别是顺时针方向或逆时针方向，所以在顺时针方向的θ度及逆时针方向的-θ度各别会形成宽度相同的第一波束B1及第二波束B2，而收到声源A的声音信号SA及声源C的声音信号SC。

接着，请参照图6，其绘示根据一实施例的步骤S140的示意图。旋转单元140进行一声音旋转程序，以使一耳(例如是左耳)朝向声源A，并取得一转动后双声道信号M2。

在此步骤中，旋转单元140是以HRTF技术为基础，先假设周遭只有声源A存在，其相对于左耳的夹角为θ度，且相对于右耳的夹角为180-θ度，各有一组振幅和相位的调整。旋转单元140将头部910旋转θ度，使声源A直接面对较靠近的左耳，使得声源A相对于左耳的夹角为0度且相对于右耳的夹角为180度，此时会有另一组振幅和相位的调整。如图5所示，左声道信号从θ度转换成0度且右声道信号从180-θ度转换成180度，此种转换只考虑声源A的方向，对于其他方向的声源B、声源C会受到不正常的影响，此时转动后双声道信号M2将包含正常转换后声源A的声音信号SA’以及不正常转换后声源B、C的声音信号SB’、SC’。转动后双声道信号M2的声源数量相同于原始双声道信号M0的声源数量。

然后，请参照图7，其绘示根据一实施例的步骤S150的示意图。在步骤S150中，端射阵列单元150朝声源A取得一单方向声音信号M3。在端射阵列技术中，端射阵列单元150形成一第三波束B3。第三波束B3只会朝着0度或180度的方向。如图7所示，被影响的声音信号SB’、SC’会变小。第三波束B3的宽度大于第一波束B1或第二波束B2的宽度。也就是说，第三波束B3周遭收进来的干扰较多，最后所得到的单方向声音信号M3除了声音信号SA’以外，还会含有一噪声Se。

接着，请参照图8，其绘示根据一实施例的步骤S160的示意图。在步骤S160中，信号处理单元160根据双方向声音信号M1及单方向声音信号M3，获得声源A的声音信号特征CA。在此步骤中，信号处理单元160对双方向声音信号M1及单方向声音信号M3取交集，以获得声源A的声音信号特征CA。

然后，在步骤S170中，调控单元170调控声源A的声音信号特征CA，以合成一调控后双声道信号M4。信号处理单元160输出的声音信号特征CA只会包含声源A的信号特性，但跟原始双声道信号M0的匹配度并非完全相同。调控单元170必须调控声音信号特征CA的相位与振幅，使其不影响其他声音信号SB、SC。调控单元170调控的方式有很多种，依使用者需求而定，可以为改变音量大小、针对频率的EQ调整或是转换声音信号的风格转换等。

根据上述实施例，本实施例通过波束成型技术(beamforming)、声音旋转技术与端射阵列技术(end fire array)来取得对应于声源A的声音信号特征CA，进而得以调控指定对象PA的声源A。

综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (6)

1.一种音源处理装置，用以对一指定对象的一声源进行调控，其特征在于，该音源处理装置包括：

一信号接收单元，用以接收一原始双声道信号；

一角度检测单元，用以检测该指定对象相对于一使用者的一耳的一夹角；

一波束成型单元，用以依据该夹角，在一顺时针方向及一逆时针方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一双方向声音信号；

一旋转单元，用以进行一声音旋转程序，以使该耳朝向该指定对象的该声源，并取得一转动后双声道信号；

一端射阵列单元，用以形成一第三波束，以朝该指定对象的该声源取得一单方向声音信号，该单方向声音信号含有一噪声，该第三波束的宽度大于该第一波束或该第二波束的宽度；

一信号处理单元，用以该双方向声音信号及该单方向声音信号取交集，以获得该指定对象的该声源的一声音信号特征；以及

一调控单元，用以调控该指定对象的该声源的该声音信号特征，以合成一调控后双声道信号。

2.如权利要求1所述的音源处理装置，其特征在于，该第一波束及该第二波束的宽度相同。

3.如权利要求1所述的音源处理装置，其特征在于，该转动后双声道信号的声源数量相同于该原始双声道信号的声源数量。

4.如权利要求1所述的音源处理装置，其特征在于，该调控单元调控该指定对象的该声音信号特征的相位。

5.如权利要求1所述的音源处理装置，其特征在于，该调控单元调控该指定对象的该声音信号特征的振幅。

6.一种指定对象的声源的调控方法，其特征在于，包括：

获得一原始双声道信号；

检测该指定对象相对于一使用者的一耳的一夹角；

依据该夹角，在一顺时针方向及一逆时针方向形成一第一波束及一第二波束，以取得一双方向声音信号；

进行一声音旋转程序，以使该耳朝向该指定对象的该声源，并取得一转动后双声道信号；

形成一第三波束，以朝该指定对象的该声源取得一单方向声音信号，该单方向声音信号含有一噪声，该第三波束的宽度大于该第一波束或该第二波束的宽度；

对该双方向声音信号及该单方向声音信号取交集，以获得该指定对象的该声源的一声音信号特征；以及

调控该指定对象的该声源的该声音信号特征，以合成一调控后双声道信号。

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