TW201537906A

TW201537906A - 聲音發送裝置、接收裝置與利用聲音訊號傳遞資料的方法

Info

Publication number: TW201537906A
Application number: TW103110325A
Authority: TW
Inventors: Cheng-Hsin Chang; Wen-Cheng Hsu
Original assignee: Acer Inc
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-01
Also published as: TWI523444B; US9490915B2; US20150270908A1

Abstract

一種聲音發送裝置、接收裝置與利用聲音訊號傳遞資料的方法，適於由聲音發送裝置傳輸資料至聲音接收裝置。此方法利用一音頻範圍內的多個音頻定義多個基準音及多個控制音，其中各個基準音對應於一個字元，各個控制音對應於基準音的排列順序。接著，將所欲傳輸之資料中的多個傳輸字元轉換為對應的基準音，並根據這些傳輸字元的排列順序，決定對應的控制音。然後，將所轉換的基準音及所決定的控制音發送至聲音接收裝置，而由聲音接收裝置將所接收的基準音轉換為傳輸字元，並根據所接收的控制音決定這些傳輸字元的排列順序，以還原所述資料。

Description

聲音發送裝置、接收裝置與利用聲音訊號傳遞資料的方法

本發明是有關於一種資料傳輸裝置及方法，且特別是有關於一種利用聲音訊號傳輸資料的方法及裝置。

頻移鍵控(Frequency-Shift Keying，FSK)是一種利用具頻率差異的訊號來傳送資料的方式，其係利用數位訊號調製載波頻率，而透過頻率的變化來實現訊號的識別及資料的傳遞。目前使用FSK技術傳輸資料的方式是利用放音器陣列打出人耳聽不到的超音波，藉由不同的音頻來傳遞資料。

舉例來說，下表一是習知音頻訊號與字元的對應表。由表一可知，當裝置A欲傳送字元1、2、3給裝置B時，其可依表一將字元1、2、3轉換為基準音1、基準音2及基準音3，並依序將這些基準音發送給裝置B。裝置B在接收到這些基準音後，也同樣可依表一的定義將其轉換回字元1、2、3。藉此，即可實現資料的傳遞。

然而，在上述傳輸方式中，每一個基準音(具有獨立音頻)僅用來定義一個字元，而由於可使用的音頻範圍有限，且考量音頻訊號辨識率的問題，實際上可用來傳輸資料的基準音數目不多，結果造成同一時間內可傳輸的資料量(即字元數目)受到限制，影響資料傳輸的效能。

本發明提供一種聲音發送裝置、接收裝置與利用聲音訊號傳遞資料的方法，可增加同一時間內利用音頻訊號可傳輸的資料量。

本發明的利用聲音訊號傳遞資料的方法，適於由聲音發送裝置傳輸資料至聲音接收裝置。此方法係利用一音頻範圍內的多個音頻定義多個基準音及多個控制音，其中各個基準音對應於一個字元，各個控制音對應於所述基準音的排列順序。接著，將所欲傳輸之資料中的多個傳輸字元轉換為對應的基準音，並根據這些傳輸字元的排列順序，決定對應的控制音。然後，將所轉換的基準音及所決定的控制音發送至聲音接收裝置，而由聲音接收裝置將所接收的基準音轉換為傳輸字元，並根據所接收的控制音決定這些傳輸字元的排列順序，以還原所述資料。

本發明的聲音發送裝置包括放音器陣列及處理器。其中，放音器陣列可發出一音頻範圍內的多個音頻，其中這些音頻定義多個基準音及多個控制音，各個基準音對應於一個字元，各個控制音對應於基準音的排列順序。處理器係用以將所欲傳輸之資料中的多個傳輸字元轉換為對應的基準音，並根據這些傳輸字元的排列順序，決定對應的控制音，以及控制放音器陣列發送所轉換的基準音及所決定的控制音。

本發明的聲音接收裝置包括收音器陣列及處理器。其中，收音器陣列係用以接收至少一個基準音及至少一個控制音，其中收音器陣列可接收一音頻範圍內的多個音頻，這些音頻定義多個基準音及多個控制音，各個基準音對應於一個字元，各個控制音對應於基準音的排列順序。處理器係用以將收音器陣列所接收的基準音轉換為傳輸字元，並根據收音器陣列所接收的控制音決定這些傳輸字元的排列順序，以還原資料。

基於上述，本發明的聲音發送裝置、接收裝置與利用聲音訊號傳遞資料的方法藉由在基準音之外額外增加控制音來定義基準音對應字元的排列順序，可增加特定音頻範圍內音頻訊號所能傳輸的資料量，增加傳輸效能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

12‧‧‧聲音發送裝置

122‧‧‧放音器

124‧‧‧處理器

14‧‧‧聲音接收裝置

142‧‧‧收音器

144‧‧‧處理器

S202~S210‧‧‧本發明一實施例之利用聲音訊號傳遞資料的方法步驟

圖1是依照本發明一實施例所繪示之聲音發送及接收裝置的方塊圖。

圖2是依照本發明一實施例所繪示之利用聲音訊號傳遞資料的方法流程圖。

為了在同一時間內傳遞更多的資料，本發明係在可使用的音頻範圍內，在基準音之外多定義了控制音，用來傳遞與所傳輸基準音的排列順序相關的資訊。藉此，即可在有限的音頻範圍內，增加其音頻所能傳輸的字元數目，從而增加資料的傳輸效能。

圖1是依照本發明一實施例所繪示之聲音發送及接收裝置的方塊圖。請參照圖1，本實施例係由聲音發送裝置12透過發送聲音訊號至聲音接收裝置14藉以傳送資料。其中，聲音發送裝置12及聲音接收裝置14例如是具有聲音訊號發送及/或接收功能的桌上型電腦、筆記型電腦，或是行動電話、智慧型手機(smart phone)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、媒體播放器或平板電腦(Tablet PC)等行動裝置，在此不設限。

聲音發送裝置12包括放音器122及處理器124，其中放音器122適於發出音頻介於為17000赫茲至22000赫茲之間的聲音訊號，處理器124例如是具有單核心或多核心的中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合，適於將聲音發送裝置12所要傳送的資料轉換為具有不同音頻的基準音及控制音，從而控制放音器122發出對應的聲音訊號。

聲音接收裝置14包括收音器142及處理器144，其中收音器142適於接收音頻介於為17000赫茲至22000赫茲之間的聲音訊號，處理器144類似於處理器124，可以是具有單核心或多核心的中央處理單元，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器、數位訊號處理器、可程式化控制器、特殊應用積體電路或其他類似元件或上述元件的組合，適於將聲音接收裝置14所接收到的聲音訊號轉換回資料。

基於上述聲音發送裝置12及聲音接收裝置14的架構，本發明進一步提出利用聲音訊號傳遞資料的方法。圖2是依照本發明一實施例所繪示之利用聲音訊號傳遞資料的方法流程圖。請參照圖2，本實施例適於由聲音發送裝置12傳輸資料至聲音接收裝置14，以下即搭配圖1中聲音發送裝置12及聲音接收裝置14的各項元件，說明本實施例方法的詳細流程。

首先，由聲音發送裝置12的處理器124利用一音頻範圍內的多個音頻定義多個基準音及多個控制音，其中各個基準音對應於一個字元，各個控制音對應於基準音的排列順序(步驟S202)。其中，上述的音頻範圍例如是在17000赫茲至22000赫茲之間，在此不設限。此外，上述控制音的數量例如是根據基準音的數量來決定，其條件是控制音所對應的排列順序必需能夠涵括所有基準音的所有排列組合。

舉例來說，在一實施例中，可將上表一重新定義並加入控制音，而得到下表二。其中，本實施例是在基準音0~15之外，額外加入控制音0~n，藉以對應控制頻道0~n。這些控制頻道0~n可用以定義基準音0~15的排列順序，從而增加基準音0~15所能夾帶的資料數量。

上述基準音0~15的頻率值例如為下表三所示，即介於18093.75(基準音0)赫茲及19500赫茲(基準音15)之間，其中相鄰基準音之間的頻率差值例如皆為93.75赫茲。至於控制音0~n的頻率值，則只要和基準音的頻率值錯開，可為任意的合理值。例如，在使用4個控制音的情況下，這4個控制音的頻率值可以是：21000、21093.75、21187.5及21281赫茲；也可以是17000、17093.75、17187.5及17281.25赫茲。即，控制音的頻率值是介於17000赫茲至21000赫茲之間，可與基準音的頻率值錯開的任意頻率值。上述基準音及控制音的音頻僅為舉例說明，並非用以限制本發明，只要可彼此分辨的頻率值皆可用來做為本實施例基準音及控制音的音頻。

回到圖2的流程，當聲音發送裝置12欲傳輸資料至聲音接收裝置14時，其處理器124例如會將此資料中的多個傳輸字元轉換為對應的基準音(步驟S2024)。例如，根據上表二，處理器124可將16進位的字元0~F轉換為基準音0~15。接著，處理器124會根據上述傳輸字元的排列順序，決定對應的控制音(步驟S206)。其中，處理器124可根據傳輸字元的排列順序，在上表二中查詢與此排列順序相對應的控制音，此控制音的數量不限於一個，也可以是多個的組合。最後，由處理器124控制放音器122 將其所轉換的基準音及所決定的控制音發送至聲音接收裝置14(步驟S208)。

另一方面，當聲音接收裝置14透過收音器142接收到聲音發送裝置12所發送的基準音及控制音時，例如會由處理器144將收音器142所接收的基準音轉換為傳輸字元，並根據收音器142所接收的控制音來決定這些傳輸字元的排列順序，最後根據排列的傳輸字元，即可將聲音發送裝置12原先傳輸的資料還原(步驟S210)。

需說明的是，當同一時間要傳遞的基準音越多時，所需控制音的數量也隨之增加。例如，當需要在同一時間傳遞3筆資料時，將需要4個控制音來定義基準音的排列順序；當需要在同一時間傳遞4筆資料時，則需要6個控制音來定義基準音的排列順序。

詳細來說，當需要在同一時間傳遞3筆資料時，由於3筆資料需對應3個基準音，而3個基準音的排列一共有3！+3！/2！+3！/3！=10種方式，故需要4個控制音(即2⁴=16種排列方式)才能夠涵括3個基準音的所有排列組合(10種)。下表四列出了3個基準音的排列順序，以及用來區分其排列順序的4個控制音的對應表。

基於上述對應表，若裝置A欲傳送字元“426”給裝置B，則裝置A依據基準音之音頻高低的排列方式，經查詢表四可得出其控制頻道的值應為(0,0,0,1)。即，由於字元“426”的排列順序為：次高頻、最高頻、最低頻，則裝置A經查詢表四可得出其所要發送的音頻為：控制音3、基準音4、基準音2、基準音6。相對地，裝置B查詢表四可得到其所接收到的3個基準音的排列順序為：次高頻、最高頻、最低頻，因此可推導出這些基準音的正確排列為：基準音4、基準音2、基準音6，即字元“426”。

另一方面，當需要在同一時間傳遞4筆資料時，由於4筆資料需對應4個基準音，而4個基準音的排列一共有4！+4！/3！+4！/(2！*2！)+4！/4！=35種方式，故需要6個控制音(即2⁶=64種排列方式)才能夠涵括4個基準音的所有排列組合(35種)。下表五列出了4個基準音的排列順序，以及用來區分其排列順序的6個控制音的對應表。

基於上述對應表，若裝置A欲傳送字元“4268”給裝置B，則裝置A依據基準音之音頻高低的排列方式，經查詢表五可得出其控制頻道的值應為(0,0,0,0,0,1)。即，由於字元“4268”的排列順序為：次高頻、最高頻、第三高頻、最低頻，則裝置A經查詢表五得出其所要發送的音頻為：控制音5、基準音4、基準音2、基準音6、基準音8。相對地，裝置B查詢表五可得到其所接收到的4個基準音的排列順序為：次高頻、最高頻、第三高頻、最低頻，因此可推導出這些基準音的正確排列為：基準音4、基準音2、基準音6、基準音8，即字元“4268”。

綜上所述，本發明之聲音發送裝置、接收裝置與利用聲音訊號傳遞資料的方法係在對應於字元的基準音之外，額外增加控制音來記錄基準音的排列順序，從而增加基準音所能表示之字元的數量。藉此，即可在有限的音頻範圍內，在同一時間內傳遞更多的字元，從而增加音頻傳輸的效能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種利用聲音訊號傳遞資料的方法，適於由一聲音發送裝置傳輸一資料至一聲音接收裝置，該方法包括下列步驟：利用一音頻範圍內的多個音頻定義多個基準音及多個控制音，其中各所述基準音對應於一字元，各所述控制音對應於所述基準音的一排列順序；轉換所欲傳輸之該資料中的多個傳輸字元為對應的所述基準音；根據所述傳輸字元的該排列順序，決定對應的所述控制音；發送所轉換的所述基準音及所決定的所述控制音至該聲音接收裝置；以及由該聲音接收裝置轉換所接收的所述基準音為所述傳輸字元，並根據所接收的所述控制音決定所述傳輸字元的該排列順序，以還原該資料。
如申請專利範圍第1項所述的利用聲音訊號傳遞資料的方法，其中利用該音頻範圍內的所述音頻定義所述基準音及所述控制音的步驟包括：根據所述基準音的數量決定所述控制音的數量，使得所述控制音所對應的所述排列順序能夠涵括所述基準音的所有排列組合。
如申請專利範圍第1項所述的利用聲音訊號傳遞資料的方法，其中發送所轉換的所述基準音及所決定的所述控制音至該接收裝置的步驟包括：在一單位時間內僅發出所述基準音及所述控制音其中之一對應的該音頻，其餘音頻為閒置狀態。
如申請專利範圍第1項所述的利用聲音訊號傳遞資料的方法，其中該音頻範圍為17000赫茲至22000赫茲。
一種聲音發送裝置，包括：一放音器陣列，可發出一音頻範圍內的多個音頻，其中所述音頻定義多個基準音及多個控制音，各所述基準音對應於一字元，各所述控制音對應於所述基準音的一排列順序；以及一處理器，轉換所欲傳輸之一資料中的多個傳輸字元為對應的所述基準音，並根據所述傳輸字元的該排列順序，決定對應的所述控制音，以及控制該放音器陣列發送所轉換的所述基準音及所決定的所述控制音。
如申請專利範圍第5項所述的聲音發送裝置，其中該處理器包括根據所述基準音的數量決定所述控制音的數量，使得所述控制音所對應的所述排列順序能夠涵括所述基準音的所有排列組合。
如申請專利範圍第5項所述的聲音發送裝置，其中該放音器陣列包括在一單位時間內僅發出所述基準音及所述控制音其中之一對應的該音頻，其餘音頻為閒置狀態。
如申請專利範圍第5項所述的聲音發送裝置，其中該音頻範圍為17000赫茲至22000赫茲。
一種聲音接收裝置，包括：一收音器陣列，接收至少一基準音及至少一控制音，其中該收音器陣列可接收一音頻範圍內的多個音頻，所述音頻定義多個基準音及多個控制音，各所述基準音對應於一字元，各所述控制音對應於所述基準音的一排列順序；以及一處理器，轉換該收音器陣列所接收的所述基準音為所述傳輸字元，並根據該收音器陣列所接收的所述控制音決定所述傳輸字元的該排列順序，以還原一資料。
如申請專利範圍第9項所述的聲音接收裝置，其中該音頻範圍為17000赫茲至22000赫茲。