TWI449034B

TWI449034B - Audio adjustment device and its adjustment method

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Publication number: TWI449034B
Application number: TW100142087A
Authority: TW
Original assignee: Top Victory Invest Ltd
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2014-08-11
Also published as: TW201322253A

Description

音訊調整裝置及其調整方法

本發明是有關於一種音訊調整裝置及其調整方法，特別是指一種可自動相對降低雜音的音訊調整裝置及其調整方法。

目前一般的電視、音響等裝置所輸出之音訊的音量都必須經由使用者自行調整，而無法根據環境背景雜音的強弱自動調整至人耳可清楚聆聽的最佳音量；此外，這些裝置也缺乏辨識周圍環境所發生之特定事件的功能，容易造成使用者因聆聽音樂或是觀看電視過於投入而忽略周圍環境發生之重要的特定事件。

因此，本發明之目的，即在提供一種可自動相對降低雜音的音訊調整裝置。

於是，本發明音訊調整裝置，包含一儲存器及一處理器。該儲存器用以儲存一先前輸入音訊樣本。該處理器電連接於該儲存器，用以接收一目前輸入音訊樣本，且接收一與環境聲音相關的環境音訊樣本，並根據該儲存器所儲存的該先前輸入音訊樣本及該環境音訊樣本，得到一音訊失真樣本，且根據該音訊失真樣本及該目前輸入音訊樣本，得到一已處理音訊樣本。

而本發明之另一目的，即在提供一種可自動相對降低雜音的音訊調整方法。

於是，本發明音訊調整方法，運用於一音訊調整系統，該音訊調整系統包括一儲存器、一音訊擷取器、一處理器、一輸出級及一揚聲器。該儲存器儲存一先前輸入音訊樣本，該音訊擷取器擷取環境聲音，以得到一環境音訊樣本，該輸出級根據一已處理音訊樣本，得到一輸出音訊樣本，該揚聲器播放該輸出音訊樣本。該音訊調整方法由該處理器執行，且包含以下步驟：(A)接收一目前輸入音訊樣本；(B)接收該環境音訊樣本；(C)根據該儲存器所儲存的該先前輸入音訊樣本及該環境音訊樣本，得到一音訊失真樣本；及(D)根據該音訊失真樣本及該目前輸入音訊樣本，得到該已處理音訊樣本。

本發明之功效在於：藉由得到與環境聲音相關的該音頻失真樣本，並根據該音頻失真樣本進行處理，可以自動相對降低雜音。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之五個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明音訊調整裝置1之第一較佳實施例適用於電連接於一音訊擷取器2及一揚聲器3，以形成一音訊調整系統。該音訊調整裝置1包含一儲存器11、一電連接於該儲存器11及該音訊擷取器2的處理器12，及一電連接於該處理器12及該揚聲器3的輸出級13。該音訊擷取器2(例如一麥克風)用以擷取環境聲音，以得到一環境音訊樣本。該儲存器11具有無交集的一第一儲存空間111及一第二儲存空間112，該第一儲存空間111用以儲存至少一輸入音訊樣本，該第二儲存空間112用以儲存至少一音訊失真樣本。該輸出級13用以接收一數位的已處理音訊樣本，並將該已處理音訊樣本進行數位至類比轉換，以得到一類比的輸出音訊樣本。該揚聲器3用以播放該輸出音訊樣本。

參閱圖1及圖2，該處理器12用以執行一種音訊調整方法。該音訊調整方法包含以下步驟21~24。

步驟21：該處理器12接收一目前輸入音訊樣本A(t)，並將該目前輸入音訊樣本A(t)儲存在該儲存器11之該第一儲存空間111中。值得注意的是，在步驟21之前，該儲存器11之該第一儲存空間111已存有該目前輸入音訊樣本A(t)的前一個輸入音訊樣本A(t-△t)，以下稱為先前輸入音訊樣本A(t-△t)。

其中，參數A為輸入音訊樣本，其態樣為聲音，且在該五個較佳實施例中所提之參數t為任意時刻，參數△t為時間取樣週期。步驟22：該處理器12接收來自該音訊擷取器2的該環境音訊樣本B(t-△t)。

其中，參數B為該音訊擷取器2擷取環境聲音所得到的一環境音訊樣本，其態樣為聲音。

步驟23：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該先前輸入音訊樣本A(t-△t)及步驟22中所得到的該環境音訊樣本B(t-△t)，得到一音訊失真樣本f(t-△t)，並將該音訊失真樣本f(t-△t)儲存於該儲存器11之該第二儲存空間112中。

在本實施例中，該處理器12是將該環境音訊樣本B(t-△t)減去該儲存器11所儲存的該先前輸入音訊樣本A(t-△t)，以得到該音訊失真樣本f(t-△t)，也就是說f(t-△t)=B(t-△t)-A(t-△t)。

其中，f為環境音訊樣本減去該先前輸入音訊樣本而產生的音訊失真樣本，其態樣為聲音。

步驟24：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該音訊失真樣本f(t-△t)的音量調整及更新該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量，並根據該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)得到該已處理音訊樣本A’(t)。接著跳到步驟21。

在本實施例中，該處理器12是將該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)當作該已處理音訊樣本A’(t)，也就是說A’(t)=A(t)。另外，該處理器12是在該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏大時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量調大，而在該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏小時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量調小，以維持一固定的訊噪比(Singal to Noise Ratio，SNR)，因此，在環境越吵雜使得該音訊失真樣本f(t-△t)的音量越大時，該揚聲器3播放出的音量也隨之提高，而在環境越安靜使得該音訊失真樣本f(t-△t)的音量越小時，該揚聲器3播放出的音量也隨之降低，如此，就可以免除使用者需自行調整音量的麻煩。再者，該處理器12可限制該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)的音量不超過一預設的上限值，例如為85dB，因而限制該揚聲器3播放出的音量不會超過85dB，以避免使用者的聽力受損或該音訊調整裝置因輸出功率過高而受損。

參閱圖1及圖3，本發明音訊調整裝置1之第二較佳實施例與該第一較佳實施例相似，不同之處在於該處理器12所執行的該音訊調整方法包含以下步驟31~43。

步驟31：該處理器12接收該目前輸入音訊樣本A(t)，並將該目前輸入音訊樣本A(t)儲存在該儲存器11之該第一儲存空間111中。值得注意的是，在步驟31之前，該儲存器11之該第一儲存空間111已存有該目前輸入音訊樣本A(t)的前一個輸入音訊樣本A(t-△t)，以下稱為先前輸入音訊樣本A(t-△t)。

步驟32：該處理器12接收來自該音訊擷取器2的該環境音訊樣本B(t-△t)。

步驟33：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該先前輸入音訊樣本A(t-△t)及步驟32中所得到的該環境音訊樣本B(t-△t)，得到該音訊失真樣本f(t-△t)，例如f(t-△t)=B(t-△t)-A(t-△t)，並將該音訊失真樣本f(t-△t)儲存於該儲存器11之該第二儲存空間112中。

步驟34：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該音訊失真樣本f(t-△t)的音量調整及更新該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量，例如在該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏大時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量調大，而在該音訊失真樣本f(t-△t)的音量較小時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量調小，以維持固定的訊噪比，且限制該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)的音量不超過該預設的上限值。

步驟35：組配該處理器12根據一辨識指示判斷是否需辨識一特定事件(例如嬰兒哭鬧、病患呻吟呼救、電話鈴響或門鈴響等)，若是，則跳到步驟36，若否，則跳到步驟41。該辨識指示由使用者設定。

步驟36：組配該處理器12根據該儲存器11所儲存之一預設時段內的至少一個音訊失真樣本f(t-n×△t)，n=1,,...,N，N1，辨識該特定事件是否發生，若是，則跳到步驟37，若否，則跳到步驟40。值得注意的是，如果音訊失真樣本的數量足夠多，則特定事件判斷準確率相對較高。

步驟37：該處理器12設定一事件持續指示及一事件發生指示。該事件持續指示可被設定為「是」(表示該特定事件持續發生)或「否」(表示該特定事件沒有持續發生)，且其初始值為「否」。該事件發生指示可被設定為「是」( 表示該特定事件發生)或「否」(表示該特定事件沒有發生)，且其初始值為「否」。在步驟37中，該處理器12先將該事件持續指示設定為相同於該事件發生指示，然後將該事件發生指示設定為「是」。

步驟38：該處理器12根據該事件持續指示、該事件發生指示及一警示指示，判斷一第一條件及一第二條件中的一者是否成立，若是，則跳到步驟39，若否，則跳到步驟41。該警示指示可被設定為需警示或不需警示，且其初始值為不需警示。第一條件為該事件持續指示被設定為「否」。第二條件為該事件持續指示被設定為「是」及該警示指示被設定為需警示。

步驟39：該處理器12將該警示指示設定為需警示，並縮減及更新該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)的音量，並根據該儲存器11所儲存的該已縮減的目前輸入音訊樣本A(t)得到該已處理音訊樣本A’(t)，例如A’(t)=A(t)，以降低該揚聲器3播放出的音量，甚至是靜音，從而使用者可較容易地察覺到該特定事件的發生。接著跳到步驟42。

步驟40：該處理器12設定該事件持續指示、該事件發生指示、該警示指示及一警示關閉指示。該警示關閉指示可由使用者設定為「是」(表示需停止警示)或由該處理器12設定為「否」(表示不需停止警示)，且其初始值為「否」。在步驟40中，該處理器12將該事件持續指示、該事件發生指示及該警示關閉指示都設定為「否」，而將該警示指示設定為不需警示。

步驟41：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)得到該已處理音訊樣本A’(t)，例如A’(t)=A(t)，使得該揚聲器3播放出的音量不受特定事件是否發生而影響。

步驟42：該處理器12根據該警示關閉指示判斷是否需停止警示，若是，則跳到步驟43，若否，則跳到步驟31。

步驟43：該處理器12將該警示指示設定為不需警示。接著跳到步驟31。

在本實施例中，藉由步驟38，可以避免在該特定事件持續發生且使用者選擇停止警示的情況下，於再次執行步驟41~43時又再度發出警示。

參閱圖1及圖4，本發明音訊調整裝置1的第三較佳實施例與該第二較佳實施例相似，不同之處在於該處理器12所執行的該音訊調整方法的步驟34’及步驟41’。

步驟34’：該處理器12根據一增益調整及更新該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量，其中，該增益可以是一由使用者設定的設定值，或是該音訊調整裝置1內設的一預設值。

步驟41’：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)及該音訊失真樣本f(t-△t)得到該已處理音訊樣本A’(t)。

在本實施例中，是將該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)減去該音訊失真樣本f(t-△t)，以得到該已處理音訊樣本A’(t)，也就是說A’(t)=A(t)-f(t-△t)。

值得注意的是，在第一及第二較佳實施例中，該處理器12在環境吵雜使得該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏大時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)調大而得到該已處理音訊樣本A’(t)，使得該揚聲器3播放出的音量也隨之提高，因此雜音就相對降低了，而在第三較佳實施例中，該處理器12將該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)減去該音訊失真樣本f(t-△t)而得到該已處理音訊樣本A’(t)，使得該揚聲器3播放出的聲音能抵消雜音，因此雜音就相對降低了。

參閱圖5與圖6，本發明音訊調整裝置1’的第四較佳實施例與該第一較佳實施例相似，不同之處在於：(1)該音訊調整裝置1’還包括一電連接於該處理器12的警示器14，該警示器14(例如螢幕、燈號或震動器等)用於接收一警示指示，並在該警示指示設定為需警示時發出警示(例如螢幕顯示訊息、燈號閃爍或震動器震動等)，而在該警示指示設定為不需警示時停止發出警示，該警示指示的初始值為不需警示；及(2)該處理器12所執行的該音訊調整方法包含以下步驟61~73。

步驟61：該處理器12接收該目前輸入音訊樣本A(t)，並將該目前輸入音訊樣本A(t)儲存在該儲存器11之該第一儲存空間111中。值得注意的是，在步驟61之前，該儲存器11之該第一儲存空間111已存有該目前輸入音訊樣本A(t)的前一個輸入音訊樣本A(t-△t)，以下稱為先前輸入音訊樣本A(t-△t)。

步驟62：該處理器12接收來自該音訊擷取器2的該環境音訊樣本B(t-△t)。

步驟63：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該先前輸入音訊樣本A(t-△t)及步驟62中所得到的該環境音訊樣本B(t-△t)，得到該音訊失真樣本f(t-△t)，例如f(t-△t)=B(t-△t)-A(t-△t)，並將該音訊失真樣本f(t-△t)儲存於該儲存器11之該第二儲存空間112中。

步驟64：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該音訊失真樣本f(t-△t)的音量調整及更新該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量，例如在該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏大時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量調大，而在該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏小時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量調小，以維持該固定的訊噪比，且限制該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)的音量不超過該預設的上限值。

步驟65：該處理器12根據一辨識指示判斷是否需辨識一特定事件(例如嬰兒哭鬧、病患呻吟呼救、電話鈴響或門鈴響等)，若是，則跳到步驟步驟66，若否，則跳到步驟71。該辨識指示由使用者設定。

步驟66：該處理器12根據該儲存器11所儲存之一預設時段內的至少一個音訊失真樣本f(t-n×△t)，n=1,,...,N，N1，辨識該特定事件是否發生，若是，則跳到步驟67，若否，則跳到步驟70。值得注意的是，如果音訊失真樣本的數量足夠多，則特定事件判斷準確率相對較高。

步驟67：該處理器12設定一事件持續指示及一事件發生指示。該事件持續指示可被設定為「是」(表示該特定事件持續發生)或「否」(表示該特定事件沒有持續發生)，且其初始值為「否」。該事件發生指示可被設定為「是」(表示該特定事件發生)或「否」(表示該特定事件沒有發生)，且其初始值為「否」。在步驟67中，該處理器12先將該事件持續指示設定為相同於該事件發生指示，然後將該事件發生指示設定為「是」。

步驟68：該處理器12根據該事件持續指示、該事件發生指示及該警示指示，判斷一第一條件及一第二條件中的一者是否成立，若是，則跳到步驟69，若否，則跳到步驟71。第一條件為該事件持續指示被設定為「否」。第二條件為該事件持續指示被設定為「是」及該警示指示被設定為需警示。

步驟69：該處理器12將該警示指示設定為需警示，使得該警示器14發出警示，以通知使用者該特定事件的發生。接著跳到步驟71。

步驟70：該處理器12設定該事件持續指示、該事件發生指示、該警示指示及一警示關閉指示。該警示關閉指示可由使用者設定為「是」(表示需停止警示)或由該處理器12設定為「否」(表示不需停止警示)，且其初始值為「否」。在步驟70中，該處理器12將該事件持續指示、該事件發生指示及該警示關閉指示都設定為「否」，而將該警示指示設定為不需警示。

步驟71：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)，得到該已處理音訊樣本A’(t)，例如A’(t)=A(t)。

步驟72：該處理器12根據該警示關閉指示判斷是否需停止警示，若是，則跳到步驟70，若否，則跳到步驟61。

步驟73：該處理器12將該警示指示設定為不需警示，使得該警示器14停止發出警示。接著跳到步驟61。

參閱圖5及圖7，本發明音訊調整裝置1’的第五較佳實施例與該第四較佳實施例相似，不同之處在於該處理器12所執行的該音訊調整方法的步驟64’及步驟71’。

步驟64’：該處理器12根據一增益調整及更新該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)的音量，其中，該增益可以是一由使用者設定的設定值，或是該音訊調整裝置1內設的一預設值。

步驟71’：該處理器12根據該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)及該音訊失真樣本f(t-△t)得到該已處理音訊樣本A’(t)，例如A’(t)=A(t)-f(t-△t)。

綜上所述，在第一、第二及第四較佳實施例中，該處理器12在環境吵雜使得該音訊失真樣本f(t-△t)的音量偏大時，將該儲存器11所儲存的該目前輸入音訊樣本A(t)調大而得到該已處理音訊樣本A’(t)，使得該揚聲器3播放出的音量也隨之提高，因此雜音就相對降低了，而在第三及第五較佳實施例中，該處理器12將該儲存器11所儲存的該已調整的目前輸入音訊樣本A(t)減去該音訊失真樣本f(t-△t)而得到該已處理音訊樣本A’(t)，使得該揚聲器3播放出的聲音能抵消雜音，因此雜音就相對降低了。

另外，在第二至第五較佳實施例中，該音訊調整裝置1、1’還具有辨識特定事件的功能，且在第二及第三較佳實施例中，是以降低音量的方式讓使用者較容易察覺到該特定事件的發生，而在第四及第五較佳實施例中，是以提醒的方式通知使用者該特定事件的發生。

值得注意的是，在第一至第五較佳實施例中，該音訊擷取器2是外接於該音訊調整裝置1、1’，且是以有線方式與該處理器12進行通訊，但在另一實施例中，該音訊擷取器2可以是以無線方式與該處理器12進行通訊，而在又一實施例中，該音訊擷取器2可以是內建於該音訊調整裝置1、1’。另外，在第一至第五較佳實施例中，該音訊調整裝置1、1’是應用於單聲道的音訊調整系統，也就是只有一個揚聲器，但本領域中具有通常知識者經由以上說明可以推知該音訊調整裝置1、1’應用於多聲道的音訊調整系統時該如何修改，因此將不多加說明。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1、1’‧‧‧音訊調整裝置

11‧‧‧儲存器

111‧‧‧第一儲存空間

112‧‧‧第二儲存空間

12‧‧‧處理器

13‧‧‧輸出級

14‧‧‧警示器

2‧‧‧音訊擷取器

3‧‧‧揚聲器

21~24‧‧‧步驟

31~43‧‧‧步驟

34’‧‧‧步驟

41’‧‧‧步驟

61~73‧‧‧步驟

64’‧‧‧步驟

71’‧‧‧步驟

圖1是一方塊圖，說明本發明音訊調整裝置的第一至第三較佳實施例；圖2是一流程圖，說明該第一較佳實施例所執行的音訊調整方法；圖3是一流程圖，說明該第二較佳實施例所執行的音訊調整方法；圖4是一流程圖，說明該第三較佳實施例所執行的音訊調整方法；圖5是一方塊圖，說明本發明音訊調整裝置的第四及第五較佳實施例；圖6是一流程圖，說明該第四較佳實施例所執行的音訊調整方法；及圖7是一流程圖，說明該第五較佳實施例所執行的音訊調整方法。

1’‧‧‧音訊調整裝置