TWI463487B - 修音處理裝置、修音處理方法及其驗證裝置 - Google Patents

Description

修音處理裝置、修音處理方法及其驗證裝置

本發明係關於為一種修音裝置，特別是一種修音處理裝置、修音處理方法及其驗證裝置。

在低階的消費性數位音訊重播裝置(例如聲音玩具、音樂禮卡…)中，基於成本、耗電量及裝置規格等種種考量因素，無法使用頻率響應規格良好的喇叭單體(speaker unit)。當喇叭頻率響應規格不理想時會嚴重影響音訊重播效果，若能針對喇叭頻率響應特性進行補償，則可以有效提升音質。目前常見的補償方式有以下幾種：

1. 重播裝置加上硬體等化器(Hardware Equalizer)

2. 重播裝置加上軟體等化器(Software Equalizer)

3. 編碼裝置加上軟體等化器

4. 透過對音源訊號的修飾(修音)，來彌補喇叭頻率響應特性

上述第1項與第2項需在重播裝置端增加額外的電路或數位信號處理器，透過增加重播裝置硬體成本方式使播放出來的聲音失真較少。第3項軟體等化器必須預先得到所使用喇叭頻率響應規格，才能做有效的補償，即便透過軟體等化器補償了頻率響應。由於人耳聽覺對於各個頻帶的靈敏度有很大的差異，實際上，頻率響應平整對於人耳聽覺來說並不是最悅耳的。

第4項針對每一個音源訊號進行修音，是最有效的補償方式。但是修音需要對於樂理、數位音訊處理原理及音訊編輯軟體有相當程度的熟悉度 才能勝任。而且修音工作相當繁瑣，每次使用音訊編輯軟體修飾完的聲音還必須透過其他軟體工具下載到實際硬體裝置透過喇叭播放來驗收實際效果，若效果不如預期必須重複以上的流程。目前，已有聲音IC(積體電路)廠商開發出修音工具，其雖然可以修飾音色並將修飾後的結果直接下載到硬體裝置播放，但是其修音軟體並沒有針對喇叭的頻率響應及音源的頻寬作不同的處理，修音的效果並不理想。

因此，習知技術的問題點在於，當運用聲音IC來開發低階數位聲音產品時，必須進行修音的工作方能得到較佳的聲音播放效果。不過，在聲音訊號修音的過程中，必需採用懂樂理、數位音訊處理原理及音訊編輯軟體有相當程度的熟悉度的工程師才能勝任，而具備此種能力的工程師比較稀少且薪資較高，導致良好的修音工作所需進行的時間較長且成本較高。此外，工程師必須掌握喇叭的頻率響應，才能編輯出好的聲音資料。此種作法，讓大部分的聲音IC應用產品開發廠商困擾不已。所以，如何提供一種可以更容昜的進行聲音訊號修音的裝置，可解決大部分聲音IC應用產品開發商的難題。

本發明提供一種修音處理裝置，包含：顯示器、記憶體與處理器。記憶體儲存有聲音編輯程式及聲音資料串，聲音編輯程式包含：畫面控制模組、設定模組與處理模組。畫面控制模組控制顯示器顯示聲音編輯畫面，聲音編輯畫面包括喇叭設定選項與取樣設定選項。設定模組依據喇叭設定選項與取樣設定選項之設定結果產生一喇叭設定參數與一取樣參數，並依據喇叭設定參數與取樣參數設定聲音資料串的一預設調整值。處理模組依 據預設調整值對聲音資料串進行頻率領域的修音動作以產生一修音資料串。處理器執行記憶體中之聲音編輯程式。

本發明提又提供一種修音處理方法，包含：產生一修音處理介面，該修音處理介面包括一喇叭設定選項與一取樣設定選項；依據喇叭設定選項與取樣設定選項之設定結果產生一喇叭設定參數與一取樣參數，依據該喇叭設定參數與該取樣參數設定一聲音資料串的一預設調整值；依據該預設調整值對該聲音資料串進行頻率領域的修音動作以產生一修音資料串。

本發明另提供一種修音驗證裝置，運用修音處理裝置當中的聲音編碼程式將修音資料串轉換為一燒錄資料而載入修音驗證裝置以進行修音結果之驗證。修音驗證裝置連接一喇叭，並包含：記憶體、資料下載模組、音訊解碼模組與音訊驅動模組。資料下載模組，當修音驗證裝置與修音驗證裝置連線後，資料下載模組下載燒錄資料至記憶體。音訊解碼模組連接資料下載模組，讀取記憶體之燒錄資料並進行解碼而產生一解碼資料。音訊驅動模組連接音訊解碼模組，接收解碼資料而產生一聲音資料，並經由喇叭播放出來。

本發明係為提供一簡單的介面，依據一喇叭設定參數與一取樣參數產生內部一預設調整值，修音軟體再依據預設調整值在頻域領域進行修音動作，透過修音驗證裝置試聽實際音質後再透過修音處理介面調整音色設定及雜訊濾除設定以達成優化音效之功能。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明主要的目的，是提供一簡單的介面，依據一喇叭設定參數與一取樣參數產生內部一預設調整值，修音軟體再依據預設調整值在頻域(Frequency domain)進行修音動作，透過修音驗證裝置試聽實際音質後再透過修音處理介面調整音色設定及雜訊濾除設定以達成優化音效之功能。

接著，請第參考第1圖，本發明提供一種修音處理裝置10，包含：處理器100、記憶體120與顯示器130。一記憶體120，儲存有一聲音編輯程式及一聲音資料串。聲音編輯程式包含：畫面控制模組122、設定模組124與處理模組126。畫面控制模組122控制顯示器130顯示一修音處理介面，修音處理介面包括一喇叭設定選項與一取樣設定選項。設定模組124，依據喇叭設定選項與取樣設定選項之設定結果產生一喇叭設定參數與一取樣參數，並依據喇叭設定參數與取樣參數設定聲音資料串的一預設調整值。處理模組126，依據預設調整值對聲音資料串進行頻率領域的修音動作以產生修音資料串。處理器100執行記憶體120中之聲音編輯程式。

接著，再請參考第2A圖，本發明提供一種修音處理介面200，包含：音訊處理介面、喇叭設定選項202、取樣設定選項204、雜訊濾除設定選項206、優化設定選項208、音量設定選項210、切割設定選項212。其中，喇叭設定選項208包含喇叭設定選項與瀏覽。其中，當喇叭設定選項208的“瀏覽”被按下時，視窗會出現第2B圖的喇叭類型選項畫面300。在喇叭類型選項畫面300可以選擇8種不同的喇叭類型，且喇叭設定選項也可選擇8種不同的喇叭類型。其中，取樣設定選項204當中的取樣設定選項可以選擇取樣參數，取樣參數(取樣率)的範圍為32k~4kHz之間。由於在消費性產品上，希望能夠在資料上減少資料的位元數，所以往往需要做降低取 樣，以讓資料量降低。但降低取樣率時往往會使得高頻訊號消失，而中低頻訊號將變得明顯，中低頻雜訊也會凸顯出來。所以，如何將降低取樣率所產生的不良效應變低也是本發明的重點。例如，在高頻訊號存在時，人耳對低頻訊號的感受度將會降低；而在高頻訊號消失後，人耳對低頻訊號的感受度將會提高。

設定模組124實際上的動作如下所示：實際上內部的運算，是將一聲音資料串利用快速傳利葉(FFT)轉為頻域資料(Frequency domain)。之後再用預設調整值調整頻域資料，重點即是預設調整值為在頻域上調整不同頻譜的振幅大小，以達理想的音質。其中，最重要的即是預設調整值調整的幅度是依據人耳的等響度曲線與喇叭頻率響應來加以調整。實際上調整的演算法即是聲音工程中的等化器的調整方法，而本發明即是利用心理聲學(Psychoacoustic)中人耳的等響度曲線與喇叭頻率響應來調整聲音訊號的頻域資料。將聲音資料串利用快速傳利葉轉為頻域資料後，根據人耳的等響度曲線與喇叭頻率響應來調整不同頻帶的振幅的大小，有的是增加，有的是減少，也就是類似參數等化器(Parametric Equalizer)的原理，以下將敘述本發明的做法。

請參考第3A圖，其為人耳的等響度曲線，代表人耳對於不同頻率的聲音的靈敏程度，這也就是人耳的頻率響應。由等響度曲線可以發現人耳對於1KHz到5KHz這個頻帶的音頻訊號最為敏感。而從第3B圖到第3E圖幾種消費性聲音產品常用的喇叭頻率響應圖來看，在人耳最為敏感的頻帶，喇叭的頻率響應相當不平均，有2~3個大的波峰與波谷。在1~2KHz的範圍其頻率響應通常是相對比較弱的，造成聲音重播時音量不夠大，而 頻率響應在2~5KHz範圍的大波峰可能使聲音變得尖銳。為了讓聲音更悅耳，在人耳最為敏感的頻帶必須對音源訊號的頻率響應特性加以調整，在喇叭頻率響應較差的頻帶要將音源訊號增強，在喇叭頻率響應特別強的頻帶要將音源訊號適度的壓抑。所以本發明的作法，是依據喇叭頻率響應與人耳的等響度曲線的特性在頻域進行修音的動作。以低取樣率進行重新取樣時，新的取樣信號會成為以中低頻為主的聲音，此中低頻為主的聲音再依據喇叭頻率響應與人耳的等響度曲線的特性來進行修音的動作。

在消費性聲音相關產品的應用上，為了節省記憶體，聲音訊號的採樣率通常會比原始音源低。降低採樣率之後，音訊的頻寬也隨之減少，導致音頻較高的樂音其泛音結構不完整，聲音變得不自然甚至可能聽起來像雜音。本發明所提供的雜訊濾除功能，可以降低寬頻的背景雜音，而雜訊壓抑可以藉由提升中頻及中低頻的振幅來讓人耳對於相對比較小聲的雜音不敏感，這是基於心理聲學的音頻遮蔽效應(Masking effect)之應用。雜訊的來源有時是因為錄音環境或器材不夠理想所產生，不同的音源其背景雜訊的頻譜特性也有差異。

本發明的雜訊濾波模組提供數種不同的模式，針對雜訊高低頻不同的頻率分佈可以有效的將其去除。本發明提供一雜訊濾波模組，使該畫面控制模組產生一雜訊濾除設定選項206以進行降噪處理。依據雜訊濾除設定選項206之設定結果產生一雜訊濾除等級參數(Noise reduction level)、一減少參數(Reduction value)與一抑制參數(Suppression value)以對該修音資料串進行振幅處理。其中，當由高取樣變為低取樣時，由於高頻的成份會降低而使得中低頻的雜訊突顯出來。由於可透過所選取的喇叭類型而掌握到中 低頻的頻率響應，因此，即可依據選擇的喇叭類型的頻率響應以及音訊的取樣率來設定所需消除的雜訊之高中低頻成份比重。雜訊濾除等級參數可設為高度(High reduction)、中度(Middle reduction)與低度(Low reduction)三種，預設值為中度濾除。高度濾除表示將低頻成份以較高百分比進行抑制，中度濾除次之，低度濾除再次之。

請參考第4圖，其中的原音曲線310經過中度濾除之雜訊濾除等級參數進行修音之後變為修音曲線320。請注意，在低頻區段中，低頻原本很明顯，最後經過本創作之高頻濾波調整後的修音曲線320，其低頻的強度變的比較低。

除了雜訊濾除等級參數之外，本發明更可透過減少參數與抑制參數來分別對雜訊進行更細節化的減少與抑制。雜訊濾除等級參數只是決定雜訊的高低頻比重，實際雜訊濾除的多寡則是透過減少參數來決定。在一實施例中，設計為每個雜訊濾除等級參數以預設值往上或往下各10階，預設值之上表示要消除更多的雜訊，預設值之下表示要減少雜訊的消除(高低頻皆然)。

抑制參數則是基於心理聲學的音頻遮蔽效應(Masking effect)提升中頻及中低頻將低頻或其他雜訊加以抑制。同樣地，抑制參數設為數階以供使用者選擇，例如，在一實施例中，提供預設值往上或往下各10階調整的設計。

此外，本發明的作法，是將各種不同型態與規格的喇叭單體，根據其頻率響應特性做幾種喇叭型態的分類。每一種型態的喇叭配合音訊的取樣率給定一組預設的頻率響應補償曲線。除此之外，為了滿足使用者不同音 色喜好的需求，在以預設的頻率響應補償曲線為基礎的前提下提供音色調整的功能。

本發明更包括一優化模組，使畫面控制模組122產生第2A圖之優化設定選項208。優化模組依據優化設定選項208之設定結果產生音色參數以對修音資料串進行調整以進行聲音對比度的處理，例如，增強對比度(sharp)，或者讓聲音更柔和(smooth)。在一實施例中，優化設定選項208以預設值為基礎，而分為往上(增強對比)、往下(柔和)各10階。

其中，本發明更包括了音量模組，其可使畫面控制模組122產生第2A圖之音量設定選項210。音量模組依據音量設定選項210之設定結果產生音量參數對修音資料串進行振幅的增加或減少，可以讓使用者將音源訊號放大，且透過限制器(Limiter)讓聲音不至於因過度放大而產生爆音。在一實施例中，音量設定選項210以預設值為基礎，而分為往上(大聲)、往下(小聲)各20階，可以1dB為一階的基準值。

最後，使用者操作介面用以選定喇叭種類、音訊的取樣率、雜訊消除、雜訊壓抑、音色調整、音量控制等參數，修音演算法即根據以上使用者操作介面所設定的相關參數進行修音處理。

此外，本發明更提供切割處理模組。切割處理模組直接於降低音源訊號資料量之裝置的編輯器中直接播放一轉換輸出檔，使得音訊播放與編輯時，不用再以人工方式加入延遲(delay)的秒數或波形檔的排列順序。聲音編輯畫面可直接播放一轉換輸出檔。切割處理模組可使畫面控制模組122產生切割處理設定選項212，並依據切割處理設定選項212之設定結果產生具有一時間參數與一雜訊門檻以對該修音資料串切割該聲音資料串以產生複 數個數位聲音段與複數靜音段。切割處理模組更包含標頭產生模組，依據該些數位聲音段與該些靜音段產生一標記訊息表。切割處理模組另包含音訊轉換模組，依據數位聲音段、靜音段與該標記訊息表之最後波形檔組合而產生一轉換輸出檔。

除此之外，請參考第5圖，本發明提另提供一種修音驗證裝置410。修音處理裝置10當中的聲音編輯程式將修音資料串轉換為一燒錄資料後，即可下載至修音驗證裝置410並藉由所連接的喇叭420來進行修音結果的驗證。

其中，修音驗證裝置410包含：資料下載模組412、記憶體414、音訊解碼模組416與音訊驅動模組418。資料下載模組412係當修音處理裝置10與修音驗證裝置410連線後，下載燒錄資料至記憶體414。音訊解碼模組416連接記憶體414，用來讀取記憶體414之燒錄資料並進行解碼而產生一解碼資料。音訊驅動模組418連接音訊解碼模組416，並接收解碼資料而產生一聲音資料，並經由喇叭420播放出來。

請參考第6圖，本發明的修音處理方法之流程圖，包含以下的步驟：

步驟110：產生一聲音編輯畫面，該聲音編輯畫面包括一喇叭設定選項與一取樣設定選項。如第2A圖中之喇叭設定選項202，以及取樣設定選項204所示。

步驟120：依據喇叭設定選項與取樣設定選項之設定結果產生一喇叭設定參數與一取樣參數，依據喇叭設定參數與取樣參數設定一聲音資料串的一預設調整值。

步驟130：依據預設調整值對聲音資料串進行頻率領域的修音動作以 產生一修音資料串。

其中，更包含以下步驟：產生一雜訊濾波設定選項206於該聲音編輯畫面。依據雜訊濾波設定選項之設定結果產生一雜訊濾除等級參數、一減少參數與一抑制參數以對該修音資料串進行降噪處理。

其中，更包含以下步驟：產生一音色設定選項208於該聲音編輯畫面；及依據該音色設定選項之設定結果產生一音色參數以對該修音資料串進行頻域的頻譜調整。

其中，更包含以下步驟：產生一音量設定選項210於該聲音編輯畫面；及依據該音量設定選項之設定結果產生一音量參數以對該修音資料串進行時域的振幅增加或減少。

其中，更包含以下步驟：產生一切割處理設定選項212於該聲音編輯畫面；依據該切割處理設定選項之設定結果產生一時間參數與一雜訊門檻對該修音資料串切割該聲音資料串以產生複數個數位聲音段與複數靜音段；依據該些數位聲音段與該些靜音段產生一標記訊息表；依據該些數位聲音段、該些靜音段與該標記訊息表之一最後波形檔組合而產生一轉換輸出檔。

本發明係為提供一簡單的介面，依據一喇叭設定參數與一取樣參數產生內部一預設調整值，修音軟體再依據預設調整值在頻域領域進行修音動作，以達成完美音效之功效。

雖然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍 所界定者為準。

10‧‧‧修音處理裝置

100‧‧‧處理器

120‧‧‧記憶體

122‧‧‧畫面控制模組

124‧‧‧設定模組

126‧‧‧處理模組

130‧‧‧顯示器

200‧‧‧修音處理介面

202‧‧‧喇叭設定選項

204‧‧‧取樣設定選項

206‧‧‧雜訊濾除設定選項

208‧‧‧優化設定選項

210‧‧‧音量設定選項

212‧‧‧切割設定選項

300‧‧‧喇叭類型選項畫面

310‧‧‧原音曲線

320‧‧‧修音曲線

410‧‧‧修音驗證裝置

412‧‧‧資料下載模組

414‧‧‧暫存記憶體

416‧‧‧音訊解碼模組

418‧‧‧音訊驅動模組

420‧‧‧喇叭

第1圖係為本發明之修音處理裝置之示意圖；第2A圖係為本發明之修音處理介面之示意圖；第2B圖係為本發明之修音處理介面之喇叭類型示意圖；第3A圖係為等響度曲線；第3B圖係為喇叭頻率響應圖之第1實施例；第3C圖係為喇叭頻率響應圖之第2實施例；第3D圖係為喇叭頻率響應圖之第3實施例；第3E圖係為喇叭頻率響應圖之第4實施例；第4圖係為本發明之修音曲線示意圖；第5圖係為本發明之修音驗證裝置；及第6圖係為本發明之修音處理流程圖。

200‧‧‧修音處理介面

202‧‧‧喇叭設定選項

204‧‧‧取樣設定選項

206‧‧‧雜訊濾除設定選項

208‧‧‧優化設定選項

210‧‧‧音量設定選項

212‧‧‧切割設定選項

Claims (15)

1. 一種修音處理裝置，包含：一顯示器；一記憶體，儲存有一聲音編輯程式及一聲音資料串，該聲音編輯程式包含：一畫面控制模組，控制該顯示器顯示一聲音編輯畫面，該聲音編輯畫面包括一喇叭設定選項與一取樣設定選項；一設定模組，依據該喇叭設定選項與該取樣設定選項之設定結果產生一喇叭設定參數與一取樣參數，並依據該喇叭設定參數與該取樣參數設定該聲音資料串的一預設調整值；及一處理模組，依據該預設調整值對該聲音資料串進行頻率領域的修音動作以產生一修音資料串；一雜訊濾波模組，使該畫面控制模組產生一雜訊濾波設定選項，依據雜訊濾波設定選項之設定結果產生一雜訊濾除等級參數、一減少參數與一抑制參數以對該修音資料串進行降噪處理；及一處理器，執行該記憶體中之該聲音編輯程式。
2. 如請求項1所述之修音處理裝置，其中該取樣參數係選自32k~4kHz。
3. 如請求項1所述之修音處理裝置，其中該喇叭設定選項係為複數個喇叭型號。
4. 如請求項1所述之修音處理裝置，其中該雜訊濾除等級參數係指對該修音資料串進行低頻雜訊成份抑制的百分比。
5. 如請求項1所述之修音處理裝置，更包含：一優化模組，使該畫面控制模組產生一音色設定選項，依據該音色設定選項之設定結果產生一音色參數以對該修音資料串進行聲音對比度的處理。
6. 如請求項1所述之修音處理裝置，更包含：一音量模組，使該畫面控制模組產生一音量設定選項，依據該音量設定選項之設定結果產生一音量參數以對該修音資料串進行振幅的增加或減少。
7. 如請求項1所述之修音處理裝置，更包含：一切割處理模組，使該畫面控制模組產生一切割處理設定選項，依據該切割處理設定選項之設定結果產生具有一時間參數與一雜訊門檻以對該修音資料串切割該聲音資料串以產生複數個數位聲音段與複數靜音段；一標頭產生模組，依據該些數位聲音段與該些靜音段產生一標記訊息表；及一音訊轉換模組，依據該些數位聲音段、該些靜音段與該標記訊息表之一最後波形檔組合而產生一轉換輸出檔。
8. 一種修音處理方法，包含：產生一聲音編輯畫面，該聲音編輯畫面包括一喇叭設定選項與一取樣設定選項；依據該喇叭設定選項與該取樣設定選項之設定結果產生一喇叭設定參數與一取樣參數，依據該喇叭設定參數與該取樣參數設定一聲 音資料串的一預設調整值；依據該預設調整值對該聲音資料串進行頻域的修音動作以產生一修音資料串；產生一雜訊濾波設定選項於該聲音編輯畫面；及依據雜訊濾波設定選項之設定結果產生一雜訊濾除等級參數、一減少參數與一抑制參數以對該修音資料串進行降噪處理。
9. 如請求項8所述之修音處理方法，其中該取樣參數係選自：32k~4kHz。
10. 如請求項8所述之修音處理方法，其中該雜訊濾除等級參數係指對該修音資料串進行低頻雜訊成份抑制的百分比。
11. 如請求項8所述之修音處理方法，更包含：產生一音色設定選項於該聲音編輯畫面；及依據該音色設定選項之設定結果產生一音色參數以對該修音資料串進行聲音對比度的處理。
12. 如請求項8所述之修音處理方法，更包含：產生一音量設定選項於該聲音編輯畫面；及依據該音量設定選項之設定結果產生一音量參數以對該修音資料串進行振幅增加或減少。
13. 如請求項8所述之修音處理方法，更包含：產生一切割處理設定選項於該聲音編輯畫面；依據該切割處理設定選項之設定結果產生一時間參數與一雜訊門檻對該修音資料串切割該聲音資料串以產生複數個數位聲音段與複數靜音段； 依據該些數位聲音段與該些靜音段產生一標記訊息表；及依據該些數位聲音段、該些靜音段與該標記訊息表之一最後波形檔組合而產生一轉換輸出檔。
14. 一種修音驗證裝置，運用請求項1之該修音處理裝置，該聲音編輯程式將該修音資料串轉換為一燒錄資料，該修音驗證裝置並連接一喇叭，該修音驗證裝置包含：一暫存記憶體；一資料下載模組，當該修音處理裝置與該修音驗證裝置連線後，該資料下載模組下載該燒錄資料至該暫存記憶體；一音訊解碼模組，連接該暫存記憶體，讀取該記憶體之該燒錄資料並進行解碼而產生一解碼資料；及一音訊驅動模組，連接該音訊解碼模組，接收該解碼資料而產生一聲音資料，並經由該喇叭播放出來。
15. 如請求項14所述之修音驗證裝置，其中該資料下載模組係為無線接收模組或有線接收模組。