TWI475897B - Face recognition loudspeaker device and its sound pointing adjustment method - Google Patents

Description

人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法

本發明係關於一種人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法，尤其是一種能夠於多人的環境中，針對人臉位置與數量進行指向性的聲音播放裝置。

目前於家中所裝設的音響設備，往往都是依照喇叭所擺設的方向，來決定聲音出來的軌跡，因此聲音往往的方向跟範圍都是非常固定的，故有廠商研發出了前級、後級、中級、重低音等音響設備，來達到聲音環繞整個環境的效果，但這整體裝設起來，則必須要昂貴的費用與足夠的環境才能夠設置，因此並沒有辦法普及化應用於大眾。

而一般的音響設備若是僅朝向一個方向，若是位於音響設備前的使用者不止一人時，位於左右兩側的人所能接收到的聲音效果將是最差，即使是使用者能夠將音響設備轉向，但仍然是無法同時顧及到左右兩側的人，若是為了解決這樣的問題，而裝設有兩個以上的音響設備，雖然能夠應用到不同位置的兩個人，但這仍然不是一個很好的解決方法，因為單一音響設備的效果有限，若是放置過多的音響設備，也會占據更多的空間；所以單一的音響設備若是要同時應用於多人時，將無法同時使全部的人接收到均勻的聲音。

另外，若是能夠辨識音響設備前方的人與物，以鎖定要播放之方向，這樣也許能夠於兩人之間轉換播放聲音之方向，但這很明顯是有缺點的，一方面除了上述所提的，若是辨識的結果僅能夠用於一人，那音響設備將 僅能用於一人，而兩人以上除了會造成系統的混亂之外，也無法同時讓全部的人能夠接收到均勻的聲音；而第二缺點是單純辨識音響設備前方的人與物的話，將無法明確判斷是否為正在坐在音響設備前的使用者，而若是一物品置於該音響設備前，而音響設備則自動啟動並鎖定要播放之方向，如此將會浪費電源，更會造成使用者很大的困擾，另外，若是人或物經過該音響設備時，一旦辨識到該人或物，也很可能會轉移鎖定要播放之方向，如上所述，這樣的方式不但是不方便之外，其辨識度也會有很大的問題。

因此，若能使一台音響設備能夠多指向性的對應每一個人的臉部，以使音響設備能夠依照不同臉部的位置與數量，來決定要發出多少具有不同方向的聲音，以使每一個人皆能夠接收到均勻的聲音，如此應為一最佳解決方案。

本發明即在於提供一種人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法，係能夠於多人的環境中，針對不同的人臉位置與數量進行指向性的聲音播放。

可達成本發明之人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法，其中該人臉辨識喇叭裝置係包含了一用以進行聲音播放之喇叭裝置、至少一個設置於該喇叭裝置表面之臉部感測器及一內建於該喇叭裝置內部之控制電路，其中該控制電路係包含了一供應運作電源之電源供應模組、一信號輸入模組、一數位信號處理模組、一中央處理模組及一放大器模組，該臉部感測器能夠將所偵測之臉部信號透過該中央處理模組輸入該數位信號處理模組中，而該數位信號處理模組能夠將該信號輸入模組所輸入的音頻信號搭配該臉部位置與數量之信號進行處理，以使對應不同臉部位置與數量所需輸 出的音頻信號，能夠透過該放大器模組輸入至該喇叭裝置中，而該喇叭裝置則能夠將具有特定指向性的聲音朝向不同的臉部位置進行播放。

更具體的說，所述喇叭裝置內係具複數個揚聲器，而對應不同臉部位置與數量所需輸出的音頻信號輸入至該喇叭裝置中時，能夠同時控制多個最接近臉部位置之揚聲器進行聲音之播放。

更具體的說，所述電源供應模組係用以供應喇叭裝置、臉部感測器及控制電路運作之電源。

另外本發明人臉辨識喇叭裝置之聲音指向調整方法，係藉由喇叭裝置上的臉部感測器來辨識臉部位置與數量，來判斷出該喇叭裝置輸出聲音之特定指向位置後，由該喇叭裝置朝向不同的臉部位置進行播放具有不同聲音方向軌跡之音效。

更具體的說，所述臉部感測器辨識到多人的臉部位置時，能夠由喇叭裝置同時輸出多個對應所偵測臉部位置之聲音輸出軌跡。

更具體的說，所述臉部感測器僅辨識到一人的臉部位置時，能夠由喇叭裝置輸出一個對應所偵測臉部位置之聲音輸出軌跡。

更具體的說，所述臉部感測器沒有辨識到任何的臉部位置時，該喇叭裝置則不會輸出任何的聲音輸出軌跡。

有關於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較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱圖一及圖二，為本發明一種人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之外觀結構圖及運作架構圖，如圖一所示，本發明係於一用以進行 聲音播放之喇叭裝置1表面上設置至少一個用以偵測臉部位置與數量之臉部感測器12，而該喇叭裝置1內部更內建有一控制電路13，如圖二所示，該控制電路13係包含了一提供喇叭裝置1、臉部感測器12、控制電路13運作電源之電源供應模組131、一信號輸入模組132、一數位信號處理模組133、一中央處理模組134及一放大器模組135，其中該臉部感測器12能夠將所偵測之臉部信號透過該中央處理模組134輸入該數位信號處理模組133中，而該數位信號處理模組133則能夠再將該信號輸入模組132所輸入的音頻信號搭配該臉部位置與數量之信號進行處理後(進行音頻信號分配至不同臉部位置的運算)，即可使對應不同臉部位置與數量所需輸出的音頻信號，透過該放大器模組135輸入至該揚聲器11中，而該喇叭裝置1則能夠將具有特定指向性的聲音朝向不同的臉部位置進行播放。

其運作步驟如圖三所示，一開啟該人臉辨識喇叭裝置後301，即可一併啟動該臉部感測器302，並由該臉部感測器進行辨識範圍中人臉的位置與數量後303，即可將該臉部感測器所取得人臉位置與數量的信號輸入該中央處理模組304，而該中央處理模組則會開始處理人臉位置與數量的信號305，其處理的過程是判斷前一次辨識人臉的位置與數量是否與本次所取得人臉的位置與數量完全一致，以藉由判斷的過程來決定是否更改揚聲器輸出播放之設定306，若與前一次辨識人臉的位置與數量不相同，則依照本次所取得人臉的位置與數量來選擇運算法307，並再進入該數位信號處理模組中，以設定所要播出音頻內容的揚聲器與人臉位置與數量之相對關係(該喇叭裝置輸出聲音之特定指向位置)308，並再由該放大器將信號設定放大輸出之倍率後，即可由該揚聲器朝向不同的臉部位置進行播放具有不同聲 音方向軌跡之音效309；最後，本次的設定程序將會結束310，並再重新進入步驟303進行下一次辨識範圍中人臉的位置與數量，以進行再一次的設定流程。

另外，因為本發明係藉由喇叭裝置1上的臉部感測器12來辨識臉部位置與數量，來判斷出該喇叭裝置1輸出聲音之特定指向位置後，由該喇叭裝置1朝向不同的臉部位置進行播放具有不同聲音方向軌跡之音效；而該喇叭裝置1內係具複數個揚聲器11，因此當對應不同臉部位置與數量所需輸出的音頻信號輸入至該喇叭裝置1中時，能夠同時控制一個或多個最接近臉部位置之揚聲器11進行聲音之播放。

因此，當一個使用者2坐在沙發一側時，如圖四A所示，該喇叭裝置1之臉部感測器12會辨識到僅有一個人臉，同時亦會辨識該位使用者2人臉的位置是偏向一側，因此該喇叭裝置1發出聲音時，如圖四B所示，則會將所有揚聲器所發出的聲音方向軌跡皆朝向沙發一側之使用者2人臉的位置。

另外，若是使用者2坐在沙發正中央時，如圖五A所示，該喇叭裝置1之臉部感測器12除了辨識到僅有一個人臉之外，更會辨識該位使用者2人臉的位置是於正中央，因此該喇叭裝置1發出聲音時，如圖五B所示，則會將所有揚聲器1所發出的聲音方向軌跡皆朝向位於沙發正中央之使用者2人臉的位置。

另外，當有五位使用者21,22,23,24,25坐在沙發上時，如圖六A所示，該喇叭裝置1之臉部感測器12會同時辨識到五個人臉，同時亦會辨識五位使用者21,22,23,24,25人臉的位置，因此該喇叭裝置1發出聲音時， 如圖六B所示，所有揚聲器則會依照不同使用者21,22,23,24,25人臉的位置，分別發出朝向五位使用者21,22,23,24,25人臉位置所能接收的聲音方向軌跡。

另外，如圖七A所示，若是當該喇叭裝置1之臉部感測器12並沒有辨識到人臉時，該臉部感測器12則會將沒有人臉的信號傳入該中央處理模組中，該中央處理模組則會停止該喇叭裝置1，如圖七B所示，將會使該喇叭裝置不會輸出任何的聲音輸出軌跡。

另外，如圖八所示，能夠於使用者後方設置另一組重低音喇叭裝置3，以與前方之喇叭裝置1形成環繞音響系統，因此當使用者2坐在沙發時，經由該喇叭裝置1辨識人臉後，該喇叭裝置1及重低音喇叭裝置3能夠同時發出聲音，以讓使用者能夠感受的環繞音場的效果。

另外，本發明更能夠應用於多聲道環繞音響系統中，如圖九所示，於前方之左側及右側分別設置一用於前置左聲道之喇叭裝置41及一用於前置右聲道之喇叭裝置42，而於後方之左側及右側亦分別設置一用於後置左聲道之喇叭裝置43及一用於後置右聲道之喇叭裝置44，而喇叭裝置41及喇叭裝置42中間則設置一用於中置重低音之喇叭裝置45，該用於中置重低音之喇叭裝置45上係具有一臉部感測器，因此當臉部感測器辨識到位於沙發之使用者2人臉的位置後，會無線連接至用於前置左聲道之喇叭裝置41、用於前置右聲道之喇叭裝置42、用於後置左聲道之喇叭裝置43及一用於後置右聲道之喇叭裝置44，以使前置、後置及中置重低音能夠對著使用者發出聲音，並讓使用者能夠感受到聲音的環繞感，有如身歷其境。

另外，當有多位使用者使用多聲道環繞音響系統時，如圖十所示，有 五位使用者21,22,23,24,25坐在沙發上時，該用於中置重低音之喇叭裝置45的臉部感測器會同時辨識到五個人臉，同時亦會辨識五位使用者21,22,23,24,25人臉的位置，因此該喇叭裝置41,42,43,44,45發出聲音時，如圖中所示，所有喇叭裝置41,42,43,44,45會依照不同使用者21,22,23,24,25人臉的位置，分別發出朝向五位使用者21,22,23,24,25人臉位置所能接收的聲音方向軌跡，以讓全部使用者21,22,23,24,25皆能夠被聲音包圍，並感受到聲音的環繞感，有如身歷其境。

本發明所提供之一種人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明係能夠辨識多人的人臉位置與數量，因此喇叭裝置將能夠依照不同臉部的位置與數量，來決定要發出多少具有不同方向的聲音，以使每一個人皆能夠接收到均勻的聲音。

2.本發明係能夠自動重覆辨識多人的人臉位置與數量，並自動調整數個播放聲音的聲音方向軌跡。

3.由於本發明是使用人臉辨識，故能夠避免因不慎經過喇叭裝置的人與物觸發改變播放聲音的聲音方向軌跡，因本發明具有較高的判斷準確度與應用性。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧喇叭裝置

11‧‧‧揚聲器

12‧‧‧臉部感測器

13‧‧‧控制電路

131‧‧‧電源供應模組

132‧‧‧信號輸入模組

133‧‧‧數位信號處理模組

134‧‧‧中央處理模組

135‧‧‧放大器模組

2‧‧‧使用者

21~25‧‧‧使用者

3‧‧‧重低音喇叭裝置

41‧‧‧用於前置左聲道之喇叭裝置

42‧‧‧用於前置右聲道之喇叭裝置

43‧‧‧用於後置左聲道之喇叭裝置

44‧‧‧用於後置右聲道之喇叭裝置

45‧‧‧用於中置重低音之喇叭裝置

圖一為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之外觀結構圖；圖二為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之運作架構圖；圖三為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之運作流程圖；圖四A至圖四B為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第一實施運作示意圖；圖五A至圖五B為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第二實施運作示意圖；圖六A至圖六B為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第三實施運作示意圖；圖七A至圖七B為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第四實施運作示意圖；圖八為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第五實施運作示意圖；圖九為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第六實施運作示意圖；以及圖十為本發明人臉辨識喇叭裝置及其聲音指向調整方法之第七實施運作示意圖。

1‧‧‧喇叭裝置

11‧‧‧揚聲器

12‧‧‧臉部感測器

13‧‧‧控制電路

131‧‧‧電源供應模組

132‧‧‧信號輸入模組

133‧‧‧數位信號處理模組

134‧‧‧中央處理模組

135‧‧‧放大器模組

Claims (5)

1. 一種人臉辨識喇叭裝置，係包括：一喇叭裝置，係用以進行聲音播放；至少一個臉部感測器，係設置於該喇叭裝置表面，用以偵測臉部位置與數量；一控制電路，係內建於該喇叭裝置內部，該控制電路係包含了一供應運作電源之電源供應模組、一信號輸入模組、一數位信號處理模組、一中央處理模組及一放大器模組，該臉部感測器能夠將所偵測之臉部信號透過該中央處理模組輸入該數位信號處理模組中，而該數位信號處理模組能夠將該信號輸入模組所輸入的音頻信號搭配該臉部位置與數量之信號進行處理，以使對應不同臉部位置與數量所需輸出的音頻信號，能夠透過該放大器模組輸入至該喇叭裝置中，而該喇叭裝置則能夠將具有特定指向性的聲音朝向不同的臉部位置進行播放；另外由於該喇叭裝置內係具複數個揚聲器，而對應不同臉部位置與數量所需輸出的音頻信號輸入至該喇叭裝置中時，能夠同時控制一個或多個最接近臉部位置之揚聲器進行聲音之播放。
2. 如申請專利範圍第1項所述人臉辨識喇叭裝置，其中該電源供應模組係用以供應喇叭裝置、臉部感測器及控制電路運作之電源。
3. 一種人臉辨識喇叭裝置之聲音指向調整方法，包括：提供一喇叭裝置，該喇叭裝置上設置有一臉部感測器；透過喇叭裝置上的臉部感測器來辨識臉部位置與數量，來判斷出該喇叭裝置輸出聲音之特定指向位置後，由該喇叭裝置朝向不同的臉部位 置進行播放具有不同聲音方向軌跡之音效；其中臉部感測器辨識到多人的臉部位置時，能夠由喇叭裝置同時輸出多個對應所偵測臉部位置之聲音輸出軌跡。
4. 如申請專利範圍第3項所述人臉辨識喇叭裝置之聲音指向調整方法，其中臉部感測器僅辨識到一人的臉部位置時，能夠由喇叭裝置輸出一個對應所偵測臉部位置之聲音輸出軌跡。
5. 如申請專利範圍第3項所述人臉辨識喇叭裝置之聲音指向調整方法，其中臉部感測器沒有辨識到任何的臉部位置時，該喇叭裝置則不會輸出任何的聲音輸出軌跡。