TWI559784B - 音訊裝置及音訊調校方法 - Google Patents

Description

音訊裝置及音訊調校方法

本發明係關於一種音訊裝置，且特別是關於一種音訊調校裝置。

骨傳導麥克風的原理是將發聲時聲帶所帶起的振動直接經由骨骼和皮膚傳到骨傳導麥克風，再將振動訊號由壓電材質轉換為電訊號記錄發聲。在此過程中，由於骨骼和皮膚的阻抗較大，使得振動訊號在傳遞過程中衰減。此外，由於語音變化具有不同頻率曲段、諧波強度變化、波形差異等，這可能也會因為骨骼和皮膚的阻抗，使骨傳導麥克風所記錄的聲音訊號和傳統氣傳導麥克風相比而顯得單調簡單。

因此，如何改善骨傳導麥克風的收音效果，以記錄清晰正確的聲音訊號，已成為本技術領域內一大重要課題。

為了解決上述問題，本案的一態樣為一種音訊裝置。根據本案一實施例，該音訊裝置包含骨傳導收音模組、 儲存模組以及處理模組。於結構上，處理模組電性連接於骨傳導收音模組及儲存模組。骨傳導收音模組以骨傳導的方式收音並產生第一收音訊號。儲存模組用以儲存複數參考資訊組，每一該參考資訊組各自相異，且每一參考資訊組分別包含氣傳導聲音模型、骨傳導聲音模型及誤差模型，誤差模型係經計算氣傳導聲音模型與骨傳導聲音模型兩者差異而得。處理模組用以依據誤差模型調整第一收音訊號，並輸出第二收音訊號。

本案的另一態樣為一種音訊調校方法，該方法包含：儲存複數參考資訊組，每一該參考資訊組各自相異，且每一該參考資訊組分別包含氣傳導聲音模型、骨傳導聲音模型及誤差模型，誤差模型係經計算氣傳導聲音模型與骨傳導聲音模型兩者差異而得；以骨傳導的方式收音並產生第一收音訊號；依據誤差模型調整第一收音訊號，並輸出第二收音訊號。

綜上所述，根據本案的技術內容，提供一種音訊調校裝置和音訊調校方法，利用儲存於儲存模組中的參考資訊，由處理模組對骨傳導收音模組所產生的收音訊號進行調整，輸出經調整後的收音訊號，改善傳統骨傳導麥克風的收音效果，以記錄清晰正確的聲音訊號。

100‧‧‧音訊裝置

120‧‧‧骨傳導收音模組

140‧‧‧儲存模組

160‧‧‧處理模組

162‧‧‧比較單元

164‧‧‧調校單元

500‧‧‧聲音模型產生方法

600‧‧‧音訊調校方法

AS1、AS2‧‧‧收音訊號

REF1~REFX‧‧‧參考資訊組

REF1a~REFXa‧‧‧氣傳導聲音模型

REF1b~REFXb‧‧‧骨傳導聲音模型

REF1e~REFXe‧‧‧誤差模型

S510~S540‧‧‧步驟

S610~S630‧‧‧步驟

第1圖為根據本案一實施例所繪示的音訊裝置示意圖； 第2圖為根據本案一實施例所繪示的參考資訊示意圖；第3圖為根據本案一實施例所繪示的音訊調校結果的示意圖；第4圖為根據本案另一實施例所繪示的音訊裝置示意圖；第5圖為根據本案一實施例的聲音模型產生方法流程圖；第6圖為根據本案一實施例的音訊調校方法流程圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本案的態樣，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，並未依照原尺寸作圖，實際上各種特徵的尺寸可任意地增加或減少以便於說明。下述說明中相同元件將以相同之符號標示來進行說明以便於理解。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及/或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電性連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外， 雖然本文中使用『第一』、『第二』、...等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

本案的一態樣為一種音訊裝置。請參考第1圖，第1圖為根據本案一實施例所繪示的音訊裝置100的示意圖。在本實施例中，音訊裝置100包含骨傳導收音模組120、儲存模組140以及處理模組160。於結構上，處理模組160電性連接於骨傳導收音模組120和儲存模組140。

在本實施例中，骨傳導收音模組120以骨傳導的方式收音並產生收音訊號AS1。具體來說，骨傳導收音模組120可以是骨傳導麥克風，將使用者發聲時聲帶所帶起的振動訊號直接經由骨骼和皮膚傳遞，並將該振動訊號由壓電材質(如：壓電單晶體、壓電陶瓷、各種壓電複合材料...等)轉換為電訊號形式的收音訊號AS1。當使用者使用音訊裝置100時，骨傳導收音模組120可被設置貼近於使用者之耳骨、鼻骨或其他部位，接收使用者發聲時所產生的振動。

儲存模組140用以儲存複數參考資訊組REF1~REFX，參考資訊組REF1~REFX係分別對應於不同受測發聲源(如：不同性別、年齡，具有不同聲線特徵的使用者)，以供處理模組160進行使用。

在一實施例中，參考資訊組REF1~REFX中每一組分別包含相對應的氣傳導聲音模型REF1a~REFXa、骨 傳導聲音模型REF1b~REFXb和誤差模型REF1e~REFXe。參考資訊組REF1~REFX可預先經由聲音模型產生方法生成，並預先被儲存在儲存模組140中。以下段落將詳細說明參考資訊組REF1~REFX的產生方法。

請參考第2圖，第2圖為根據本案一實施例所繪示的參考資訊組REF1示意圖。如第2圖所示，參考資訊組REF1包含相對應的氣傳導聲音模型REF1a、骨傳導聲音模型REF1b和誤差模型REF1e(未繪示於圖中)。氣傳導聲音模型REF1a和骨傳導聲音模型REF1b係分別以氣傳導方式及骨傳導方式接收同一個受測發聲源(如：一名受測者)發出之測試音訊所產生。

舉例來說，在產生氣傳導聲音模型REF1a和骨傳導聲音模型REF1b時，可由一名受測者朗讀一段文字、發出不同音高的聲音等等作為測試音訊，並同時以氣傳導方式及骨傳導方式將測試音訊的聲音訊號記錄下來。所記錄下來的聲音訊號經過數位訊號分析(如：進行傅立葉變換)，可分別轉換為頻譜上以頻率為橫軸，以聲壓級(Sound Pressure Level)為縱軸的氣傳導聲音模型REF1a和骨傳導聲音模型REF1b，記錄該名受測者的聲音特性。

目前大多數的收音裝置為氣傳導式麥克風。聲音的發音端(如受測人物、樂器、音響及各種發聲事物)產生之聲音振動透過空氣傳播至氣傳導式麥克風。如此例中，可透過氣傳導式麥克風根據空氣的振動得到氣傳導收音訊號。然而，一般使用環境下，發聲者發出的聲音若透過空氣傳 送，容易被周圍環境影響(強風或空氣流動造成空氣擾動、其他振動物體造成環境噪音)，導致收音內容包含環境噪音並使結果失真，使得氣傳導式產生之收音結果反而不如直接緊貼使用者發聲部位收音的骨傳導式。

如第2圖所示，對同一個受測發聲源所發出的聲音訊號，由於傳導方式的不同，氣傳導聲音模型REF1a和骨傳導聲音模型REF1b於相同的頻率上，聲壓級的大小並不會一致，且對於不同的頻率而言，氣傳導聲音模型REF1a和骨傳導聲音模型REF1b兩者聲壓級的比例關係也並不相同。一般而言，由於皮膚與骨骼的阻抗相較空氣中的阻抗更大，聲音訊號經骨傳導方式傳遞之後會具有較明顯的衰減，對於同一受測發聲源發出的不同頻率，衰減的程度也各自不同。

於一實施例中，參考資訊組REF1中每一組的氣傳導聲音模型REF1a與骨傳導聲音模型REF1b是在封閉的測試環境下量測的模型，藉此排除周圍環境對氣傳導聲音模型REF1a造成影響，以得到氣傳導與骨傳導對同一發聲源收音結果的相對應關係。

誤差模型REF1e(未繪示於圖中)即經計算氣傳導聲音模型REF1a和骨傳導聲音模型REF1b兩者於相同的頻率上聲壓級的大小差異而得。具體來說，誤差模型REF1e可包含在特定頻率時，氣傳導聲音模型REF1a之聲壓級大小與骨傳導聲音模型REF1b之聲壓級大小兩者之比例關係。換言之，誤差模型REF1e對應氣傳導聲音模型REF1a 以及骨傳導聲音模型REF1b隨著不同音頻上的音量大小比例。

相似地，以氣傳導方式及骨傳導方式接收多個不同受測發聲源發出之測試音訊，便可產生參考資訊組REF1~REFX。參考資訊組REF1~REFX中每一組分別包含相對應的氣傳導聲音模型REF1a~REFXa、骨傳導聲音模型REF1b~REFXb和誤差模型REF1e~REFXe，以記錄多名不同受測者的聲音特性。舉例來說，參考資訊組REF1可能對應到一名年輕女性受測者的聲音特性，參考資訊組REF2可能對應到一名中年男性受測者的聲音特性，以此類推。

對於不同的受測發聲源而言(如：不同性別、年齡，具有不同聲線特徵的使用者)，相對應的氣傳導聲音模型REF1a~REFXa、骨傳導聲音模型REF1b~REFXb和誤差模型REF1e~REFXe便也各自相異，分別記錄了相對應的受測發聲源的聲音特徵。

如此一來，處理模組160便能依據參考資訊組REF1~REFX調整收音訊號AS1，並輸出經處理過的收音訊號AS2，使經處理過的收音訊號AS2具有比未經處理過收音訊號AS1相對不失真(減少因骨傳導導致的強度衰減)的聲音訊號。舉例而言，處理模組160能依據參考資訊組REF1~REFX，對收音訊號AS1的不同頻率區段之聲壓級分別進行增益或縮減，再輸出經處理過的收音訊號AS2。

具體而言，在部分實施例中，處理模組160可包含數位訊號處理晶片(Digital Signal Processor,DSP)，藉由數 位訊號處理晶片實作對收音訊號AS1的處理，但本案並不以此為限。

請參考第3圖，第3圖為根據本案一實施例所繪示的音訊調校結果300的示意圖。在本實施例中，處理模組160可選擇參考資訊組REF1~REFX的其中一者(如：參考資訊組REF2)，根據其相對應的誤差模型(如：誤差模型REF2e)，將收音訊號AS1於不同頻率之聲壓級相對應的增益或縮減。如此一來，便能使經處理過的收音訊號AS2具有相對不失真(如：與氣傳導聲音模型REF2a吻合)的聲音訊號。

請參考第4圖，第4圖為根據本案另一實施例所繪示的音訊裝置100示意圖。在本實施例中，處理模組160可包含比較單元162和調校單元164。於結構上，比較單元162和調校單元164兩者彼此電性連接。比較單元162用以接收收音訊號AS1，並將收音訊號AS1和參考資訊組REF1~REFX中的骨傳導聲音模型REF1b~REFXb進行比對，並選取一比對相符的骨傳導聲音模型(如：骨傳導聲音模型REF2b)。

舉例來說，比較單元162可用以將收音訊號AS1分別和骨傳導聲音模型REF1b~REFXb各個頻率區段上的聲壓級大小進行比對並由統計方法計算收音訊號AS1和各骨傳導聲音模型REF1b~REFXb的訊號變異度，並選取訊號變異度小於一設定值之骨傳導聲音模型作為比對相符的骨傳導聲音模型(如本例中的骨傳導聲音模型REF2b)。

調校單元164用以根據比對相符的骨傳導聲音模型(本例中的骨傳導聲音模型REF2b)所對應的誤差模型(如：誤差模型REF2e)調整收音訊號AS1，以產生經調整後的收音訊號AS2。換言之，針對具有不同聲音特性的收音訊號AS1，比較單元162可經由上述比對和選取，選擇適當之參考資訊組REF1~REFX，供調校單元164調整收音訊號AS1。

如此一來，收音訊號AS1便能根據適當之參考資訊組REF1~REFX進行調整，使得經調整後的收音訊號AS2保持原有的聲音特性(即：不同頻率區段上的聲壓級大小)，不會因骨傳導收音造成強度衰減，亦可以避免透過氣傳導收音時受到周圍環境的影響。

在部分實施例中，處理模組160更可以選取參考資訊組REF1~REFX之誤差模型REF1e~REFXe當中之一者(例如誤差模型REF1e)作為預設誤差模型，當比較單元162無法選取出比對相符的骨傳導聲音模型時，(例如骨傳導聲音模型REF1b~REFXb與收音訊號AS1的訊號變異度皆大於所設定之設定值時)，調校單元164可用以根據預設誤差模型(如本例中的誤差模型REF1e)調整收音訊號AS1，以產生經調整後的收音訊號AS2。

如此一來，即便比較單元162無法選取出比對相符的骨傳導聲音模型，調校單元164仍能調整收音訊號AS1，以產生經調整後的收音訊號AS2。

綜上所述，本案透過應用上述實施例，利用儲存於 儲存模組140中的參考資訊組REF1~REFX，由處理模組160對骨傳導收音模組120所產生的收音訊號AS1進行調整，輸出經調整後的收音訊號AS2，可改善傳統骨傳導麥克風的收音效果，以記錄清晰正確的聲音訊號。

聲音模型的產生方法如第5圖所示。第5圖為根據本案一實施例的聲音模型產生方法500的流程圖。聲音模型產生方法500包含步驟S510、S520、S530及S540。

在步驟S510中，以氣傳導的方式接收受測發聲源發出之測試音訊並產生氣傳導聲音模型REF1a。在步驟S520中，以骨傳導的方式接收受測發聲源發出之測試音訊並產生骨傳導聲音模型REF1b。在步驟S530中，計算氣傳導聲音模型REF1a與骨傳導聲音模型REF1b兩者差異並產生誤差模型REF1e。最後，在步驟S540中，儲存參考資訊組REF1，參考資訊組REF1包含氣傳導聲音模型REF1a、骨傳導聲音模型REF1b及誤差模型REF1e。

所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解聲音模型產生方法500如何基於上述實施例中所揭露的方式執行該等操作及功能，故不再此重複贅述。

於上述之內容中，包含示例性的步驟。然而此些步驟並不必需依序執行。在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

本案的另一態樣為一種音訊調校方法。如第6圖所示，第6圖為根據本案一實施例的一種音訊調校方法600 的流程圖。音訊調校方法600包含步驟S610、S620及S630。

首先在步驟S610中，以聲音模型產生方法500儲存複數參考資訊組REF1~REFX，其中該些參考資訊組REF1~REFX各自相異。在步驟S620中，以骨傳導的方式收音並產生收音訊號AS1。

最後在步驟S630中，依據參考資訊組REF1~REFX中的誤差模型REF1e~REFXe調整收音訊號AS1，並輸出經處理過的收音訊號AS2。

在部分實施例中，步驟S630更包含：將收音訊號AS1與參考資訊組REF1~REFX中的複數個骨傳導聲音模型REF1b~REFXb進行比對，並選取比對相符的骨傳導聲音模型(例如：骨傳導聲音模型REF2b)；以及根據比對相符的骨傳導聲音模型(例如：骨傳導聲音模型REF2b)所對應之誤差模型(例如：誤差模型REF2e)調整收音訊號AS1，以產生經處理過的收音訊號AS2。

在部分實施例中，步驟S630更進一步包含：當無法選取比對相符的骨傳導聲音模型時，根據預設誤差模型調整收音訊號AS1，以產生經處理過的收音訊號AS2。

所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解音訊調校方法600如何基於上述實施例中所揭露的方式執行該等操作及功能，故不再此重複贅述。

於上述之內容中，包含示例性的步驟。然而此些步驟並不必需依序執行。在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序， 甚至可同時或部分同時執行。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧音訊裝置

120‧‧‧骨傳導收音模組

140‧‧‧儲存模組

160‧‧‧處理模組

AS1、AS2‧‧‧收音訊號

REF1~REFX‧‧‧參考資訊組

Claims (8)

1. 一種音訊裝置，包含：一骨傳導收音模組，該骨傳導收音模組以骨傳導的方式收音並產生一第一收音訊號；一儲存模組，用以儲存複數參考資訊組，每一該參考資訊組各自相異，且每一該參考資訊組分別包含一氣傳導聲音模型、一骨傳導聲音模型及一誤差模型，該誤差模型係經計算該氣傳導聲音模型與該骨傳導聲音模型兩者差異而得；以及一處理模組，電性連接於該骨傳導收音模組及該儲存模組，用以依據該些誤差模型調整該第一收音訊號，並輸出一第二收音訊號，其中該處理模組包含：一比較單元，用以將該第一收音訊號與該些參考資訊組中的該些骨傳導聲音模型進行比對，並選取一比對相符的骨傳導聲音模型；以及一調校單元，用以根據該比對相符的骨傳導聲音模型所對應之該誤差模型調整該第一收音訊號，以產生該第二收音訊號。
2. 如請求項1所述之音訊裝置，其中該氣傳導聲音模型和該骨傳導聲音模型係分別以氣傳導方式及骨傳導方式接收。
3. 如請求項2所述之音訊裝置，其中該些參考資訊組 分別對應不同受測發聲源。
4. 如請求項3所述之音訊裝置，其中該誤差模型對應於相對應的該氣傳導聲音模型以及該骨傳導聲音模型不同音頻上的音量大小比例。
5. 如請求項1所述之音訊裝置，其中該處理模組更選取該些參考資訊組之該些誤差模型當中之一者作為一預設誤差模型，當該比較單元無法選取出該比對相符的骨傳導聲音模型時，該調校單元用以根據該預設誤差模型調整該第一收音訊號，以產生該第二收音訊號。
6. 一種音訊調校方法，包含：儲存複數參考資訊組，每一該參考資訊組各自相異，且每一該參考資訊組分別包含一氣傳導聲音模型、一骨傳導聲音模型及一誤差模型，該誤差模型係經計算該氣傳導聲音模型與該骨傳導聲音模型兩者差異而得；以骨傳導的方式收音並產生一第一收音訊號；以及依據該些誤差模型調整該第一收音訊號，並輸出一第二收音訊號，其中輸出該第二收音訊號之步驟包含：將該第一收音訊號與每一該參考資訊組中的該骨傳導聲音模型進行比對，並選取一比對相符的骨傳導聲音模型；以及根據該比對相符的骨傳導聲音模型所對應之該誤差模 型調整該第一收音訊號，以產生該第二收音訊號。
7. 如請求項6所述之音訊調校方法，其中該氣傳導聲音模型和該骨傳導聲音模型係分別以氣傳導方式及骨傳導方式接收一受測發聲源發出之一測試音訊所產生。
8. 如請求項6所述之音訊調校方法，其中輸出該第二收音訊號之步驟更包含：當無法選取該比對相符的骨傳導聲音模型時，根據一預設誤差模型調整該第一收音訊號，以產生該第二收音訊號。