TWI565331B - 麥克風系統以及麥克風控制方法 - Google Patents

Description

麥克風系統以及麥克風控制方法

本發明是有關於麥克風系統以及其控制方法。

麥克風是將聲波轉變為電訊號的一種普遍的元件。目前常見的麥克風有類比式和數位式兩種。類比式麥克風將聲波轉為類比訊號輸出；而數位式麥克風則是將聲波轉換為數位訊號輸出之，下文中所稱之麥克風係指數位式麥克風。

圖1繪示傳統麥克風單元與音訊控制單元之間的控制方式示意圖。參閱圖1，麥克風單元100會有兩個端點，一者是接收時脈訊號的端點，以clk表示，另一者是發出聲音訊號的端點以data表示。音訊控制單元102也有兩個端點，與麥克風單元100的clk端點與data連接。

傳統的控制機制是由音訊控制單元102的一個端點發出時脈訊號104給麥克風單元100。這個時脈訊號104的時脈是連續的發出。而麥克風單元100接收到時脈訊號104後被喚醒，而經過一段短的時間，例如100ms後就達到啟動狀態，而開始依照麥 克風單元100接收聲音的狀態而發出聲音訊號106給音訊控制單元102。

對於傳統控制麥克風的機制，音訊控制單元102持續發出時脈訊號104，麥克風單元100亦持續將聲波轉為聲音訊號送出，如此整個麥克風系統會持續耗電，不利於省電原則。

本發明提供麥克風系統以及麥克風控制方法，至少可以降低麥克風系統的耗電情形。

本發明的麥克風系統包括音訊控制單元與麥克風單元。音訊控制單元發出時脈訊號以及接收聲音訊號，並且判斷該聲音訊號是否是有效聲源。麥克風單元接收該音訊控制單元的該時脈訊號，傳送該聲音訊號給該音訊控制單元。該音訊控制單元在該聲音訊號未判定為有效聲源時，週期地發出一段長度之該時脈訊號。

在本發明的一實施例中，上述麥克風系統的音訊控制單元包括訊號處理器以及閘時脈單元。該閘時脈單元接受該訊號處理器的控制，持續發出該時脈訊號或週期地發出一段長度之該時脈訊號。該訊號處理器判斷該聲音訊號是否為有效聲源。

本發明的麥克風控制方法，可以用於音訊控制單元與麥克風單元之間的控制。此麥克風控制方法包括：由該音訊控制單元發出時脈訊號給該麥克風單元；該麥克風單元根據該時脈訊號發出聲音訊號給該音訊控制單元；該音訊控制單元接收該聲音訊 號，並且判斷該聲音訊號是否是有效聲源；當該音訊控制單元判斷該聲音訊號不是有效聲源時，週期地發出一段長度之該時脈訊號給該麥克風單元；以及當該音訊控制單元判斷該聲音訊號是有效聲源時，該音訊控制單元就持續發出該時脈訊號給該麥克風單元。

在本發明的一實施例中，上述麥克風控制方法的音訊控制單元包括訊號處理器以及閘時脈單元。音訊控制單元與麥克風單元之間的操作包括：由該閘時脈單元週期地發出一段長度的該時脈訊號。該閘時脈單元也接受該訊號處理器的控制，持續發出該時脈訊號，或是停止該時脈訊號促使該麥克風單元進入睡眠狀態或省電狀態。該訊號處理器支援該閘時脈單元的操作，也判斷該聲音訊號是否是有效聲源。

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。

100‧‧‧麥克風單元

102‧‧‧音訊控制單元

104‧‧‧時脈訊號

106‧‧‧聲音訊號

200‧‧‧麥克風單元

202‧‧‧音訊控制單元

204‧‧‧時脈訊號

204a、204b‧‧‧時脈段

206‧‧‧聲音訊號

210‧‧‧訊號處理器

212‧‧‧週期喚醒單元

214‧‧‧閘時脈單元

215、216、320‧‧‧時間點

211‧‧‧指示燈

220‧‧‧偵測點

222‧‧‧偵測週期

圖1繪示傳統麥克風單元與音訊控制單元之間的控制方式示意圖。

圖2繪示依照本發明一實施例，麥克風系統的示意圖。

圖3繪示依照本發明一實施例，音訊控制單元的電路結構示意圖。

圖4繪示依照本發明一實施例，麥克風系統的操作機制示意圖。

圖5繪示依照本發明一實施例，麥克風系統的整體操作機制示意圖。

本發明的麥克風系統，藉由對時脈訊號的控制，不必持續發出時脈訊號，因而可以降低麥克風耗電的情形。以下舉多個實施例作說明，但是本發明不限於所舉的實施例。

圖2繪示依照本發明一實施例，麥克風系統的示意圖。參閱圖2，麥克風單元200會有兩個端點，一者是接收時脈訊號的端點，以clk表示，另一者是發出聲音訊號的端點以data表示。音訊控制單元202也有兩個端點，與麥克風單元200的clk端點與data連接。於本實施例，系統一開始處於省電模式狀態，音訊控制單元202會發出一段長度之時脈訊號204以喚醒麥克風單元200，時脈訊號204不是持續發出時脈，而是週期地發出至少一個時脈段(clock duration)204a。於此實施例，時脈段204a是以一個時脈段為例，時脈段204a實際可以是一個或是更多個時脈段，直到有效(valid)的聲源被偵測到，進而改變為持續發出時脈訊號204b的模式。麥克風單元200可以是數位式麥克風，其由時脈訊號的觸發而被啟動。

於本實施例，第一個時脈段204a由音訊控制單元202發 出後，麥克風單元200在一段短時間，例如100ms後就會被喚醒而回應一段聲音訊號206，音訊控制單元202判斷(determine)此段的聲音訊號206是否是有效的聲源。判斷的方法有許多種，例如可以量測聲音訊號的能量強度或量測訊噪比一段時間，其中一者或兩者都高於預設門檻，即視為有效的聲源。本發明不限於特定的方式來判斷聲源。於本實施例，對應時脈段204a的聲音訊號206經音訊控制單元202量測後，判斷其不是有效聲源，因此停留在睡眠狀態。音訊控制單元202依照設定的偵測(polling)週期，再隔一段時間後發出下一個時脈段204b，時脈段204b的開始部分的作用是與時脈段204a的作用相同。於此，假設此時脈段會偵測出有效聲源，而以時脈段204b來表示。對於時脈段204b，麥克風單元200相似回應時脈段204a的方式，也回應一段聲音訊號206，且經音訊控制單元202判斷其為有效聲源，因此就持續發出時脈訊號204，以連續點表示，即是時脈段204b。麥克風單元200則持續提供聲源。在此時脈段204b後，對於實際的聲源可能會有短暫沒有聲音，但是由於時脈訊號204持續發出，其僅是反應實際聲源的狀態，麥克風單元200仍維持被啟動的狀態，一般例如會持續到由音訊控制單元202依照條件而停止麥克風單元200為止。

圖3繪示依照本發明一實施例，音訊控制單元的電路結構示意圖。參閱圖3，本發明一實施例的音訊控制單元202的內部電路方塊可以包括訊號處理器210、週期喚醒單元212以及閘時脈單元214。閘時脈單元214接受週期喚醒單元212的控制，而週期 地發出一段長度的至少一個時脈段204a、204b。如前述週期喚醒單元212的設置方式不限定於所舉例的方式，只要閘時脈單元214能週期地發出一段長度的至少一個時脈段204a、204b即可。閘時脈單元214也接受訊號處理器210的控制而持續發出時脈訊號204，或是停止該時脈訊號促使麥克風單元200進入睡眠狀態。訊號處理器210包含中央處理單元(CPU)可以支援週期喚醒單元212與閘時脈單元214等整體的操作，且判斷接收的聲音訊號是否是有效聲源。例如訊號處理器210會控制閘時脈單元214閘門(gate)，而輸出時脈，也可以在符合關閉麥克風單元200的條件下停止提供時脈訊號204，其條件例如是使用者關閉或是超過一段時間沒有偵測到有效聲源等。

圖4繪示依照本發明一實施例，麥克風系統的操作機制示意圖。參閱圖4，其是圖2的進一步說明，音訊控制單元202在預定的偵測點(polling)220，啟動一偵測動作，麥克風單元200也就被喚醒。如果此時脈段204a的情形是麥克風單元200沒有接收到判斷為有效聲源之聲音，在時間點215就不會有時脈訊號，麥克風單元200隨後就進入睡眠狀態。當週期的下一個偵測點220又被發出，時脈段204b就會被發出。兩個相鄰的偵測點220之間的時間就是一個偵測週期(polling period)222。

於本實施例，由於時脈訊號204b的情形為例，是偵測並判定為有效聲源，因此在時間點216後會持續發出時脈訊號204，而麥克風單元200也持續發出聲音訊號206。又例如也可以有一指 示燈211，示於圖3，可以顯示麥克風系統的操作狀態，例如，指示燈211亮起以顯示音訊控制單元202是在持續發出時脈訊號204b的操作狀態，又或例如是仍處於偵側有效聲源的操作狀態。指示燈211的設置位置，不限定於在麥克風單元200或是在音訊控制單元202，其只要能顯示麥克風系統的操作狀態即可。

圖5繪示依照本發明一實施例，麥克風系統的整體操作機制示意圖。參閱圖5，就長時間的整體運作來看，如果麥克風單元初始狀態是處於睡眠狀態，音訊控制單元202在偵測點220開始偵測週期，以圖4的情形為例，在下一個偵測點220會偵測到有效聲源，因此時脈訊號204持續到時間點320符合關閉麥克風單元200的條件下，音訊控制單元202停止時脈訊號，麥克風單元200就進入睡眠狀態。在此停止期間，音訊控制單元202不需要再啟動偵測週期。在時間點320之後，麥克風單元200是處於睡眠狀態。然而，音訊控制單元202依照系統設計又或是因應使用者的需求，會再開始週期地啟動偵測週期，而開始下一次有效聲源的偵測，其例如持續到有效聲源被偵側到，又或是持續到音訊控制單元202被系統關閉。

本發明的音訊控制單元202在啟動麥克風單元200的過程中，利用短時間區段，週期性地偵測是否存在有效聲源，直到有效聲源被偵測到後才維持麥克風單元200的啟動。如此，時脈訊號以及麥克風系統的耗電可以減省，而可以達到減少耗電的效果。

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。

200‧‧‧麥克風單元

202‧‧‧音訊控制單元

204‧‧‧時脈訊號

204a、204b‧‧‧時脈段

206‧‧‧聲音訊號

Claims (11)

1. 一種麥克風系統，包括：音訊控制單元，發出時脈訊號以及接收聲音訊號，並且判斷該聲音訊號是否為有效聲源；以及麥克風單元，接收該音訊控制單元之該時脈訊號，傳送該聲音訊號給該音訊控制單元，其中該音訊控制單元在該聲音訊號未判定為有效聲源時，週期地發出一段長度之該時脈訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風系統，其中該聲音訊號判定為有效聲源時，該音訊控制單元持續發出該時脈訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風系統，其中該麥克風單元未在一特定時間內收到該時脈訊號，即進入睡眠狀態或是省電狀態，不再傳送該聲音訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風系統，其中該音訊控制單元包括訊號處理器以及閘時脈單元，其中該閘時脈單元接受該訊號處理器的控制，持續發出該時脈訊號或週期地發出一段長度之該時脈訊號，其中該訊號處理器判斷該聲音訊號是否為有效聲源。
5. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風系統，其中該麥克風單元是數位式麥克風。
6. 如申請專利範圍第1項所述的麥克風系統，更包括一指示燈，用以顯示該麥克風系統的狀態。
7. 一種麥克風控制方法，用於音訊控制單元與麥克風單元之間的控制，包括：由該音訊控制單元發出時脈訊號給該麥克風單元；該麥克風單元根據該時脈訊號發出聲音訊號給該音訊控制單元；該音訊控制單元接收該聲音訊號，並且判斷該聲音訊號是否是有效聲源；當該音訊控制單元判斷該聲音訊號不是有效聲源時，週期地發出一段長度之該時脈訊號給該麥克風單元；以及當該音訊控制單元判斷該聲音訊號是有效聲源時，該音訊控制單元就持續發出該時脈訊號給該麥克風單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述的麥克風控制方法，其中該音訊控制單元包括訊號處理器，閘時脈單元，該音訊控制單元與該麥克風單元之間的操作包括：由該閘時脈單元週期地發出一段長度的該時脈訊號，該閘時脈單元也接受該訊號處理器的控制，持續發出該時脈訊號，或是停止該時脈訊號促使該麥克風單元進入睡眠狀態或省電狀態，其中該訊號處理器支援該閘時脈單元的操作，也判斷該聲音訊號是否是有效聲源。
9. 如申請專利範圍第8項所述的麥克風控制方法，其中當該音訊控制單元依使用狀態而停止持續發出該時脈訊而促使該麥 克風單元進入睡眠狀態或省電狀態後，該閘時脈單元再度週期地且間隔地發出該時脈訊號。
10. 如申請專利範圍第7項所述的麥克風控制方法，其中該麥克風單元是數位式麥克風。
11. 如申請專利範圍第7項所述的麥克風控制方法，更包括使用一指示燈，以顯示音訊控制單元的操作狀態。