TWI579835B - 音效增益方法 - Google Patents

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    • G10L2021/02166—Microphone arrays; Beamforming

Description

音效增益方法
本發明係關於一種音效增益方法，尤指一種適用於分散式系統之音效增益方法。
以往要進行重要會議，或高品質音效錄音時，通常需選擇特殊設計的場地及設備。例如具有吸音處理牆面的會議室、錄音室，或利用麥克風陣列進行收音及後製處理等等。
然而，這些場地建造與設備的裝設需要耗費大量的成本，且難以移動與調整，因此真正被使用的機會反而相對較少。
現代社會中各項專業分工越趨精細，而各項專案或業務所涵蓋的技術層面反而越趨複雜。因此，一項專案或業務的推動，常常需要各領域的專業人員進行會議、討論或協調才得以進行。這樣的會議隨時隨地都有可能發生，但良好的會議場地並非隨時可得。
因此，如何以較低的成本，而可隨時隨地進行音效增益處理，實為業界亟待解決的課題。
本發明之一目的，在於提供一種音效增益方法，尤指一種適用於分散式系統之音效增益方法。
本發明之又一目的，在於提供一種音效增益方法，利用定位 收音裝置及發聲源之位置，並對聲音波形訊號進行運算，可以低成本方式產生優化聲音訊號。
本發明之又一目的，在於提供一種音效增益方法，於定位各收音裝置後，可利用收音裝置相互傳輸聲音波形訊號並進行運算，而達到優化聲音之目的。
為達成上述目的，本發明提供一種音效增益方法，適用於一分散式系統，該分散式系統包含有複數個收音裝置及一主機裝置，各收音裝置分別設置於一空間中，並可分別與主機裝置進行資料傳輸；該音效增益方法包含有：定位各收音裝置及一發聲源之位置；利用各收音裝置分別接收該發聲源產生的一聲音訊號，並產生對應於該聲音訊號之一聲音波形訊號；各收音裝置分別將所產生的聲音波形訊號傳送至主機裝置；及對各收音裝置之聲音資訊進行一優化運算，並產生一優化聲音訊號。
上述音效增益方法之一實施例，其中該優化運算為比較各收音裝置與該發聲源之距離，該優化聲音訊號係取與該發聲源距離最近之收音裝置所產生之聲音波形訊號。
上述音效增益方法之一實施例，其中該定位各收音裝置及該發聲源位置之步驟可選擇為一全球定位系統定位步驟、一輔助全球定位系統定位步驟及一影像定位步驟之其中之一。
上述音效增益方法之一實施例，其中該優化運算可選擇為波束成形運算、回音消除運算、雜訊消除運算、回響消除運算、音訊增益運算及其組合式之其中之一。
上述音效增益方法之一實施例，尚包含有將該優化聲音訊號 傳送至各收音裝置之步驟；其中各收音裝置分別包含有一揚聲器，用以播放該優化聲音訊號。
上述音效增益方法之一實施例，其中各收音裝置與主機裝置之間的資料傳輸可選擇為有線傳輸或無線傳輸。
上述音效增益方法之一實施例，其中該無線傳輸可選擇為藍牙無線傳輸、無線網路傳輸、射頻無線傳輸及聲波傳輸之其中之一。
上述音效增益方法之一實施例，其中各收音裝置可分別選擇為喇叭擴音器、有線電話機、無線電話機、行動電話、藍牙耳機麥克風、有線麥克風、無線麥克風、具有麥克風之有線揚聲器及具有麥克風之無線揚聲器之其中之一。
本發明尚提供一種音效增益方法，適用於一分散式系統，該分散式系統包含有複數個收音裝置，各收音裝置分別設置於一空間中，並可相互進行資料傳輸；該音效增益方法包含有：定位各收音裝置；利用各收音裝置分別接收一聲音訊號，並產生對應於該聲音訊號之一聲音波形訊號；各收音裝置分別將所產生的聲音波形訊號傳送至其餘的收音裝置；及對各收音裝置之聲音波形訊號進行一優化運算，並產生一優化聲音訊號。
上述音效增益方法之一實施例，其中該優化運算可選擇為波束成形運算、回音消除運算、雜訊消除運算、回響消除運算、音訊增益運算及其組合式之其中之一。
上述音效增益方法之一實施例，尚包含有提供一運算模組之步驟，用以執行該優化運算，並產生該優化聲音訊號。
上述音效增益方法之一實施例，其中該運算模組可選擇設置 於該複數個收音裝置之其中一收音裝置中。
上述音效增益方法之一實施例，尚包含有提供一主機裝置之步驟，該主機裝置可分別與各收音裝置進行資料傳輸，其中該主機裝置設有該運算模組。
上述音效增益方法之一實施例，其中各收音裝置分別包含有一揚聲器，用以播放該優化聲音訊號。
上述音效增益方法之一實施例，其中該定位各收音裝置之步驟可選擇為一無線射頻傳輸定位步驟、一有線傳輸定位步驟、一聲波傳輸定位步驟、一全球定位系統定位步驟、一輔助全球定位系統定位步驟及一影像定位步驟之其中之一。
上述音效增益方法之一實施例，尚包含有以一設定週期重新定位各收音裝置之步驟。
上述音效增益方法之一實施例，其中各收音裝置可分別選擇為喇叭擴音器、有線電話機、無線電話機、行動電話、藍牙耳機麥克風、有線麥克風、無線麥克風、具有麥克風之有線揚聲器及具有麥克風之無線揚聲器之其中之一。
10‧‧‧分散式系統
101‧‧‧空間
103‧‧‧座標
12‧‧‧收音裝置
121‧‧‧揚聲器
14‧‧‧主機裝置
16‧‧‧攝影裝置
18‧‧‧發聲源
181‧‧‧聲音訊號
201-215‧‧‧步驟
30‧‧‧分散式系統
301‧‧‧空間
303‧‧‧座標
32‧‧‧第一收音裝置
321‧‧‧揚聲器
34‧‧‧第二收音裝置
341‧‧‧揚聲器
36‧‧‧攝影裝置
401-415‧‧‧步驟
第1圖：係本發明分散式系統一實施例之示意圖。
第2圖：係本發明音效增益方法一實施例之流程圖。
第3圖：係本發明分散式系統另一實施例之示意圖。
第4圖：係本發明音效增益方法另一實施例之流程圖。
請參閱第1圖及第2圖，係分別為本發明分散式系統一實施例之示意圖及音效增益方法一實施例之流程圖。如圖所示，本發明之分散式系統10包含有複數個收音裝置(picking device)12及一主機裝置14。其中，各收音裝置12分別設置於一空間101中，用以接收一發聲源18所產生之聲音訊號181。各收音裝置12可分別與主機裝置14進行資料傳輸。本發明之音效增益方法，首先係提供分散式系統10之主機裝置14及複數個收音裝置12，並定位各收音裝置12及該發聲源18之位置，如步驟201及步驟203。其次，利用各收音裝置12分別接收該發聲源18所產生之聲音訊號181，並產生對應於該聲音訊號181之聲音波形訊號，如步驟205。
然後，各收音裝置12分別將所產生的聲音波形訊號傳送至主機裝置12，如步驟207。
最後，由主機裝置14對各收音裝置12所產生之聲音波形訊號進行一優化運算，並產生一優化聲音訊號，如步驟209及步驟211。
在本發明之一實施例中，優化運算可比較各收音裝置12與發聲源18之距離，而優化聲音訊號則取與發聲源18距離最近的收音裝置12所產生之聲音波形訊號。此一實施例為本發明音效增益方法之最簡實施例。其原理係取最接近發聲源18之收音裝置12所接收之聲音訊號181所產生的聲音波形訊號。由於該收音裝置12最接近發聲源18，所接收之聲音訊號181強度最大，其背景雜訊強度相對較小，取其聲音波形訊號可以最少的軟硬體資源與運算成本，獲得較佳的優化聲音訊號。
在本發明之一實施例中，定位各收音裝置12及發聲源18之步驟可利用全球定位系統(Global Positioning System,GPS)定位、輔助全球定位 系統(Assisted Global Positioning System,AGPS)定位或影像定位的方式進行。在本發明之一實施例中，若各收音裝置12及發聲源18都配備有GPS訊號接收器，則可利用GPS系統進行定位。在另一實施例中，若各收音裝置12及發聲源18都具有AGPS系統定位的能力，例如使用行動電話，則可利用AGPS系統進行定位。在又一實施例中，若分散式系統10包含有一攝影裝置16，則可利用攝影裝置16擷取空間101之影像，配合影像辨識及分析的技術進行定位。
各收音裝置12之相對位置完成定位後，可於該空間101中建立一座標103。當發聲源18發出一聲音訊號181時，各收音裝置12在不同的位置接收該聲音訊號181。由於位置與距離的差異，各收音裝置12所接收的聲音訊號181將會有強度與相位的差異，配合各收音裝置12在座標103中的位置定位，以及聲音波形的關連性進行波束成形(Beamforming)運算，回音消除(echo cancellation)運算、雜訊消除(noise reduction)運算、回響消除(de-reverberation)運算及音訊增益(gain boost)運算等運算，藉以獲得需求的優化聲音訊號。
在本發明之一實施例中，各收音裝置12與主機裝置14之間的資料傳輸可選擇為有線傳輸或無線傳輸。其中，無線傳輸可選擇為藍牙無線(Bluetooth)傳輸、無線網路(Wi-Fi)傳輸、射頻無線(radio frequency)傳輸及聲波傳輸(acoustic transmission)之其中之一。
在本發明之一實施例中，分散式系統10中各收音裝置12可分別包含有一揚聲器121，用以播放該優化聲音訊號。本發明之音效增益方法則包含有將優化聲音訊號傳送至各收音裝置12，再利用各收音裝置12之揚 聲器121播放該優化聲音訊號，如步驟213及步驟215。在本發明中，該優化聲音訊號除了可利用各收音裝置12之揚聲器121播放之外，尚可利用網路或其他通訊方法將優化聲音訊號傳送至一遠端裝置播放，供遠端參與會議者聆聽。
在本發明之一實施例中，各收音裝置12可分別選擇為喇叭擴音器(speakerphone)、有線電話機、無線電話機、行動電話、藍牙耳機麥克風(Bluetooth headset)、有線麥克風、無線麥克風、具有麥克風之有線揚聲器及具有麥克風之無線揚聲器之其中之一。
在本發明之一實施例中，尚包含有以一設定週期重新定位各收音裝置12之步驟。由於本發明之收音裝置12可能是由會議參與者隨身攜帶之電子裝置實施，例如行動電話或藍牙耳機麥克風。當參與者移動時，或收音裝置12被移動時，各收音裝置12與發聲源18之相對位置即發生變化，需重新定位各收音裝置12及發聲源18才能進行較佳的優化運算。
請參閱第3圖及第4圖，係分別為本發明分散式系統另一實施例之示意圖及音效增益方法另一實施例之流程圖。如圖所示，本實施例之分散式系統30包含有一第一收音裝置32及至少一第二收音裝置34，各收音裝置32、34分別設置於一空間301中，各收音裝置32、34之間可分別進行資料傳輸。
本實施例之音效增益方法，首先係提供分散式系統30之第一收音裝置32及至少一第二收音裝置34分別設置於空間301中，並進行各收音裝置32、34之定位步驟，如步驟401及步驟403。其次，利用各收音裝置32、34分別接收一發聲源18所產生之聲音訊號181，並產生對應於該聲音訊號 181之聲音波形訊號，如步驟405。然後，各第二收音裝置34分別將所產生的聲音波形訊號傳送至第一收音裝置32，如步驟407。最後，利用該第一收音裝置32對各收音裝置32、34之聲音波形訊號進行一優化運算，並產生一優化聲音訊號，如步驟409及步驟411。
在本發明中，由於各收音裝置32、34之間可相互進行資料傳輸，故可利用各項資料傳輸協定計算彼此之間的距離，定位出各收音裝置32、34之間的相對位置。其中，當各收音裝置32、34之間以無線傳輸的方式進行資料時，各收音裝置32、34之定位可利用藍牙無線傳輸定位、無線網路傳輸定位或射頻無線傳輸定位等無線傳輸定位方式進行，根據各收音裝置32、34之間的資料傳輸協定來完成定位。若各收音裝置32、34之間以有線傳輸的方式相互進行資料傳輸，則可利用有線傳輸定位的方式進行定位。或者，若各收音裝置32、34具有全球定位系統的功能，亦可使用全球定位系統(GPS)定位、輔助全球定位系統(AGPS)定位等等定位方式進行定位。
在本發明之一實施例中，各收音裝置32、34之間可利用聲波進行資料傳輸。此時，各收音裝置32、34之定位步驟則可利用聲波傳輸定位。各收音裝置32、34可於利用聲波傳輸資料時，根據聲波強度的衰減量計算出彼此之間的距離，並根據彼此之間的距離建構出一座標303。
在本發明之一實施例中，尚可設有一攝影裝置36，連接該第一收音裝置32，用以攝取該空間301之影像。取得之影像傳送至第一收音裝置進行影像分析與定位，除可進行各收音裝置32、34之定位外，尚可定位發聲源18的位置。在本實施例中，當各收音裝置32、34或發生源18的位置 產生變化時，可利用影像定位即時修正各收音裝置32、34以及發聲源18之定位。
完成各收音裝置32、34之定位後，即可根據各收音裝置32、34之相對位置建立座標303。根據該座標303與各收音裝置32、34在座標303中的位置，可經由運算定位出發聲源18的位置，並根據聲音波形訊號的關連性進行波束成形運算，回音消除運算、雜訊消除運算、回響消除運算及音訊增益運算等運算，藉以獲得需求的優化聲音訊號。
在本發明之一實施例中，各收音裝置32、34分別包含有一揚聲器321、341。本發明之音效增益方法尚包含有：將運算所得的優化聲音訊號傳送至各第二收音裝置34，並以各收音裝置32、34之揚聲器321、341播放該優化聲音訊號，如步驟413及步驟415。在本發明中，該優化聲音訊號除了可利用各收音裝置32、34之揚聲器321、341播放之外，尚可利用網路或其他通訊方法將優化聲音訊號傳送至一遠端裝置播放，供遠端參與會議者聆聽。
在本發明之一實施例中，尚包含有以一設定週期重新定位各收音裝置32、34之步驟。
在本發明之一實施例中，各收音裝置32、34可分別選擇為喇叭擴音器、有線電話機、無線電話機、行動電話、藍牙耳機麥克風、有線麥克風、無線麥克風、具有麥克風之有線揚聲器及具有麥克風之無線揚聲器之其中之一。
以上所述者，僅為本發明之實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵、方 法及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
201-215‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種音效增益方法，適用於一分散式系統，該分散式系統包含有複數個收音裝置及一主機裝置，各收音裝置分別設置於一空間中，並可分別與主機裝置進行資料傳輸；該音效增益方法包含有：定位各收音裝置及一發聲源之位置；利用各收音裝置分別接收該發聲源產生的一聲音訊號，並產生對應於該聲音訊號之一聲音波形訊號；各收音裝置分別將所產生的聲音波形訊號傳送至主機裝置；及對各收音裝置之聲音波形訊號進行一優化運算，並產生一優化聲音訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之音效增益方法，其中該優化運算為比較各收音裝置與該發聲源之距離，該優化聲音訊號係取與該發聲源距離最近之收音裝置所產生之聲音波形訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之音效增益方法，其中該定位各收音裝置及該發聲源位置之步驟可選擇為一全球定位系統定位步驟、一輔助全球定位系統定位步驟及一影像定位步驟之其中之一。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之音效增益方法，其中該優化運算可選擇為波束成形運算、回音消除運算、雜訊消除運算、回響消除運算、音訊增益運算及其組合式之其中之一。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之音效增益方法，尚包含有將該優化聲音訊號傳送至各收音裝置之步驟；其中各收音裝置分別包含有一揚聲器，用以播放該優化聲音訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之音效增益方法，其中各收音裝置與主機裝置之間的資料傳輸可選擇為有線傳輸或無線傳輸。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之音效增益方法，其中該無線傳輸可選擇為藍牙無線傳輸、無線網路傳輸、射頻無線傳輸及聲波傳輸之其中之一。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之音效增益方法，其中各收音裝置可分別選擇為喇叭擴音器、有線電話機、無線電話機、行動電話、藍牙耳機麥克風、有線麥克風、無線麥克風、具有麥克風之有線揚聲器及具有麥克風之無線揚聲器之其中之一。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之音效增益方法，尚包含有以一設定週期重新定位各收音裝置及該發聲源之步驟。
  10. 一種音效增益方法，適用於一分散式系統，該分散式系統包含有一第一收音裝置及至少一第二收音裝置，各收音裝置分別設置於一空間中，並可相互進行資料傳輸；該音效增益方法包含有：定位各收音裝置；利用各收音裝置分別接收一聲音訊號，並產生對應於該聲音訊號之一聲音波形訊號；各第二收音裝置分別將所產生的聲音波形訊號傳送至第一收音裝置；及對各收音裝置之聲音波形訊號進行一優化運算，並產生一優化聲音訊號；其中，各收音裝置分別包含有一揚聲器，用以播放該優化聲音訊號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之音效增益方法，其中該優化運算可選擇為波束成形運算、回音消除運算、雜訊消除運算、回響消除運算、音訊增益運算及其組合式之其中之一。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之音效增益方法，其中該定位各收音裝置之步驟可選擇為一無線射頻傳輸定位步驟、一有線傳輸定位步驟、一 聲波傳輸定位步驟、一全球定位系統定位步驟、一輔助全球定位系統定位步驟及一影像定位步驟之其中之一。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之音效增益方法，尚包含有以一設定週期重新定位各收音裝置之步驟。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之音效增益方法，其中各收音裝置可分別選擇為喇叭擴音器、有線電話機、無線電話機、行動電話、藍牙耳機麥克風、有線麥克風、無線麥克風、具有麥克風之有線揚聲器及具有麥克風之無線揚聲器之其中之一。
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