TWI651718B - 音訊處理方法及音訊處理裝置 - Google Patents

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TWI651718B
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游宗嚴
李金川
郭冠德
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華碩電腦股份有限公司
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Abstract

一種音訊處理方法，包含下列步驟。接收音訊。擷取音訊的方波訊號(square wave)、白噪訊號(white signal)以及語料訊號(speech signal)。計算音訊的響度數值。藉由音訊的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號計算音訊的第一音質數值以及第二音質數值。藉由第一計算式計算音訊的音質等級，第一計算式為響度數值*[1+(B*第一音質數值+C*第二音質數值)]，其中B與C分別為大於0且小於0.1的數值。顯示出音訊的音質等級的數值。

Description

音訊處理方法及音訊處理裝置
本揭露內容是有關於一種音訊處理方法及音訊處理裝置。
人們對於播放設備所播出的音訊品質的要求日益嚴格。為符合人們的需求，各種不同的播放設備也隨之問世。然而，對於不同的播放設備而言，即使是相同的音訊檔案，其所呈現的音訊品質不會完全相同。
對此，由於消費者對音訊品質的體驗皆是以主觀感受表示，故此些不同的播放設備所呈現的音訊品質會因人而異。也因此，消費者需在親身聆聽使用播放設備後，才可得知播放設備所能呈現的音訊品質。換句話說，消費者很難在尚未親身聆聽使用播放設備前，就瞭解播放設備所能呈現的音訊品質，這將使得消費者在選購播放設備時的選擇受到侷限。
本案提供一種音訊處理方法以及音訊處理 裝置，其中音訊處理裝置可用以進行音訊處理方法。音訊處理方法可計算出播放設備的響度數值，並藉由播放設備所播放的音訊計算出音訊的第一音質數值及第二音質數值，其中音訊的第一音質數值及第二音質數值係藉由所擷取的音訊訊號內的參數計算而得。接著，可再藉由計算式量化播放設備的音質等級，其中響度數值係做為計算式的主要因子，而第一音質數值及第二音質數值係做為計算式的次要因子。於此計算方式下，由於響度大小將會是其播放品質的主要決定因素，故可防止有不預期評估現象的發生。
本案提供一種音訊處理方法，包含下列步驟。透過接收設備接收音訊。擷取音訊的方波訊號(square wave)、白噪訊號(white signal)以及語料訊號(speech signal)。計算音訊的響度數值。藉由音訊的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號計算音訊的第一音質數值以及第二音質數值。藉由第一計算式計算音訊的音質等級，第一計算式為響度數值*[1+(B*第一音質數值+C*第二音質數值)]，其中B與C分別為大於0且小於0.1的數值。顯示出音訊的音質等級的數值。
本案亦提供一種音訊處理裝置，包含接收設備、擷取單元、第一計算單元以及第二計算單元。接收設備用以接收來自播放設備所播放的音訊。擷取單元電性連接接收設備，用以擷取音訊的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號。第一計算單元電性連接擷取單元，用以 計算音訊的響度數值，並藉由音訊的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號計算音訊的第一音質數值以及第二音質數值。第二計算單元電性連接第一計算單元，用以藉由計算式計算音訊的音質等級，計算式為響度數值*[1+(B*第一音質數值+C*第二音質數值)]，其中B與C分別為大於0且小於0.1的數值。
S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S80、S90、S100‧‧‧步驟
100‧‧‧音訊處理裝置
110‧‧‧接收設備
120‧‧‧擷取單元
130‧‧‧計算器
132‧‧‧第一計算單元
134‧‧‧第二計算單元
140‧‧‧控制器
142‧‧‧儲存單元
144‧‧‧比較單元
150‧‧‧顯示單元
200‧‧‧播放設備
210‧‧‧第一播放設備
212、222‧‧‧音訊
220‧‧‧第二播放設備
第1圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示音訊處理方法的流程圖。
第2圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示音訊處理裝置進行音訊處理方法的示意圖。
第3圖繪示計算音訊的第一音質數值以及第二音質數值的流程圖。
以下將以圖式揭露本揭露內容之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露內容。也就是說，在本揭露內容部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
請先看到第1圖，第1圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示音訊處理方法的流程圖。本揭露內容的音訊處理方法可將播放設備的播放品質量化成數字，並接著再藉由此量化而成的數字對播放設備的播放品質做評估，以比較出不同播放設備的播放性能。
音訊處理方法包含步驟S10、S20、S30、S40、S50及S60。步驟S10為透過播放設備播放音訊，並透過接收設備接收音訊。步驟S20為擷取音訊的方波訊號(square wave)、白噪訊號(white signal)以及語料訊號(speech signal)。步驟S30為計算音訊的響度數值。步驟S40為計算音訊的第一音質數值以及第二音質數值。步驟S50為計算音訊的音質等級。步驟S60為顯示音訊的音質等級。以下將對各步驟的內容做進一步說明。
請同時參照第1圖及第2圖，其中第2圖為依據本揭露內容的部分實施方式繪示音訊處理裝置100進行音訊處理方法的示意圖。音訊處理裝置100可用來執行上述步驟，並包含接收設備110、擷取單元120、計算器130、控制器140以及顯示單元150，其中擷取單元120電性連接接收設備110，計算器130電性連接擷取單元120，控制器140電性連接計算器130。
於步驟S10中，可先製作出音訊檔案，其中此音訊檔案可依照需求而設計，舉例而言，可對音訊檔案的人聲部分做強化，以利後續對音訊品質中的人聲部分做量化。接著，將音訊檔案匯入至各播放設備200， 並依序將各播放設備200的音訊品質量化成數字。具體來說，可先透過第一播放設備210播放音訊212。於第一播放設備210播放音訊212期間，音訊處理裝置100的接收設備110可用以接收來自第一播放設備210所播放的音訊212。
於步驟S20中，在接收設備110接收來自第一播放設備210所播放的音訊212後，接收設備110會將音訊212的內容記錄，並接著將音訊212的內容傳送至擷取單元120，其中擷取單元120可用以自所接收的音訊212的內容擷取出音訊212的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號，並將所擷取出來的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號傳送至計算器130，其中計算器130包含電性連接於彼此的第一計算單元132及第二計算單元134。步驟S30及S40為接續於步驟S20後，其中步驟S30及S40可同步完成。
於步驟S30中，計算器130的第一計算單元132可用以計算音訊212的響度數值，其中音訊212的響度數值的計算方式可透過音訊212的方波訊號、白噪訊號以及語料訊號計算而得。舉例來說，音訊212的響度數值的計算方式可以是：(數值A*方波訊號+數值B*白噪訊號+數值C*語料訊號)，其中數值A+數值B+數值C=1，且數值A、數值B與數值C分別為大於0且小於1的數值。
於步驟S40中，計算器130的第一計算單元132可用以計算音訊212的第一音質數值以及第二音質 數值，其中第一音質數值以及第二音質數值可視作為第一播放設備210於不同情境條件下播放音訊212的品質的量化數值，舉例來說，第一音質數值可以是第一播放設備210在播放音樂類的情境下播放音訊212的品質的量化數值，而第二音質數值可以是第一播放設備210在播放影片類的情境下播放音訊212的品質的量化數值。
音訊212的第一音質數值以及第二音質數值可由音訊212的多個參數計算而得，進一步而言，請同時看到第2圖及第3圖，其中第3圖繪示計算音訊212的第一音質數值以及第二音質數值的流程圖。計算音訊212的第一音質數值以及第二音質數值可包含步驟S70、S80、S90及S100。步驟S70為將方波訊號、白噪訊號、語料訊號分別分成高音頻段、中音頻段以及低音頻段。步驟S80為計算音訊212的平衡性及分離度。步驟S90為計算音訊212的總諧波失真數值及第二次諧波數值。步驟S100為選擇計算音訊212的第一音質數值以及第二音質數值的參數。
於步驟S70中，計算器130的第一計算單元132可用以將方波訊號分別分成方波訊號高音頻段、方波訊號中音頻段以及方波訊號低音頻段，將白噪訊號分別分成白噪訊號高音頻段、白噪訊號中音頻段以及白噪訊號低音頻段，將語料訊號分別分成語料訊號高音頻段、語料訊號中音頻段以及語料訊號低音頻段。
於步驟S80中，計算器130的第一計算單元 132可藉由方波訊號、白噪訊號以及語料訊號所分別具有的第一聲道資訊及第二聲道資訊計算音訊212的平衡性(imbalance scale)及分離度(separation scale)，其中第一聲道資訊及第二聲道資訊可分別是音訊212的左聲道資訊及右聲道資訊。
於計算音訊212的平衡性的步驟中，可將步驟S70所分成的各頻段加入至計算式中，其中不同頻段的平衡性為分別計算。舉例來說，求得低音頻段的平衡性的計算方式可以是將方波訊號低音頻段、白噪訊號低音頻段以及語料訊號低音頻段所分別具有的第一聲道資訊相加為數值D以及將方波訊號低音頻段、白噪訊號低音頻段以及語料訊號低音頻段所分別具有的第二聲道資訊相加為數值E，接著再計算出數值D與E的差值。
求得中音頻段的平衡性的計算方式可以是將方波訊號中音頻段、白噪訊號中音頻段以及語料訊號中音頻段所分別具有的第一聲道資訊相加為數值F以及將方波訊號中音頻段、白噪訊號中音頻段以及語料訊號中音頻段所分別具有的第二聲道資訊相加為數值G，接著再計算出數值F與G的差值。
求得高音頻段的平衡性的計算方式可以是將方波訊號高音頻段、白噪訊號高音頻段以及語料訊號高音頻段所分別具有的第一聲道資訊相加為數值H以及將方波訊號高音頻段、白噪訊號高音頻段以及語料訊號高音頻段所分別具有的第二聲道資訊相加為數值I，接著 再計算出數值H與I的差值。於一實施例中，上述的差值的單位可以是分貝(dB)。
於計算音訊212的分離度的步驟中，可藉由計算音訊212的第一聲道資訊及第二聲道資訊的雜訊比的平均而得。於一實施例中，此雜訊比的單位可以是分貝(dB)。
於步驟S90中，計算器130的第一計算單元132可藉由計算音訊212的總諧波失真(total harmonic distortion)數值及第二次諧波(sccond harmonic)數值而計算出音訊212的失真程度。於一實施例中，音訊212的總諧波失真數值及第二次諧波數值的單位可以是分貝(dB)。對於計算而得的總諧波失真數值而言，此數值可看出第一播放設備210的雜訊乾淨程度，其中此數值的分貝數值越高，即表示第一播放設備210可能會有破音或是失真的現象。對於計算而得的及第二次諧波數值而言，此數值的分貝數值越高，即表示第一播放設備210在低頻的量感會增加。
於步驟S70、S80及S90完成後，可進行步驟S100。於步驟S100中，計算器130的第一計算單元132可再自前述的方波訊號高音頻段、方波訊號中音頻段、方波訊號低音頻段、白噪訊號高音頻段、白噪訊號中音頻段、白噪訊號低音頻段、語料訊號高音頻段、語料訊號中音頻段、語料訊號低音頻段、數值D與E的差值、數值F與G的差值、數值H與I的差值、音訊212的分離度、總 諧波失真數值及第二次諧波數值中選擇計算第一音質數值及第二音質數值時的參數。
換句話說，可依據不同需求而將上述參數選擇加入至第一音質數值及第二音質數值的計算式中。舉例來說，於部分實施方式中，計算第一音質數值及第二音質數值的其中一者可透過挑選上述全部參數來計算，其中各參數的權重總合為1。然而，本揭露內容不以此為限，於部分實施方式中，計算第一音質數值及第二音質數值的其中一者也可透過挑選上述的部分參數來計算。
於部分實施方式中，在音訊212的平衡性及分離度有加入至計算音訊212的第一音質數值以及第二音質數值的參數的時候，平衡性及分離度的數值大小與第一音質數值以及第二音質數值的大小會呈正相關，即平衡性及分離度在列入計算時是以加法的方式計算。
於部分實施方式中，在音訊212的總諧波失真數值及第二次諧波數值有加入至計算音訊212的第一音質數值以及第二音質數值的參數的時候，總諧波失真數值的大小與第一音質數值以及第二音質數值的大小呈負相關，而第二次諧波數值的大小與第一音質數值以及第二音質數值的大小呈正相關，即總諧波失真數值在列入計算時是以減法的方式計算，而第二次諧波數值在列入計算時是以加法的方式計算。
於部分實施方式中，在有將方波訊號、白噪 訊號以及語料訊號(包括其高音、中音以及低音頻段)加入至計算音訊212的第一音質數值以及第二音質數值的參數的時候，語料訊號(包括其高音、中音以及低音頻段)的權重可大於方波訊號及白噪訊號的權重，即方波訊號、白噪訊號以及語料訊號在列入計算時，語料訊號的係數會大於方波訊號及白噪訊號的係數，其中方波訊號、白噪訊號以及語料訊號的係數皆為介於0至1的數值。
於部分實施方式中，計算第一音質數值所使用的參數與計算第二音質數值所使用的參數可選擇為相同的參數，且其中計算第一音質數值所使用的參數的權重分配與計算第二音質數值所使用的參數的權重分配相異，即第一音質數值與第二音質數值的計算式所列的參數彼此相同，然而其各參數的係數分配不相同。
請再回到第1圖及第2圖，於得到響度數值、第一音質數值及第二音質數值後，可進入步驟S50。於步驟S50中，前述由第一計算單元132計算所得的第一音質數值與第二音質數值可傳送至第二計算單元134，其中第二計算單元134可用以計算音訊212的音質等級。
具體而言，第二計算單元134可藉由計算式計算音訊212的音質等級，其中音訊212的音質等級的計算式可以是：(響度數值*[1+(數值J*第一音質數值+數值K*第二音質數值)]，且數值J與K分別為大於0且小於0.1的數值。也就是說，前述由第一計算單元132計算而得 的各數值可由第二計算單元134整合為一個數字，且此數字與第一播放設備210的播放品質呈正相關。此外，於音質等級的計算式中，響度數值係做為計算式的主要因子，而第一音質數值及第二音質數值係做為計算式的次要因子。
於此計算方式下，由於第一播放設備210的響度大小將會是其播放品質的主要決定因素，故可防止有不預期評估現象的發生。舉例來說，即使第一播放設備210在響度數值外的表現有不錯的量化數值，若其響度數值的量化數值偏低時，其整體的音質等級仍會偏低，以防止有量化數值不錯然而音量卻無法滿足消費者的現象發生。
另一方面，由於也會將音訊212的總諧波失真數值及第二次諧波數值加入至做為計算第一音質數值及第二音質數值的參數，故可防止響度數值偏高但卻有破音現象的狀況被評估為不錯的播放品質。
於第二計算單元134將第一播放設備210的播放品質量化為數字後，第二計算單元134可將量化完的數字傳送至控制器140。控制器140包含電性連接彼此的儲存單元142及比較單元144。儲存單元142電性連接第二計算單元134，其可用以儲存自第二計算單元134傳送來的量化完的音質等級。於完成量化第一播放設備210的音質等級後，可接續再將第二播放設備220的音質等級量化，其中第二播放設備220播放音訊222所使用的 音訊檔案係與第一播放設備210所使用的音訊檔案相同，而第二播放設備220被量化的音質等級可再次藉由儲存單元142儲存。
比較單元144電性連接儲存單元142，其可用以比較不同播放設備的音質等級的數值大小。舉例而言，比較單元144可用以比較第一播放設備210與第二播放設備220的音質等級，並產生比較結果。
在產生比較結果後，可進入步驟S60。於步驟S60中，可顯示藉由第一播放設備210播放音訊212所計算出的音質等級的數值以及藉由第二播放設備220播放音訊222所計算出的音質等級的數值。
顯示單元150電性連接儲存單元142及比較單元144，其可用以顯示上所述的相關資訊。舉例來說，顯示單元150可用以於完成量化第一播放設備210的音質等級後，顯示第一播放設備210的音質等級的量化數值。同樣地，顯示單元150可用以於完成量化第二播放設備220的音質等級後，顯示第二播放設備220的音質等級的量化數值。此外，顯示單元150也可用以顯示比較單元144所產生的比較結果，例如，顯示單元150可直接顯示出播放性能較佳的一者。
藉由上述的音訊處理方法，可根據比較單元144所產生的比較結果，評估出第一播放設備210與第二播放設備220的播放音訊品質。也就是說，透過使第一播放設備210及第二播放設備220播放同一個音訊檔 案，音訊處理裝置100可分別量化其音質等級，並再分別對其音質等級產生比較結果，藉以得知第一播放設備210及第二播放設備220的播放性能的差異。雖上述的說明方式是以對第一播放設備210與第二播放設備220的音質等級進行比較，然而，於其他實施方式中，也可以是對超過兩個的播放設備進行比較，其中此些超過兩個的播放設備皆是播放同一個音訊檔案。
綜上所述，本揭露內容提供一種音訊處理方法以及音訊處理裝置，其中音訊處理裝置可用以進行音訊處理方法。音訊處理方法可計算出播放設備的響度數值，並藉由播放設備所播放的音訊計算出音訊的第一音質數值及第二音質數值，其中音訊的第一音質數值及第二音質數值係藉由所擷取的音訊訊號內的參數計算而得。
接著，可再藉由計算式量化播放設備的音質等級，其中響度數值係做為計算式的主要因子，而第一音質數值及第二音質數值係做為計算式的次要因子。於此計算方式下，由於響度大小將會是其播放品質的主要決定因素，故可防止有不預期評估現象的發生。
雖然本揭露內容已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種音訊處理方法，包含：接收一音訊；擷取該音訊的一方波訊號(square wave)、一白噪訊號(white signal)以及一語料訊號(speech signal)；計算該音訊的一響度數值；藉由該音訊的該方波訊號、該白噪訊號以及該語料訊號計算該音訊的一第一音質數值以及一第二音質數值；藉由一第一計算式計算該音訊的一音質等級，該第一計算式為該響度數值*[1+(B*該第一音質數值+C*該第二音質數值)]，其中B與C分別為大於0且小於0.1的數值；以及顯示出該音訊的該音質等級的數值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之音訊處理方法，更包含：透過一第一播放設備播放該音訊，並顯示出藉由該第一播放設備播放該音訊所計算出的該音質等級的數值；透過一第二播放設備播放該音訊，並顯示出藉由該第二播放設備播放該音訊所計算出的該音質等級的數值；以及比較由該第一播放設備播放該音訊所計算出的該音質等級的數值與由該第二播放設備播放該音訊所計算出的該音質等級的數值，並產生一比較結果。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之音訊處理方法，更包含：顯示該比較結果，並藉由該比較結果，評估該第一播放設備與該第二播放設備的播放音訊品質。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之音訊處理方法，其中計算該音訊的該響度數值的步驟更包含：藉由一第二計算式計算該音訊的該響度數值，該第二計算式為D*該方波訊號+E*該白噪訊號+F*該語料訊號，其中D+E+F=1，且D、E與F分別為大於0且小於1的數值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之音訊處理方法，更包含：藉由該方波訊號、該白噪訊號以及該語料訊號所分別具有的一第一聲道資訊及一第二聲道資訊計算該音訊的一平衡性(imbalance scale)及一分離度(separation scale)；以及將該音訊的該平衡性及該分離度加入至計算該音訊的該第一音質數值以及該第二音質數值時的參數，其中該平衡性及該分離度的數值大小與該第一音質數值以及該第二音質數值的大小呈正相關。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之音訊處理方法，更包含：計算該音訊的一總諧波失真(total harmonic distortion)數值及一第二次諧波(second harmonic)數值；以及將該音訊的該總諧波失真數值及該第二次諧波數值加入至計算該音訊的該第一音質數值以及該第二音質數值時的參數，其中該總諧波失真數值的大小與該第一音質數值以及該第二音質數值的大小呈負相關，該第二次諧波數值的大小與該第一音質數值以及該第二音質數值的大小呈正相關。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之音訊處理方法，其中計算該音訊的該第一音質數值以及該第二音質數值的步驟包含：將該方波訊號分成一方波訊號高音頻段、一方波訊號中音頻段以及一方波訊號低音頻段；將該白噪訊號分成一白噪訊號高音頻段、一白噪訊號中音頻段以及一白噪訊號低音頻段；將該語料訊號分成一語料訊號高音頻段、一語料訊號中音頻段以及一語料訊號低音頻段；以及選擇該方波訊號高音頻段、該方波訊號中音頻段、該方波訊號低音頻段、該白噪訊號高音頻段、該白噪訊號中音頻段、該白噪訊號低音頻段、該語料訊號高音頻段、該語料訊號中音頻段以及該語料訊號低音頻段的其中至少一者加入至計算該音訊的該第一音質數值以及該第二音質數值時的參數。
  8. 一種音訊處理裝置，包含：一接收設備，用以接收來自一播放設備所播放的一音訊；一擷取單元，電性連接該接收設備，用以擷取該音訊的一方波訊號(square wave)、一白噪訊號(white signal)以及一語料訊號(speech signal)；一第一計算單元，電性連接該擷取單元，用以計算該音訊的一響度數值，並藉由該音訊的該方波訊號、該白噪訊號以及該語料訊號計算該音訊的一第一音質數值以及一第二音質數值；以及一第二計算單元，電性連接該第一計算單元，用以藉由一計算式計算該音訊的一音質等級，該計算式為該響度數值*[1+(B*該第一音質數值+C*該第二音質數值)]，其中B與C分別為大於0且小於0.1的數值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之音訊處理裝置，更包含：一儲存單元，電性連接該第二計算單元，用以儲存該音質等級；以及一比較單元，電性連接該儲存單元，用以比較該音質等級與另一音質等級的數值大小。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之音訊處理裝置，更包含：一顯示單元，電性連接該比較單元，用以顯示該音質等級與另一音質等級的數值大小的比較結果。
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