TWI714963B - 聲音訊號修正方法與系統 - Google Patents

Abstract

聲音訊號修正方法與系統。此方法包括：偵測頭戴裝置的轉動角度，並且取得雙聲道訊號；轉換此雙聲道訊號至多聲道訊號；轉換多聲道訊號至左揚聲器的四聲道訊號以及右揚聲器的四聲道訊號；根據轉動角度、左揚聲器的四聲道訊號以及右揚聲器的四聲道訊號，修正左揚聲器的四聲道訊號的環繞訊號以獲得左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正右揚聲器的四聲道訊號的環繞訊號以獲得右揚聲器的第一修正後四聲道訊號；以及根據左揚聲器以及右揚聲器的第一修正後四聲道訊號分別產生對應於左揚聲器的左輸出訊號以及對應於右揚聲器的右輸出訊號。

Description

聲音訊號修正方法與系統

本發明是有關於一種聲音訊號修正方法與系統。

虛擬實境(virtual reality，VR)創造出具有真實影音以及其它感官上的擬真世界，藉此複製出真實環境或虛構場景。藉由VR，使用者得以融入、探索以及操控虛擬實境環境而感覺仿佛身歷其境。然而，一般市面上的VR頭戴裝置的螢幕畫面隨著使用者的移動而旋轉時，耳機的聲音訊號並沒有良好的同步改變，其可能造成使用者的頭部移動與聲音訊號的能量分布的對應關係無法達到良好的匹配。

舉例來說，圖1A至圖1C為習知使用頭部相關傳輸函數(Head Related Transfer Functions，HRTF)產生輸出訊號時所可能遇到的問題的示意圖。

請參照圖1A至圖1C，圖1A為輸入訊號。假設區塊10a為輸入訊號在第一時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9db)，區 塊16a為輸入訊號在第一時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-9db)，且區塊10a與區塊16a兩者的訊號的相位相同。假設區塊12a為輸入訊號在第二時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9db)，而輸入訊號在第二時間區間內右聲道訊號的能量為-∞db。假設區塊14a為輸入訊號在第三時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9db)，區塊18a為輸入訊號在第三時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-9db)，且區塊14a與區塊18a兩者的訊號的相位相反。

在習知技術中，若使用HRTF產生輸出訊號時，假設使用者所戴的頭戴裝置的轉動角度θ為0°，此時輸出訊號如圖1B所示，區塊10b為輸出訊號在第一時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-10db)，區塊16b為輸出訊號在第一時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-10db)，且區塊10b與區塊16b兩者的訊號的相位相同。區塊12b為輸出訊號在第二時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-6db)，而輸出訊號在第二時間區間內右聲道訊號的能量為-∞db。區塊14b為輸出訊號在第三時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-10db)，區塊18b為輸出訊號在第三時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-10db)，且區塊14b與區塊18b兩者的訊號的相位相反。由圖1A與圖1B可以清楚地看出，圖1B中的能量分佈相較於圖1A來說不均勻。

特別是，假設使用者所戴的頭戴裝置的轉動角度θ為90°，此時輸出訊號如圖1C所示，輸出訊號在第一時間區間內左聲道訊號的能量為-∞db，區塊16c為輸出訊號在第一時間區間內右聲道 訊號的能量(例如，-6db)。區塊12c為輸出訊號在第二時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-10db)，而區塊17c為輸出訊號在第二時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-10db)，且區塊12c與區塊17c兩者的訊號的相位相同。區塊14c為輸出訊號在第三時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-6db)，而輸出訊號在第三時間區間內右聲道訊號的能量為-∞db。由圖1A與圖1C可以清楚地看出，圖1C中的能量分佈相較於圖1A來說不均勻。此外，由於在圖1A的輸入訊號中在第三時間區間內的左聲道的訊號與右聲道的訊號互為反向訊號，當使用者所戴的頭戴裝置的轉動角度θ為90°時，第三時間區間內的左聲道的訊號與右聲道的訊號的相位應該彼此抵銷而沒有產生輸出訊號，然而由圖1C可以看出，在第三時間區間內仍有產生輸出訊號。

也就是說，在傳統的HRTF中，HRTF會影響頭戴裝置在轉動後輸出訊號的整體能量分佈。此外，當左、右聲道的訊號彼此為反相位訊號時，能量的分佈也會有不對稱的問題產生。

本發明提供一種聲音訊號修正方法與系統，可以避免輸出訊號的整體能量分佈不均的問題，並且解決當左、右聲道的訊號彼此為反相位訊號時能量分佈不對稱的問題。

本發明提出一種聲音訊號修正方法，適用於具有動作感測器、左揚聲器以及右揚聲器的頭戴裝置，包括：利用該動作感測 器偵測該頭戴裝置的轉動角度，並且取得對應於該左揚聲器以及該右揚聲器的雙聲道訊號；轉換所述雙聲道訊號至多聲道訊號，其中所述多聲道訊號的聲道數量大於或是等於5；定義該左揚聲器以及該右揚聲器的四軸聲源位置，以轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的四聲道訊號以及該右揚聲器的四聲道訊號；根據該轉動角度、該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號，修正該左揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正該右揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號；以及根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號分別產生對應於該左揚聲器的左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的右輸出訊號。

在本發明的一實施例中，分別產生對應於該左揚聲器的該左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的該右輸出訊號的步驟包括：將該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號輸入至一函數以獲得該左揚聲器的第二修正後四聲道訊號以及該右揚聲器的第二修正後四聲道訊號；根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號的能量以及該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第二修正後四聲道訊號的能量，修正該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第二修正後四聲道訊號的能量；以及根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第二修正後四聲道訊號的修正後的能量分別產生對應於該左揚聲器的左輸出訊號以及對應於該右揚 聲器的右輸出訊號。

在本發明的一實施例中，所述函數為頭部相關傳輸函數(Head Related Transfer Functions，HRTF)。

在本發明的一實施例中，轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號的步驟包括：分別對該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號進行增益調節。

在本發明的一實施例中，修正該左揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該左揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號的步驟包括：當該轉動角度大於-90°且小於90°時，將該左揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號；以及當該轉動角度大於90°且小於270°時，將該右揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號。其中θ為該轉動角度。

在本發明的一實施例中，修正該右揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號的步驟包括：當該轉動角度大於-90°且小於90°時，將該右揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號；以及當該轉動角度大於90°且小於270°時，將該左揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號。 其中θ為該轉動角度。

在本發明的一實施例中，轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號的步驟包括：分配所述多聲道訊號的其中四者至該左揚聲器的各所述四軸聲源位置；以及分配所述多聲道訊號的其中四者至該右揚聲器的各所述四軸聲源位置，其中分配至該左揚聲器的所述多聲道訊號與分配至該右揚聲器的所述多聲道訊號不完全相同。

在本發明的一實施例中，所述多聲道訊號為包括左聲道訊號、右聲道訊號、中央聲道訊號、左環繞訊號以及右環繞訊號的五聲道訊號，其中該左聲道訊號、該右聲道訊號、該中央聲道訊號以及該左環繞訊號分別分配至該左揚聲器的所述四軸聲源位置，該左聲道訊號、該右聲道訊號、該中央聲道訊號以及該右環繞訊號分別分配至該右揚聲器的所述四軸聲源位置。

在本發明的一實施例中，該左揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號為該左環繞訊號，該右揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號為該右環繞訊號。

本發明提出一種聲音訊號修正系統，包括：頭戴裝置以及處理裝置。頭戴裝置包括動作感測器、左揚聲器以及右揚聲器。處理裝置用以執行下述運作：利用該動作感測器偵測該頭戴裝置的轉動角度，並且取得對應於該左揚聲器以及該右揚聲器的雙聲道訊號；轉換所述雙聲道訊號至多聲道訊號，其中所述多聲道訊號的聲道數量大於或是等於5；定義該左揚聲器以及該右揚聲器的四軸 聲源位置，以轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的四聲道訊號以及該右揚聲器的四聲道訊號；根據該轉動角度、該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號，修正該左揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正該右揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號；以及根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號分別產生對應於該左揚聲器的左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的右輸出訊號。

基於上述，本發明的聲音訊號修正方法與系統可以避免HRTF影響投戴裝置在轉動後輸出訊號的整體能量分佈不均的問題，並且解決當左、右聲道的訊號彼此為反相位訊號時能量分佈不對稱的問題。

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。

10a、12a、14a、16a、18a、10b、12b、14b、16b、18b、10d、12d、14d、16d、18d、12c、14c、16c、17c、12c、16c、17c:區塊

200:系統

210:頭戴裝置

212:左揚聲器

214:右揚聲器

216:動作感測器

220:處理裝置

e_L:左聲道訊號

e_R:右聲道訊號

P11~P15、P41_L~P44_L、P41_R~P44_R:聲源位置

θ _SL 、θ _L 、θ _C 、θ _R 、θ _SR :角度

θ:旋轉角度

s_L:左聲道訊號

s_C:中央聲道訊號

s_R:右聲道訊號

:左環繞訊號

:右環繞訊號

:增益後的左聲道訊號

:增益後的中央聲道訊號

:增益後的右聲道訊號

:增益後的左環繞訊號

:增益後的左聲道訊號

:增益後的中央聲道訊號

:增益後的右聲道訊號

:增益後的右環繞訊號

、

、

、

、

、

、

、

:增益值

S401:偵測頭戴裝置的轉動角度的步驟

S403:取得雙聲道訊號的步驟

S405:轉換雙聲道訊號至多聲道訊號的步驟

S407:定義四軸聲源位置，以轉換多聲道訊號至左揚聲器的四聲道訊號以及右揚聲器的四聲道訊號的步驟

S409:根據轉動角度、左揚聲器的四聲道訊號以及右揚聲器的四聲道訊號，修正左揚聲器的四聲道訊號的環繞訊號以獲得左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正右揚聲器的四聲道訊號的環繞訊號以獲得右揚聲器的第一修正後四聲道訊號的步驟

S411:將左揚聲器以及右揚聲器的第一修正後四聲道訊號輸入至一函數以獲得左揚聲器的第二修正後四聲道訊號以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的步驟

S413:根據左揚聲器以及右揚聲器的第一修正後四聲道訊號的能量以及左揚聲器以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的能 量，修正左揚聲器以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的能量的步驟

S415:根據左揚聲器以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的修正後的能量分別產生對應於左揚聲器的左輸出訊號以及對應於右揚聲器的右輸出訊號的步驟

圖1A至圖1C為習知使用頭部相關傳輸函數(Head Related Transfer Functions，HRTF)產生輸出訊號時所可能遇到的問題的示意圖。

圖2為一般立體聲場的五聲道訊號的示意圖。

圖3為根據本發明一實施例所繪示的聲音訊號的能量分布修 正系統的方塊圖。

圖4為根據本發明一實施例所繪示的聲音訊號修正方法的流程圖。

圖5A以及圖5B分別為根據本發明一實施例所繪示的左揚聲器212以及右揚聲器214的四軸聲源位置與訊號的示意圖。

圖6A以及圖6B分別為根據本發明一實施例所繪示的修正左揚聲器212以及右揚聲器214的四聲道訊號中的環繞訊號的示意圖。

圖7A以及圖7B分別為根據本發明的聲音訊號修正方法的效果的示意圖。

一般立體聲場是先以雙聲道訊號設計出新位置的五聲道訊號，並且透過每個新聲道與舊聲道的相對位置關係，利用兩耳間強度差(interaural intensity difference，IID)的技術，合成新五聲道訊號，最後再將五聲道訊號轉成雙聲道訊號輸出。以圖2根據所繪示立體聲場的五聲道訊號的示意圖為例，雙聲道訊號e_L、e_R將合成出對應於聲源位置P11、P12、P13、P14、P15(或是對應於角度θ _SL 、θ _L 、θ _C 、θ _R 、θ _SR )的五聲道訊號s_L、s_C、s_R、

、

。然而，此是在假設使用者面向正前方時(即，θ=0)的最佳設定，因此當θ=0時，左右聲道訊號的能量分布將與原始訊號一致。當使用者於原地往後旋轉時(即，θ=180°)，左右聲道訊號的能量分布 並不會僅是與原始訊號左右相反，其大小數值還會更具有明顯差異。基此，本發明將會動態地依據使用者頭部的轉動角度來修正聲音訊號的輸出訊號，以讓使用者的頭部移動與聲音訊號的能量分布達到良好的匹配。

本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述，以下的描述所引用的元件符號，當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份，並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說，這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的方法以及系統的範例。

圖3為根據本發明一實施例所繪示的聲音訊號的能量分布修正系統的方塊圖。首先圖3先介紹系統的所有構件以及配置關係，詳細功能將配合圖4一併揭露。

請參照圖3，系統200至少包括頭戴裝置210以及處理裝置220，其中處理裝置220可以是內建於頭戴裝置210，或者是以無線、有線、或電性連接於顯示器頭戴裝置210。

詳細來說，頭戴裝置210可以是具有左揚聲器212、右揚聲器214、動作感測器216的頭戴顯示器或是眼鏡，其可例如實作為虛擬實境頭戴裝置、擴增實境頭戴裝置、混合實境頭戴裝置。左揚聲器212以及右揚聲器214用以播放聲音訊號。動作感測器216可以是加速度計(例如：重力感測器)、陀螺儀(例如：陀螺儀感測器)或任何可偵測頭戴裝置210的線性移動、線性移動方向以及旋轉移動(例如旋轉角速度或旋轉角度)的感測器。

處理裝置220用以控制系統200的作動，其包括記憶體以及處理器。記憶體可以例如是任意型式的固定式或可移動式隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、快閃記憶體(flash memory)、硬碟或其他類似裝置、積體電路及其組合。處理器可以例如是中央處理單元(central processing unit，CPU)、應用處理器(application processor，AP)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(microprocessor)、數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)、聲音處理器或其他類似裝置、積體電路及其組合。舉例而言，處理器可包括中央處理單元以及聲音處理器，其中聲音處理器更可包括數位訊號處理器以及音效編解碼器(Sound Codec)。

在本實施例中，處理裝置220可以是具有運算能力並且具有處理器的運算裝置，例如是檔案伺服器、資料庫伺服器、應用程式伺服器、工作站、個人電腦等，並且頭戴裝置210以及處理裝置220並且透過各自的通訊介面以習知有線或是無線的方式傳輸資訊。在另一實施例中，處理裝置220可以是內建於頭戴裝置210而成為單一整合(all-in-one)系統。

圖4為根據本發明一實施例所繪示的聲音訊號修正方法的流程圖，而圖4的方法流程可以圖3的系統200來實現。

請同時參照圖3以及圖4，處理裝置220將透過頭戴裝置210的動作感測器216偵測頭戴裝置210的轉動角度(步驟S401)，並且取得對應於左揚聲器212以及右揚聲器214的雙聲道訊號(步 驟S403)。對於固定聲源來說，由於使用者在戴著頭戴裝置210時，抬頭與低頭對於聲音訊號的感知是相同的，而左右旋轉才會具有影響。因此，在此的轉動角度可以是指頭戴裝置210相對於水平軸向的轉動，而雙聲道訊號為一般遊戲、影音所採用的具有左聲音訊號以及右聲音訊號的雙聲道立體聲訊號(stereo signal)。

接著，處理裝置220會將雙聲道訊號轉換至多聲道訊號(步驟S405)。在本實施例中，處理裝置220可以是以習知的杜比數位演算法(Dolby digital algorithm)來將雙聲道訊號轉換成原始多聲道訊號，再來根據雙聲道訊號的特性，針對各個原始多聲道訊號進行動態增益調節，以產生多聲道訊號。在此的多聲道訊號的聲道數量將大於或是等於5，例如五聲道訊號、七聲道訊號等。以下將針對五聲道訊號來進行說明。

處理裝置220將定義左揚聲器212以及右揚聲器214的四軸聲源位置，以將多聲道訊號轉換至左揚聲器212的四聲道訊號以及右揚聲器214的四聲道訊號(步驟S407)，從而將多聲道訊號轉換成對稱的四軸聲源，其中左揚聲器212的四軸聲源將不同於右揚聲器214的四軸聲源。也就是說，處理裝置220可以是分配多聲道訊號的其中四個聲道訊號至左揚聲器212以及右揚聲器214的四軸聲源位置，而兩個揚聲器所分配到的四個聲道訊號將不完全相同。以五聲道訊號為例，左揚聲器212以及右揚聲器214可以是各自取消一個環繞聲源。

具體來說，圖5A以及圖5B分別為根據本發明一實施例 所繪示的左揚聲器212以及右揚聲器214的四軸聲源位置與訊號的示意圖。首先，假設雙聲道訊號可以分為左聲道訊號e_L以及右聲道訊號e_R，而雙聲道訊號可轉成原始五聲道訊號以產生左聲道訊號s_L、中央聲道訊號s_C、右聲道訊號s_R、左環繞訊號

以及右環繞訊號

。

請先參照圖5A，假設雙聲道訊號可以分為左聲道訊號e_L以及右聲道訊號e_R，四軸聲源位置將會設定在第一聲源位置P41_L、第二聲源位置P42_L、第三聲源位置P43_L以及第四聲源位置P44_L，其中第一聲源位置P41_L與第三聲源位置P43_L的連線將與第二聲源位置P42_L與第四聲源位置P44_L的連線相互垂直。以另一觀點來說，以對應於雙聲道訊號的左聲道訊號e_L的左揚聲器212而言，第一聲源位置P41_L、第二聲源位置P42_L、第三聲源位置P43_L以及第四聲源位置P44_L可以是對應於0度角、90度角、180度角以及270度角的位置，其可分別以θ _L =0°、θ _C =90°、θ _R =180°、θ _S =270°來表示，而左聲道訊號s_L、中央聲道訊號s_C、右聲道訊號s_R以及左環繞訊號

將會分別分配至此四個聲源位置。以左揚聲器212來說，右環繞訊號將會被取消。特別是，在本實施例中，處理裝置220還會對配置給左揚聲器212的左聲道訊號s_L、中央聲道訊號s_C、右聲道訊號s_R以及左環繞訊號

進行增益調節。

例如，處理裝置220會使用增益值

對配置給左揚聲器212的左聲道訊號s_L進行增益調節以產生增益後的左聲道訊號

(即，

)。處理裝置220會使用增益值

對配置給左揚聲 器212的中央聲道訊號s_C進行增益調節以產生增益後的中央聲道訊號

(即，

)。處理裝置220會使用增益值

對配置給左揚聲器212的右聲道訊號s_R進行增益調節以產生增益後的右聲道訊號

(即，

)。處理裝置220會使用增益值

對配置給左揚聲器212的左環繞訊號

進行增益調節以產生增益後的左環繞訊號

(即，

)。在此需說明的是，本發明並不用於限定上述增益值

、增益值

、增益值

以及增益值

的數值。

請再參照圖5B，類似地，四軸聲源位置將會設定在第一聲源位置P41_R、第二聲源位置P42_R、第三聲源位置P43_R以及第四聲源位置P44_R，其中第一聲源位置P41_R與第三聲源位置P43_R的連線將與第二聲源位置P42_R與第四聲源位置P44_R的連線相互垂直。以另一觀點來說，以對應於雙聲道訊號的左聲道訊號e_R的左揚聲器214而言，第一聲源位置P41_R、第二聲源位置P42_R、第三聲源位置P43_R以及第四聲源位置P44_R可以是對應於0度角、90度角、180度角以及270度角的位置，其可分別以θ _L =0°、θ _C =90°、θ _R =180°、θ _S =270°來表示，而左聲道訊號s_L、中央聲道訊號s_C、右聲道訊號s_R以及右環繞訊號

將會分別分配至此四個聲源位置。以右揚聲器214來說，左環繞訊號將會被取消。特別是，在本實施例中，處理裝置220還會對配置給右揚聲器214的左聲道訊號s_L、中央聲道訊號s_C、右聲道訊號s_R以及右環繞訊號

進行增益調節。

例如，處理裝置220會使用增益值

對配置給右揚聲器214的左聲道訊號s_L進行增益調節以產生增益後的左聲道訊號

(即，

)。處理裝置220會使用增益值

對配置給右揚聲器214的中央聲道訊號s_C進行增益調節以產生增益後的中央聲道訊號

(即，

)。處理裝置220會使用增益值

對配置給右揚聲器214的右聲道訊號s_R進行增益調節以產生增益後的右聲道訊號

(即，

)。處理裝置220會使用增益值

對配置給右揚聲器214的右環繞訊號

進行增益調節以產生增益後的右環繞訊號

(即，

)。在此需說明的是，本發明並不用於限定上述增益值

、增益值

、增益值

以及增益值

的數值。

請再回到圖4，處理裝置220在執行完步驟S407後，將根據所偵測到的頭戴裝置210的轉動角度、左揚聲器212的四聲道訊號以及右揚聲器214的四聲道訊號，修正左揚聲器212的四聲道訊號中的環繞訊號(即，左環繞訊號

)以獲得左揚聲器212的修正後四聲道訊號(以下稱為，左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號)。也就是說，左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號會包括前述步驟S407中獲得的左聲道訊號

、中央聲道訊號

、右聲道訊號

以及在本步驟中修正後的左環繞訊號

。此外，處理裝置220還會根據所偵測到的頭戴裝置210的轉動角度、左揚聲器212的四聲道訊號以及右揚聲器214的四聲道訊號，修正右揚聲器214的四聲道訊號中的環繞訊號(即，右環繞訊號

)以獲得右揚聲器214的修正後四聲道訊號(以下稱為，右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號)。也就是說，右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號 會包括前述步驟S407中獲得的左聲道訊號

、中央聲道訊號

、右聲道訊號

以及在本步驟中修正後的右環繞訊號

(步驟S409)。

更詳細來說，圖6A以及圖6B分別為根據本發明一實施例所繪示的修正左揚聲器212以及右揚聲器214的四聲道訊號中的環繞訊號的示意圖。

請參照圖6A，在修正左揚聲器212的四聲道訊號中的左環繞訊號

以獲得左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號的運作中，處理裝置220會根據所偵測到的頭戴裝置210的轉動角度，判斷此轉動角度是否大於-90°且小於90°。當轉動角度大於-90°且小於90°時，處理裝置220會將前述左揚聲器212的左環繞訊號

乘上前述的增益值

與cos θ以獲得左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號中的左環繞訊號

(即，

)。

此外，處理裝置220還會根據所偵測到的頭戴裝置210的轉動角度，判斷此轉動角度是否大於90°且小於270°。當轉動角度大於90°且小於270°時，處理裝置220會將使用前述的右揚聲器214的右環繞訊號

乘上前述的增益值

與cos θ以獲得左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號中的左環繞訊號

(即，

cos θ)。其中，θ為前述的轉動角度。

此外，請參照圖6B，在修正右揚聲器214的四聲道訊號中的右環繞訊號

以獲得右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號的運作中，處理裝置220會根據所偵測到的頭戴裝置210的轉動角度，判斷此轉動角度是否大於-90°且小於90°。當轉動角度大於- 90°且小於90°時，處理裝置220會使用前述的右揚聲器214的右環繞訊號

乘上前述的增益值

與cos θ以獲得右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號中的右環繞訊號

(即，

)。

此外，處理裝置220還會根據所偵測到的頭戴裝置210的轉動角度，判斷此轉動角度是否大於90°且小於270°。當轉動角度大於90°且小於270°時，處理裝置220會將前述左揚聲器212的左環繞訊號

乘上前述的增益值

與cos θ以更新右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號中的右環繞訊號

(即，

)。其中，θ為前述的轉動角度。

請再次參照圖4，在執行完步驟S409後，處理裝置220會分別將左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號以及右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號輸入至一函數以獲得左揚聲器212的第二修正後四聲道訊號以及右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號(步驟S411)。在本範例實施例中，前述的函數為頭部相關傳輸函數(Head Related Transfer Functions，HRTF)。

詳細來說，由前述可知，左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號包括

，其中i為(L，C，R，S)。在將左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號輸入至前述的函數後會獲得左揚聲器212的第二修正後四聲道訊號，而左揚聲器212的第二修正後四聲道訊號假設為

，其中i為(L，C，R，S)。類似的，由前述可知，右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號包括

，其中i為(L，C，R，S)。在將右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號輸入至前述的函 數後會獲得右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號，而右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號假設假設為

，其中i為(L，C，R，S)。

請再次參照圖4，接著，處理裝置220會根據左揚聲器212以及右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號的能量以及左揚聲器212以及右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號的能量，修正左揚聲器212以及右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號的能量(步驟S413)。

更詳細來說，假設左揚聲器212的第一修正後四聲道訊號

的能量為

，其中i為(L，C，R，S)。而在經過前述函數所產生的左揚聲器212的第二修正後四聲道訊號

的能量為

，其中i為(L，C，R，S)。處理裝置220可以以下述關係式(1)修正左揚聲器212的第二修正後四聲道訊號

的能量以獲得修正後的能量

，其中i為(L，C，R，S)。關係式(1)如下所示：

類似地，假設右揚聲器214的第一修正後四聲道訊號

的能量為

，其中i為(L，C，R，S)。而在經過前述函數所產生的右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號

的能量為

，其中i為(L，C，R，S)。處理裝置220可以以下述關係式(2)修正右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號

的能量以獲得修正後的能量

，其中i為(L，C，R，S)。關係式(2)如下所示：

請再次參照圖4，在獲得修正後的能量

與修正後的能量

後，處理裝置220會根據左揚聲器212的第二修正後四聲道訊號的修正後的能量

以及右揚聲器214的第二修正後四聲道訊號的修正後的能量

，分別產生對應於左揚聲器212的左輸出訊號以及對應於右揚聲器214的右輸出訊號(步驟S415)。而如何根據修正後的能量產生左輸出訊號與右輸出訊號可以藉由習知技術所得知，在此不再贅述。

特別是，圖7A以及圖7B分別為根據本發明的聲音訊號修正方法的效果的示意圖。

請參照圖7A，假設輸入訊號是相同於先前圖1A中的輸入訊號，在執行本發明的聲音訊號修正方法後，如圖7A所示，當使用者所戴的頭戴裝置的轉動角度θ為0°時，在輸出訊號中區塊10d為輸出訊號在第一時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9.2db)，區塊16d為輸出訊號在第一時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-9.2db)，且區塊10d與區塊16d兩者的訊號的相位相同。區塊12d為輸出訊號在第二時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9.4db)，而輸出訊號在第二時間區間內右聲道訊號的能量為-∞db。區塊14d為輸出訊號在第三時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9.3db)，區塊18d為輸出訊號在第三時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-9.3db)，且區塊14d與區塊18d兩者的訊號的相位相反。由圖1A與圖7A可以清楚地看出，圖7A中的能量分佈已均勻。

特別是，假設輸入訊號是相同於先前圖1A中的輸入訊號， 在執行本發明的聲音訊號修正方法後，如圖7B所示，當使用者所戴的頭戴裝置的轉動角度θ為90°時，輸出訊號在第一時間區間內左聲道訊號的能量為-∞db，區塊16e為輸出訊號在第一時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-9.4db)。區塊12e為輸出訊號在第二時間區間內左聲道訊號的能量(例如，-9.3db)，而區塊17e為輸出訊號在第二時間區間內右聲道訊號的能量(例如，-9.3db)，且區塊12e與區塊17e兩者的訊號的相位相同。此外，輸出訊號在第三時間區間內左聲道訊號的能量為-∞db，而輸出訊號在第三時間區間內右聲道訊號的能量為-∞db。換句話說，輸出訊號在第三時間區間內左聲道訊號與右聲道訊號是相互抵消的。由圖7A與圖7B可知，本發明的聲音訊號修正方法可以輸出訊號的整體能量分佈不均的問題，並且解決當左、右聲道的訊號彼此為反相位訊號時能量分佈不對稱的問題。

綜上所述，本發明的聲音訊號修正方法與系統可以避免HRTF影響投戴裝置在轉動後輸出訊號的整體能量分佈不均的問題，並且解決當左、右聲道的訊號彼此為反相位訊號時能量分佈不對稱的問題。

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。

S401:偵測頭戴裝置的轉動角度的步驟

S403:取得雙聲道訊號的步驟

S405:轉換雙聲道訊號至多聲道訊號的步驟

S407:定義四軸聲源位置，以轉換多聲道訊號至左揚聲器的四聲道訊號以及右揚聲器的四聲道訊號的步驟

S409:根據轉動角度、左揚聲器的四聲道訊號以及右揚聲器的四聲道訊號，修正左揚聲器的四聲道訊號的環繞訊號以獲得左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正右揚聲器的四聲道訊號 的環繞訊號以獲得右揚聲器的第一修正後四聲道訊號的步驟

S411:將左揚聲器以及右揚聲器的第一修正後四聲道訊號輸入至一函數以獲得左揚聲器的第二修正後四聲道訊號以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的步驟

S413:根據左揚聲器以及右揚聲器的第一修正後四聲道訊號的能量以及左揚聲器以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的能量，修正左揚聲器以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的能量的步驟

S415:根據左揚聲器以及右揚聲器的第二修正後四聲道訊號的修正後的能量分別產生對應於左揚聲器的左輸出訊號以及對應於右揚聲器的右輸出訊號的步驟

Claims (9)

1. 一種聲音訊號修正方法，適用於具有動作感測器、左揚聲器以及右揚聲器的頭戴裝置，包括：利用該動作感測器偵測該頭戴裝置的轉動角度，並且取得對應於該左揚聲器以及該右揚聲器的雙聲道訊號；轉換所述雙聲道訊號至多聲道訊號，其中所述多聲道訊號的聲道數量大於或是等於5；定義該左揚聲器以及該右揚聲器的四軸聲源位置，以轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的四聲道訊號以及該右揚聲器的四聲道訊號；根據該轉動角度、該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號，修正該左揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正該右揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號；以及根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號分別產生對應於該左揚聲器的左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的右輸出訊號，其中轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號的步驟包括：分配所述多聲道訊號的其中四者至該左揚聲器的各所述四軸聲源位置；以及 分配所述多聲道訊號的其中四者至該右揚聲器的各所述四軸聲源位置，其中分配至該左揚聲器的所述多聲道訊號與分配至該右揚聲器的所述多聲道訊號不完全相同。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中分別產生對應於該左揚聲器的該左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的該右輸出訊號的步驟包括：將該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號輸入至一函數以獲得該左揚聲器的第二修正後四聲道訊號以及該右揚聲器的第二修正後四聲道訊號；根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號的能量以及該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第二修正後四聲道訊號的能量，修正該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第二修正後四聲道訊號的能量；以及根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第二修正後四聲道訊號的修正後的能量分別產生對應於該左揚聲器的左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的右輸出訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中所述函數為頭部相關傳輸函數(Head Related Transfer Functions，HRTF)。
4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號的步驟包括： 分別對該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號進行增益調節。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中修正該左揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該左揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號的步驟包括：當該轉動角度大於-90°且小於90°時，將該左揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號；以及當該轉動角度大於90°且小於270°時，將該右揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號，其中θ為該轉動角度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中修正該右揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號的步驟包括：當該轉動角度大於-90°且小於90°時，將該右揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號；以及當該轉動角度大於90°且小於270°時，將該左揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號乘上cos θ以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號中的環繞訊號，其中θ為該轉動角度。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中所述多聲道訊號為包括左聲道訊號、右聲道訊號、中央聲道訊號、左環繞訊號以及右環繞訊號的五聲道訊號，其中該左聲道訊號、該右聲道訊號、該中央聲道訊號以及該左環繞訊號分別分配至該左揚聲器的所述四軸聲源位置，該左聲道訊號、該右聲道訊號、該中央聲道訊號以及該右環繞訊號分別分配至該右揚聲器的所述四軸聲源位置。
8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該左揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號為該左環繞訊號，該右揚聲器的所述四聲道訊號的該環繞訊號為該右環繞訊號。
9. 一種聲音訊號修正系統，包括：頭戴裝置，包括動作感測器、左揚聲器以及右揚聲器；處理裝置，用以：利用該動作感測器偵測該頭戴裝置的轉動角度，並且取得對應於該左揚聲器以及該右揚聲器的雙聲道訊號；轉換所述雙聲道訊號至多聲道訊號，其中所述多聲道訊號的聲道數量大於或是等於5；定義該左揚聲器以及該右揚聲器的四軸聲源位置，以轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的四聲道訊號以及該右揚聲器的四聲道訊號；根據該轉動角度、該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號，修正該左揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該左揚聲器的第一修正後四聲道訊號以及修正該右 揚聲器的所述四聲道訊號的環繞訊號以獲得該右揚聲器的第一修正後四聲道訊號；以及根據該左揚聲器以及該右揚聲器的所述第一修正後四聲道訊號分別產生對應於該左揚聲器的左輸出訊號以及對應於該右揚聲器的右輸出訊號，其中轉換所述多聲道訊號至該左揚聲器的所述四聲道訊號以及該右揚聲器的所述四聲道訊號的操作中，該處理器更用以：分配所述多聲道訊號的其中四者至該左揚聲器的各所述四軸聲源位置；以及分配所述多聲道訊號的其中四者至該右揚聲器的各所述四軸聲源位置，其中分配至該左揚聲器的所述多聲道訊號與分配至該右揚聲器的所述多聲道訊號不完全相同。

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