TWI528351B - 聲音處理之方法及開放式播音裝置 - Google Patents

Description

聲音處理之方法及開放式播音裝置

本發明係關於一種聲音處理之方法，應用於具有開放式播音裝置，譬如音響，電視中的音響等。

一般音響及電視在播出聲音時基本只考慮聽力正常者的需求。而當人年紀越大時，高頻的聽力隨之下降，許多70歲以上的老人大（輕微聽障）約還能清楚聽到8000Hz的聲音，但8000Hz以上就不容易聽到。人類語言的聲音大部分能量在8000Hz以下，所以許多70歲以上的老人在語言溝通上還可以。然而音樂或一些電視場景出現的音效常常出現8000Hz以上，因此許多70歲以上的老人不容易聽到8000Hz以上的聲音。如果音響及電視在播出聲音時，將高頻的聲音降頻，則的確可以改善輕微聽障所聽到的聲音，然而對於聽力正常者而言，等於聽到不好的音響（因為高頻聲音被降頻），所以這個問題長久以來沒有被改善。

如何找到一個能改善輕微聽障所聽到的聲音，又能讓聽力正常者的需求能夠維持一個水準是有必要解決的。

本發明之主要目的係在提供讓聽力正常者與聽力較差者能夠一起聽音樂或看電視等。

為達成上述之目的，本發明係用於一具有開放式喇叭的開放式播音裝置，方法包括：

接收一輸入聲音，輸入聲音包括一高頻區聲音及一低頻區聲音；

取得該高頻區聲音並進行一降頻處理以產生一降頻區聲音；

將降頻區聲音加入該輸入聲音以產生一輸出聲音，使得輸出聲音包括高頻區聲音，低頻區聲音及降頻區聲音，以及將輸出聲音透過該開放式喇叭輸出。

為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。

以下請一併參考圖1關於開放式播音裝置10之硬體架構。開放式播音裝置10包括一聲音接收模組11，一聲音處理模組12 及一開放式喇叭15。聲音接收模組11用以接收一輸入聲音30，聲音處理模組12用以處理輸入聲音30成為輸出聲音40，開放式喇叭15用以播放輸出聲音40。

開放式播音裝置10譬如可以為一音響裝置，輸入聲音30譬如是麥克風擷取之聲音訊號、無線電台所傳送之聲音訊號、MP3 Player 傳送之MP3格式音樂、DVD Player 傳送之聲音訊號等等。

聲音接收模組11可為無線或有線接收模組。聲音處理模組12可以為硬體電路，韌體，或搭配軟體程式（儲存在記憶體）及處理器。比較簡單的設計是電腦式架構，聲音接收模組11的功能以處理器執行軟體程式來實現。

開放式喇叭15之定義為將輸出聲音40播放至空氣中，由空氣做為介質，使得多人可以不戴耳機而能一起聽到輸出聲音40。開放式喇叭15如一般的音響喇叭，電視喇叭等非耳機喇叭。

開放式播音裝置10亦可為電視、智慧電視、手機、PAD、可輸出聲音之電腦，這些裝置亦包括有聲音接收模組，聲音處理模組12 及開放式喇叭15。圖1關於開放式播音裝置10之硬體架構係顯示要完成本發明目的之基本架構，因此當開放式播音裝置10為電視時，如螢幕，影像處理及接收模組等並無顯示於圖1中。

請先參考圖2係本發明處理聲音之流程圖，並請一併考圖3~7之聲音示意圖。

步驟201：聲音接收模組11接收一輸入聲音30。如圖3，輸入聲音30包括一高頻區聲音31及一低頻區聲音32。人類可以聽到的聲音大約是10Hz～20000 Hz，因此在10Hz～20000 Hz區間的聲音對人類耳朵比較有意義。在說明書中高頻區聲音31譬如是8000Hz～20000 Hz，而低頻區聲音32譬如是0Hz～8000Hz。大部分70歲以上的老人大約還能清楚聽到8000Hz的聲音，但8000Hz以上就不容易聽到(大部分70歲以上的老人8000Hz的聲音約需要40dB(HL)以上才能聽得到，頻率越高需要越高的音量)。一般聽障者與老人而言，低頻聲音較沒問題，高頻才會出現問題，譬如年紀越大時，高頻的聽力隨之下降。

需注意的是高頻區聲音31與低頻區聲音32的範圍是不一定的，而是可以調整設定的，譬如以寫軟體或電路設計方式設定，而以按鍵，操作鈕或透過螢幕指示設定，由於數值之設定為一般技術，在此不再贅述。基本上於本發明中就是將輸入聲音30分為兩隔區域31, 32。譬如對某一個聽障者而言，若此聽障者只能清楚聽到AHz(譬如A為4000)以下的聲音，則可以以AHz(譬如4000Hz)為分界，AHz(譬如4000Hz)以上的聲音為高頻區聲音31，AHz(譬如4000Hz)以下的聲音為低頻區聲音32。

步驟202：聲音處理模組12取得高頻區聲音31並進行一降頻處理以產生一降頻區聲音33。如圖4，聲音處理模組12譬如可用複製方式取得高頻區聲音31。而降頻處理譬如進行壓頻。請見圖5，譬如將原先高頻區聲音31（8000Hz～20000 Hz）壓成降頻區聲音33（8000Hz～10000 Hz）。

步驟203：聲音處理模組12將降頻區聲音33加入輸入聲音30以產生一輸出聲音40。請見圖6，輸出聲音40包括原有的高頻區聲音31及低頻區聲音32之外，又加上降頻區聲音33。而以圖6之實施例，降頻區聲音33等於是疊在高頻區聲音31的較低頻處。

另一個實施例如圖7，聲音處理模組12將降頻區聲音33再往下移（移頻處理），降頻區聲音33等於是疊在低頻區聲音32的較高頻處。在本發明中降頻處理最佳作法應該包括壓頻，但至於移頻則不一定。圖7顯示降頻區聲音33是經過壓頻及移頻。

需注意的是，圖3~圖7皆為示意圖，輸入聲音30處理為輸出聲音40可以為即時處理或非即時處理。即時處理時，輸入聲音30是不斷的輸入（譬如一首歌），而每次處理譬如是以0.001 ~ 0.2秒取樣，亦即一秒鐘處理5～1000次上述所說的步驟。若非即時處理，則取樣頻率可以較低，譬如以每1秒取樣一次，甚至每10秒取樣一次。

在本發明中有幾個變數可以改變，第一是輸入聲音30分為兩隔區域31, 32的分界點頻率（如8000Hz），第二是降頻處理必須處理，基本上考慮壓頻多少，另一考慮是接下來移頻多少。關於這些數值是必須根據聽障者的聽力而改變。

步驟204：將輸出聲音40透過開放式喇叭15輸出。以電視為開放式播音裝置10為例，當有小朋友（聽力正常）、成年人（聽力正常）及老年人或聽障者（聽力較差）一起在觀賞電視10時。由於電視10的輸出聲音40包括原有高頻區聲音31及低頻區聲音32，因此聽力正常者可以欣賞到原聲，當然聽力正常者亦會聽到降頻區聲音33，但由於降頻區聲音33與高頻區聲音31的音色接近，經過實驗得知聽力正常者在大部分狀況下幾乎沒有感覺降頻區聲音33的存在，意思是降頻區聲音33的加入對於大部分聽力正常者而言是可以接受的品質。而對於老年人或聽障者，他們原先聽不到高頻區聲音31（如音樂當中的高音鈴聲），但由於高頻區聲音31的資訊保留在降頻區聲音33，因此老年人或聽障者可以聽到更精采的聲音。

本發明上述所提及的高頻區聲音31及降頻區聲音33只是舉例，基本上高頻區聲音31至少是2500Hz以上之聲音比較有意義，因為絕大部分老人對於2500Hz以下的聲音時是沒有問題的，且2500Hz以下的聲音較多的是韻母及泛音，不適合做壓頻及移頻的動作。而經過處理後之降頻區聲音33至少是16000Hz以下之聲音比較有意義，否則根本不需要利用本發明，因為多數人無法輕易分辨16000Hz以上的聲音在語音與音樂中的存在與否。

需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如 此不脫離本發明基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。

10‧‧‧開放式播音裝置
11‧‧‧聲音接收模組
12‧‧‧聲音處理模組
15‧‧‧開放式喇叭
30‧‧‧輸入聲音
31‧‧‧高頻區聲音
32‧‧‧低頻區聲音
33‧‧‧降頻區聲音
40‧‧‧輸出聲音

圖1係本發明關於開放式播音裝置之硬體架構圖。圖2係本發明處理聲音之流程圖。圖3係本發明關於輸入聲音之示意圖。圖4係本發明關於高頻區聲音之示意圖。圖5係本發明關於進行降頻處理之示意圖。圖6係本發明關於輸出聲音之示意圖。圖7係本發明關於輸出聲音另一實施例之示意圖。

201,202,203,204‧‧‧步驟

Claims (14)

1. 一種聲音處理之方法，係用於一開放式播音裝置，該開放式播音裝置包括一開放式喇叭，該方法包括：接收一輸入聲音，該輸入聲音包括一高頻區聲音及一低頻區聲音；取得該高頻區聲音並進行一降頻處理以產生一降頻區聲音；將該降頻區聲音加入該輸入聲音以產生一輸出聲音，使得該輸出聲音包括該高頻區聲音，該低頻區聲音及該降頻區聲音，以及將該輸出聲音透過該開放式喇叭輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之聲音處理之方法，其中該降頻處理係包括一壓頻處理。
3. 如申請專利範圍第2項所述之聲音處理之方法，其中該降頻處理更包括一移頻處理。
4. 如申請專利範圍第3項所述之聲音處理之方法，其中該輸出聲音中，部分或全部之該降頻區聲音與該低頻區聲音重疊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之聲音處理之方法，其中該高頻區聲音至少是2500Hz以上之聲音。
6. 如申請專利範圍第5項所述之聲音處理之方法，其中該降頻區聲音至少是16000Hz以下之聲音。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項任一項所述之聲音處理之方法，其中該開放式播音裝置係為一電視或音響裝置。
8. 一種開放式播音裝置，包括：一聲音接收模組，用以接收一輸入聲音，該輸入聲音資料包括一高頻區聲音及一低頻區聲音；一聲音處理模組，取得該高頻區聲音並進行一降頻處理以產生一降頻區聲音該，並將該降頻區聲音加入該輸入聲音以產生一輸出聲音，使得該輸出聲音包括該高頻區聲音，該低頻區聲音及該降頻區聲音；以及一開放式喇叭，用以播放該輸出聲音。
9. 如申請專利範圍第8項所述之開放式播音裝置，其中該降頻處理係包括一壓頻處理。
10. 如申請專利範圍第9項所述之開放式播音裝置，其中該降頻處理更包括一移頻處理。
11. 如申請專利範圍第10項所述之開放式播音裝置，其中該輸出聲音中，部分或全部之該降頻區聲音與該低頻區聲音重疊。
12. 如申請專利範圍第11項所述之開放式播音裝置，其中該高頻區聲音至少是2500Hz以上之聲音。
13. 如申請專利範圍第12項所述之開放式播音裝置，其中該降頻區聲音至少是16000Hz以下之聲音。
14. 如申請專利範圍第8項至第13項任一項所述之開放式播音裝置，其中該開放式播音裝置係為一電視或音響裝置。