TWI775401B - 雙聲道之音訊處理系統及其運作方法 - Google Patents
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Abstract
本申請係一種雙聲道之音訊處理系統及其運作方法，該音訊處理系統
用以配置於一頭戴裝置，且該音訊處理系統至少包括一頭部相關位置脈衝響應函數單元以及一定位混音單元，其中該頭部相關位置脈衝響應函數單元用以根據該頭戴裝置的慣性量測訊號產生一頭部相關脈衝函數訊號，且該定位混音單元用以根據該多聲道輸入音訊以及該頭部相關脈衝函數訊號執行音訊定位以產生一多聲道輸出音訊，且對該多聲道輸出音訊執行降混音以得到一雙聲道輸出音訊，藉此提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
Description
本申請係有關於一種音訊處理系統及其運作方法，尤指一種雙聲道之音訊處理系統及其運作方法。
隨著消費性電子產品的成熟發展以及使用者的需求變化，各種產品不斷推陳出新，例如耳機、頭戴顯示器等電子裝置，使用者可依照需求選擇適合的電子裝置。
同時，使用者對於影音的體驗也具有更高的需求。一般來說，使用者可藉由選擇多聲道的音訊資料來得到更佳的音效體驗。然而，目前普遍使用的音訊資料以雙聲道為大宗，多聲道音訊資料並不普及，此外，多聲道音訊資料皆為預先設定的固定音訊資料，因此其多聲道音訊資料無法即時根據使用者聆聽時的環境狀況來做對應的聲場調整。
因此，為了讓使用者具有更佳的音效體驗，確實有待提出更佳解決方案的必要性。
有鑑於上述現有技術之不足，本申請的主要目的在於提供一雙聲道之音訊處理系統及方法，其根據使用者頭戴裝置所感測的位移資訊來調整多
聲道音訊資料的聲場定位，將多聲道音訊資料轉換為雙聲道音訊資料輸出，藉此，以雙聲道音訊資料實現多聲道音訊資料之音效，讓使用者具有更佳的音效體驗，並提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
為達成上述目的所採取的主要技術手段為前述的雙聲道之音訊處理系統之運作方法，且該音訊處理系統配置於一頭戴裝置，該方法包括以下步驟：得到一多聲道輸入音訊以及一頭部相關脈衝函數訊號；以該頭部相關脈衝函數訊號對該多聲道輸入音訊執行音訊定位且產生一多聲道輸出音訊；以及對該多聲道輸出音訊執行降混音且得到一雙聲道輸出音訊。
由上述步驟，該方法得到該多聲道輸入音訊以及該頭部相關脈衝函數訊號後，據以執行音訊定位以產生對應的多聲道輸出音訊，並將該多聲道輸出音訊轉換為雙聲道輸出音訊，藉此，該方法可即時反應使用者的頭部的位移狀態，產生具相應的聲場變化，且以雙聲道音訊資料實現多聲道音訊資料之音效，讓使用者具有更佳的音效體驗，並提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
為達成上述目的所採取的主要技術手段為前述的雙聲道之音訊處理系統，且該音訊處理系統配置於一頭戴裝置，該音訊處理系統包括：一頭部相關位置脈衝響應函數單元，用以根據該頭戴裝置的慣性量測訊號產生一頭部相關脈衝函數訊號；以及一定位混音單元，與該頭部相關位置脈衝響應函數單元電性連接，
其中，該定位混音單元用以得到一多聲道輸入音訊以及該頭部相關脈衝函數訊號，並據以執行音訊定位以產生一多聲道輸出音訊，且對該多聲道輸出音訊執行降混音以得到一雙聲道輸出音訊。
由上述構造，該定位混音單元得到該多聲道輸入音訊以及該頭部相關脈衝函數訊號後，據以執行音訊定位以產生對應的多聲道輸出音訊，並將該多聲道輸出音訊轉換為雙聲道輸出音訊，藉此，該構造可即時反應使用者的頭部的位移狀態，產生具相應的聲場變化，且以雙聲道音訊資料實現多聲道音訊資料之音效，讓使用者具有更佳的音效體驗，並提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
100:音訊處理系統
110:頭部相關位置脈衝響應函數單元
130:定位混音單元
131:三維定位單元
133:降混音單元
150:空間處理單元
151:殘響器單元
153:距離調整器單元
155:迴聲控制單元
157:等化器單元
159:音量增益單元
170:升混音單元
190:慣性修正單元
Saxis:慣性量測訊號
Sc:慣性修正訊號
SHRIR:頭部相關脈衝函數訊號
Smi:多聲道輸入音訊
Smo:多聲道輸出音訊
Ssa:雙聲道調整音訊
Ssi:雙聲道輸入音訊
Sso:雙聲道輸出音訊
S101、S103、S105、S107、S109、S111、S1071、S1073、S1075、S1077:步驟
圖1為根據本申請實施例之系統架構示意圖；圖2為根據本申請實施例之另一系統架構示意圖；圖3為根據本申請實施例之又一系統架構示意圖；圖4為根據本申請實施例之步驟流程示意圖；圖5為根據本申請實施例之另一步驟流程示意圖；以及圖6為根據本申請實施例之又一步驟流程示意圖。
關於本申請以雙聲道之音訊處理系統之實施例，請參閱圖1所示，該音訊處理系統100為配置於一頭戴裝置之處理系統，且至少包括一頭部相關位置脈衝響應函數單元110以及一定位混音單元130。
該頭部相關位置脈衝響應函數單元110用以根據該頭戴裝置的慣性量測訊號產生一頭部相關脈衝函數訊號，該定位混音單元130與該頭部相關位置脈衝響應函數單元110電性連接，用以得到一多聲道輸入音訊Smi以及該頭部相關脈衝函數訊號，並根據該頭部相關脈衝函數訊號對接收的該多聲道輸入音訊Smi執行音訊定位，且產生對應的多聲道輸出音訊，並對該多聲道輸出音訊執行降混音以得到一雙聲道輸出音訊。
由於本申請之該音訊處理系統100可根據慣性量測訊號即時反應出該使用者頭部的位移狀態，並該頭部相關脈衝函數訊號定義出相應於該使用者的即時多聲道聲場變化，因此本申請可根據該使用者頭部的位移狀態即時產生相應的聲場變化，更輸出適於現有頭戴裝置的雙聲道輸出音訊，不僅讓使用者具有更佳的音效體驗，並提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
關於本申請以雙聲道之音訊處理系統之另一實施例，請參閱圖2所示，該音訊處理系統100更可包括一空間處理單元150、一升混音單元170以及一慣性修正單元190。
該空間處理單元150用以接收一雙聲道輸入音訊Ssi，且將該雙聲道輸入音訊Ssi進行空間音效的處理，即利用殘響和等化器來增進聲源的空間感和距離感，並輸出對應的雙聲道調整音訊Ssa。該升混音單元170與該空間處理單元150電性連接，用以接收該雙聲道調整音訊Ssa，並根據該雙聲道調整音訊Ssa產生虛擬的多聲道的輸出，分離出對應多聲道的多聲道輸入音訊Smi。該慣性修正單元190用以接收來自該頭戴裝置的多軸感測器的慣性量測訊號Saxis，並利用卡
爾曼濾波器(Kalman Filter)或者姿態解析演算法(MahonyAHRS)對該慣性量測訊號Saxis進行校正，且產生對應一歐拉座標(Eulerian coordinates)的慣性修正訊號Sc。
進一步的，該頭部相關位置脈衝響應函數單元110用以接收該慣性修正訊號Sc，並根據該慣性修正訊號Sc計算或取得音訊三維空間定位所需的頭部相關脈衝函數，且產生對應的頭部相關脈衝函數訊號SHRIR。
進一步的，該定位混音單元130更包括一三維定位單元131以及一降混音單元133。該三維定位單元131與該升混音單元170以及該頭部相關位置脈衝響應函數單元110電性連接，其用以接收該多聲道輸入音訊Smi，且根據該頭部相關脈衝函數訊號SHRIR以及對應的空間位置(聲道)進行音訊的配置，且產生對應的多聲道輸出音訊Smo。該降混音單元133與該三維定位單元131電性連接，用以接收該多聲道輸出音訊Smo，並透過各個聲道的混和增益運算產生包含聲場定位的雙聲道輸出音訊Sso。
於本實施例中所指之多聲道為5.1聲道，且本申請不以此為限制，多於雙聲道聲道數的聲道系統皆可為本申請所指之多聲道。
於一實施例中，該頭部相關位置脈衝響應函數單元110、該定位混音單元130、該空間處理單元150、該升混音單元170、該慣性修正單元190可以一個或多個微處理器電路單元來實現，且本申請不以此為限制。
於一實施例中，該雙聲道輸入音訊Ssi來自與該頭戴裝置通訊連接的電子裝置，例如智慧型手機、平板電腦或筆記型電腦，且本申請不以此為限制。
於一實施例中，該慣性量測訊號Saxis包括多軸陀螺儀、多軸加速計以及多軸磁強計的感測結果，且本申請不以此為限制。
為了進一步說明該空間處理單元150，請參閱圖3，該空間處理單元150包括一殘響器單元151、一距離調整器單元153、一迴聲控制單元155、一等化器單元157以及一音量增益單元159。該殘響器單元151用以接收該雙聲道輸入
音訊Ssi，並編輯調整該雙聲道輸入音訊Ssi，使其具有迴音效果，以製造出多聲道音訊的聲音空間感。該距離調整器單元153用以接收該殘響器單元151所編輯且輸出的雙聲道輸入音訊Ssi，並將雙聲道輸入音訊Ssi中的直達聲音拉遠達到距離感。該迴聲控制單元155用以接收該距離調整器單元153所編輯且輸出的雙聲道輸入音訊Ssi，並利用調整迴聲提升聲音的扎實感以及音效。該等化器單元157用以接收該迴聲控制單元155所編輯且輸出的雙聲道輸入音訊Ssi，並用以增強雙聲道輸入音訊Ssi的低頻效果。該音量增益單元159用以接收該等化器單元157所編輯且輸出的雙聲道輸入音訊Ssi，並用以調整接收的音訊的增益，並輸出該雙聲道調整音訊Ssa。
在一實施例中，該等化器單元157例如為一擱架式濾波器，且本申請不以此為限制。
藉此，該空間處理單元150可對接收的雙聲道輸入音訊Ssi進行音效的調整以及編輯等前置處理。
因此，當該使用者配戴該頭戴裝置時，該頭戴裝置可根據該使用者的位移狀態來即時變化雙聲道輸入音訊的聲場，並以雙聲道音訊實現多聲道音訊之音效，讓使用者可隨時以不同的雙聲道音訊來體驗立體音場效果之音效。
藉此，本申請之該音訊處理系統100可根據慣性量測訊號即時反應出該使用者頭部的位移狀態，並該頭部相關脈衝函數訊號定義出相應於該使用者的即時多聲道聲場變化，因此本申請可根據該使用者頭部的位移狀態即時產生相應的聲場變化，更輸出適於現有頭戴裝置的雙聲道輸出音訊，不僅讓使用者具有更佳的音效體驗，並提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
由本申請的上述實施例及應用方式可歸納出一雙聲道之音訊處理系統之運作方法，且該音訊處理系統(如圖1或圖2所示)配置於一頭戴裝置，如圖4所示，該方法包括以下步驟：該音訊處理系統100得到一多聲道輸入音訊以及一頭部相關脈衝函數訊號(S107)；該音訊處理系統100以該頭部相關脈衝函數訊號對該多聲道輸入音訊執行音訊定位且產生一多聲道輸出音訊(S109)；以及該音訊處理系統100對該多聲道輸出音訊執行降混音且得到一雙聲道輸出音訊(S111)。
進一步的，請同時參考圖2以及圖5，該方法更包括以下步驟：得到雙聲道輸入音訊Ssi(S101)；執行音效處理產生一雙聲道調整音訊Ssa(S103)；該音訊處理器系統1的空間處理單元150用以接收該雙聲道輸入音訊Ssi，且將該雙聲道輸入音訊Ssi進行空間音效的處理，並輸出對應的雙聲道調整音訊Ssa；執行升混音得到一多聲道輸入音訊(S105)；該音訊處理系統100的升混音單元170用以接收該雙聲道調整音訊Ssa，並將該雙聲道調整音訊Ssa分離出對應多聲道的多聲道輸入音訊Smi；得到該多聲道輸入音訊Smi以及一頭部相關脈衝函數訊號SHRIR(S107)；執行音訊定位且產生一多聲道輸出音訊(S109)；該音訊處理系統100的三維定位單元131接收該多聲道輸入音訊Smi，且根據該頭部相關脈衝函數訊號SHRIR以及對應的空間位置進行音訊的調整以及配置，且產生對應的多聲道輸出音訊Smo；以及執行降混音且得到一雙聲道輸出音訊(S111)；該音訊處理系統100的降混音單元133接收該多聲道輸出音訊Smo，並產生該雙聲道輸出音訊Sso。
於本較佳實施例中，當上述步驟執行至「該音訊處理系統100得到該多聲道輸入音訊以及一頭部相關脈衝函數訊號(S107)」之步驟，如圖6所示，該方法進一步包括以下子步驟：得到一慣性量測訊號Saxis(S1071)；該音訊處理系統100接收來自該頭戴裝置的多軸感測器的慣性量測訊號Saxis；產生一慣性修正訊號Sc(S1073)；該音訊處理系統100的慣性修正單元190接收該慣性量測訊號Saxis，並進行對應的調整校正，以產生該慣性修正訊號Sc；產生該頭部相關脈衝函數訊號SHRIR(S1075)；該音訊處理系統100的頭部相關位置脈衝響應函數單元110用以接收該慣性修正訊號Sc，並根據該慣性修正訊號Sc產生對應的頭部相關脈衝函數訊號SHRIR；以及得到該多聲道輸入音訊Smi以及該頭部相關脈衝函數訊號SHRIR(S1077)，該音訊處理系統100的定位混音單元130得到來自一升混音單元170的多聲道輸入音訊Smi以及該頭部相關脈衝函數訊號SHRIR。
因此本申請之雙聲道之音訊處理系統及其運作方法可根據慣性量測訊號即時反應出該使用者頭部的位移狀態，並該頭部相關脈衝函數訊號定義出相應於該使用者的即時多聲道聲場變化，因此本申請可根據該使用者頭部的位移狀態即時產生相應的聲場變化，更輸出適於現有頭戴裝置的雙聲道輸出音訊，不僅讓使用者具有更佳的音效體驗，並提升使用者以雙聲道之音訊處理系統實現多聲道音訊資料的方便性。
100:音訊處理系統
110:頭部相關位置脈衝響應函數單元
130:定位混音單元
Smi:多聲道輸入音訊
Sso:雙聲道輸出音訊
Claims (8)
- 一種雙聲道之音訊處理系統之運作方法，該音訊處理系統配置於一頭戴裝置，該運作方法包括：接收一雙聲道輸入音訊；對該雙聲道輸入音訊執行音效處理產生一具有迴音之雙聲道輸入音訊；對該具有迴音之雙聲道輸入音訊執行音效處理調整該具有迴音之雙聲道輸入音訊之一音訊深度；對已調整該音訊深度的該具有迴音之雙聲道輸入音訊執行音效處理增強一低音音訊；對已增強該低音音訊的已調整音訊深度的該具有迴音之雙聲道輸入音訊執行音效處理調整一音訊增益，以產生一雙聲道調整音訊；對該雙聲道調整音訊執行升混音得到一多聲道輸入音訊；接收該多聲道輸入音訊以及一慣性量測訊號；根據該慣性量測訊號產生一頭部相關脈衝函數訊號；以該頭部相關脈衝函數訊號對該多聲道輸入音訊執行音訊定位且產生一多聲道輸出音訊；以及對該多聲道輸出音訊執行降混音且得到一雙聲道輸出音訊。
- 如請求項1所述之雙聲道之音訊處理系統之運作方法，其中，得到一多聲道輸入音訊、一慣性量測訊號以及一頭部相關脈衝函數訊號之步驟更包括：對該慣性量測訊號進行校正以產生與一歐拉座標對應之一慣性修正訊號；以及根據該慣性修正訊號產生該頭部相關脈衝函數訊號。
- 如請求項2所述之雙聲道之音訊處理系統之運作方法，其中，該慣性量測訊號由該頭戴裝置的多軸感測器所產生。
- 一種雙聲道之音訊處理系統，該音訊處理系統配置於一頭戴裝置，其包括：一頭部相關位置脈衝響應函數單元，用以根據該頭戴裝置的慣性量測訊號產生一頭部相關脈衝函數訊號；一空間處理單元，用以接收一雙聲道輸入音訊，且該空間處理單元包括：一殘響器單元，用以接收該雙聲道輸入音訊；一距離調整器單元，與該殘響器單元電性連接，用以接收該殘響器單元輸出的雙聲道輸入音訊；一迴聲控制單元，與該距離調整器單元電性連接，用以接收該距離調整器單元輸出的雙聲道輸入音訊；一等化器單元，與該迴聲控制單元電性連接，用以接收該迴聲控制單元輸出的雙聲道輸入音訊；一音量增益單元，與該等化器單元電性連接，用以接收該等化器單元輸出的雙聲道輸入音訊，並據以輸出該雙聲道調整音訊；一升混音單元，與該空間處理單元電性連接，用以接收該雙聲道調整音訊，並根據該雙聲道調整音訊產生對應多聲道的一多聲道輸入音訊；以及一定位混音單元，與該頭部相關位置脈衝響應函數單元電性連接； 其中，該定位混音單元用以得到該多聲道輸入音訊以及該頭部相關脈衝函數訊號，並據以執行音訊定位以產生一多聲道輸出音訊，且對該多聲道輸出音訊執行降混音以得到一雙聲道輸出音訊。
- 如請求項4所述之雙聲道之音訊處理系統，其中，該定位混音單元更包括：一三維定位單元，用以根據該多聲道輸入音訊以及該頭部相關脈衝函數訊號產生該多聲道輸出音訊；以及一降混音單元，與該三維定位單元電性連接，用以將該多聲道輸出音訊執行降混音以得到該雙聲道輸出音訊。
- 如請求項5所述之雙聲道之音訊處理系統，其中，該音訊處理器系統更包括：一慣性修正單元，與該頭部相關位置脈衝響應函數單元電性連接，用以接收該慣性量測訊號，並對該慣性量測訊號進行校正，且產生對應的慣性修正訊號。
- 如請求項6所述之雙聲道之音訊處理系統，其中，該頭部相關位置脈衝響應函數單元用以接收該慣性修正訊號，並產生對應的該頭部相關脈衝函數訊號。
- 如請求項4所述之雙聲道之音訊處理系統，其中，該等化器單元為一擱架式濾波器。
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