声音信号处理方法

专利名称：声音信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种声音信号处理方法，且特别涉及一种根据不同音源特 征以调整取样方式的声音信号处理方法。
背景技术：
目前市面上出售的移动电话，部分已经具有抗噪音技术的设计，将环 境中音量过大或频率过高及过低的声音滤除，使使用者的声音能够清楚的 传送出去。但是目前已有的技术是针对一般大众的发声频率及音量进行设 计，对于部分发声特殊的群众，例如声音高亢的女性或声音低沉的男性， 因为他们的发声频率高于或低于取样范围而遭到滤除，因而无法使用此种 抗噪音功能。发明内容有鉴于此，本发明的目的就是提供一种声音信号处理方法，可以针对 不同人的发声特征调整取样范围，能够保留使用者的声音并滤除环境噪音根据本发明的目的，提出第一种声音信号处理方法，包括下列步骤 首先，根据预设声音的音量，得到电压信号；接着，根据电压信号的最小 电压峰值及最大电压峰值定义音量取样区间；然后，根据音量取样区间， 对待取样声音进行取样。根据本发明的目的，提出第二种声音信号处理方法，包括下列步骤。 首先，根据预设声音的频率，得到频率信号；接着，根据频率信号的最小 频率峰值及最大频率峰值定义频率取样区间；然后，根据频率取样区间， 对待取样声音进行取样。 根据本发明的目的，提出第三种声音信号处理方法，包括下列步骤。 首先，根据预设声音的音量，得到电压信号；接着，根据电压信号的最小 电压峰值及最大电压峰值定义n个电压区间；然后，将n个电压区间的第 sl至第U电压区间设定为音量取样区间，其中l<sl<tl<n;接着，根据音 量取样区间，对待取样声音进行取样。根据本发明的目的，提出第四种声音信号处理方法，包括下列步骤。 首先，根据预设声音的频率，得到频率信号；接着，根据频率信号的最小 频率峰值及最大频率峰值定义m个频率区间；然后，将m个频率区间的 第s2至第t2频率区间设定为频率取样区间，其中I<s2<t2<m;接着，根 据频率取样区间，对待取样声音进行取样。为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合附图，作详细说明如下


图1表示应用本发明的电子装置的功能示意图； 图2表示本发明实施例一的声音信号处理流程图； 图3表示预设声音音量的电压信号示意图； 图4表示待取样声音的电压信号示意图； 图5表示预设声音的频率信号示意图； 图6表示待取样声音的频率信号示意图；以及 图7表示本发明实施例二的声音信号处理流程图。 主要元件标记说明 100:电子装置 110:本体 120:麦克风 130:处理单元 140:记忆单元 150:设定按键具体实施方式
实施例一请参照图1，其表示应用本发明的电子装置的功能示意图。电子装置100包括本体110、麦克风120、处理单元130、记忆单元140及设定按键 150。经由麦克风120收录使用者的声音后，经处理单元130转化为代表 音量的电压信号及代表频率的频率信号后，储存于记忆单元140中。处理 单元130根据代表使用者声音特征的电压信号及频率信号得到取样范围 后，储存在记忆单元140内，往后即根据此取样范围对使用者的声音进行 滤波，让使用者的声音能够清楚的传达出去。而当要改变使用者时，仅需 按下与处理单元130连接的设定按键150，即可将原有的取样范围擦除， 以录制新使用者的声音得到新的取样范围。电子装置100可包括移动电话、 录音笔、语言学习机、MP3播放器或任何具有收音功能的电子装置。请参照图2，其表示本发明实施例一的声音信号处理流程图，并请同 时参考图l的组件标号。首先，如步骤201所示，并请参照图3，其表示 预设声音音量的电压信号示意图。电子装置100以麦克风120根据预设声 音的音量，例如使用者于安静环境下说话的音量，得到如图3的电压信号 Vs。接着，如步骤202所示，处理单元130根据电压信号Vs的最小电压 峰值LV及最大电压峰值HV定义音量取样区间，也就是0V-5V之间。然后，如步骤203所示，将音量取样区间区分为n个电压区间。以电 压信号Vs为例，由于最小电压峰值LV及最大电压峰值HV位于OV及5V 之间，令11=8，将0V到5V的间区分为8个区间。也就是将0V-0.625V设 定为第一区间、0.625V-1.25V设定为第二区间、1.25V-1.875V设定为第三 区间、1.875V-2.5V设定为第四区间、2.5V-3.125V设定为第五区间、 3.125V-3.75V设定为第六区间、3.75V-4.375V设定为第七区间、4.375V-5V 设定为第八区间，对电压信号Vs进行8位的编码。本实施例中各电压区 间的范围相同，但也可各自设定不同的范围，本发明不以此为限。此外， 虽然本实施例将音量做8位的编码，但是也可以更高的分辨率划分更多的 取样区间，例如24位、32位或128位等等，以取得更细腻的音量变化。接着，如步骤204所示，并请参照图4，其表示待取样声音的电压信 号示意图。处理单元130根据步骤203定义的音量取样区间，对待取样声 音的待取样电压信号SV进行取样，例如使用者于吵杂环境说话的声音。 也就是说，处理单元130对待取样声音的音量所对应的待取样电压信号 SV位于音量取样区间的部份进行取样。由于音量取样区间位于0V-5V的 间，因此大于5V的电压信号不会进行取样，而得到一个音量适中的声音。然后，如步骤205所示，并请参照图5，其表示预设声音的频率信号 示意图。根据预设声音的频率，得到频率信号Fs。接着，如步骤206所示，根据频率信号Fs的最小频率峰值LF及最大 频率峰值HF，定义频率取样区间，也就是500Hz-2000Hz之间。然后，如步骤207所示，将频率取样区间区分为m个频率区间。本实 施例中，频率信号Fs大致上位于500Hz-2000Hz之间，令m-8，区分为8 个频率区间。也就是说，将500Hz-687.5Hz设为第一区间、687.5Hz-875Hz 设为第二区间、875Hz-1062.5Hz设为第三区间、1062.5Hz-1250Hz设为第 四区间、1250Hz-1437.5Hz设为第五区间、1437.5Hz-1625Hz设为第六区 间、1625Hz-1812.5Hz设为第七区间、1812.5Hz-2000Hz设为第八区间， 对频率信号Fs进行8位的编码。本实施例中各频率区间的范围相同，但 也可各自设定不同的范围，本发明不以此为限。此外，虽然本实施例将频 率做8位的编码，但是也可以更高的分辨率划分更多的取样区间，例如24 位、32位或128位等等，以取得更细腻的频率变化。接着，如步骤208所示，并请参照图6，其表示待取样声音的频率信 号示意图。处理单元130根据频率取样区间，对待取样声音的待取样频率 信号SF进行取样。例如使用者于吵杂环境下发出的声音。也就是说，处 理单元130对待取样声音的频率所对应的待取样频率信号SF位于频率取
样区间的部份进行取样。由于频率取样区间位于500Hz-2000Hz之间，因 此小于500Hz的低频部分或大于2000Hz的高频部分的频率信号不会进行 取样，而得到一个较接近原使用者说话的频率的声音。此外，本实施例于步骤204及步骤205之间，还可包括以带通滤波器 (bandpass filter)对待取样声音所对应的待取样频率信号SF进行滤波，以事 先过滤掉大部分的噪声。带通滤波器的频率范围可以设定为位于100Hz 4000Hz之间，也就是一般人发声的频率范围。本实施例中，步骤201-204对于音量部分做取样，步骤205-208则对 于频率部分做取样。事实上，处理单元130可以同时或分别对音量及频率 作取样，因此也可以先进行步骤205-208，再进行步骤201-204，本发明不以此为限。实施例二请参照图7，其表示本发明实施例二的声音信号处理流程图，并请同 时参考图l的组件标号，其余与实施例一相同的组件及步骤说明，不再赘 述。首先，如步骤301所示，并请参照图3，根据预设声音的音量，得到 电压信号Vs。接着，如步骤302所示，处理单元130根据电压信号Vs的最小电压 峰值LP及最大电压峰值HP定义n个电压区间。本实施例一样在0V-5V 的间定义8个电压区间(n=8)。其中各8个电压区间的范围相同，但不以 此为限。然后，如步骤303所示，处理单元130将n个电压区间的第sl至第 tl电压区间设定为音量取样区间，其中KsKtKn。本实施例中令11=8， 并假设最小电压峰值LV落于第二区间之间，最大电压峰值HV落于第七 区间3.75V-4.375V之间。因此，可令sl=2， tl=7，设定0.625V-4.375V为音量取样区间。接着，如步骤304所示，并参考图4，根据音量取样区间，对待取样 声音进行取样。也就是对待取样声音的音量所对应的待取样电压信号SV
位于音量取样区间的部份进行取样。然后，如步骤305所示，并参照图5。根据预设声音的频率，得到频率信号Fs。接着，如步骤306所示，处理单元130根据频率信号Fs的最小频率 峰值LF及最大频率峰值HF定义m个频率区间。本实施例一样在 500Hz-2000Hz之间定义8个频率区间。其中8个频率区间的范围相同，但不以此为限。然后，如步骤307所示，处理单元130将m个频率区间的第s2至第 t2频率区间设定为频率取样区间，其中I<s2<t2<m。本实施例中令111=8， 并假设最小频率峰值LF落于第三区间875Hz-1062.5Hz之间，最大频率峰 值HF落于第七区间1625Hz-1812.5Hz之间。因此，可令s2-3， t2=7，设 定875Hz-1812.5Hz为频率取样区间。接着，如步骤308所示，并参照图6。根据频率取样区间，对待取样 声音进行取样。也就是对待取样声音的频率所对应的待取样频率信号SF 位于频率取样区间的部份进行取样。此外，在步骤304及步骤305之间，还包括以带通滤波器对待取样声 音所对应的待取样频率信号SF进行滤波。带通滤波器的频率范围可设定 位于100Hz 4000Hz之间。本实施例中，步骤301-304对于音量部分做取样，步骤305-308则对 于频率部分做取样。事实上，处理单元130可以同时或分别对音量及频率 作取样，因此也可以先进行步骤305-308，再进行步骤301-304，本发明不 以此为限。本实施例通过设定更精确的取样范围，让使用者的音量及频率特征能 够更精确的被摄取，保留使用者主要的发声特征。本发明上述实施例所披露的声音信号处理方法，能够根据使用者的发 声特征做出适当的取样范围，过滤掉环境噪音。由于可以根据不同的使用 者进行调整取样范围，对于具有特殊发声特征的使用者也能够使用此功能 滤除环境噪音。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定 本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围 内，当可作各种的更动与改进。因此，本发明的保护范围当视权利要求所 界定者为准。
权利要求
1. 一种声音信号处理方法，包括(a)根据预设声音的音量，得到电压信号；(b)根据该电压信号的最小电压峰值及最大电压峰值定义音量取样区间；以及(c)根据该音量取样区间，对待取样声音进行取样。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括(d) 根据该预设声音的频率，得到频率信号；(e) 根据该频率信号的最小频率峰值及最大频率峰值定义频率取样区 间；以及(f) 根据该频率取样区间，对该待取样声音进行取样。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于在该步骤(c)之后，且在 该步骤(d)之前还包括(g) 以带通滤波器对该待取样声音所对应的待取样频率信号进行滤波。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于该带通滤波器的频率范 围在100Hz 4000Hz之间。
5. —种声音信号处理方法，包括(a) 根据预设声音的频率，得到频率信号；(b) 根据该频率信号的最小频率峰值及最大频率峰值定义频率取样区 间；以及(c) 根据该频率取样区间，对该待取样声音进行取样。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于还包括(d) 根据该预设声音的音量，得到电压信号；(e) 根据该电压信号的最小电压峰值及最大电压峰定义音量取样区间； 以及(f) 根据该音量取样区间，对该待取样声音进行取样。
7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤(a)之前还包括(g) 以带通滤波器对该待取样声音所对应的待取样频率信号进行滤波。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于该带通滤波器的频率范 围在100Hz 4000Hz之间。
9. 一种声音信号处理方法，包括(a) 根据预设声音的音量，得到电压信号；(b) 根据该电压信号的最小电压峰值及最大电压峰值定义n个电压区间；(c) 将该n个电压区间的第sl至第tl电压区间设定为音量取样区间， 其中l<sl<tl<n;以及(d) 根据该音量取样区间，对待取样声音进行取样。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于该n个电压区间的范围 相同。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括(e) 根据该预设声音的频率，得到频率信号；(f) 根据该频率信号的最小频率峰值及最大频率峰值定义m个频率区间；(g) 将该m个频率区间的第s2至第t2频率区间设定为频率取样区间， 其中I<s2<t2<m;以及(h) 根据该频率取样区间，对该待取样声音进行取样。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于该m个频率区间的范 围相同。
13. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于在该步骤(d)之后，且 在该步骤(e)之前还包括 (i)以带通滤波器对该待取样声音所对应的待取样频率信号进行滤波。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于该带通滤波器的频率 范围在100Hz 4000Hz之间。
15. —种声音信号处理方法，包括(a) 根据预设声音的频率，得到频率信号(b) 根据该频率信号的最小频率峰值及最大频率峰值定义m个频率区间；(c) 将该m个频率区间的第s2至第t2频率区间设定为频率取样区间， 其中I<s2<t2<m;以及(d) 根据该频率取样区间，对待取样声音进行取样。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于该m个频率区间的范 围相同。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于还包括-(e) 根据该预设声音的音量，得到电压信号；(f) 根据该电压信号的最小电压峰值及最大电压峰值定义n个电压区间；(g) 将该n个电压区间的第sl至第tl电压区间设定为电压取样区间， 其中l<sl<tl<n;以及(h) 根据该电压取样区间，对该待取样声音进行取样。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于该n个电压区间的范 围相同。
19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于步骤(a)之前还包括(i) 以带通滤波器对该待取样声音所对应的待取样频率信号进行滤波。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于该带通滤波器的频率 范围在100Hz 4000Hz之间。
全文摘要
一种声音信号处理方法，包括下列步骤首先，根据预设声音的音量，得到电压信号；接着，根据电压信号的最小电压峰值及最大电压峰值定义音量取样区间；然后，根据音量取样区间，对待取样声音进行取样。
文档编号G10L21/02GK101211563SQ20061017225
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者赖威志 申请人:英华达股份有限公司