专利名称：增益调整系统和音频系统的声音信号的增益值的调整方法
技术领域：
本发明有关一种增益调整系统，特别有关一种主动式增益调整系统，用于扬声器或麦克风，通过使用者与扬声器或麦克风之间的一估算距离以调整增益值。
背景技术：
一般来说，扬声器的声音及麦克风的增益均为被动控制，也就是说，当使用者觉得扬声器声音或麦克风增益需改变时，才以手动调整，使用者必须利用音频装置的摇控器或按钮来调整扬声器声音大小，然而，以手动的方式而改变音量是十分不便的人机界面，同样的，当使用者改变与麦克风距离时，以手动的方式改变麦克风的增益也是十分不方便的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种增益调整系统及其相关方法。
根据本发明的一实施例，提供一种增益调整系统，用以调整一音频系统的一声音信号的增益值，包括一第一检测单元，截取一个或多个使用者的脸部图像，并计算所截取的脸部图像中脸部的个数以及脸部的尺寸；一控制器，接收由第一检测单元传送的脸部数据，接着将所截取的脸部图像中脸部的尺寸与一初始脸部尺寸做比较，进而决定并输出一第一判断信号；以及一增益调整器，耦接于控制器，根据第一判断信号调整声音信号的增益值。
根据本发明的另一实施例，提供一种增益调整系统，用以调整一音频系统的一声音信号的增益值，包括一第一检测单元，检测并输出一反射信号，上述反射信号由使用者所反射出；一控制器，与第一检测单元耦接，接收来自第一检测单元的反射信号，依据反射信号决定并输出一第一判断信号；以及一增益调整器，耦接于控制器，依据第一判断信号调整声音信号的增益值。
根据本发明的又一实施例，提供一种音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其步骤包括截取一个或多个使用者的脸部图像，并计算所截取的脸部图像中脸部的个数以及脸部的尺寸；比较所截取的脸部图像中脸部的尺寸及一初始脸部尺寸，进而决定并输出一第一判断信号；以及依据第一判断信号调整声音信号的增益值。
根据本发明的又一实施例，提供一种音频系统的声音信号的增益值的调整方法包括检测一由使用者所反射出的反射信号；依据上述反射信号决定并输出第一判断信号；以及依据上述第一判断信号来调整声音信号的增益值。
图1是显示本发明的增益调整系统的方块图；以及图2是显示本发明的增益调整方法的流程图。
主要组件符号说明10 增益调整系统12脸部检测单元14 光发送器16光感应器18 量化器 20控制器21 存储器 22增益调整器24 扬声器 26麦克风R1 第一比率R2第二比率R3 第三比率具体实施方式
请参考图1，图1是显示本发明的增益调整系统10的功能方块图，增益调整系统10接收两种不同形式的输入，用以计算如何调整扬声器24的输入(音量)或麦克风26的增益输入，脸部检测单元12用以接收一脸部检测信号FD(t)，包括一个或多个在使用中器材附近的使用者的图像，该使用中器材可以为扬声器24或麦克风26。脸部检测单元12分析上述图像并计算截取图像中脸部的数量及其尺寸，大体上，图像中脸部的尺寸越大，代表该脸部越接近该使用中器材，反之亦然。脸部检测通过分辨图像中脸部与其它的图样，以计算图像中脸部是否存在及其所在位置，大部分的方法利用连续图像框架(frame)间暂时的相互关系，以定义出目标所在的位置，如下述的例子中，由脸部检测单元12所检测的脸部尺寸可用来估算使用者与使用中器材之间的距离。
另外，光感应器16用以接收一光信号B(t)，光发送器14用以持续发出电磁光(electromagnetic beam)，当光线为一物体所阻挡、遮蔽时，光信号B(t)即代表反射回光感应器16的光线。举例来说，光感应器16及光发送器14可利用红外线光、超音波光线、激光、微波光或其它类似的电磁光。光感应器用以概略地估算使用者与使用中器材之间的距离，在接收到光信号B(t)之后，光感应器16需分析信号的强度，由此，使用者与使用中器材之间的距离便可概略地估算出。
本发明同时使用脸部检测及光感应以准确地调整使用中器材的增益，脸部检测单元12设计成预设的设备，以求得增益值。当在某些情况时，光感应器16则用以取代上述设备，用以计算出增益值。
脸部检测单元12将所检测到的脸部数量及其尺寸输出至量化器18，此外，量化器18也接收光感应器16所输出的光信号强度，量化器18量化脸部数据及/或光信号数据，并将量化的数据输出至控制器20，量化器18可为均匀量化器或非均匀量化器。
控制器20利用脸部检测单元12及光感应器16所输出的数据来计算如何调整增益值，将在以下叙述。控制器20通过上述的数据以估算使用者及使用中器材之间的距离，并输出一判断信号至增益调整器22，增益调整器22根据上述判断信号以调整使用中器材的增益值。
图2是显示本发明的增益调整方法的流程图，初始时，在系统启动时便设定增益值，同时，所有使用者的初始脸部尺寸也在系统开启时便开始计算，而一初始光线强度也被记录，所有的初始参数均经由控制器20处理后而记录于存储器21。
在步骤50中，控制器20接收由脸部检测单元12及光感应器16所输出的数据，在步骤52中，控制器20分析脸部检测单元12所提供的数据以判断是否截取到脸部的图像，如果是，则控制器20计算所截取到的脸部的数量是否大于一既定数量，如果大于一既定数量，则控制器20使用脸部检测器的脸部数据而忽略光感应器16的数据，在本实施例中，既定数量设为1，也就是说，当截取的脸部数量大于1时，来自光感应器16的数据将被忽略，而由脸部数据所取代，用以依据一计算结果计算出判断信号，此点将详述于下。
在步骤56中，控制器20将当前的脸部尺寸与系统启动时所计算出的初始脸部尺寸一一作比较，在步骤57中，上述脸部尺寸数据可用以产生一第一比率R1，其中，R1为脸部尺寸不同于初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，R1代表脸部检测器检测到的部份使用者在系统开启时离开或更为靠近扬声器、麦克风，当R1小于一限定值时，增益值不须被调整，也就是说仅有少量使用者离开，故系统不须做调整，换言之，当脸部尺寸数量改变为大于一第一限定值Th1时，将于步骤58中计算两个比率，R2代表脸部尺寸小于初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，较高的R2值代表较多的使用者在系统开启时更远离扬声器或麦克风，另一比率R3代表脸部尺寸大于初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，较高的R3值代表较多的使用者在系统开启时更靠近扬声器或麦克风。R2及R3在系统开启时都为零，因为在初始脸部尺寸于此同时被计算出之前，使用者尚无机会更靠近或更远离使用中器材。
在步骤60中，R2及R3都分别与第二及第三限定值做比较，无论是当R2大于第二限定值或R3大于第三限定值时，在步骤62中调整增益值。当R2大于第二限定值时，增益值须增加，因大部分的使用者远离于使用中器材，反之，当R3大于第三限定值时，增益值须减少，因大部分的使用者靠近于使用中器材，若当R2及R3都小于其各别的限定值时，在步骤66中将增益值保持固定。
回到控制器20所输出的判断信号，在上述的实施例中，判断信号根据R2及R3其中之一以及其与限定值的比较结果所计算，也就是说，当R2大于第二限定值时，判断信号将指示增加增益值，当R3大于第三限定值时，判断信号将指示减少增益值。
若当在步骤52及54中，判断出并没有截取到脸部图像或只有一个脸部图像时，则以步骤64取代，通过比较光信号强度与光限定值以估算使用者与扬声器、麦克风之间的距离。当光信号强度由初始光信号强度改变为超过光限定值时，则依据步骤62调整增益值。在光信号比初始光信号强度弱时，需增加增益值，因其代表使用者正在远离器材中，换句话说，在光信号强度增强时，需减少增益值，因其代表使用者正在靠近器材，而在光信号与初始光信号强度相近时，在步骤66中将增益值维持在初始值。
在上述实施例中，判断信号根据光信号及其与限定值比较的结果而计算，也就是说，当光信号较初始光信号为弱时，则判断信号指示增加增益值，又当光信号较初始光信号为强时，则判断信号指示减少增益值。
上述限定值可依多种方式而设定，使用者可依个人需求来设定限定值用以调整扬声器的音量或麦克风的增益，再者，此限定值可以计算机依据平均人类听力值而设定。
综上所述，本发明的增益调整系统10及其调整方法可让使用者不须通过手动方式来调整使用中器材的增益，取而代之地，由控制器20根据使用者与使用中器材之间的距离而自动调整增益值。而在不同情况下，可通过脸部检测及光强度测量确定使用者与使用中器材之间的距离估算是否精准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种增益调整系统，用以调整一音频系统的一声音信号的增益值，包括一第一检测单元，截取一个或多个使用者的脸部图像，并计算所截取的脸部图像中脸部的个数以及脸部的尺寸；一控制器，接收由该第一检测单元传送的脸部数据，接着将所截取的脸部图像中脸部的尺寸与一初始脸部尺寸做比较，进而决定并输出一第一判断信号；以及一增益调整器，耦接于该控制器，根据该第一判断信号调整该声音信号的增益值。
2.如权利要求1所述的增益调整系统，其中当所截取的图像中脸部的个数数量大于一既定值时，该控制器产生该第一判断信号。
3.如权利要求1所述的增益调整系统，其还包括一第二检测单元，耦接于该控制器，该第二检测单元检测一反射信号，该反射信号由使用者所反射出，该第二检测单元将该反射信号传送至该控制器。
4.如权利要求3所述的增益调整系统，其中当该第一检测单元所截取的图像中脸部的个数数量小于一既定值时，该控制器接收该反射信号，通过该反射信号的强度估算一整体使用者距离。
5.如权利要求4所述的增益调整系统，其中当该第一检测单元所截取的图像中脸部的个数数量小于2时，该控制器通过该反射信号估算该整体使用者距离。
6.如权利要求4所述的增益调整系统，其中该控制器依据该整体使用者距离而决定一第二判断信号，并将该第二判断信号输出至该增益调整器，用以调整该声音信号的增益值。
7.如权利要求6所述的增益调整系统，其还包括一存储单元，记录一初始使用者距离，该控制器比较所估算的该整体使用者距离及该初始使用者距离。
8.如权利要求7所述的增益调整系统，其中当所估算的该整体使用者距离大于该初始使用者距离时，该控制器决定该第二判断信号为指示增加该声音信号的增益值，当所估算的该整体使用者距离小于该初始使用者距离时，该控制器决定该第二判断信号为指示减少该声音信号的增益值。
9.如权利要求3所述的增益调整系统，其中该第二检测单元包括一红外线发送器，用以输出一红外线信号；以及一红外线感应器，用以测量朝该红外线感应器反射的该红外线信号的反射信号强度。
10.如权利要求3所述的增益调整系统，其中该第二检测单元包括一超音波发送器，用以输出一超音波信号；以及一超音波感应器，用以测量朝该超音波感应器反射的该超音信号的反射信号强度。
11.如权利要求3所述的增益调整系统，其中该第二检测单元包括一激光发送器，用以输出一激光信号；以及一激光感应器，用以测量朝该激光感应器反射的该激光信号的反射信号强度。
12.如权利要求3所述的增益调整系统，其中该第二检测单元包括一微波发送器，用以输出一微波信号；以及一微波感应器，用以测量朝该微波感应器反射的该微波信号的反射信号强度。
13.如权利要求1所述的增益调整系统，其还包括一量化器，用以量化所截取的图像中脸部的个数数量，并依据该第一检测单元所截取的脸部图像量化每一脸部的尺寸。
14.如权利要求1所述的增益调整系统，其中该控制器计算一第一比率，该第一比率为脸部的尺寸不同于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值。
15.如权利要求14所述的增益调整系统，其中当该第一比率大于一第一限定值时，该控制器更计算一第二比率，该第二比率为脸部的尺寸小于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，当该第二比率大于一第二限定值时，该控制器决定该第一判断信号指示增加该增益值。
16.如权利要求14所述的增益调整系统，其中当该第一比率小于该第一限定值时，该控制器更计算一第三比率，该第三比率为脸部的尺寸大于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，当该第三比率大于一第三限定值时，该控制器决定该第一判断信号指示减少该增益值。
17.如权利要求14所述的增益调整系统，其中当该第一比率为零时，该控制器决定该第一判断信号指示维持该增益值不变。
18.如权利要求1所述的增益调整系统，其中调整该声音信号的增益值包括通过一扬声器调整一声音信号输出的增益值。
19.如权利要求1所述的增益调整系统，其中调整该声音信号的增益值包括调整来自一麦克风的一声音信号所输出的增益值。
20.一种增益调整系统，用以调整一音频系统的一声音信号的增益值，包括一第一检测单元，检测并输出一反射信号，该反射信号由使用者所反射出；一控制器，与该第一检测单元耦接，接收来自该第一检测单元的该反射信号，依据该反射信号决定并输出一第一判断信号；以及一增益调整器，耦接于该控制器，依据该第一判断信号调整该声音信号的增益值。
21.如权利要求20所述的增益调整系统，其中该控制器接收该反射信号，通过该反射信号的强度估算一整体使用者距离，依据所估算的该整体使用者距离而决定该第一判断信号，且将该第一判断信号输出至该增益调整器，用以调整该声音信号的增益值。
22.如权利要求21所述的增益调整系统，其还包括一存储单元，记录一初始使用者距离，该控制器比较所估算的该整体使用者距离及该初始使用者距离。
23.如权利要求22所述的增益调整系统，其中当所估算的该整体使用者距离大于该初始使用者距离时，该控制器决定该第二判断信号，指示增加该声音信号的增益值，当所估算的该整体使用者距离小于该初始使用者距离时，该控制器决定该第二判断信号，指示减少该声音信号的增益值。
24.如权利要求20所述的增益调整系统，其中该第一检测单元包括一红外线发送器，用以输出一红外线信号；以及一红外线感应器，用以测量朝该红外线感应器反射的该红外线信号的反射信号强度。
25.如权利要求20所述的增益调整系统，其中该第一检测单元包括一超音波发送器，用以输出一超音波信号；以及一超音波感应器，用以测量朝该超音波感应器反射的该超音信号的反射信号强度。
26.如权利要求20所述的增益调整系统，其中该第一检测单元包括一激光发送器，用以输出一激光信号；以及一激光感应器，用以测量朝该激光感应器反射的该激光信号的反射信号强度。
27.如权利要求20所述的增益调整系统，其中该第一检测单元包括一微波发送器，用以输出一微波信号；以及一微波感应器，用以测量朝该微波感应器反射的该微波信号的反射信号强度。
28.如权利要求20所述的增益调整系统，其还包括一第二检测单元，耦接于该控制器，该第二检测单元截取一个或多个使用者的脸部图像，并计算脸部图像中的脸部的个数以及脸部的尺寸，且将一脸部数据输出至该控制器，该控制器根据所接收的该脸部数据决定并输出一第二判断信号。
29.如权利要求28所述的增益调整系统，其中当该第二检测单元所截取的图像中脸部的个数数量小于一既定值时，该控制器接收该反射信号，通过该反射信号的强度估算一整体使用者距离。
30.如权利要求29所述的增益调整系统，其中当该第二检测单元所截取的图像中脸部的个数数量小于2时，该控制器通过该反射信号估算该整体使用者距离。
31.如权利要求28所述的增益调整系统，其还包括一量化器，用以量化所截取的图像中脸部的个数数量，并依据该第二检测单元所截取的脸部图像量化每一脸部的尺寸。
32.如权利要求28所述的增益调整系统，其中该控制器计算一第一比率，该第一比率为脸部的尺寸不同于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值。
33.如权利要求32所述的增益调整系统，其中当该第一比率大于一第一限定值时，该控制器更计算一第二比率，该第二比率为脸部的尺寸小于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，当该第二比率大于一第二限定值时，该控制器决定该第二判断信号指示增加该增益值。
34.如权利要求32所述的增益调整系统，其中当该第一比率小于该第一限定值时，该控制器更计算一第三比率，该第三比率为脸部的尺寸大于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值，当该第三比率大于一第三限定值时，该控制器决定该第二判断信号指示减少该增益值。
35.如权利要求32所述的增益调整系统，其中当该第一比率为零时，该控制器决定该第二判断信号指示维持该增益值不变。
36.如权利要求20所述的增益调整系统，其中调整该声音信号的增益值包括调整来自一扬声器的一声音信号所输出的增益值。
37.如权利要求20所述的增益调整系统，其中调整该声音信号的增益值包括调整来自一麦克风的一声音信号输出的增益值。
38.一种音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其步骤包括截取一个或多个使用者的脸部图像，并计算所截取的脸部图像中脸部的个数以及脸部的尺寸；比较所截取的脸部图像中脸部的尺寸及一初始脸部尺寸，进而决定并输出一第一判断信号；以及依据该第一判断信号调整该声音信号的增益值。
39.如权利要求38所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括检测一反射信号，该反射信号由使用者所反射出。
40.如权利要求39所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括当所截取的图像中脸部的个数数量小于一既定值时，通过该反射信号的强度估算一整体使用者距离。
41.如权利要求40所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括当所截取的图像中脸部的个数数量小于2时，通过该反射信号估算该整体使用者距离。
42.如权利要求40所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括依据所估算的该整体使用者距离以决定一第二判断信号；以及依据该第二判断信号调整该声音信号的增益值。
43.如权利要求42所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括记录一初始使用者距离；以及比较所估算的该整体使用者距离及该初始使用者距离。
44.如权利要求43所述的音频系统的声音信号的增益值的调整万法，其还包括当所估算的该整体使用者距离大于该初始使用者距离时，决定该第二判断信号，指示增加该声音信号的增益值；以及当所估算的该整体使用者距离小于该初始使用者距离时，决定该第二判断信号，指示减少该声音信号的增益值。
45.如权利要求39所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其中该检测由使用者所反射出的该反射信号的步骤包括输出一红外线信号；以及测量该红外线信号的反射信号强度。
46.如权利要求38所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括量化所截取的图像中脸部的个数数量及依据所截取的脸部图像量化每一脸部的尺寸。
47.如权利要求38所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其中在比较所截取的脸部图像中脸部的尺寸及该初始脸部尺寸的步骤中包括计算一第一比率，该第一比率为脸部的尺寸不同于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值。
48.如权利要求47所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括计算一第二比率于该第一比率大于一第一限定值时，该第二比率为脸部的尺寸小于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值；以及决定该第一判断信号指示增加该增益值于该第二比率大于一第二限定值时。
49.如权利要求47所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括计算一第三比率于该第一比率小于一第一限定值时，该第三比率为脸部的尺寸大于该初始脸部尺寸的脸部数量与脸部总数量的比值；以及决定该第一判断信号指示减少该增益值于该第三比率大于一第三限定值时。
50.如权利要求47所述的音频系统的声音信号的增益值的调整方法，其还包括决定该第一判断信号指示维持该增益值不变于该第一比率为零时。
全文摘要
一种增益调整系统，用以调整一音频系统的一声音信号的增益值，包括一第一检测单元，截取一个或多个使用者的脸部图像，并计算所截取的脸部图像中脸部的个数以及脸部的尺寸；一控制器，接收由第一检测单元传送的脸部数据，接着将所截取的脸部图像中脸部的尺寸与一初始脸部尺寸做比较，进而决定并输出一第一判断信号；以及一增益调整器，耦接于控制器，根据第一判断信号调整声音信号的增益值。
文档编号H04R3/00GK101022682SQ200710005779
公开日2007年8月22日 申请日期2007年2月13日 优先权日2006年2月13日
发明者陈宏义, 曾伟能, 曾成得, 黄彦儒 申请人:明基电通股份有限公司