专利名称：收音系统及其收音方法
技术领域：
本发明是关于一种收音系统及其收音方法；具体而言，本发明是关于一种可以在收音的同时避免回音信号的产生的收音系统及其收音方法。
背景技术：
回音(回声)是由声波反射所造成的一种物理现象。当声波经过反射而回到音源所在的位置时，这个反射回来的声波就是所谓的回音。例如当我们在空旷的地方说话时，常常会发现自己所讲出去的话在经过一段时间的延迟以后又回到自己的耳朵里，这些重复出现的声音即为我们说话声的回音。同样地，在一个同时具有收音装置及扩音装置的系统中，往往会由于收音装置与扩音装置的设置构成一个声音回路而造成回音的产生。图1为现有技术中的收音系统的示意图。如图1所示，麦克风1将使用者的人声转换成声音信号2，声音信号2通过扬声器3 转换成相应的声波，此声波即经过扬声器3放大的人声。然而，当麦克风1与扬声器3设置于同一空间中时，往往难免会同时收到扬声器3所发出的声音，此声音经由麦克风1转换后会成为新的声音信号4。由于声音信号4包含原先的声音信号2，因此在经过扬声器3放大以后，使用者就会听到原声音的回音。除了前述麦克风1与扬声器3所形成的封闭回路会导致回音的生成以外，当使用者的声音在空气中传播的过程中遇到不同的障碍物时，这些声音也可能会经由不同的路径以相同的波形、不同的能量反射回来而形成回音，这些回音也可能会被麦克风1所接收并由扬声器3加以放大。当反射距离或传输延迟比较短时，由于回音与原声音的时间差比较小的关系，往往不会被使用者所察觉；而当两者的时间差比较大的时候，使用者往往能够很容易地察觉到回音的存在。此外，回音还可能会进一步导致谐波的产生，而使扬声器3发出恼人的回授啸叫声(即高频率的嗡嗡声)。综上所述，回音会影响收音系统的使用质量，进而对使用者造成或多或少的困扰。有鉴于此，市面上陆续推出许多相应的产品，例如具备消音算法的芯片， 由此消除或减少回音。消音芯片的运算量会因所须消除的回音信号的大小而异。回音信号越大时，消音芯片的运算量相对地会越高，同时消音芯片的制作成本也越高。在某些情况下，尤其是当收音系统中使用了较高音量的扬声器时，往往需要相应地采用高运算量的消音芯片，因而造成成本的提高。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种收音系统及其收音方法，在收音的同时避免回音信号的产生。本发明的另一发明目的在于提供一种收音系统及其收音方法，相较于现有技术， 可以减少使用高运算量的消音芯片的需求。
3
本发明收音系统包含第一扩音装置、第二扩音装置及收音装置。第一扩音装置朝 第一方向设置，并相应于第一音源信号而作动。第二扩音装置朝第二方向设置，并相应于第 ニ音源信号而作动，其中第二音源信号相对于第一音源信号相差半个周期。第一方向与第 二方向相交于一点，且该点至第一扩音装置的距离与该点至第二扩音装置的距离相等。收 音装置设置于该点，收音装置收音时相应地产生第三音源信号。此收音系统利用相位相反 的声波会互相抵消的原理来避免回音的产生。本发明可避免回音的收音方法包含下列步骤朝第一方向设置第一扩音装置；朝 第二方向设置第二扩音装置，其中第一方向与第二方向相交于一点，且该点至第一扩音装 置的距离与该点至第二扩音装置的距离相等；在该点设置收音装置；产生第一音源信号及 第二音源信号，其中第二音源信号相对于第一音源信号相差半个周期；分别将第一音源信 号及第ニ音源信号输入第一扩音装置及第二扩音装置，使第一扩音装置及第二扩音装置相 应地作动；自收音装置收音，并相应地产生第三音源信号。此收音方法利用相位相反的声波 会互相抵消的原理来避免回音的产生。
图1为现有技术中的收音系统的示意图；图2为本发明收音系统的一实施例的示意图；图3为图2所示收音系统的功能方块图；图4为图2所示收音系统的音源信号的示意图；图5为本发明收音系统的另一实施例的功能方块图。图6为本发明收音方法的一实施例的流程图；图7为本发明收音方法的另一实施例的流程图；图8为图7所示收音方法中的回音消除装置消除回音的流程图；图9为本发明收音方法中的回音消除装置消除回音的另一实施例的流程图。主要元件符号说明10第一扩音装置20第二扩音装置30收音装置31回音消除装置40信号转换装置Di第一方向D^第二方向Si第一音源信号S^第二音源信号も第三音源信号Wi第一声波W2第二声波P 点
具体实施例方式本发明提供一种收音系统及其收音方法。在较佳实施例中，本发明的收音系统 及其收音方法可用于电话会议、演讲厅、歌厅等场合，或应用于行动电话、个人数字助理 (personal digital assistant, PDA)等装4中。图2为本发明收音系统的一实施例的示意图。如图2所示，此收音系统包含第一 扩音装置10、第二扩音装置20、收音装置30及信号转换装置40。第一扩音装置10朝第一方向D1设置，第二扩音装置20朝第二方向D2设置，第一方向D1与第二方向D2相交于点P， 且点P至第一扩音装置10的距离与点P至第二扩音装置20的距离相等一也就是第一扩音装置10、第二扩音装置20与点P三者呈等腰三角形排列，使点P位于等腰三角形的顶端。 在本实施例中，第一扩音装置10与第二扩音装置20都为扬声器(喇叭)；然而在其它实施例中，第一扩音装置10与第二扩音装置20可以是听筒、耳机或其它可以发出声音的装置。 收音装置30设置于点P上，可将输入的声音转换成电子信号(electronic signal) 0在本实施例中，收音装置30为麦克风；然而在其它实施例中，收音装置30可以是话筒或其它可以接收声音的装置。信号转换装置40可自收音装置30等其它装置输入电子信号，并在加以转换后输出。在较佳实施例中，转换装置40为扩大机(amplifier)，可将输入的电子信号加以放大。然而在其它实施例中，信号转换装置40可以不具备信号放大的功能，此外也可以包含混音等其它功能。在本实施例中，信号转换装置40是外接于第一扩音装置10与第二扩音装置20的独立装置；然而在其它实施例中，信号转换装置40可以设置于第一扩音装置10或第二扩音装置20内。 图3为图2所示收音系统的功能方块图。如图3所示，收音装置30在收音时会将声波相应地转换为第三音源信号S3。信号转换装置40将第三音源信号S3转换为第一音源信号S1及第二音源信号S2,而后加以放大并分别输入第一扩音装置10及第二扩音装置20。 第一扩音装置10及第二扩音装置20分别通过输入第一音源信号S1及第二音源信号S2来产生声波。图4为图2所示收音系统的音源信号的示意图。如图4所示，第一音源信号S1 与第二音源信号S2在波形、振幅、频率及波长等方面都相同，只是两者的相位相差180度， 也就是相差半个周期。 在现有的收音系统中，当第一扩音装置10、第二扩音装置20与收音装置30设置于同一空间中时，收音装置往往难以避免的会收到第一扩音装置10与第二扩音装置20所发出的声音，并相应地产生包含回音信号的第三音源信号S3。然而如图2及图3所示，本发明的收音系统一方面使得第一音源信号S1与第二音源信号S2在经过第一扩音装置10与第二扩音装置20的转换以后，产生两个内容相同、相位相反的第一声波W1及第二声波W2，另一方面使收音装置30与第一扩音装置10及第二扩音装置20之间保持一个相等的距离，以利用两个振幅、频率及波长相同的波相遇时会互相抵消的原理来使第一扩音装置10与第二扩音装置20所产生的声波在收音装置30所在的位置相遇而抵消，从而达到避免收音装置 30产生回音信号的目的，并可进而避免第一扩音装置10与第二扩音装置20发出恼人的回授啸叫声。 图5为本发明收音系统的另一实施例的功能方块图。如图5所示，本实施例的收音装置30包含回音消除装置31，由此进一步消除第三音源信号S3中的回音。在较佳实施例中，回音消除装置31为具备回音消除算法的芯片。在本实施例中，回音消除装置31自第三音源信号S3消除相应于第一音源信号S1及第二音源信号S2的部份，也就是消除回音信号。然而在其它实施例中，回音消除装置可通过第三音源信号S3产生一个信号纪录，并从后续产生的第三音源信号S3中消除相应于该信号纪录的部份，也就是消除回音信号。此外，在其它实施例中，也可以其它方式消除回音信号。此收音系统利用前述的两个振幅、频率及波长相同的波相遇时会互相抵消的原理来避免回音的产生，因而可以减少使用高运算量的回音消除芯片的机会，节省所需的成本。回音消除装置31可进一步消除第三音源信号S3中的回音，尤其是针对经由不同路径反射回来的回音。图6为本发明收音方法的一实施例的流程图。如图6示，步骤110包含朝第一方向设置第一扩音装置。步骤120包含朝第二方向设置第二扩音装置，其中第一方向与第二方向相交于一点，且该点至第一扩音装置的距离与该点至第二扩音装置的距离相等。步骤 130包含在该点设置收音装置。步骤110、120及130使得第一扩音装置10、第二扩音装置 20与收音装置30三者排列形成如图6示的等腰三角形。步骤140包含产生第一音源信号及第二音源信号，其中第二音源信号相对于第一音源信号相差半个周期，使得第一音源信号S1与第二音源信号S2如图4所示在波形、振幅、 频率及波长等方面皆相同，只有两者的相位相差180度。在本实施例中，第二音源信号相对于第一音源信号延迟半个周期；然而在其它实施例中，可以使第二音源信号相对于第一音源信号领先半个周期。步骤150包含分别将第一音源信号及第二音源信号输入第一扩音装置及第二扩音装置，使第一扩音装置与第二扩音装置相应地作动而产生声波。步骤160包含从收音装置收音，并相应地产生第三音源信号。在本实施例中，第一音源信号S1与第二音源信号S2如图4所示是对第三音源信号S3取样并加以放大而产生。此收音方法一方面使得第一音源信号与第二音源信号在经过第一扩音装置与第二扩音装置的转换以后，产生两个内容相同、相位相反的声波，另一方面使收音装置与第一扩音装置及第二扩音装置之间保持一个相等的距离，以利用两个振幅、频率及波长相同的波相遇时会互相抵消的原理来使第一扩音装置与第二扩音装置所产生的声波在收音装置所在的位置相遇而抵消，从而达到避免收音装置产生回音信号的目的。图7为本发明收音方法的另一实施例的流程图。如图7所示，本实施例除了包含图5的实施例中的步骤110、120、130、140及150以外，还包含步骤200包含设置回音消除装置于收音装置。回音消除装置可以从第三音源信号中消除回音信号。图8为图7所示收音方法中的回音消除装置消除回音的流程图。如图8所示，步骤210包含将第三音源信号与第一音源信号及第二音源信号相比对。步骤220包含消除第三音源信号中相应于第一音源信号及第二音源信号的部份。图9为本发明收音方法中的回音消除装置消除回音的另一实施例的流程图。如图9所示，步骤250包含通过第三音源信号产生一个信号纪录。步骤 260包含从后续产生的第三音源信号中消除相应于该信号纪录的部份，以达到消除回音信号的目的。此外，在其它实施例中，也可以其它方式消除回音信号。此收音方法利用前述的两个振幅、频率及波长相同的波相遇时会互相抵消的原理来避免回音的产生，因而可以减少使用高运算量的回音消除芯片的机会，节省所需的成本。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。 必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及等同设置均包含于本发明的范围内。
权利要求
1.一种收音系统，其特征在于，包含一第一扩音装置，朝一第一方向设置，该第一扩音装置相应于一第一音源信号而作动；一第二扩音装置，朝一第二方向设置，其中该第一方向与该第二方向相交于一点，且该点至该第一扩音装置的距离与该点至该第二扩音装置的距离实质上相等；该第二扩音装置相应于一第二音源信号而作动，其中该第二音源信号相对于该第一音源信号相差半个周期；以及一收音装置，实质上设置于该点，该收音装置收音时相应地产生一第三音源信号。
2.如权利要求1所述的收音系统，其特征在于，还包含一信号转换装置，该信号转换装置将该第三音源信号转换为该第一音源信号及该第二音源信号。
3.如权利要求1所述的收音系统，其特征在于，还包含一回音消除装置设置于该收音装置，该回音消除装置自该第三音源信号消除回音。
4.如权利要求3所述的收音系统，其特征在于，该回音消除装置自该第三音源信号消除相应于该第一音源信号及该第二音源信号的部份。
5.如权利要求3所述的收音系统，其特征在于，该回音消除装置通过该第三音源信号产生一信号纪录，并从后续产生的该第三音源信号中消除相应于该信号纪录的部份。
6.一种收音方法，包含下列步骤 朝一第一方向设置一第一扩音装置；朝一第二方向设置一第二扩音装置，其中该第一方向与该第二方向相交于一点，且该点至该第一扩音装置的距离与该点至该第二扩音装置的距离实质上相等； 设置一收音装置，实质上位于该点；产生一第一音源信号及一第二音源信号，其中该第二音源信号相对于该第一音源信号相差半个周期；分别将该第一音源信号及该第二音源信号输入该第一扩音装置及该第二扩音装置，使该第一扩音装置及该第二扩音装置相应地作动；以及自该收音装置收音，并相应地产生一第三音源信号。
7.如权利要求6所述的收音方法，其特征在于，还包含设置一回音消除装置于该收音装置，该回音消除装置自该第三音源信号消除回音信号。
8.如权利要求7所述的收音方法，其特征在于，该回音消除装置消除信号的步骤更包含将该第三音源信号与该第一音源信号及该第二音源信号相比对； 消除该第三音源信号中相应于该第一音源信号及该第二音源信号的部份。
9.如权利要求7所述的收音方法，其特征在于，该回音消除装置消除信号的步骤还包含通过该第三音源信号产生一信号纪录；从后续产生的该第三音源信号中消除相应于该信号纪录的部份。
全文摘要
本发明提供一种收音系统及其收音方法。此收音系统包含第一扩音装置、第二扩音装置及收音装置。第一扩音装置朝第一方向设置，并相应于第一音源信号而作动。第二扩音装置朝第二方向设置，并相应于第二音源信号而作动，其中第二音源信号相对于第一音源信号相差半个周期。第一方向与第二方向相交于一点，且该点至第一扩音装置的距离与该点至第二扩音装置的距离相等。收音装置设置于该点，收音装置收音时相应地产生第三音源信号。此收音系统利用相位相反的声波会互相抵消的原理来避免回音的产生。
文档编号H04R3/02GK102215439SQ20101015117
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者林庭庆, 林震洲, 黄显诏 申请人:宇泰华科技股份有限公司