专利名称：一种音频信号的计算系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种音频信号的计算系统及方法，尤其是关于一种音频信号的音框基本周期的计算系统及方法。
背景技术：
时域上的音高侦测算法，是从输入信号变动的波形中找出重复出现的波形，即利用声音波形相似特征找出基本周期，现将声音信号切成音框，针对每个音框作音高侦测，即将音框内的原始声音信号与声音位移后的信号作相似度比较，当位移时间距离等于音高频率倒数时，声音信号和其位移信号有最大相似度，便可求出基本周期。时域上各种算法就是在定义寻找这两种信号相似度的算法。先前技术是找出最小及次小的局部最小值，然而，这种方法所算出的基本周期是实际的两倍。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提出一种音频信号的计算系统及方法。本发明的技术解决方案是本发明为一种音频信号的计算系统，其特殊之处在于该系统包括取样模块，用来选取X坐标作为基准值和累加值，且第一次所选取得X坐标为最小X坐标；累加模块，用来接收取样模块所输出的基准值及累加值，将基准值与累加值相加，输出比较值；对比模块，用来接收累加模块输出的比较值，并对比较值与其余X坐标依序比对，当比较值小于矩阵中最大χ坐标，输出重新取样信号，使其选取次一个X坐标取代基准值与累加值；及当比较值大于矩阵中最大X坐标值时，输出累加值；计算模块，用来接收比对模块所输出的累加值，并依据累加值计算声音信号的基本周期。上述系统包含筛选模块，用来对音高点筛选。上述筛选模块保留满足筛选条件的音高点。上述筛选条件依据音高点y坐标的均值而定。一种音频信号的计算方法，其特殊之处在于该方法包含下列步骤1)选取最小χ坐标为基准值与累加值；幻将基准值与累加值相加得比较值，当比较值小于矩阵中最大χ坐标，将χ坐标授于累加模块取代基准值，当比较值大于矩阵中最大X坐标，输出重新取样信号，使其选取次一个X坐标取代基准值与累加值；及当比较值大于矩阵中最大X坐标值时，输出累加值；计算模块，用来接收比对模块所输出的累加值，并依据累加值计算声音信号的基本周期。上述方法包含筛选模块，用来对音高点筛选。上述筛选模块保留满足筛选条件的音高点。上述筛选条件依据音高点y坐标的均值而定。
图1为本发明实施例方块示意图；图2为本发明实施例信号传送模块与信号接收模块的内部示意图；图3为本发明实施例流程图。其中，100 音频输入装置，110 音频输入装置控制模块，130 音频输入装置启动模块，150 信号传送模块，151 第一传送单元，152 第二传送单元，170 音频输入装置对频模，190 触发模块，191 第一信号，200 音频输出装置，210 音频输出装置控制模块，230 音频输出装置启动模块，250 信号接收模块，251 第一接收单元，252 第二接收单元，270 音频输出装置对频模块，510 音频输出装置处理器，520 喇叭单元，530 数字模拟转换器，540 红外线接收器，550 音频输出装置射频芯片，570 音频输出装置内存；
具体实施例方式参见图1，本发明实施例的系统包含音频输入装置100及音频输出装置200，音频输入装置100与音频输出装置200间可进行无线音频信号传输。举例而言，音频输入装置100可为麦克风装置，用来接收外界的声音，并转换声音为无线音频信号。举例而言，音频输出装置200可为喇叭装置，用来接收音频输入装置100传来的无线音频信号，并转换为声音输出。音频输入装置100包含音频输入装置控制模块110、音频输入装置启动模块130、信号传送模块150、音频输入装置对频模块170及触发模块190。音频输出装置200包含音频输出装置控制模块210、音频输出装置启动模块230、信号接收模块250及音频输出装置对频模块270。在实施例中，音频输入装置启动模块130、信号传送模块150、音频输入装置对频模块170及触发模块190分别耦合至音频输入装置控制模块110。触发模块190可用来产生第一信号191。音频输入装置启动模块130可用来根据第一信号191，启动音频输入装置100。也就是说，音频输入装置控制模块110侦测到触发模块190输出的第一信号191后，命令音频输入装置启动模块130启动音频输入装置100，而使音频输入装置100开机。举例而言，触发模块190可为切换开关，供使用者操作。此外，触发模块190可为按钮、游戏杆或其它装置，也可利用触控面板。参见图1，信号传送模块150用来根据第一信号191，传送第二信号301至音频输出装置200，启动音频输出装置200。当音频输入装置控制模块110侦测到触发模块190输出的第一信号191后，音频输入装置控制模块110命令信号传送模块150传送第二信号301，而使音频输出装置200开机。另一方面，当音频输入装置100与音频输出装置200完成对频时，信号传送模块150传送无线音频信号301至音频输出装置200，而由音频输出装置200接收无线音频信号301。参见图2，信号传送模块150包含第一传送单元151及第二传送单元152 ；信号接收模块250包含第一接收单元251及第二接收单元252。第一传送单元151用来无线传送第二信号301。第一接收单元251用来接收第二信号301。第二传送单元152用来利用对频后决定的选定频道无线传送无线音频信号301。第二接收单元252用来利用对频后决定的选定频道接收无线音频信号301。
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第一传送单元151与第一接收单元251可通过红外线(hfra Red, IR)载波或调频(Frequency Modulation,FM)载波或其它无需预先进行对频的载波进行通讯。第二传送单元152与第二接收单元252可通过射频(Radio frequency)技术进行通讯。射频可使用1. 9GHz,2. 4GHz、5. 8GHz或其它频段进行通讯，但本发明并非以此为限。此外，根据本发明不同实施例，第一传送单元151及第二传送单元152可选择性合并为一个传送单元。第一接收单元251及第二接收单元252可选择性合并为一个传送单元。且其传送信号可选择性包含其它先前技术所提供的信号，以利整体运作。此外，因第二传送单元152所传送的信息可包含有代表音频输入装置100的识别码，第二接收单元252所传送的信息也可包含有代表音频输出装置200的识别码。所以，第二传送单元152与第二接收单元252在对频时，可彼此确认识别码，以识别是否曾经进行对频。在较佳实施例中，举例而言，通过识别码，音频输出装置200可确认目前对频的音频输入装置100是否为前次对频的音频输入装置100。若为同一音频输入装置100，则可利用音频输入装置控制模块110或音频输出装置控制模块210省去扫频动作，而沿用前次的选定频道。若非同一音频输入装置100，则可再进行扫瞄频道。如此，可减少扫瞄频道的动作，以节省对频耗费时间。音频输入装置对频模块170用来根据第一信号191，触发音频输入装置100进入音频输入装置对频模式。当音频输出装置200因接收到第二信号301而进入音频输出装置对频模式时，音频输入装置100与音频输出装置200进行上述对频动作，而决定选定频道。以音频输出装置200的观点介绍其内部包含的音频输出装置控制模块210、音频输出装置启动模块230、信号接收模块250及音频输出装置对频模块270。音频输出装置启动模块230、信号接收模块250及音频输出装置对频模块270分别耦合至音频输出装置控制模块210。信号接收模块250用来接收来自音频输入装置100的第二信号301。并且，当音频输入装置100与音频输出装置200完成对频时，信号接收模块250用来接收来自音频输入装置100的无线音频信号301。音频输出装置启动模块230用来根据第二信号301启动音频输出装置200。当信号接收模块250接收到第二信号301时，音频输出装置控制模块210控制音频输出装置启动模块230，使音频输出装置200开机，或使音频输出装置200从待机模式恢复至工作模式。音频输出装置对频模块270用来根据第二信号301而触发音频输出装置200进入音频输出装置对频模式。当信号接收模块250接收到第二信号301时，音频输出装置控制模块210使音频输出装置对频模块270触发音频输出装置200进入音频输出装置对频模式。接着，因音频输入装置100已进入音频输入装置对频模式，音频输出装置200也已进入音频输出装置对频模式，而使音频输入装置100与音频输出装置200进行对频。于是，在对频后，音频输入装置100可传送无线音频信号301至音频输出装置200。在实施例中，选定频道可保留一段时间。当音频输入装置100关机后一段时间内，再次开启音频输入装置100，则以上次使用的频道做为选定频道。此保留时间可视需求设定为譬如数秒钟、数分钟、数小时、数天，或其它时间。如此，在使用者频繁开关音频输入装置100的情形下，信号传送模块150与信号接收模块250可快速回复至上次使用的频道，而不需要重新进行扫频，可减少对频所需时间。
音频输入装置处理器410实质可为微处理器(Micro Controller Unit，MCU)，可包含音频输入装置控制模块110及音频输入装置启动模块130。红外线发送器440对应至第一传送单元151。音频输入装置射频芯片450可包含第二传送单元152及音频输入装置对频模块170。开关460则对应为触发模块190。音频输入装置100应包含有麦克风单元420及模拟数字转换器430。麦克风单元420用来接收外部声音，而转换为音频信号。模拟数字转换器430耦合至麦克风单元420，用来转换模拟的音频信号为数字的音频信号，而供音频输入装置射频芯片450无线发送。此外，音频输入装置100可包含音频输入装置内存470，用来储存供音频输入装置控制模块Iio读取而运行的程序代码、暂存音频输入装置射频芯片450的参数、储存音频输入装置射频芯片450的选定频道或储存音频输入装置100关机后的保留时间等用途。参见图4，音频输出装置200包含音频输出装置处理器510、喇叭单元520、数字模拟转换器(Digital to Analog Convertor，DAC) 530、红外线接收器540及音频输出装置射频芯片550。音频输出装置处理器510实质可为微处理器，可包含音频输出装置控制模块210及音频输出装置启动模块230。红外线接收器540对应至第一接收单元251。音频输出装置射频芯片550可包含第二接收单元252及音频输出装置对频模块270。对照音频输入装置100，音频输出装置200应包含有喇叭单元520及数字模拟转换器530。数字模拟转换器530用来将音频输出装置射频芯片550接收的数字音频信号转换为模拟的音频信号。喇叭单元520耦合数字模拟转换器530，用来将模拟音频信号输出为声音。同样地，音频输出装置200可包含音频输出装置内存570。参见图5，其揭示一种音频信号传输方法，适用于音频输入装置100与音频输出装置200间的无线音频信号传输，包含步骤SllO 利用音频输入装置100的触发模块190产生第一信号191。此步骤，使用者可操作触发模块190，而使触发模块190产生第一信号191。步骤S120 根据第一信号191，启动音频输入装置100及触发音频输入装置100进入音频输入装置对频模式。此步骤，当第一信号191产生后，音频输入装置100进行开机，并进入音频输入装置对频模式。步骤S130 音频输入装置100根据第一信号191，传送第二信号301供启动音频输出装置200及供触发音频输出装置200进入音频输出装置对频模式。此步骤，第二信号301以第一通讯方式传送至音频输出装置200。第一通讯方式可通过红外线(Inffa Red, IR)载波或调频(Frequency Modulation, FM)载波或其它无需预先进行对频的载波进行通讯。步骤S140 当音频输入装置100与音频输出装置200完成对频时，利用音频输入装置100传送无线音频信号301，供音频输出装置200接收。此步骤，无线音频信号301以第二通讯方式传送至音频输出装置200。第二通讯方式可为射频(Radio frequency)传输。在步骤S140前，可选择性包含步骤S131 音频输入装置100在对频时，决定选定频道，该选定频道为前次通讯使用的频道，其可利用音频输入装置内存470加以记录。也就是说，在对频时，音频输入装置100优先决定以前次使用的频道做为选定频道，而不另行扫瞄频道。由此，可省去扫瞄频道所费时间，其可特别适用于频繁开关音频输入装置100的使用情况。
为避免赘述，上述信号传送模块150、信号接收模块250、第一通讯方式及第二通讯方式仅以单向传输做为说明，但本领域通常技术人员应可理解，本发明应不以此为限，信号传送模块150及信号接收模块250间也可进行双向通讯。第二传送单元152及第二接收单元252除了传送无线音频信号301外，也可传送其它信号，如控制命令。举例而言，音频输入装置100可传送音量控制命令至音频输出装置200。音频输出装置200可根据接收到的音量控制命令，调整其音频信号的放大倍率，从而控制输出音量的大小。相关控制信号可利用音频输入装置控制模块110加以提供。本发明大体上仅需使用者利用音频输入装置100的触发模块190提供第一信号191，譬如打开麦克风开关以产生信号，音频输入装置100则会开机并自动进入对频模式。大体上同时，音频输出装置200也会利用经过第一信号191转换产生的第二信号301自动进行开机及进入对频模式。因此，使用者仅需开启其无线麦克风的电源，则会大体上同时自动开启无线喇叭(或扩音器、音响或其它)电源，并自动完成无线麦克风和无线喇叭两者间的对频。因此，根据本发明实施例，使用者不需费心操无线麦克风与无线喇叭之间的对频，却又能享受需要对频动作方能使用的射频技术所带来的便利性。根据本发明另一些实施例，为了更加适用于音频输入装置100需要频繁开关的场合，本发明可利用内存暂时储存上一次使用过的频道。当在设定期间内使用者利用同一频道(并可侦测是否为同一识别码)，则可利用程序回避重新对频的动作，以节省使用者所需等待的时间。即还包含记录音频输入装置100与音频输出装置200完成对频的信息(譬如频道、识别码等，或其组合)，当音频输入装置100与音频输出装置200欲再次对频前，若辨识到与前次对频相同信息，则略过再次对频。根据本发明另一些实施例，当音频输入装置100打算要关闭电源(或休眠)而不继续使用音频输出装置200时，可利用与前述实施例相似的组件/步骤，即利用触发模块190触发一第一关闭信号(可类似第一信号191)，以关闭音频输入装置100的电源(或休眠)。并利用第一关闭信号(类似第一信号191)，触发/转换产生第二关闭信号(类似第二信号301)，以关闭音频输出装置200 (或休眠)。根据本发明另一些实施例，可能利用单一音频输入装置100控制多台音频输出装置200，则上述第二信号301及无线音频信号302可同时发送给这些音频输出装置200。此外，在不同实施例中，各音频输出装置200可选择性利用相同或相异的频道来与音频输入装置100通讯。根据本发明另一些实施例，在自动对频时可设定一个时段，譬如五秒钟。若五秒钟内无法对频完成，则可能跳出。在一些实施例中，音频输入装置100上可选择性设置提示模块，耦合至音频输入装置控制模块110，以利通知使用者对频未完成。提示方式可包含声/光效果、使触发模块190的开关复归原位或其它方式。根据本发明另一些实施例，音频输入装置100可辨识特定的识别码，以选择性接收提供特定厂牌、型号或其它信息的音频输出装置200，其可利用譬如音频输入装置控制模块110执行辨识动作。相似地，音频输出装置200也可选择性辨识特定识别码，并利用譬如音频输出装置控制模块210执行辨识动作。
权利要求
1.一种音频信号的计算系统，其特征在于该系统包括取样模块，用来选取X坐标作为基准值和累加值，且第一次所选取得X坐标为最小X坐标；累加模块，用来接收取样模块所输出的基准值及累加值，将基准值与累加值相加，输出比较值；对比模块，用来接收累加模块输出的比较值，并对比较值与其余X坐标依序比对，当比较值大于矩阵中最大X坐标，输出重新取样信号，使其选取次一个X坐标取代基准值与累加值；及当比较值大于矩阵中最大X坐标值时，输出累加值；计算模块，用来接收比对模块所输出的累加值，并依据累加值计算声音信号的基本周期。
2.根据权利要求1所述的一种音频信号的计算系统，其特征在于所述系统包含筛选模块，用来对音高点筛选。
3.根据权利要求2所述的一种音频信号的计算系统，其特征在于所述筛选模块保留满足筛选条件的音高点。
4.根据权利要求1所述的一种音频信号的计算系统，其特征在于所述筛选条件依据音高点y坐标的均值而定。
5.一种音频信号的计算方法，其特征在于该方法包含下列步骤1)选取最小χ坐标为基准值与累加值；2)将基准值与累加值相加得比较值，当比较值小于矩阵中最大χ坐标，将χ坐标授于累加模块取代基准值，当比较值大于矩阵中最大χ坐标，输出重新取样信号，使其选取次一个χ坐标取代基准值与累加值；及当比较值大于矩阵中最大χ坐标值时，输出累加值；计算模块，用来接收比对模块所输出的累加值，并依据累加值计算声音信号的基本周期。
6.根据权利要求5所述的一种音频信号的计算方法，其特征在于所述方法包含筛选模块，用来对音高点筛选。
7.根据权利要求6所述的一种网络音频方法，其特征在于所述筛选模块保留满足筛选条件的音高点。
8.根据权利要求7所述的一种网络音频方法，其特征在于所述筛选条件依据音高点y坐标的均值而定。
全文摘要
本发明提供一种音频信号的计算系统及方法，音频信号经过侦测算法，在音框中每个高点均有对应x坐标，取最小坐标为基准值，将其相加得比较值，将比较值与其余x坐标进行对比，当比较值与x坐标之间的差异值大于槛值时，选取x坐标为基准值与累加值重新比对；当比较值与x坐标之间的差异值小于槛值时，则x坐标取代基准值与累加值累加。
文档编号H04R1/20GK102572637SQ201110443368
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月17日 优先权日2011年12月17日
发明者陈淮琰 申请人:无敌科技(西安)有限公司