声音信号调整系统及其方法与流程

本发明涉及一种计算系统以及计算方法。详细而言，本发明涉及一种用以调整声音信号(音讯)输出的计算系统以及方法。

背景技术：

作为最重要的人类感官之一，在模拟环境应用程序中，声音对于使用者体验具有很大的影响。虽然头部相关传递函数(hrtf)为一种已知技术，但要动态地测量使用者的头部形状仍具有难度。

技术实现要素：

本发明的一些面向涉及一种声音信号调整系统(audiomodificationsystem，音讯调整系统)。该声音信号调整系统包含一信号发射器、至少一信号接收器、一处理器以及至少一声音信号产生器。该信号发射器设置于一第一装置上，用以发射一信号。该至少一信号接收器设置于一第二装置，用以接收该信号。该处理器电性耦接于该信号发射器以及该至少一信号接收器。该处理器用以根据该至少一信号接收器所接收的该信号对应的一测量指标来判断该第一装置与该第二装置之间的一第一距离。该处理器用以还根据该第一距离计算一第二距离，该第二距离形成一使用者的一头部维度，并于一头部相关传输函数(headrelatedtransferfunction)中实施该头部维度以调整一音频信息。该至少一声音信号产生器电性耦接于该处理器，用以输出对应于该音频信息的一声音。

在一些实施例中，该处理器用以根据关于该测量指标的一分布的一查找表来判断该第二距离。

在另一些实施例中，该第一装置以及该第二装置为一对耳机，且该至少一声音信号产生器设置于该对耳机。

在又一些实施例中，该第一装置为一头戴式显示器，该第二装置为一对耳机，且该至少一声音信号产生器设置于该对耳机。

在再一些实施例中，该第一装置为耦接于一电脑主机的一连接装置，该第二装置为一对耳机，且该至少一声音信号产生器设置于该对耳机。

在一些实施例中，该信号发射器为一近场电磁感应(near-fieldmagneticinduction)信号发射器，该至少一信号接收器为一近场电磁感应信号接收器。

在另一些实施例中，该信号发射器为一射频信号发射器，该至少一信号接收器为一射频信号接收器。

在又一些实施例中，该测量指标为一接收信号强度指标(receivedsignalstrengthindicator)或一信号延时指标。

在再一些实施例中，该第二距离为该使用者的两耳之间的一距离。

本发明的另一些面向涉及一种声音信号调整方法。该方法包含以下步骤：通过设置于一第一装置的一信号发射器发射一信号；通过设置于一第二装置的至少一信号接收器接收该信号；通过一处理器根据该至少一信号接收器所接收的该信号对应的一测量指标来判断该第一装置与该第二装置之间的一第一距离；通过该处理器根据该第一距离计算一第二距离，该第二距离形成一使用者的一头部维度；通过该处理器于一头部相关传输函数中实施该头部维度以调整一音频信息；以及通过至少一声音信号产生器输出对应于该音频信息的一声音。

应注意的是，前述的发明内容以及后述的实施方式皆仅是举例说明而已，其主要目的为详细地解释本发明权利要求当中的内容。

附图说明

参照后续段落中的实施方式以及下列附图，当可更佳地理解本发明的内容：

图1为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图；

图2为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图；

图3为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图；

图4为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图；

图5为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图；以及

图6为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整方法的流程图。

附图标记说明：

10：声音信号调整系统

110：电脑主机

120：连接装置

120a：信号收发器

130：穿戴组

131：头戴式显示器

131a：信号收发器

131b：信号收发器

132：第一耳机

132a：信号收发器

133：第二耳机

133a：信号收发器

600：声音信号调整方法

s601～s606：步骤流程

具体实施方式

请参照以下内容以及附图，以更佳地了解本公开实施例当中的细节。应理解，在本公开实施例以及附图中，相同或相似的物件将以同一元件符号标示。

关于本文中所使用的术语(terms)，通常具有每个术语使用在此领域中、在本案的内容中与特殊内容中的平常意义。本公开说明书中的示例，包含术语的示例，皆是用以说明，而非用以限制本公开的范围。同样地，本公开的实施亦不限于说明书中的各种实施例。

关于本文中所使用的“包含”、“包含”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，意指可包含但不限于此。

关于本文中所使用的“一个实施例”、“一实施例”等语，是指本公开的至少一个实施例可包含所描述的特定特征、结构、实施方式或特性。因此，本文中所使用的“一个实施例”、“一实施例”等语所指涉的不一定是同一个实施例。此外，在单一或多个实施例当中所描述的该些特定特征、结构、实施方式或特性，可通过任何适当的方式组合使用。

关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个元件或装置相互操作或动作。

图1为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图。如图1所示，在一些实施例中，该声音信号调整系统10包含一电脑主机110、一连接装置120以及一穿戴组130。该穿戴组130包含一头戴式显示器131、一第一耳机132以及一第二耳机133。如图中的俯视视角所示，该穿戴组130设置于一使用者的头部。如图中所示，该头戴式显示器131示出为一方型装置，安置于该使用者的脸部前方。如图中所示，该第一耳机132以及该第二耳机133示出为二圆型装置，分别安置于该使用者的头部的两侧边。在一些实施例中，该第一耳机132以及该第二耳机133为一对耳机，分别配适于该使用者的一左耳以及一右耳。

在一些实施例中，该电脑主机110可通过该连接装置120电性/通信耦接于该穿戴组130。亦即，该连接装置120可连接至该电脑主机110，用以作为该电脑主机110的信号收发器。在一方向上，该连接装置120的一信号收发器120可将该电脑主机110传来的信息调制为多个信号，并将该些信号传输至该穿戴组130。在另一方向上，该信号收发器120a可接收来自该穿戴组130的多个信号，并将承载于该些信号上的信息传输至该电脑主机110。通过此配置，该电脑主机110以及该穿戴组130可实施双向的信息交换。

详细而言，在一些实施例中，该第一耳机132设置有一信号收发器132a，用以接收来自该信号收发器120a的信号或发射信号至该信号收发器120a，该第二耳机133设置有一信号收发器133a，用以接收来自该信号收发器120a的信号或传输信号至该信号收发器120a。在一些实施例中，该信号收发器120a、该信号收发器132a以及该信号收发器133a可根据特定的射频标准进行信号传递，例如：wi-fi标准等。在一些实施例中，该信号收发器132a以及该信号收发器133a属于该穿戴组130的一通信模块的部分构件，主要用以接收来自该连接装置120的多个信号，该些信号可承载来自该电脑主机110的一音频信息。因此，该第一耳机132以及该第二耳机133当中设置的多个声音信号产生器可根据该音频信息输出对应的声音。

在一些实施例中，该电脑主机110可为一特定用途电脑，包含多个处理器以及多个存储器，该些构件可协同运行以向该使用者可提供具有声音效果的一模拟环境。详细而言，该电脑主机110的至少一处理器可自该电脑主机110的至少一存储器存取多个指令，以执行一虚拟环境程序。因此，相关于该模拟环境的信息将被传输至该穿戴组130，该穿戴组130可呈现关于该模拟环境的信息。在一些实施例中，该头戴式显示器131可用以显示该模拟环境中的影像内容予该使用者。在一些实施例中，该第一耳机132以及该第二耳机133可用以输出该模拟环境中的声音信号内容予该使用者。应理解，在一些实施例中，该模拟环境可为一增强现实(augmentedreality)、一虚拟现实(virtualreality)以及一混合现实(mixedreality)中的至少一者。

应理解，在一些实施例中，该信号收发器120a以及该信号收发器132a/133a之间的信号传递可通过多个指标测量，该些多个指标可用以调整传输至该第一耳机132或该第二耳机133的该模拟环境中的音频信息。在一些实施例中，该信号收发器132a可测量来自该信号收发器120a的信号的一接收信号强度指标(rssi)。该接收信号强度指标可通过该连接装置120回报至该电脑主机110的该处理器。根据该接收信号强度指标，该处理器可计算该信号收发器120a至该信号收发器132a的一距离，亦即该连接装置120至该第一耳机132的一距离。在一些实施例中，较高的接收信号强度指标数值可表示该信号收发器120a至该信号收发器132a的距离较近，反之亦然。类似地，该信号收发器133a所获取的接收信号强度指标可用以计算该信号收发器120a至该信号收发器133a的一距离。

在一些实施例中，该电脑主机110的该处理器可测量信号传递的一延时(latency)。应注意的是，该信号收发器132a以及该信号收发器133a设置于该使用者的头部的不同侧。因此，该信号收发器132a接收该信号的时间以及该信号收发器133a接收该信号的时间具有一时间差。根据该时间差，可获取该信号收发器120a至该信号收发器132a(及该信号收发器133a)的一距离。

在一些实施例中，根据该信号收发器120a至该信号收发器132a的该距离以及该信号收发器120a至该信号收发器133a的该距离，该处理器可计算该使用者的左耳以及右耳之间的一距离。根据该使用者的两耳之间的该距离该使用者，该处理器可获取该使用者的一头部维度(即头型。在一些实施例中，该处理器可于一头部相关传输函数(hrtf)程序中套用该头部维度，借此调整该模拟环境中的音频信息。应注意的是，该头部相关传输函数程序可通过已知的头部相关传输函数演算法实施。该头部相关传输函数程序用以对该模拟环境的预定音频信息中的某些参数(例如，音量或频率等)进行调整，以配适于该使用者的头型。

在一些实施例中，调整过的音频信息可被传输至该第一耳机132以及该第二耳机133，因此，该第一耳机132以及该第二耳机133可根据调整过的音频信息播放具有立体音效的声音。该第一耳机132以及该第二耳机133所播放的声音可模拟一效果，令该使用者感觉声音是由该模拟环境中的一预定物体或一预定地点所发出。

图2为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图。在图2的一些实施例中，该声音信号调整系统10包含该穿戴组130。类似于图1的实施例，该穿戴组130包含该头戴式显示器131、该第一耳机132以及该第二耳机133。然而，在图2的一些实施例中，该头戴式显示器131配置有一信号收发器131a。在一些实施例中，该头戴式显示器131的该信号收发器131a可自该信号收发器132接收信号并发射信号至该信号收发器132a，也可以及自该信号收发器133a接收信号并发射信号至该信号收发器133a。

在一些实施例中，该穿戴组130可配置有至少一处理器(图中未示)以及至少一存储器(图中未示)，以向该使用者可提供具有声音效果的一模拟环境。在一些实施例中，该至少一处理器以及该至少一存储器可设置于该头戴式显示器131、该第一耳机132或该第二耳机133的至少其中一者上。该至少一处理器可自该至少一存储器存取多个指令，以执行一虚拟环境程序。因此，该穿戴组130可对应地呈现关于该模拟环境的信息。在一些实施例中，该头戴式显示器131可用以显示该模拟环境中的影像内容予该使用者。在一些实施例中，该第一耳机132以及该第二耳机133可用以输出该模拟环境中的声音信号内容予该使用者。

类似于图1的实施例，当该信号收发器131a发射射频信号至该信号收发器132a/133a时，该穿戴组130的该至少一处理器可测量该信号收发器131a以及该信号收发器132a/133a之间的信号传递的多个指标，借此调整传输至该第一耳机132或该第二耳机133的音频信息。在一些实施例中，被测量到的该些指标可为该信号收发器132a/133a所接收信号的一接收信号强度指标或信号传递的一延时。根据被测量到的该些指标，可获取该信号收发器131a以及该信号收发器132a/133a之间的距离。在此配置下，可进一步获得该使用者的左耳以及右耳之间的距离。该处理器可根据该使用者的双耳间距离计算该使用者的头部维度，并进一步于该头部相关传输函数程序中实施该头部维度。通过该头部相关传输函数程序，被传输至该第一耳机132以及该第二耳机133的音频信息可被调整。根据被调整后的音频信息输出的声音将令该使用者感觉其是源自该模拟环境中的一预定物体或一预定地点。

图3为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图。在图3的一些实施例中，该穿戴组130包含该头戴式显示器131、该第一耳机132以及该第二耳机133，类似于图1以及图2的实施例。差异在于，在图3的一些实施例中，信号是于该第一耳机132的该信号收发器132a以及该第二耳机133的该信号收发器133a之间传递。

类似于图2的实施例，当该信号收发器132a传输射频信号至该信号收发器133a(或反方向接收)，该穿戴组130的一处理器可获取该信号收发器132a以及该信号收发器133a之间的信号传递的多个指标，例如接收信号强度指标以及延时等。根据该些指标，可获取该信号收发器132a以及该信号收发器133a(即，该使用者的两耳间距离)之间的距离。在此配置下，该处理器可根据该使用者的两耳间距离计算该使用者的该头部维度，并于该头部相关传输函数程序中实施该头部维度，以调整传输至该第一耳机132以及该第二耳机133的音频信息。根据调整过的音频信息所播放的声音可模拟一效果，令该使用者感觉声音是由该模拟环境中的一预定物体或一预定地点所发出。

图4为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图。在图4的一些实施例中，该声音信号调整系统10包含该穿戴组130。如侧面图所示，该穿戴组130包含该头戴式显示器131以及该第二耳机133，类似于图1以及图2的实施例(另一耳机在此视角下不可见)。然而，在一些实施例中，该头戴式显示器131配置有一信号收发器131b。如图4所示，该信号收发器131b可设置于该头戴式显示器131的一绑带上。应理解，在一些实施例中，该绑带可由弹性物质或可调整结构所制成，如此可适应该使用者的头部尺寸。

在一些实施例中，该头戴式显示器131的该信号收发器131b可接收来自该第二耳机133的该信号收发器133a的信号，或传输信号至该第二耳机133的该信号收发器133a。在一些实施例中，该信号收发器131b以及该信号收发器133a皆为近场电磁感应信号发射器。在此配置下，该信号收发器131b以及该信号收发器133a可根据特定的近场电磁感应传输标准进行信号传递。

在一些实施例中，该穿戴组130的该至少一处理器以及该至少一存储器可设置于该头戴式显示器131或该第二耳机133中的至少一者上。类似于前述实施例，本实施例中的该第二耳机133(以及图中未示的另一耳机)可在运行一模拟环境程序时，输出该模拟环境中的声音信号内容。

类似于图1以及图2的实施例，当该信号收发器131b发射信号至该信号收发器133a(或设置于另一耳机上的信号收发器)时，该穿戴组130的该至少一处理器可获取该信号收发器131a以及该信号收发器133a(或设置于另一耳机上的信号收发器)之间的信号传递的多个指标(例如，接收信号强度指标或延时指标)，借此可该些计算信号收发器之间的距离。根据计算出的距离，该至少一处理器可获取该使用者的两耳之间距离，再获取该使用者的一头部维度。根据该使用者的该头部维度，可执行一头部相关传输函数程序，以调整传输至该些耳机的音频信息。应注意的是，根据调整过的音频信息所播放的声音可模拟一效果，令该使用者感觉声音是由该模拟环境中的预定物体或地点所发出。

图5为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整系统的示意图。图5的系统配置大致同于图2的实施例中的系统配置。在一些实施例中，设置于该头戴式显示器131上的该信号收发器131a可传输射频信号至该第一耳机132的该信号收发器132a以及该第二耳机133的该信号收发器133a。

在图5中以俯视角度示出了该穿戴组130的一坐标系统。如图中所示，在一些实施例中，当信号接收器设置于该些坐标上时，该信号收发器131a所获取的接收信号强度指标(rssi)的数值分布可搜集为一查找表。该坐标系统中的每一个坐标可分别对应于一数值，其为接收信号强度指标的数值。该查找表可供前述实施例中执行距离判断时所使用。

应理解，在一些实施例中，若该信号收发器131a以及该信号收发器133a之间的距离较长，其反应了该使用者的头部尺寸较大，反之亦然。在该查找表中，较长的距离所对应的接收信号强度指标数值较小，较短的距离所对应的接收信号强度指标数值较大。因此，根据该查找表，该穿戴组130的该处理器可较佳地根据接收信号强度指标的数值来判断该信号收发器131a与该信号收发器133a之间的距离。然而，应当理解，该查找表仅是一示例，而非用以限制本公开。本公开可涵盖其他的可行方案。

应理解，在前述实施例中，用语“收发器”是指涉一种可执行信号发射器的功能以及信号接收器的功能的单元。因此，在前述实施例中的每个收发器皆可理解为一种将发射器电路以及接收器电路整合而成的装置。发射器电路用以向外发射信号，而接收器电路用以接收信号。本公开实施例中的每个收发器皆可通过不同种类的发射器电路以及接收器电路来实施，该些发射器电路以及接收器电路皆应包含于本公开的范围内。

请参照图6。图6为根据本公开的一些实施例所示出的声音信号调整方法的流程图。在一些实施例中，声音信号调整方法600可由图1～图5的实施例中的声音信号调整系统所实施，请一并参照该些实施例。在一些实施例中，该声音信号调整方法600的各步骤将在以下段落中详细解释。

步骤s601：通过设置于一第一装置的一信号发射器发射一信号。

在图1的一些实施例中，耦接于该电脑主机110的该连接装置120可传输信号至该第一耳机132的该信号收发器132a以及该第二耳机133的该信号收发器133a。在图2以及图5的一些实施例中，该头戴式显示器131的该信号收发器131a可传输信号至该第一耳机132的该信号收发器132a以及该第二耳机133的该信号收发器133a。在图3的一些实施例中，该第一耳机132的该信号收发器132a可传输信号至该第二耳机133的该信号收发器133a。在图4的一些实施例中，该头戴式显示器131的该信号收发器131b可传输信号至该第二耳机133的该信号收发器133a(以及另一侧的耳机上的信号收发器)。

步骤s602：通过设置于一第二装置的至少一信号接收器接收该信号。

在图1的一些实施例中，该信号收发器132a以及该信号收发器133a可接收来自该连接装置120的信号。在图2以及图5的一些实施例中，该信号收发器132a及/或该信号收发器133a可接收来自该信号收发器131a的信号。在图3的一些实施例中，该信号收发器133a可接收来自该信号收发器132a的信号。在图4的一些实施例中，该信号收发器133a(以及另一侧的耳机上的信号收发器)可接收来自该信号收发器131b的信号。

步骤s603：通过一处理器根据该至少一信号接收器所接收的该信号对应的一测量指标来判断该第一装置与该第二装置之间的一第一距离。

在一些实施例中，该穿戴组130的该处理器可判断信号发射器与信号接收器之间的距离。例如，在图2以及图5的实施例中，通过该信号收发器131a周围的接收信号强度指标分布，可判断该信号收发器131a以及该信号收发器132a/133a之间的距离。如图5的实施例所示，该查找表可用以判断该信号收发器131a以及该信号收发器132a/133a之间的距离。

步骤s604：通过该处理器根据该第一距离计算一第二距离，该第二距离形成一使用者的一头部维度。

如前述实施例，该穿戴组130的该处理器(或该电脑主机110的处理器)可根据信号发射器与信号接收器之间的距离来计算该使用者的左耳以及右耳之间的距离。例如，在图3的实施例中，该第一耳机132的该信号收发器132a以及该第二耳机133的该信号收发器133a之间的距离可直接理解为该使用者的两耳间距离。

步骤s605：通过该处理器于一头部相关传输函数中实施该头部维度以调整一音频信息。

在一些实施例中，当获取该使用者的两耳间距离后，该穿戴组130的该处理器(或该电脑主机110的处理器)可获取该使用者的头部维度(即，该使用者的大致头部形状)。该使用者的头部维度可被输入至该头部相关传输函数(hrtf)的演算法，以取得若干参数。该些参数可用以调整该模拟环境中的音频信息。在一些实施例中，该穿戴组130的该处理器(或该电脑主机110的处理器)可根据该头部相关传输函数中获取的该些参数来调整音频信息。

步骤s606：通过至少一声音信号产生器输出对应于该音频信息的一声音。

在一些实施例中，调整后的音频信息可被传输至该第一耳机132及/或该第二耳机133。该第一耳机132及/或该第二耳机133当中的声音信号产生器可输出对应于调整后的音频信息的声音予该使用者。配合该头戴式显示器131所显示的该模拟环境中的影像信息，该使用者将感觉声音是由该模拟环境中的预定地点所发出。

在一些实施例中，当检测到该使用者具有加速度时，可再对调整后的音频信息实施补偿程序。在一些实施例中，承前所述，该处理器(即，该电脑主机110的该处理器)可获取信号收发器(即，该信号收发器120a以及该信号收发器132a/133a)之间的多个距离。根据该些距离的变化，该处理器可计算该使用者的一加速度。当检测到该使用者的该加速度时，该处理器可对调整后的音频信息实施一都卜勒效应(doppler-effect)补偿程序。在一些实施例中，该穿戴组130可设置有一惯性检测单元，用以检测该使用者的一加速度。在此配置下，该使用者所听到的声音将根据其加速度而变化。然而，应注意的是，此实施例中的声音信号补偿程序仅是一示例，而非用以限制本公开。

在前述实施例中，该声音信号调整系统10可执行该声音信号调整方法600，以根据不同使用者的头部维度来提供配适于使用者的调整后音频信息。调整后的音频信息可用以在该模拟环境中向该些使用者提供更深度的沉浸式体验。

虽然本发明以详细的实施例公开如上，然而本发明并不排除其他可行的实施方式。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准，而非受于前述实施例的限制。

在前述实施例中，本公开的系统具有多个模块或单元。领域中人应当理解，在一些实施例中，前述模块或单元可通过特定电路(包含在一或多个处理器以及编码指令下操作的专用电路或通用电路)以实现。一般而言，前述电路可包含晶体管或其他电路元件，以前述实施例中的方式配置，使前述电路可根据本公开前述的功能以及操作运行。进一步地，前述电路当中的单元或模块间的协作程序可由特定编译器(compiler)所实现，例如，寄存器传输语言(registertransferlanguage,rtl)编译器。寄存器传输语言编译器根据相似于组合语言代码的脚本运行，从而将脚本编译为用于布局或制造电路的形式。实际上，寄存器传输语言编译器在电子及数字系统设计过程中具有广泛的作用及用途，为领域中人所熟知。

对本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围内，当可对本发明作各种的变动与润饰。基于前述实施例，所有对本发明所作的变动与润饰，亦涵盖于本发明的保护范围内。