立体录音播放方法及具有立体录音播放功能的笔记本电脑与流程

1.本发明关于一种立体录音播放方法，特别是关于适用于笔记本电脑的立体录音播放方法。


背景技术：

2.现有的笔记本电脑的录音方式所获得的音频，其无方向感且无立体音效感，更无声临其境的感觉，特别在进行视频时，此感觉会很明显。当人离较远时，以现有的笔记本电脑的录音方式所获得的音频只是变小声而无其他变化，因此就会觉得声音较为呆板，不够活泼生动。


技术实现要素：

3.鉴于上述，本发明提供一种立体录音播放方法及具有立体录音播放功能的笔记本电脑。
4.依据本发明一实施例的立体录音播放方法，适用于具有多个收音元件及两个音频输出元件的笔记本电脑。所述立体录音播放方法包含通过收音元件接收多个输入信号，定位并分离所述多个输入信号以取得多个初处理信号，对每一初处理信号以头部相关传输函数进行滤波以产生左声道信号及右声道信号，依据对应于每一初处理信号的左声道信号产生左声道信号集合，依据对应于每一初处理信号的右声道信号产生右声道信号集合，以及通过所述两个音频输出元件分别输出左声道信号集合及右声道信号集合。
5.依据本发明一实施例的具有立体录音播放功能的笔记本电脑，包含多个收音元件、两个音频输出元件以及处理器。所述多个收音元件用于分别接收多个输入信号。处理器连接于收音元件及音频输出元件，用于定位并分离所述多个输入信号以取得多个初处理信号，对每一初处理信号以头部相关传输函数进行滤波以产生左声道信号及右声道信号，依据对应于每一初处理信号的左声道信号产生左声道信号集合，依据对应于每一初处理信号的右声道信号产生右声道信号集合，并通过所述两个音频输出元件分别输出左声道信号集合及右声道信号集合。
6.通过上述内容，本发明所揭示的立体录音播放方法及具有立体录音播放功能的笔记本电脑，将收音元件所取得的音频通过定位、分离及头部相关转移函数处理，以取得具有强烈的声音方向感的立体音效，近似人耳亲听的效果。
7.以上的关于本发明所公开内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。
附图说明
8.图1依据本发明一实施例所示出的具有立体录音播放功能的电子装置的功能方块图。
9.图2依据本发明一实施例所示出的立体录音播放方法的流程图。
10.图3依据本发明另一实施例所示出的立体录音播放方法的流程图。
11.其中，附图标记：
[0012]1ꢀꢀꢀꢀ
电子装置
[0013]
11a、11b
ꢀꢀ
收音元件
[0014]
13a、13b
ꢀꢀ
音频输出元件
[0015]
15
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处理器
[0016]
ls
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
左声道信号
[0017]
rs
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
右声道信号
[0018]
s11～s16
ꢀꢀ
步骤
具体实施方式
[0019]
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及说明书附图，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
[0020]
请参考图1，图1为依据本发明一实施例所示出的具有立体录音播放功能的电子装置的功能方块图。电子装置1包含多个收音元件11a及11b、多个音频输出元件13a及13b以及处理器15，其中处理器15连接于收音元件11a及11b以及音频输出元件13a及13b。特别来说，电子装置1可以笔记本电脑实现，其中收音元件11a及11b可以为笔记本电脑的麦克风，组成麦克风阵列。图1示例性地示出了两个收音元件11a及11b，然而本发明的收音元件不以此为限。进一步来说，麦克风阵列的排列设计可以基于声学理论传播模型而定，特别设计为均匀环形阵列(uniform circular array，uca)。音频输出元件13a及13b可以为笔记本电脑的两个喇叭，其设置位置在使用者使用笔记本电脑时，一个靠近使用者左耳(左喇叭)而另一个靠近使用者右耳(右喇叭)。或者，音频输出元件13a及13b可以分别为通过笔记本电脑的耳机孔与笔记本电脑连接的左耳机及右耳机。处理器15则可以为笔记本电脑的中央处理器。
[0021]
电子装置1可以通过收音元件11a及11b接收多个声音信号，通过处理器15对输入信号进行立体化的处理，特别对输入信号进行定位、分离、头部相关转移函数(head related transfer function，hrtf)处理，再通过音频输出元件13a及13b输出处理后的声音信号，其中立体化处理的详细执行内容将于后描述。于此要特别说明的是，图1示例性地示出了电子装置1执行立体录音播放功能所使用的元件，而非限制电子装置仅包含所示元件。于其他实施例中，电子装置可包含笔记本电脑的其他常见元件，诸如存储器、显示电路等，于此不予赘列。
[0022]
请一并参考图1及图2，其中图2依据本发明一实施例所示出的立体录音播放方法的流程图。图2所示的立体录音播放方法适用于如图1所示的电子装置1，特别笔记本电脑。如图2所示，立体录音播放方法可以包含步骤s11“收音”、步骤s12“定位”、步骤s13“分离”、步骤s14“hrtf”、步骤s15“加总”以及最后将处理后信号输出的步骤。以下示例性地描述图1的电子装置1执行图2的立体录音方法，然而本发明并不限制图2的立体录音方法仅适用于图1所示的电子装置1。
[0023]
于步骤s11中，电子装置1通过收音元件11a及11b接收多个输入信号。其中，所述多
个输入信号分别为收音元件11a及11b所接收的从装置外部环境中的多个声源发出的声音信号。
[0024]
于步骤s12及步骤s13中，电子装置1通过处理器15定位并分离所述多个输入信号，以取得多个初处理信号。其中，这些初处理信号的数量可以对应于声源的数量。以图1来说，其示出了在定位步骤s12及分离步骤s13后取得两个初处理信号以个别进行后续步骤s14，表示收音元件11a及11b所接收的输入信号的声源数量为两个。进一步来说，处理器15可以基于波束成形演算法(beamforming algorithm)执行录音时空间中的声源的定位并从输入信号分离出分别对应于不同声源的信号。
[0025]
更进一步来说，处理器15可以基于延迟与总和(delay-and-sum，das)演算法、最小能量无失真响应(minimum power distortionless response，mpdr)演算法、最小变异无失真响应(minimum variance distortionless response，mvdr)演算法或其他波束成形演算法来执行上述的定位及分离。
[0026]
处理器15可以将经上述波束成形演算法定位及分离所产生的信号作为初处理信号。或者，在执行波束成形演算法之后，处理器15可再经由伪逆(pseudo-inverse)方式执行进一步的分离以产生初处理信号。又或者，处理器15可以在执行波束成形演算法后再经由提可诺夫正规化(tikhonov regularization，tikr)执行进一步的分离以产生具有较佳音质(噪音较少)的初处理信号。详细来说，处理器15可以根据多个角度(方向)的空间滤波器(steering vector)的集合矩阵，通过tikr的方式将收音元件11a及11b所接收到的输入信号还原成多个声源所发出的原始信号，即产生贴近于多个声源分别发出的原始信号的多个初处理信号。
[0027]
于步骤s14中，处理器15分别对每个初处理信号以hrtf进行滤波，以产生对应于各初处理信号的左声道信号ls及右声道信号rs。借此，所产生的音频可以更具有方向性及临场效果。
[0028]
于步骤s15中，处理器15依据对应于每一初处理信号的左声道信号产生左声道信号集合，并依据对应于每一初处理信号的右声道信号产生右声道信号集合。进一步来说，处理器15会将各初处理信号所对应的左声道信号加总起来以得左声道信号集合，且将各初处理信号所对应的右声道信号加总起来以得右声道信号集合。
[0029]
接着，处理器15将左声道信号ls及右声道信号rs分别传送至音频输出元件13a及13b，以通过音频输出元件13a及13b分别输出。特别来说，图2所示的立体录音播放方法更适用于音频输出元件13a及13b分别为耳机的实施情境。进一步来说，处理器15会将左声道信号ls传送至左耳机以输出，且将右声道信号rs传送至右耳机以输出。
[0030]
如前所述，图2所示的立体录音播放方法更适用于音频输出元件13a及13b为耳机的实施情境。而对于音频输出元件13a及13b为喇叭的实施情境，请一并参考图1及图3，其中图3依据本发明另一实施例所示出的立体录音播放方法的流程图。图3所示的立体录音播放方法适用于图1所示且音频输出元件13a及13b为耳机的电子装置1，特别笔记本电脑，然而本发明并不限制图3的立体录音方法仅适用于图1所示电子装置1。
[0031]
如图3所示，立体录音播放方法可以包含步骤s11“收音”、步骤s12“定位”、步骤s13“分离”、步骤s14“hrtf”、步骤s15“加总”、步骤s16“串扰消除”(cross-talk cancellation，xtc)以及最后将处理后信号输出的步骤。其中，步骤s11～s15的实施方式同于图2所示的步
骤s11～s15，于此不再赘述。也就是说，图3所示的立体录音播放方法相较于图2所示的立体录音播放方法更包含串扰消除的步骤s16。电子装置1通过处理器15执行步骤s12～s15而产生左声道信号集合及右声道信号集合后，可以再执行步骤s16“串扰消除”，以消除关联于左声道信号集合与右声道信号集合的串扰。进一步来说，串扰消除步骤可以包含以第一滤波器处理左声道信号集合，以及以一第二滤波器处理该右声道信号集合，再将处理后的左声道信号集合及右声道信号集合分别通过音频输出元件13a及13b输出。借此，使用者的左右耳可以分别只听到作为音频输出元件13a及13b的左右喇叭所输出的声音。
[0032]
更进一步来说，上述第一及第二滤波器可以为矩阵，且基于目标矩阵、传播矩阵以及延迟参数来取得，特别基于传播矩阵乘上滤波器矩阵等于延迟参数乘上目标矩阵的等式，以tikr演算法求取最佳化的滤波器矩阵。其中，目标矩阵根据音频聆听位置(例如使用者的左右耳)的理想信号来设定；传播矩阵则指示音频输出元件13a及13b到音频聆听位置之间的关系，特别关联于头部相关的脉冲响应(head-related impulse responses，hrir)；延迟参数则用以延迟输入信号。举例来说，以左耳作为聆听位置，目标矩阵中对应于左侧的参数设为一，对应于右侧的参数则设为零，所取得的滤波器矩阵作为第一滤波器；以右耳作为聆听位置，目标矩阵中对应于右侧的参数设为一，对应于左侧的参数则设为零，所取得的滤波器矩阵作为第二滤波器。
[0033]
通过上述内容，本发明所揭示的立体录音播放方法及具有立体录音播放功能的笔记本电脑，将收音元件所取得的音频通过定位、分离及头部相关转移函数处理，以取得具有强烈的声音方向感的立体音效，近似人耳亲听的效果。另外，在喇叭输出方面，特别再加入串扰消除处理，让左右耳可以分别只听到左右喇叭的声音，使喇叭播放出来的效果可以如同戴耳机一般，且更有临场的效果。