聲波提取裝置以及提取方法與流程
2023-12-12 05:50:42
本發明涉及一種聲波提取裝置以及方法，特別涉及一種聲波轉換器的交互控制的裝置以及方法。
背景技術：
由於在許多可攜式裝置的電池電源有所限制，因此需要致能與失能可攜式裝置的某些耗電的元件，進而延長電池的使用時間。這些耗電的元件包括，例如，可攜式裝置的模擬數字轉換器、處理單元以及主機系統。具有聲波檢測器的聲波轉換器為根據特定事件發生與否而決定是否致能耗電的元件，提供了一個低成本的方式。
聲波檢測器可通過一組參數來設定，該組參數包括，如截止頻率、臨限值以及轉移函數增益。然而，最佳的該組參數可隨著不同的環境而改變，以便達成功率損耗以及效能的最佳平衡。因此，我們需要用以取得功率損耗以及效能的最佳平衡的裝置以及方法。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明提出一種聲波提取裝置，包括：一聲波轉換器、一聲波檢測器、一模擬數字轉換器以及一處理單元。上述聲波轉換器提取一聲波而產生一模擬信號。上述聲波檢測器根據上述模擬信號，檢測一特定事件而產生一觸發信號。上述模擬數字轉換器，轉換上述模擬信號而產生一數位訊號。上述處理單元接收上述觸發信號而執行一控制程序。上述控制程序包括：分析上述數位訊號而決定環境信息；根據上述環境信息，決定上述聲波檢測器的一第一組參數；根據上述第一組參數，執行一控制信息協議以調整上述聲波檢測器；以及根據上述環境信息，對上述數位訊號執行一增強處理而產生一增強數位訊號。
根據本發明的一實施例，上述聲波位於一頻率範圍，其中上述頻率範圍包括一人類可聽到的頻率範圍以及一人類不可聽到的頻率範圍。
根據本發明的一實施例，上述特定事件包括一人聲、一語音以及超聲波，其中當檢測到上述人聲、上述語音以及上述超聲波的至少一個時，聲波檢測器產生上述觸發信號。
根據本發明的一實施例，上述控制程序還包括：根據上述環境信息，決定上述聲波轉換器的一第二組參數；以及根據上述第二組參數，執行上述控制信息協議以調整上述聲波轉換器。
根據本發明的一實施例，上述控制程序還包括：根據上述環境信息，決定上述模擬數字轉換器的一第三組參數；以及根據上述第三組參數，執行上述控制信息協議以調整上述模擬數字轉換器。
根據本發明的一實施例，上述第一組參數包括上述聲波檢測器之一截止頻率、一檢測臨限值以及一轉移函數，其中上述第二組參數包括上述聲波轉換器之一頻率響應、一輸出動態範圍、一靈敏度以及一噪聲基準，其中上述第三組參數包括上述模擬數字轉換器之一頻率響應、一靈敏度、一輸入動態範圍、一輸出位解析度以及一輸出噪聲基準。
根據本發明的一實施例，上述處理單元執行上述控制信息協議以確保上述聲波提取裝置的功率損耗以及效能達到最佳平衡。
根據本發明的一實施例，上述分析上述數位訊號以決定上述環境信息的步驟包括：分析上述數位訊號以決定有關於上述聲波轉換器放置的位置的上述環境信息；以及決定有關有關於上述聲波轉換器放置的位置的上述環境信息。上述根據上述環境信息決定上述聲波檢測器的上述第一組參數、根據上述環境信息決定上述聲波轉換器的上述第二組參數以及根據上述環境信息決定上述模擬數字轉換器的上述第三組參數的步驟還包括：根據上述環境狀態，查找一查找表以決定上述第一組參數、上述第二組參數以及上述第三組參數。
根據本發明的一實施例，上述增強處理包括一聲波回音消除、一麥克風陣列波束形成以及一智能聲波均衡的至少一個。
根據本發明的一實施例，上述控制程序包括：執行一數據傳輸協議以提供上述環境信息以及上述增強數位訊號至一主機。
本發明更提出一提取方法，用以控制一聲波提取裝置，其中上述聲波提取裝置包括一聲波轉換器、一聲波檢測器以及一模擬數字轉換器，其中上述提取方法包括：利用上述聲波轉換器，提取一聲波而產生一模擬信號；根據上述模擬信號，利用上述聲波檢測器來檢測一特定事件而產生一觸發信號；利用上述模擬數字轉換器，轉換上述模擬信號而產生一數位訊號；執行一控制程序來回應上述觸發信號。上述控制程序包括：分析上述數位訊號而決定環境信息；根據上述環境信息，決定上述聲波檢測器的一第一組參數；根據上述第一組參數，執行一控制信息協議來調整上述聲波檢測器；以及根據上述環境信息，對上述數位訊號執行一增強處理而產生一增強數位訊號。
根據本發明的一實施例，上述聲波位於一頻率範圍，其中上述頻率範圍包括一人類可聽到的頻率範圍以及一人類不可聽到的頻率範圍。
根據本發明的一實施例，上述特定事件包括一人聲、一語音以及超聲波，其中當檢測到上述人聲、上述語音以及上述超聲波的至少一個時，聲波檢測器產生上述觸發信號。
根據本發明的一實施例，上述控制程序還包括：根據上述環境信息，決定上述聲波轉換器的一第二組參數；以及根據上述第二組參數，執行上述控制信息協議以調整上述聲波轉換器。
根據本發明的一實施例，上述控制程序還包括：根據上述環境信息，決定上述模擬數字轉換器的一第三組參數；以及根據上述第三組參數，執行上述控制信息協議以調整上述模擬數字轉換器。
根據本發明的一實施例，上述第一組參數包括上述聲波檢測器之一截止頻率、一檢測臨限值以及一轉移函數，其中上述第二組參數包括上述聲波轉換器之一頻率響應、一輸出動態範圍、一靈敏度以及一噪聲基準，其中上述第三組參數包括上述模擬數字轉換器的一頻率響應、一靈敏度、一輸入動態範圍、一輸出位解析度以及一輸出噪聲基準。
根據本發明的一實施例，上述處理單元執行上述控制信息協議以確保上述聲波提取裝置的功率損耗以及效能達到最佳平衡。
根據本發明的一實施例，上述分析上述數位訊號以決定上述環境信息的步驟包括：分析上述數位訊號以決定有關於上述聲波轉換器放置的位置的上述環境信息；以及決定有關有關於上述聲波轉換器放置的位置的上述環境信息。上述根據上述環境信息決定上述聲波檢測器的上述第一組參數、根據上述環境信息決定上述聲波轉換器的上述第二組參數以及根據上述環境信息決定上述模擬數字轉換器的上述第三組參數的步驟還包括：根據上述環境狀態，查找一查找表以決定上述第一組參數、上述第二組參數以及上述第三組參數。
根據本發明的一實施例，上述增強處理包括一聲波回音消除、一麥克風陣列波束形成以及一智能聲波均衡的至少一個。
根據本發明的一實施例，上述控制程序包括：執行一數據傳輸協議以提供上述環境信息以及上述增強數位訊號至一主機。
附圖說明
圖1是顯示根據本發明的一實施例所述的聲波提取裝置的方塊圖；以及
圖2是顯示根據本發明的一實施例所述的控制程序的流程圖。
【符號說明】
10主機
100聲波提取裝置
110聲波轉換器
120聲波檢測器
130模擬數字轉換器
140處理單元
sw聲波
sa模擬信號
st觸發信號
sd數位訊號
se增強數位訊號
ai環境信息
sc1第一組參數
sc2第二組參數
sc3第三組參數
s1～s5步驟流程
具體實施方式
以下說明為本發明的實施例。其目的是要舉例說明本發明一般性的原則，不應視為本發明的限制，本發明的範圍當以權利要求書所界定者為準。
值得注意的是，以下所公開的內容可提供多個用以實踐本發明的不同特點的實施例或範例。以下所述的特殊的元件範例與安排僅用以簡單扼要地闡述本發明的精神，並非用以限定本發明的範圍。此外，以下說明書可能在多個範例中重複使用相同的元件符號或文字。然而，重複使用的目的僅為了提供簡化並清楚的說明，並非用以限定多個以下所討論的實施例和/或配置之間的關係。此外，以下說明書所述之一個特徵連接至、耦接至和/或形成於另一特徵之上等的描述，實際可包含多個不同的實施例，包括該等特徵直接接觸，或者包含其它額外的特徵形成於該等特徵之間等等，使得該等特徵並非直接接觸。
圖1是顯示根據本發明的一實施例所述的聲波提取裝置的方塊圖。如圖1所示，聲波提取裝置100包括聲波轉換器110、聲波檢測器120、模擬數字轉換器130以及處理單元140。根據本發明的其他實施例，聲波提取裝置100可包括多個聲波提取轉換器、多個聲波檢測器、多個模擬數字轉換器以及多個處理單元，其中一個聲波提取裝置100在此僅作為說明解釋之用，並非以任何形式限定於此。
聲波轉換器110用以提取聲波sw，而產生模擬信號sa。根據本發明的一實施例，聲波sw位於一頻率範圍，其中頻率範圍包括一人類可聽到的頻率範圍以及一人類不可聽到的頻率範圍。根據本發明的一實施例，人類不可聽到的頻率範圍包括超聲波。根據本發明的一實施例，模擬信號sa為一電信號。根據本發明的另一實施例，模擬信號sa包括電信號的左通道以及右通道。根據本發明的另一實施例，模擬信號sa包括電信號的至少一通道。
根據本發明的一實施例，聲波檢測器120根據模擬信號sa檢測一特定事件，而產生觸發信號st。根據本發明的另一實施例，聲波檢測器120從模擬信號sa檢測一特定事件。一旦檢測到一特定事件，聲波檢測器120產生觸發信號st以致能處理單元140。根據本發明的一實施例，特定事件包括一人聲(voice)、語音(speech)以及超聲波。當至少一人聲、語音以及超聲波從模擬信號sa被檢測到時，聲波檢測器130產生觸發信號以致能處理單元140。
模擬數字轉換器130轉換模擬信號sa，以產生數位訊號sd。根據本發明的一實施例，當聲波提取裝置100包括多個聲波轉換器110以及多個模擬數字轉換器130時，模擬數字轉換器130的每一個分別轉換由多個聲波轉換器110的每一個所產生的模擬信號sa。
處理單元140接收觸發信號st，以執行控制程序。換句話說，一旦觸發信號st產生，處理單元140執行控制程序。根據本發明的一實施例，處理單元140可為一簡化指令集計算機(risc)或一數位訊號處理器。根據本發明的另一實施例，處理單元140可為目前已知或在開發中的任何類型的處理單元。
圖2是顯示根據本發明的一實施例所述的控制程序的流程圖。如圖2所示，當接收到觸發信號st時，處理單元140分析數位訊號sd以決定環境信息ai(步驟s1)。根據本發明的一實施例，環境信息ai代表聲波提取裝置100放置的位置。根據本發明的一實施例，處理單元140執行聲波場景分析(acousticsceneanalysis)以及分類算法(classificationalgorithm)，用以以根據環境信息ai來判斷聲波提取裝置100放置的位置。根據本發明的一實施例，分類算法包括統計分類(statisticalclassifier)以及類神經網絡的一個，或是包括統計分類、類神經網絡以及相關的決策邏輯的混合算法。
根據本發明的一實施例，當環境信息ai決定時，處理單元140根據環境信息ai，決定聲波檢測器120的第一組參數sc1(步驟s2)，使得功率損耗以及效能達到平衡。根據本發明的一實施例，聲波檢測器120的該組參數sc1包括，如聲波檢測器120的截止頻率、檢測臨限值以及轉移函數。
根據本發明的另一實施例，處理單元140也根據環境信息ai，決定聲波轉換器110的第二組參數sc2。根據本發明的另一實施例，處理單元140也根據環境信息ai，決定模擬數字轉換器130的第三組參數sc3。
根據本發明的一實施例，聲波轉換器110的第二組參數sc2包括，如聲波轉換器110的頻率響應、輸出動態範圍(outputdynamicrange)、靈敏度以及噪聲基準(noisefloor)。根據本發明的一實施例，模擬數字轉換器130的第三組參數sc3包括，如模擬數字轉換器130的頻率響應、靈敏度、輸入動態範圍、輸出位解析度(outputbitresolution)以及輸出噪聲基準。
根據本發明的其他實施例，在步驟s1中，處理單元140分析數位訊號sd，以決定有關於聲波轉換器110放置的位置的環境信息ai。當環境信息ai決定時，處理單元140根據環境信息ai，決定有關於聲波轉換器110放置的位置的環境狀態。根據本發明的一實施例，環境狀態被歸類至一既定環境狀態，其中既定環境狀態包括，但不限於，安靜環境、一般環境、嘈雜環境以及混亂的環境(babbleenvironment)。
根據本發明的其他實施例，在步驟s2中，一旦環境狀態決定時，處理單元140根據環境狀態而查找一查找表，以決定聲波檢測器120的第一組參數sc1、聲波轉換器110的第二組參數sc2以及模擬數字轉換器130的第三組參數sc3。
回到步驟s2，當第一組參數sc1決定時，處理單元140執行控制信息協議(步驟s3)。根據本發明的一實施例，當聲波檢測器120的第一組參數sc1決定時，處理單元140執行控制信息協議，用以根據聲波檢測器120的第一組參數sc1來調整聲波檢測器120。
根據本發明的另一實施例，當聲波轉換器110的第二組參數sc2決定時，處理單元140執行控制信息協議，用以根據聲波轉換器110的第二組參數sc2來調整聲波轉換器110。根據本發明的另一實施例，當模擬數字轉換器130的第三組參數sc3決定時，處理單元140執行控制信息協議，用以根據模擬數字轉換器130的第三組參數sc3來調整模擬數字轉換器130。
當控制信息協議被執行時，由於聲波提取裝置100根據環境信息ai而進行調整，使得聲波提取裝置100能夠更適應有關於聲波提取裝置100放置的位置的環境狀態。
回到步驟s1，當環境信息ai被決定時，處理單元140根據環境信息ai對數位訊號sd執行增強處理(enhancementprocessing)，而產生增強數位訊號se(步驟s4)，用以提供增進通信和/或辨識度的數據。根據本發明的一實施例，增強處理包括聲波回音消除(acousticechocancellation)、噪聲抑制(noisesuppression)、麥克風陣列波束形成(microphonearraybeamforming)以及智能聲波均衡(intelligentacousticequalization)的至少一個。根據本發明的一實施例，增強處理可為任何已知或在開發中用以增進通信和/或辨識度的處理程序。
當增強處理被執行後，處理單元140執行數據傳輸協議，以提供環境信息ai以及增強數位訊號se至主機10(步驟s5)，用以增進通信和/或辨識度。根據本發明的一實施例，處理單元140也提供環境信息ai至主機10，作為進一步的使用或數據融合(datafusion)應用。
以上所述為實施例的概述特徵。本領域技術人員應可以輕而易舉地利用本發明為基礎設計或調整以實行相同的目的和/或達成此處介紹的實施例的相同優點。本領域技術人員也應了解相同的配置不應背離本創作的精神與範圍，在不背離本創作的精神與範圍下他們可做出各種改變、取代和交替。說明性的方法僅表示示範性的步驟，但這些步驟並不一定要以所表示的順序執行。可另外加入、取代、改變順序和/或消除步驟以視情況而作調整，並與所公開的實施例精神和範圍一致。