判断声音信号中是否混有低频声音信号的方法及相关装置制造方法及图纸

一种判断一声音信号中是否混有一低频声音信号的方法；该声音信号中包含有多组数据，各组数据分别代表一声波在不同时间的幅值大小；而该方法包含有：　　　　设定一基准电平及一预设时间段；　　　　进行一计算步骤，以根据该多组数据，计算该声波的幅值在该预设时间段内跨越该基准电平的次数，并产生一对应的计数结果；以及　　　　进行一判断步骤，以根据该计数结果，判断该声音信号中是否混入该低频声音信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种判断声音信号中是否混有低频声音(人声)信号的方法及相关装置，特别指一种以计算声音信号中过零发生频率的低成本、低计算量的人声信号判别方法及相关装置。
技术介绍
随着信息、电子技术的进步与普及，在现代社会中，娱乐的形式也越趋多样化。举例来说，有卡拉OK之称的伴唱系统，就能够播放歌曲的背景配乐，让使用者不需乐团的伴奏，就能随背景配乐歌唱，享受专业级的娱乐环境。因应伴唱系统的需要，现代的娱乐业者在推出有专业歌者配唱的歌曲时，也会一并推出该首歌曲不含歌者配唱人声(vocal)的背景配乐，让使用者在聆听专业歌者配唱的歌曲之后，也能利用伴唱系统播放背景配乐，自己享受歌唱的乐趣。由于信息储存、传播技术的长足进步，现在的电子技术已经能将含有配唱人声的歌曲及不含配唱人声的背景音乐以不同声道的模式同步储存在同一媒体，由使用者择一播放。请参考图1。图1为一常规播放装置10的功能方块示意图。播放装置10可以是一光盘播放器(player)或是配合一计算机(未示出)工作的一个光盘驱动器(drive)，以读出一光盘24C上储存的歌曲影音数据，并加以播放。播放装置10中以播放电路12完成其功能，播放电路12中则设有一接收电路14、一处理模块16、一转换电路18、一接口电路20及一扬声器22。接收电路14中设有一马达24A及一读取头24B，以便从做为信息储存媒体的光盘24C之中，读取、分析出其所携载的信号25。处理模块16则用来主控播放装置10的功能，其中设有一处理单元26A及一选择电路26B。处理单元26A用来将接收电路14产生的信号25作进一步的信号处理(如解调变、解码等等)。如前所述，现行的数据处理技术已经能将含有配唱人声的歌曲和不含配唱人声的歌曲以不同声道的模式储存在同一媒体(如光盘24C)上，而处理单元26A也就能由信号25中，解析出不同声道的声音信号27A、27B。另外，接口电路20可以是一控制面板，用来接受使用者的控制操作，并将使用者的控制操作转换为电子信号，传输至处理模块16，以使处理模块16能依照使用者的控制操作来控制播放装置10的工作。如选择电路26B，即能接受使用者通过接口电路20的控制，选择以声音信号27A、27B其中之一做为信号29A，传输至转换电路18中。转换电路18可以是一数字转模拟转换电路，以将选择电路26B传来的数字信号29A转换为模拟的信号29B，以利用模拟信号29B驱动扬声器22，由扬声器22将对应于信号29A的声波播放出来，让使用者能听到。换句话说，在常规的播放装置10中，处理单元26A可将同时储存在光盘24C上的不同声道声音信号27A、27B分析出来，由使用者经由对接口电路20的控制操作，选择是要将声音信号27A或27B播放出来。一般来说，在现行的影音信息规格(如DVD规格，Digital Versatile Disc)下，通常即规范有左、右声道，能储存不同的声音信号。利用左右声道的模式，就能同时在光盘24C中，分别储存含有配唱人声的歌曲及不含配唱人声的背景配乐；而使用者就能通过对播放装置10的切换控制操作，选择播放有人声的歌曲或是不含配唱人声的背景配乐。虽然上述的配置能让使用者播放不同频带的声音信号享受不同的乐趣，但在现行的影音信息规格中，并未规范人声歌曲和背景配乐的声音信号要分别储存在左右声道中的哪一个声道，故在市场上的各种音乐媒体资源，有些是将无人声的背景配乐储存在左声道，有些则是将无人声的背景配乐储存在右声道，莫衷一是。连带地，使用者也要以尝试查错的方法，切换控制操作播放装置10，才能顺利播出所想要的声音。举例来说，使用者想要播放不含人声的背景配乐以享受伴唱的乐趣，但又不能确定背景配乐是在哪一个声道，故使用者仅能选择先播其中一声道的声音，若播放出来的是含有人声配唱的歌曲，还要控制操作播放装置10切换播出另一声道的声音，才终于能顺利地播放不含人声的背景配乐。这样一来，对使用者自然是相当不便，控制操作的过程也十分繁琐。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的，在于提出一种能自动检测出人声信号所在声道的方法及相关装置，以克服常规技术的缺点。在常规技术中，由于音乐媒体资源有可能将无人声的背景配乐存在左或右声道中，没有一定的标准，而常规技术的播放装置又不能自动检测出人声信号所在声道，使得使用者仅能以尝试查错的方式，自行猜测、试验到底左右声道中分别储存的是什么样的音乐，对使用者来说并不方便。在本专利技术中，则是利用人声的频率比背景配乐频率低的原理，计算、比较两声道的声音信号中过零(声音信号的电平跨越零电平)发生的频率，若一声道的过零发生频率远比另一声道过零发生频率低，即可判断该声道中已混有人声信号。检测出人声信号所在的声道后，本专利技术中的播放装置即可依使用者是否要播放背景音乐的需求，自动选择要播放左声道或右声道。这样一来，使用者就再也不必自行以尝试查错的方式，盲目地控制操作播放装置。本专利技术公开的人声声道检测方法所需的计算量极少，故可简单、快速、低廉地以软件、硬件或固件的方式来实施；而本专利技术公开的方法除了检测人声所在声道之外，也可推广运用于低频信号所在声道的自动检测，以极低的计算量，来实现快速有效的低频信号检测。附图说明图1为一常规播放装置的功能方块示意图。图2为各种声音信号典型波形的示意图。图3示意表示的是本专利技术判断人声声道的演算法。图4为本专利技术中用来实现图3演算法的播放装置的功能方块示意图。图5列表表示的是本专利技术实际实施时在不同声道的过零累计次数。附图符号说明10、30播放装置12、32播放电路14、34接收电路16、36处理模块18、38转换电路20、40接口电路22、42扬声器 24A、43A马达24B、43B读取头24C、43C光盘25、29A-29B、45、49A-49B信号26A、46A处理单元26B、46B选择电路27A-27B、47A-47B声音信号50判断电路52A-52B检测模块54比较模块56A-56B过零计数结果 58比较结果100演算法200表格 CL1、CL2直列RW1-RW14横行C1比较单元C2计算单元D延迟单元Vn、Mn、Sn波形t1-t5时间点 T1-T2时间段L0基准电平L1-L3电平具体实施方式为进一步说明本专利技术技术的原理，请先参考图2；图2为各种声音信号对应波形的示意图；各波形的横轴代表时间，纵轴代表各波形的幅值大小。如本领域技术人员所知，数字的声音信号中，是以序列排列的各组数据来代表一声波在不同取样时间点的幅值大小。集合声音信号中的各组数据，即可重建回该声音信号对应声波的幅值大小。举例来说，在图2中，由一声音信号在时间点t1、t2、t3等等各取样时间点对应的各组数据中所分别记载的幅值L1、L2及L3等等，就可形成波形Sn。而在图2中，波形Vn即代表仅有人声的声音信号的典型波形，波形Mn代表仅有背景配乐的声音信号的典型波形，而波形Sn则是混有人声及背景配乐的典型波形，也就是将波形Vn、Mn混音后(例如说是相加性的混合)的结果；在各波形Mn、Vn及Sn中分别标示出的基准电平L0，就代表幅值为零的零电平。基本上，歌曲中的人声部份通常较为低频，就像图2中的波形Vn所示，其波形变化较为平缓。相对地，背景配乐中由乐器演奏出来的音乐，通常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判断一声音信号中是否混有一低频声音信号的方法；该声音信号中包含有多组数据，各组数据分别代表一声波在不同时间的幅值大小；而该方法包含有设定一基准电平及一预设时间段；进行一计算步骤，以根据该多组数据，计算该声波的幅值在该预设时间段内跨越该基准电平的次数，并产生一对应的计数结果；以及进行一判断步骤，以根据该计数结果，判断该声音信号中是否混入该低频声音信号。2.如权利要求1所述的方法，其中当根据该计数结果判断时，若该计数结果小于一预设值，则判断该声音信号中有混入该低频声音信号。3.如权利要求1所述的方法，其中当根据该计数结果判断时，若该计数结果大于一预设值，则判断该声音信号中没有混入该低频声音信号。4.如权利要求1所述的方法，其中该低频声音信号的频带范围是人声的频带范围。5.如权利要求1所述的方法，其中当进行该计算步骤时，在对应该预设时间段的多组数据中，比较一组数据与次一组数据是否分别有一组数据大于及小于该基准电平；若该组数据与该次组数据分别有一组数据大于及小于该基准电平，则判断该声波在该组数据与该次组数据间有跨越该基准电平。6.如权利要求1所述的方法，其中该基准电平为零电平。7.如权利要求1所述的方法，其另包含有若判断该声音信号中已混入该低频声音信号，则进行一降低步骤，以减少该声音信号中该低频声音信号的大小。8.如权利要求1所述的方法，其另包含有取得一第二声音信号，该第二声音信号中包含有多组数据，各组数据分别代表一第二声波在不同时间的幅值大小；根据该第二声音信号中的多组数据，计算该第二声波的幅值在该预设时间段内跨越该基准电平的次数，并产生一对应的第二计数结果；以及当进行该判断步骤时，根据该声音信号的计数结果是否大于该第二计数结果，来判断该声音信号中是否混入该低频声音信号。9.如权利要求8所述的方法，其中当进行该判断步骤时，若该计数结果比该第二计数结果小一阈值，则判断该声音信号中有混入该低频声音信号。10.一种播放电路，其包含有一判断电路，用来判断一声音信号中是否混有一低频声音信号的方法；该声音信号中包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊德，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：