專利名稱：一種音頻信號的計算系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音頻信號的計算系統(tǒng)及方法，尤其是關(guān)于一種音頻信號的音框基本周期的計算系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
時域上的音高偵測算法，是從輸入信號變動的波形中找出重復(fù)出現(xiàn)的波形，即利用聲音波形相似特征找出基本周期，現(xiàn)將聲音信號切成音框，針對每個音框作音高偵測，即將音框內(nèi)的原始聲音信號與聲音位移后的信號作相似度比較，當(dāng)位移時間距離等于音高頻率倒數(shù)時，聲音信號和其位移信號有最大相似度，便可求出基本周期。時域上各種算法就是在定義尋找這兩種信號相似度的算法。先前技術(shù)是找出最小及次小的局部最小值，然而，這種方法所算出的基本周期是實際的兩倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提出一種音頻信號的計算系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明為一種音頻信號的計算系統(tǒng)，其特殊之處在于該系統(tǒng)包括取樣模塊，用來選取X坐標(biāo)作為基準(zhǔn)值和累加值，且第一次所選取得X坐標(biāo)為最小X坐標(biāo)；累加模塊，用來接收取樣模塊所輸出的基準(zhǔn)值及累加值，將基準(zhǔn)值與累加值相加，輸出比較值；對比模塊，用來接收累加模塊輸出的比較值，并對比較值與其余X坐標(biāo)依序比對，當(dāng)比較值小于矩陣中最大χ坐標(biāo)，輸出重新取樣信號，使其選取次一個X坐標(biāo)取代基準(zhǔn)值與累加值；及當(dāng)比較值大于矩陣中最大X坐標(biāo)值時，輸出累加值；計算模塊，用來接收比對模塊所輸出的累加值，并依據(jù)累加值計算聲音信號的基本周期。上述系統(tǒng)包含篩選模塊，用來對音高點篩選。上述篩選模塊保留滿足篩選條件的音高點。上述篩選條件依據(jù)音高點y坐標(biāo)的均值而定。一種音頻信號的計算方法，其特殊之處在于該方法包含下列步驟1)選取最小χ坐標(biāo)為基準(zhǔn)值與累加值；幻將基準(zhǔn)值與累加值相加得比較值，當(dāng)比較值小于矩陣中最大χ坐標(biāo)，將χ坐標(biāo)授于累加模塊取代基準(zhǔn)值，當(dāng)比較值大于矩陣中最大X坐標(biāo)，輸出重新取樣信號，使其選取次一個X坐標(biāo)取代基準(zhǔn)值與累加值；及當(dāng)比較值大于矩陣中最大X坐標(biāo)值時，輸出累加值；計算模塊，用來接收比對模塊所輸出的累加值，并依據(jù)累加值計算聲音信號的基本周期。上述方法包含篩選模塊，用來對音高點篩選。上述篩選模塊保留滿足篩選條件的音高點。上述篩選條件依據(jù)音高點y坐標(biāo)的均值而定。


圖1為本發(fā)明實施例方塊示意圖；圖2為本發(fā)明實施例信號傳送模塊與信號接收模塊的內(nèi)部示意圖；圖3為本發(fā)明實施例流程圖。其中，100 音頻輸入裝置，110 音頻輸入裝置控制模塊，130 音頻輸入裝置啟動模塊，150 信號傳送模塊，151 第一傳送單元，152 第二傳送單元，170 音頻輸入裝置對頻模，190 觸發(fā)模塊，191 第一信號，200 音頻輸出裝置，210 音頻輸出裝置控制模塊，230 音頻輸出裝置啟動模塊，250 信號接收模塊，251 第一接收單元，252 第二接收單元，270 音頻輸出裝置對頻模塊，510 音頻輸出裝置處理器，520 喇叭單元，530 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，540 紅外線接收器，550 音頻輸出裝置射頻芯片，570 音頻輸出裝置內(nèi)存；
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明實施例的系統(tǒng)包含音頻輸入裝置100及音頻輸出裝置200，音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200間可進(jìn)行無線音頻信號傳輸。舉例而言，音頻輸入裝置100可為麥克風(fēng)裝置，用來接收外界的聲音，并轉(zhuǎn)換聲音為無線音頻信號。舉例而言，音頻輸出裝置200可為喇叭裝置，用來接收音頻輸入裝置100傳來的無線音頻信號，并轉(zhuǎn)換為聲音輸出。音頻輸入裝置100包含音頻輸入裝置控制模塊110、音頻輸入裝置啟動模塊130、信號傳送模塊150、音頻輸入裝置對頻模塊170及觸發(fā)模塊190。音頻輸出裝置200包含音頻輸出裝置控制模塊210、音頻輸出裝置啟動模塊230、信號接收模塊250及音頻輸出裝置對頻模塊270。在實施例中，音頻輸入裝置啟動模塊130、信號傳送模塊150、音頻輸入裝置對頻模塊170及觸發(fā)模塊190分別耦合至音頻輸入裝置控制模塊110。觸發(fā)模塊190可用來產(chǎn)生第一信號191。音頻輸入裝置啟動模塊130可用來根據(jù)第一信號191，啟動音頻輸入裝置100。也就是說，音頻輸入裝置控制模塊110偵測到觸發(fā)模塊190輸出的第一信號191后，命令音頻輸入裝置啟動模塊130啟動音頻輸入裝置100，而使音頻輸入裝置100開機。舉例而言，觸發(fā)模塊190可為切換開關(guān)，供使用者操作。此外，觸發(fā)模塊190可為按鈕、游戲桿或其它裝置，也可利用觸控面板。參見圖1，信號傳送模塊150用來根據(jù)第一信號191，傳送第二信號301至音頻輸出裝置200，啟動音頻輸出裝置200。當(dāng)音頻輸入裝置控制模塊110偵測到觸發(fā)模塊190輸出的第一信號191后，音頻輸入裝置控制模塊110命令信號傳送模塊150傳送第二信號301，而使音頻輸出裝置200開機。另一方面，當(dāng)音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200完成對頻時，信號傳送模塊150傳送無線音頻信號301至音頻輸出裝置200，而由音頻輸出裝置200接收無線音頻信號301。參見圖2，信號傳送模塊150包含第一傳送單元151及第二傳送單元152 ；信號接收模塊250包含第一接收單元251及第二接收單元252。第一傳送單元151用來無線傳送第二信號301。第一接收單元251用來接收第二信號301。第二傳送單元152用來利用對頻后決定的選定頻道無線傳送無線音頻信號301。第二接收單元252用來利用對頻后決定的選定頻道接收無線音頻信號301。
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第一傳送單元151與第一接收單元251可通過紅外線(hfra Red, IR)載波或調(diào)頻(Frequency Modulation,FM)載波或其它無需預(yù)先進(jìn)行對頻的載波進(jìn)行通訊。第二傳送單元152與第二接收單元252可通過射頻(Radio frequency)技術(shù)進(jìn)行通訊。射頻可使用1. 9GHz,2. 4GHz、5. 8GHz或其它頻段進(jìn)行通訊，但本發(fā)明并非以此為限。此外，根據(jù)本發(fā)明不同實施例，第一傳送單元151及第二傳送單元152可選擇性合并為一個傳送單元。第一接收單元251及第二接收單元252可選擇性合并為一個傳送單元。且其傳送信號可選擇性包含其它先前技術(shù)所提供的信號，以利整體運作。此外，因第二傳送單元152所傳送的信息可包含有代表音頻輸入裝置100的識別碼，第二接收單元252所傳送的信息也可包含有代表音頻輸出裝置200的識別碼。所以，第二傳送單元152與第二接收單元252在對頻時，可彼此確認(rèn)識別碼，以識別是否曾經(jīng)進(jìn)行對頻。在較佳實施例中，舉例而言，通過識別碼，音頻輸出裝置200可確認(rèn)目前對頻的音頻輸入裝置100是否為前次對頻的音頻輸入裝置100。若為同一音頻輸入裝置100，則可利用音頻輸入裝置控制模塊110或音頻輸出裝置控制模塊210省去掃頻動作，而沿用前次的選定頻道。若非同一音頻輸入裝置100，則可再進(jìn)行掃瞄頻道。如此，可減少掃瞄頻道的動作，以節(jié)省對頻耗費時間。音頻輸入裝置對頻模塊170用來根據(jù)第一信號191，觸發(fā)音頻輸入裝置100進(jìn)入音頻輸入裝置對頻模式。當(dāng)音頻輸出裝置200因接收到第二信號301而進(jìn)入音頻輸出裝置對頻模式時，音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200進(jìn)行上述對頻動作，而決定選定頻道。以音頻輸出裝置200的觀點介紹其內(nèi)部包含的音頻輸出裝置控制模塊210、音頻輸出裝置啟動模塊230、信號接收模塊250及音頻輸出裝置對頻模塊270。音頻輸出裝置啟動模塊230、信號接收模塊250及音頻輸出裝置對頻模塊270分別耦合至音頻輸出裝置控制模塊210。信號接收模塊250用來接收來自音頻輸入裝置100的第二信號301。并且，當(dāng)音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200完成對頻時，信號接收模塊250用來接收來自音頻輸入裝置100的無線音頻信號301。音頻輸出裝置啟動模塊230用來根據(jù)第二信號301啟動音頻輸出裝置200。當(dāng)信號接收模塊250接收到第二信號301時，音頻輸出裝置控制模塊210控制音頻輸出裝置啟動模塊230，使音頻輸出裝置200開機，或使音頻輸出裝置200從待機模式恢復(fù)至工作模式。音頻輸出裝置對頻模塊270用來根據(jù)第二信號301而觸發(fā)音頻輸出裝置200進(jìn)入音頻輸出裝置對頻模式。當(dāng)信號接收模塊250接收到第二信號301時，音頻輸出裝置控制模塊210使音頻輸出裝置對頻模塊270觸發(fā)音頻輸出裝置200進(jìn)入音頻輸出裝置對頻模式。接著，因音頻輸入裝置100已進(jìn)入音頻輸入裝置對頻模式，音頻輸出裝置200也已進(jìn)入音頻輸出裝置對頻模式，而使音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200進(jìn)行對頻。于是，在對頻后，音頻輸入裝置100可傳送無線音頻信號301至音頻輸出裝置200。在實施例中，選定頻道可保留一段時間。當(dāng)音頻輸入裝置100關(guān)機后一段時間內(nèi)，再次開啟音頻輸入裝置100，則以上次使用的頻道做為選定頻道。此保留時間可視需求設(shè)定為譬如數(shù)秒鐘、數(shù)分鐘、數(shù)小時、數(shù)天，或其它時間。如此，在使用者頻繁開關(guān)音頻輸入裝置100的情形下，信號傳送模塊150與信號接收模塊250可快速回復(fù)至上次使用的頻道，而不需要重新進(jìn)行掃頻，可減少對頻所需時間。
音頻輸入裝置處理器410實質(zhì)可為微處理器(Micro Controller Unit，MCU)，可包含音頻輸入裝置控制模塊110及音頻輸入裝置啟動模塊130。紅外線發(fā)送器440對應(yīng)至第一傳送單元151。音頻輸入裝置射頻芯片450可包含第二傳送單元152及音頻輸入裝置對頻模塊170。開關(guān)460則對應(yīng)為觸發(fā)模塊190。音頻輸入裝置100應(yīng)包含有麥克風(fēng)單元420及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器430。麥克風(fēng)單元420用來接收外部聲音，而轉(zhuǎn)換為音頻信號。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器430耦合至麥克風(fēng)單元420，用來轉(zhuǎn)換模擬的音頻信號為數(shù)字的音頻信號，而供音頻輸入裝置射頻芯片450無線發(fā)送。此外，音頻輸入裝置100可包含音頻輸入裝置內(nèi)存470，用來儲存供音頻輸入裝置控制模塊Iio讀取而運行的程序代碼、暫存音頻輸入裝置射頻芯片450的參數(shù)、儲存音頻輸入裝置射頻芯片450的選定頻道或儲存音頻輸入裝置100關(guān)機后的保留時間等用途。參見圖4，音頻輸出裝置200包含音頻輸出裝置處理器510、喇叭單元520、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Convertor，DAC) 530、紅外線接收器540及音頻輸出裝置射頻芯片550。音頻輸出裝置處理器510實質(zhì)可為微處理器，可包含音頻輸出裝置控制模塊210及音頻輸出裝置啟動模塊230。紅外線接收器540對應(yīng)至第一接收單元251。音頻輸出裝置射頻芯片550可包含第二接收單元252及音頻輸出裝置對頻模塊270。對照音頻輸入裝置100，音頻輸出裝置200應(yīng)包含有喇叭單元520及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器530。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器530用來將音頻輸出裝置射頻芯片550接收的數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬的音頻信號。喇叭單元520耦合數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器530，用來將模擬音頻信號輸出為聲音。同樣地，音頻輸出裝置200可包含音頻輸出裝置內(nèi)存570。參見圖5，其揭示一種音頻信號傳輸方法，適用于音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200間的無線音頻信號傳輸，包含步驟SllO 利用音頻輸入裝置100的觸發(fā)模塊190產(chǎn)生第一信號191。此步驟，使用者可操作觸發(fā)模塊190，而使觸發(fā)模塊190產(chǎn)生第一信號191。步驟S120 根據(jù)第一信號191，啟動音頻輸入裝置100及觸發(fā)音頻輸入裝置100進(jìn)入音頻輸入裝置對頻模式。此步驟，當(dāng)?shù)谝恍盘?91產(chǎn)生后，音頻輸入裝置100進(jìn)行開機，并進(jìn)入音頻輸入裝置對頻模式。步驟S130 音頻輸入裝置100根據(jù)第一信號191，傳送第二信號301供啟動音頻輸出裝置200及供觸發(fā)音頻輸出裝置200進(jìn)入音頻輸出裝置對頻模式。此步驟，第二信號301以第一通訊方式傳送至音頻輸出裝置200。第一通訊方式可通過紅外線(Inffa Red, IR)載波或調(diào)頻(Frequency Modulation, FM)載波或其它無需預(yù)先進(jìn)行對頻的載波進(jìn)行通訊。步驟S140 當(dāng)音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200完成對頻時，利用音頻輸入裝置100傳送無線音頻信號301，供音頻輸出裝置200接收。此步驟，無線音頻信號301以第二通訊方式傳送至音頻輸出裝置200。第二通訊方式可為射頻(Radio frequency)傳輸。在步驟S140前，可選擇性包含步驟S131 音頻輸入裝置100在對頻時，決定選定頻道，該選定頻道為前次通訊使用的頻道，其可利用音頻輸入裝置內(nèi)存470加以記錄。也就是說，在對頻時，音頻輸入裝置100優(yōu)先決定以前次使用的頻道做為選定頻道，而不另行掃瞄頻道。由此，可省去掃瞄頻道所費時間，其可特別適用于頻繁開關(guān)音頻輸入裝置100的使用情況。
為避免贅述，上述信號傳送模塊150、信號接收模塊250、第一通訊方式及第二通訊方式僅以單向傳輸做為說明，但本領(lǐng)域通常技術(shù)人員應(yīng)可理解，本發(fā)明應(yīng)不以此為限，信號傳送模塊150及信號接收模塊250間也可進(jìn)行雙向通訊。第二傳送單元152及第二接收單元252除了傳送無線音頻信號301外，也可傳送其它信號，如控制命令。舉例而言，音頻輸入裝置100可傳送音量控制命令至音頻輸出裝置200。音頻輸出裝置200可根據(jù)接收到的音量控制命令，調(diào)整其音頻信號的放大倍率，從而控制輸出音量的大小。相關(guān)控制信號可利用音頻輸入裝置控制模塊110加以提供。本發(fā)明大體上僅需使用者利用音頻輸入裝置100的觸發(fā)模塊190提供第一信號191，譬如打開麥克風(fēng)開關(guān)以產(chǎn)生信號，音頻輸入裝置100則會開機并自動進(jìn)入對頻模式。大體上同時，音頻輸出裝置200也會利用經(jīng)過第一信號191轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的第二信號301自動進(jìn)行開機及進(jìn)入對頻模式。因此，使用者僅需開啟其無線麥克風(fēng)的電源，則會大體上同時自動開啟無線喇叭(或擴音器、音響或其它)電源，并自動完成無線麥克風(fēng)和無線喇叭兩者間的對頻。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例，使用者不需費心操無線麥克風(fēng)與無線喇叭之間的對頻，卻又能享受需要對頻動作方能使用的射頻技術(shù)所帶來的便利性。根據(jù)本發(fā)明另一些實施例，為了更加適用于音頻輸入裝置100需要頻繁開關(guān)的場合，本發(fā)明可利用內(nèi)存暫時儲存上一次使用過的頻道。當(dāng)在設(shè)定期間內(nèi)使用者利用同一頻道(并可偵測是否為同一識別碼)，則可利用程序回避重新對頻的動作，以節(jié)省使用者所需等待的時間。即還包含記錄音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200完成對頻的信息(譬如頻道、識別碼等，或其組合)，當(dāng)音頻輸入裝置100與音頻輸出裝置200欲再次對頻前，若辨識到與前次對頻相同信息，則略過再次對頻。根據(jù)本發(fā)明另一些實施例，當(dāng)音頻輸入裝置100打算要關(guān)閉電源(或休眠)而不繼續(xù)使用音頻輸出裝置200時，可利用與前述實施例相似的組件/步驟，即利用觸發(fā)模塊190觸發(fā)一第一關(guān)閉信號(可類似第一信號191)，以關(guān)閉音頻輸入裝置100的電源(或休眠)。并利用第一關(guān)閉信號(類似第一信號191)，觸發(fā)/轉(zhuǎn)換產(chǎn)生第二關(guān)閉信號(類似第二信號301)，以關(guān)閉音頻輸出裝置200 (或休眠)。根據(jù)本發(fā)明另一些實施例，可能利用單一音頻輸入裝置100控制多臺音頻輸出裝置200，則上述第二信號301及無線音頻信號302可同時發(fā)送給這些音頻輸出裝置200。此外，在不同實施例中，各音頻輸出裝置200可選擇性利用相同或相異的頻道來與音頻輸入裝置100通訊。根據(jù)本發(fā)明另一些實施例，在自動對頻時可設(shè)定一個時段，譬如五秒鐘。若五秒鐘內(nèi)無法對頻完成，則可能跳出。在一些實施例中，音頻輸入裝置100上可選擇性設(shè)置提示模塊，耦合至音頻輸入裝置控制模塊110，以利通知使用者對頻未完成。提示方式可包含聲/光效果、使觸發(fā)模塊190的開關(guān)復(fù)歸原位或其它方式。根據(jù)本發(fā)明另一些實施例，音頻輸入裝置100可辨識特定的識別碼，以選擇性接收提供特定廠牌、型號或其它信息的音頻輸出裝置200，其可利用譬如音頻輸入裝置控制模塊110執(zhí)行辨識動作。相似地，音頻輸出裝置200也可選擇性辨識特定識別碼，并利用譬如音頻輸出裝置控制模塊210執(zhí)行辨識動作。
權(quán)利要求
1.一種音頻信號的計算系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括取樣模塊，用來選取X坐標(biāo)作為基準(zhǔn)值和累加值，且第一次所選取得X坐標(biāo)為最小X坐標(biāo)；累加模塊，用來接收取樣模塊所輸出的基準(zhǔn)值及累加值，將基準(zhǔn)值與累加值相加，輸出比較值；對比模塊，用來接收累加模塊輸出的比較值，并對比較值與其余X坐標(biāo)依序比對，當(dāng)比較值大于矩陣中最大X坐標(biāo)，輸出重新取樣信號，使其選取次一個X坐標(biāo)取代基準(zhǔn)值與累加值；及當(dāng)比較值大于矩陣中最大X坐標(biāo)值時，輸出累加值；計算模塊，用來接收比對模塊所輸出的累加值，并依據(jù)累加值計算聲音信號的基本周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻信號的計算系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包含篩選模塊，用來對音高點篩選。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種音頻信號的計算系統(tǒng)，其特征在于所述篩選模塊保留滿足篩選條件的音高點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻信號的計算系統(tǒng)，其特征在于所述篩選條件依據(jù)音高點y坐標(biāo)的均值而定。
5.一種音頻信號的計算方法，其特征在于該方法包含下列步驟1)選取最小χ坐標(biāo)為基準(zhǔn)值與累加值；2)將基準(zhǔn)值與累加值相加得比較值，當(dāng)比較值小于矩陣中最大χ坐標(biāo)，將χ坐標(biāo)授于累加模塊取代基準(zhǔn)值，當(dāng)比較值大于矩陣中最大χ坐標(biāo)，輸出重新取樣信號，使其選取次一個χ坐標(biāo)取代基準(zhǔn)值與累加值；及當(dāng)比較值大于矩陣中最大χ坐標(biāo)值時，輸出累加值；計算模塊，用來接收比對模塊所輸出的累加值，并依據(jù)累加值計算聲音信號的基本周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種音頻信號的計算方法，其特征在于所述方法包含篩選模塊，用來對音高點篩選。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種網(wǎng)絡(luò)音頻方法，其特征在于所述篩選模塊保留滿足篩選條件的音高點。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種網(wǎng)絡(luò)音頻方法，其特征在于所述篩選條件依據(jù)音高點y坐標(biāo)的均值而定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種音頻信號的計算系統(tǒng)及方法，音頻信號經(jīng)過偵測算法，在音框中每個高點均有對應(yīng)x坐標(biāo)，取最小坐標(biāo)為基準(zhǔn)值，將其相加得比較值，將比較值與其余x坐標(biāo)進(jìn)行對比，當(dāng)比較值與x坐標(biāo)之間的差異值大于檻值時，選取x坐標(biāo)為基準(zhǔn)值與累加值重新比對；當(dāng)比較值與x坐標(biāo)之間的差異值小于檻值時，則x坐標(biāo)取代基準(zhǔn)值與累加值累加。
文檔編號H04R1/20GK102572637SQ201110443368
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者陳淮琰 申請人:無敵科技(西安)有限公司