專利名稱：收音系統及其收音方法
技術領域：
本發明是關于一種收音系統及其收音方法；具體而言，本發明是關于一種可以在收音的同時避免回音信號的產生的收音系統及其收音方法。
背景技術：
回音(回聲)是由聲波反射所造成的一種物理現象。當聲波經過反射而回到音源所在的位置時，這個反射回來的聲波就是所謂的回音。例如當我們在空曠的地方說話時，常常會發現自己所講出去的話在經過一段時間的延遲以后又回到自己的耳朵里，這些重復出現的聲音即為我們說話聲的回音。同樣地，在一個同時具有收音裝置及擴音裝置的系統中，往往會由于收音裝置與擴音裝置的設置構成一個聲音回路而造成回音的產生。圖1為現有技術中的收音系統的示意圖。如圖1所示，麥克風1將使用者的人聲轉換成聲音信號2，聲音信號2通過揚聲器3 轉換成相應的聲波，此聲波即經過揚聲器3放大的人聲。然而，當麥克風1與揚聲器3設置于同一空間中時，往往難免會同時收到揚聲器3所發出的聲音，此聲音經由麥克風1轉換后會成為新的聲音信號4。由于聲音信號4包含原先的聲音信號2，因此在經過揚聲器3放大以后，使用者就會聽到原聲音的回音。除了前述麥克風1與揚聲器3所形成的封閉回路會導致回音的生成以外，當使用者的聲音在空氣中傳播的過程中遇到不同的障礙物時，這些聲音也可能會經由不同的路徑以相同的波形、不同的能量反射回來而形成回音，這些回音也可能會被麥克風1所接收并由揚聲器3加以放大。當反射距離或傳輸延遲比較短時，由于回音與原聲音的時間差比較小的關系，往往不會被使用者所察覺；而當兩者的時間差比較大的時候，使用者往往能夠很容易地察覺到回音的存在。此外，回音還可能會進一步導致諧波的產生，而使揚聲器3發出惱人的回授嘯叫聲(即高頻率的嗡嗡聲)。綜上所述，回音會影響收音系統的使用質量，進而對使用者造成或多或少的困擾。有鑒于此，市面上陸續推出許多相應的產品，例如具備消音算法的芯片， 由此消除或減少回音。消音芯片的運算量會因所須消除的回音信號的大小而異。回音信號越大時，消音芯片的運算量相對地會越高，同時消音芯片的制作成本也越高。在某些情況下，尤其是當收音系統中使用了較高音量的揚聲器時，往往需要相應地采用高運算量的消音芯片，因而造成成本的提高。
發明內容
本發明的發明目的在于提供一種收音系統及其收音方法，在收音的同時避免回音信號的產生。本發明的另一發明目的在于提供一種收音系統及其收音方法，相較于現有技術， 可以減少使用高運算量的消音芯片的需求。
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本發明收音系統包含第一擴音裝置、第二擴音裝置及收音裝置。第一擴音裝置朝 第一方向設置，并相應于第一音源信號而作動。第二擴音裝置朝第二方向設置，并相應于第 ニ音源信號而作動，其中第二音源信號相對于第一音源信號相差半個周期。第一方向與第 二方向相交于一點，且該點至第一擴音裝置的距離與該點至第二擴音裝置的距離相等。收 音裝置設置于該點，收音裝置收音時相應地產生第三音源信號。此收音系統利用相位相反 的聲波會互相抵消的原理來避免回音的產生。本發明可避免回音的收音方法包含下列步驟朝第一方向設置第一擴音裝置；朝 第二方向設置第二擴音裝置，其中第一方向與第二方向相交于一點，且該點至第一擴音裝 置的距離與該點至第二擴音裝置的距離相等；在該點設置收音裝置；產生第一音源信號及 第二音源信號，其中第二音源信號相對于第一音源信號相差半個周期；分別將第一音源信 號及第ニ音源信號輸入第一擴音裝置及第二擴音裝置，使第一擴音裝置及第二擴音裝置相 應地作動；自收音裝置收音，并相應地產生第三音源信號。此收音方法利用相位相反的聲波 會互相抵消的原理來避免回音的產生。
圖1為現有技術中的收音系統的示意圖；圖2為本發明收音系統的一實施例的示意圖；圖3為圖2所示收音系統的功能方塊圖；圖4為圖2所示收音系統的音源信號的示意圖；圖5為本發明收音系統的另一實施例的功能方塊圖。圖6為本發明收音方法的一實施例的流程圖；圖7為本發明收音方法的另一實施例的流程圖；圖8為圖7所示收音方法中的回音消除裝置消除回音的流程圖；圖9為本發明收音方法中的回音消除裝置消除回音的另一實施例的流程圖。主要元件符號說明10第一擴音裝置20第二擴音裝置30收音裝置31回音消除裝置40信號轉換裝置Di第一方向D^第二方向Si第一音源信號S^第二音源信號も第三音源信號Wi第一聲波W2第二聲波P 點
具體實施例方式本發明提供一種收音系統及其收音方法。在較佳實施例中，本發明的收音系統 及其收音方法可用于電話會議、演講廳、歌廳等場合，或應用于行動電話、個人數字助理 (personal digital assistant, PDA)等裝4中。圖2為本發明收音系統的一實施例的示意圖。如圖2所示，此收音系統包含第一 擴音裝置10、第二擴音裝置20、收音裝置30及信號轉換裝置40。第一擴音裝置10朝第一方向D1設置，第二擴音裝置20朝第二方向D2設置，第一方向D1與第二方向D2相交于點P， 且點P至第一擴音裝置10的距離與點P至第二擴音裝置20的距離相等一也就是第一擴音裝置10、第二擴音裝置20與點P三者呈等腰三角形排列，使點P位于等腰三角形的頂端。 在本實施例中，第一擴音裝置10與第二擴音裝置20都為揚聲器(喇叭)；然而在其它實施例中，第一擴音裝置10與第二擴音裝置20可以是聽筒、耳機或其它可以發出聲音的裝置。 收音裝置30設置于點P上，可將輸入的聲音轉換成電子信號(electronic signal) 0在本實施例中，收音裝置30為麥克風；然而在其它實施例中，收音裝置30可以是話筒或其它可以接收聲音的裝置。信號轉換裝置40可自收音裝置30等其它裝置輸入電子信號，并在加以轉換后輸出。在較佳實施例中，轉換裝置40為擴大機(amplifier)，可將輸入的電子信號加以放大。然而在其它實施例中，信號轉換裝置40可以不具備信號放大的功能，此外也可以包含混音等其它功能。在本實施例中，信號轉換裝置40是外接于第一擴音裝置10與第二擴音裝置20的獨立裝置；然而在其它實施例中，信號轉換裝置40可以設置于第一擴音裝置10或第二擴音裝置20內。 圖3為圖2所示收音系統的功能方塊圖。如圖3所示，收音裝置30在收音時會將聲波相應地轉換為第三音源信號S3。信號轉換裝置40將第三音源信號S3轉換為第一音源信號S1及第二音源信號S2,而后加以放大并分別輸入第一擴音裝置10及第二擴音裝置20。 第一擴音裝置10及第二擴音裝置20分別通過輸入第一音源信號S1及第二音源信號S2來產生聲波。圖4為圖2所示收音系統的音源信號的示意圖。如圖4所示，第一音源信號S1 與第二音源信號S2在波形、振幅、頻率及波長等方面都相同，只是兩者的相位相差180度， 也就是相差半個周期。 在現有的收音系統中，當第一擴音裝置10、第二擴音裝置20與收音裝置30設置于同一空間中時，收音裝置往往難以避免的會收到第一擴音裝置10與第二擴音裝置20所發出的聲音，并相應地產生包含回音信號的第三音源信號S3。然而如圖2及圖3所示，本發明的收音系統一方面使得第一音源信號S1與第二音源信號S2在經過第一擴音裝置10與第二擴音裝置20的轉換以后，產生兩個內容相同、相位相反的第一聲波W1及第二聲波W2，另一方面使收音裝置30與第一擴音裝置10及第二擴音裝置20之間保持一個相等的距離，以利用兩個振幅、頻率及波長相同的波相遇時會互相抵消的原理來使第一擴音裝置10與第二擴音裝置20所產生的聲波在收音裝置30所在的位置相遇而抵消，從而達到避免收音裝置 30產生回音信號的目的，并可進而避免第一擴音裝置10與第二擴音裝置20發出惱人的回授嘯叫聲。 圖5為本發明收音系統的另一實施例的功能方塊圖。如圖5所示，本實施例的收音裝置30包含回音消除裝置31，由此進一步消除第三音源信號S3中的回音。在較佳實施例中，回音消除裝置31為具備回音消除算法的芯片。在本實施例中，回音消除裝置31自第三音源信號S3消除相應于第一音源信號S1及第二音源信號S2的部份，也就是消除回音信號。然而在其它實施例中，回音消除裝置可通過第三音源信號S3產生一個信號紀錄，并從后續產生的第三音源信號S3中消除相應于該信號紀錄的部份，也就是消除回音信號。此外，在其它實施例中，也可以其它方式消除回音信號。此收音系統利用前述的兩個振幅、頻率及波長相同的波相遇時會互相抵消的原理來避免回音的產生，因而可以減少使用高運算量的回音消除芯片的機會，節省所需的成本。回音消除裝置31可進一步消除第三音源信號S3中的回音，尤其是針對經由不同路徑反射回來的回音。圖6為本發明收音方法的一實施例的流程圖。如圖6示，步驟110包含朝第一方向設置第一擴音裝置。步驟120包含朝第二方向設置第二擴音裝置，其中第一方向與第二方向相交于一點，且該點至第一擴音裝置的距離與該點至第二擴音裝置的距離相等。步驟 130包含在該點設置收音裝置。步驟110、120及130使得第一擴音裝置10、第二擴音裝置 20與收音裝置30三者排列形成如圖6示的等腰三角形。步驟140包含產生第一音源信號及第二音源信號，其中第二音源信號相對于第一音源信號相差半個周期，使得第一音源信號S1與第二音源信號S2如圖4所示在波形、振幅、 頻率及波長等方面皆相同，只有兩者的相位相差180度。在本實施例中，第二音源信號相對于第一音源信號延遲半個周期；然而在其它實施例中，可以使第二音源信號相對于第一音源信號領先半個周期。步驟150包含分別將第一音源信號及第二音源信號輸入第一擴音裝置及第二擴音裝置，使第一擴音裝置與第二擴音裝置相應地作動而產生聲波。步驟160包含從收音裝置收音，并相應地產生第三音源信號。在本實施例中，第一音源信號S1與第二音源信號S2如圖4所示是對第三音源信號S3取樣并加以放大而產生。此收音方法一方面使得第一音源信號與第二音源信號在經過第一擴音裝置與第二擴音裝置的轉換以后，產生兩個內容相同、相位相反的聲波，另一方面使收音裝置與第一擴音裝置及第二擴音裝置之間保持一個相等的距離，以利用兩個振幅、頻率及波長相同的波相遇時會互相抵消的原理來使第一擴音裝置與第二擴音裝置所產生的聲波在收音裝置所在的位置相遇而抵消，從而達到避免收音裝置產生回音信號的目的。圖7為本發明收音方法的另一實施例的流程圖。如圖7所示，本實施例除了包含圖5的實施例中的步驟110、120、130、140及150以外，還包含步驟200包含設置回音消除裝置于收音裝置。回音消除裝置可以從第三音源信號中消除回音信號。圖8為圖7所示收音方法中的回音消除裝置消除回音的流程圖。如圖8所示，步驟210包含將第三音源信號與第一音源信號及第二音源信號相比對。步驟220包含消除第三音源信號中相應于第一音源信號及第二音源信號的部份。圖9為本發明收音方法中的回音消除裝置消除回音的另一實施例的流程圖。如圖9所示，步驟250包含通過第三音源信號產生一個信號紀錄。步驟 260包含從后續產生的第三音源信號中消除相應于該信號紀錄的部份，以達到消除回音信號的目的。此外，在其它實施例中，也可以其它方式消除回音信號。此收音方法利用前述的兩個振幅、頻率及波長相同的波相遇時會互相抵消的原理來避免回音的產生，因而可以減少使用高運算量的回音消除芯片的機會，節省所需的成本。本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的范例。 必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本發明的范圍。相反地，包含于申請專利范圍的精神及范圍的修改及等同設置均包含于本發明的范圍內。
權利要求
1.一種收音系統，其特征在于，包含一第一擴音裝置，朝一第一方向設置，該第一擴音裝置相應于一第一音源信號而作動；一第二擴音裝置，朝一第二方向設置，其中該第一方向與該第二方向相交于一點，且該點至該第一擴音裝置的距離與該點至該第二擴音裝置的距離實質上相等；該第二擴音裝置相應于一第二音源信號而作動，其中該第二音源信號相對于該第一音源信號相差半個周期；以及一收音裝置，實質上設置于該點，該收音裝置收音時相應地產生一第三音源信號。
2.如權利要求1所述的收音系統，其特征在于，還包含一信號轉換裝置，該信號轉換裝置將該第三音源信號轉換為該第一音源信號及該第二音源信號。
3.如權利要求1所述的收音系統，其特征在于，還包含一回音消除裝置設置于該收音裝置，該回音消除裝置自該第三音源信號消除回音。
4.如權利要求3所述的收音系統，其特征在于，該回音消除裝置自該第三音源信號消除相應于該第一音源信號及該第二音源信號的部份。
5.如權利要求3所述的收音系統，其特征在于，該回音消除裝置通過該第三音源信號產生一信號紀錄，并從后續產生的該第三音源信號中消除相應于該信號紀錄的部份。
6.一種收音方法，包含下列步驟 朝一第一方向設置一第一擴音裝置；朝一第二方向設置一第二擴音裝置，其中該第一方向與該第二方向相交于一點，且該點至該第一擴音裝置的距離與該點至該第二擴音裝置的距離實質上相等； 設置一收音裝置，實質上位于該點；產生一第一音源信號及一第二音源信號，其中該第二音源信號相對于該第一音源信號相差半個周期；分別將該第一音源信號及該第二音源信號輸入該第一擴音裝置及該第二擴音裝置，使該第一擴音裝置及該第二擴音裝置相應地作動；以及自該收音裝置收音，并相應地產生一第三音源信號。
7.如權利要求6所述的收音方法，其特征在于，還包含設置一回音消除裝置于該收音裝置，該回音消除裝置自該第三音源信號消除回音信號。
8.如權利要求7所述的收音方法，其特征在于，該回音消除裝置消除信號的步驟更包含將該第三音源信號與該第一音源信號及該第二音源信號相比對； 消除該第三音源信號中相應于該第一音源信號及該第二音源信號的部份。
9.如權利要求7所述的收音方法，其特征在于，該回音消除裝置消除信號的步驟還包含通過該第三音源信號產生一信號紀錄；從后續產生的該第三音源信號中消除相應于該信號紀錄的部份。
全文摘要
本發明提供一種收音系統及其收音方法。此收音系統包含第一擴音裝置、第二擴音裝置及收音裝置。第一擴音裝置朝第一方向設置，并相應于第一音源信號而作動。第二擴音裝置朝第二方向設置，并相應于第二音源信號而作動，其中第二音源信號相對于第一音源信號相差半個周期。第一方向與第二方向相交于一點，且該點至第一擴音裝置的距離與該點至第二擴音裝置的距離相等。收音裝置設置于該點，收音裝置收音時相應地產生第三音源信號。此收音系統利用相位相反的聲波會互相抵消的原理來避免回音的產生。
文檔編號H04R3/02GK102215439SQ20101015117
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月1日 優先權日2010年4月1日
發明者林庭慶, 林震洲, 黃顯詔 申請人:宇泰華科技股份有限公司