CN100464498C - 一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法及装置，包括：预设播放音量阈值范围，存储播放的音频波形数据与采集的外界音频波形数据，对播放的音频波形数据与采集的外界音频波形数据进行比对，再将比对结果与预设播放音量阈值范围进行比较，根据比较结果进行音量调节。本发明根据周围环境的噪声音量将播放音量自动控制在一个适当的范围内，避免用户在播放过程中不断地手动调节音量，保证了用户满意的播放效果和用户的听力健康。

Description

一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法及装置

技术领域

本发明涉及播放器技术，特别涉及一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法及装置。

背景技术

随着电子计算机与多媒体技术的迅速发展，以及人们生活质量的不断提高，时时处处地享受影音娱乐已经成为众所追求的目标，有部分欧美学者更是据此提出了“Ubiquitous Entertainment”(无处不在的娱乐休闲)这一术语。然而，当前人们在享受影音娱乐的同时，都会不可避免地遇到一个问题：即环境噪声。如：办公室内各种设备的声响、此起彼伏的电话铃声；娱乐场所中人们的喧哗声；城市交通道路噪声等。世界卫生组织最近就全世界的噪声污染情况进行了分析调查，结果认为全球有高达80％以上的人类生存的环境或多或少地受到噪声的污染或威胁。也就是说，我们绝大多数人都生活在噪声中。

在充满噪声的环境中，人们对影音娱乐的需求将难以满足。举例来说，当您在电脑前满心欢喜地准备欣赏一部期待已久的影片或唱片，却因为周围环境的嘈杂而不得不无可奈何地放弃。因此，在噪声环境中毫无妨碍地享受到高质量的娱乐影音，已经成为人们越来越迫切的需求。

通常人们面对上面的问题，简单且常用的解决办法就是提高放音设备的音量。然而这种办法却存在以下的几点问题：

(1)过高的音量并不等于最佳的音效。并不是所有的影音在高音量下才能达到最佳效果，不同风格的影片或音乐，其对音量的要求必然不一样。为了避免噪声的干扰，达到较好的播放效果而一味地提高音量，可能会适得其反。尤其是一些较低档的音箱等放音设备，在音量较高时会产生破音，从而破坏播放环境和氛围。

(2)过高音量能损害人的健康。有研究表明，一次高强度的脉冲噪声瞬间就可使人耳聋。短期处于普通较强噪声环境下，人们往往会出现听力疲劳(即短期的听力下降，经休息后听力恢复)；而长期处于该环境下，则会引起噪声性耳聋。随着科学知识的普及，越来越多的人开始意识到噪音的危害。

(3)过高的音量反过来成为噪声。在放音设备音量过高时，可能会影响到他人。

(4)另外，当周围环境的噪声大小发生改变时，用户可能需要实时地手动调整音量的大小。

由于存在上述的问题，因此在噪音环境下进行播放，一味靠提高音量克服噪声影响是不可取的。

由此可见，在噪声环境中提高音量播放影音，存在需要用户实时根据噪声大小手动调整音量，使用户不能同时进行其它的业务、音效不佳、音量过高的问题。

此外，人们也通过其它一些方法来降低环境中的噪声：如室内安装吸音材料等，但这并非我们所关注的范畴，在此不再赘述。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个主要目的在于提供一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法，根据噪声大小自动调节播放音量。

本发明的另一个主要目的在于提供一种基于环境噪声检测实现音量调节的装置，实现播放音量随噪声大小的自动调节。

为达到上述目的的第一个方面，本发明提供了一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法，该方法包括以下步骤：

A1：预设播放音量阈值范围；

A2：存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据；

A3：用所述播放的音频波形数据减去将从外界音频波形数据中消去播放的音频波形数据后得到的数据，得到比对结果，将比对结果再与所述预设播放音量阈值范围比较；

如果比对结果小于预设播放音量阈值范围的最小播放音量，调高播放音量，并重回步骤A2；

如果比对结果大于预设播放音量阈值范围的最大播放音量，调低播放音量，并重回步骤A2；

如果比对结果在预设播放音量阈值的最小播放音量和最大播放音量之间，播放音量不变，并重回步骤A2。

所述步骤A1中，预设播放音量阈值范围下限为最小播放音量，上限为最大播放音量。

所述步骤A2中，存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据可以为：在一个或者两个存储器的缓存区内，以缓存区相应的开始地址顺序进行存储，当存储到缓存区的末尾地址时，再重新从开始地址进行存储。

所述步骤A2之前进一步包括：将实际播放音量设置为最小播放音量。

所述步骤A3中，如果采集的外界音频波形数据中没有播放的音频波形数据，调高播放音量。

为达到上述目的的另一个方面，本发明提供了一种基于环境噪声检测实现音量调节的装置，包含：音频播放/调节器、信号采集器、存储器和比较器；

所述音频播放/调节器，用于控制实际播放音量，预设播放音量阈值范围，向存储器提供播放的音频波形数据，并根据比较器输出的调高播放音量、调低播放音量或播放音量不变相应调节播放音量；

所述信号采集器，用于采集外界音频波形数据，并提供给存储器；

所述存储器，用于存储播放的音频波形数据和外界音频波形数据；

所述比较器，用存储器中的播放的音频波形数据减去将从外界音频波形数据中消去播放的音频波形数据后得到的数据，得到比对结果，将比对结果与预设播放音量阈值范围再进行比较，

如果比对结果小于预设播放音量阈值范围的最小播放音量，向音频播放/调节器输出调高播放音量；

如果比对结果大于预设播放音量阈值范围的最大播放音量，向音频播放/调节器输出调低播放音量；

如果比对结果在预设播放音量阈值的最小播放音量和最大播放音量之间，并向音频播放/调节器输出播放音量不变。

所述存储器包含：第一存储器和第二存储器；

所述第一存储器，用于存储播放的音频波形数据；

所述第二存储器，用于存储外界音频波形数据。

所述比较器包含：第一比较器和第二比较器；

所述第一比较器，用于将存储器中的播放的音频波形数据减去将从外界音频波形数据中消去播放的音频波形数据后得到的数据，得到比对结果，向第二比较器输出比对结果；

所述第二比较器，用于将比对结果与预设播放音量阈值范围进行比较，向音频播放/调节器输出。

由上述的技术方案可见，本发明提供的基于环境噪声检测实现音量调节的方法和装置，通过预设播放音量的阈值范围，存储播放的音频波形数据与采集的外界音频波形数据，对播放的音频波形数据与信号采集器采集的外界音频波形数据进行比对，所得的比对结果与预设播放音量阈值范围比较，输出比较结果。本发明根据周围环境的噪声音量将播放音量自动控制在一个适当的范围内，具有如下优点：

(1)自动调节。避免用户在播放过程中不断地手动调节音量。

(2)实现简单，对硬件支持无额外要求。在现有的音频播放/调节器中实现该技术，不需要添加其它的硬件。只需利用最常用的麦克风、音箱等设备就可很容易地实现。

(3)有益于用户。保证了令用户满意的播放效果和用户的听力健康。

附图说明

图1是基于环境噪声检测的音量调节装置的结构示意图；

图2是基于环境噪声检测的音量调节方法的流程示意图；

图3是基于图2的一个较佳实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明提供的基于环境噪声检测实现音量调节的方法及装置，主要是通过音频播放/调节器预设播放音量阈值范围，由存储器存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据，通过比较器对播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据进行比对，所得的比对结果与预设播放音量阈值范围再进行比较，将比较结果输出给音频播放/调节器，使得音频播放/调节器可以根据周围环境的噪声音量将播放音量自动控制在一个适当的范围内，从而避免用户在播放过程中不断地手动调节音量，同时保证了令用户满意的播放效果和用户的听力健康。

参见图1，图1为基于环境噪声检测实现音量调节装置的结构示意图，包含：音频播放/调节器101、信号采集器102、存储器103和比较器104；

音频播放/调节器101负责预设播放音量阈值范围，选择实际播放音量进行播放，向存储器103提供音频波形数据，并根据比较器104的输出结果自动调节播放音量；

其中，预设播放音量阈值范围可以存储在音频播放/调节器101中，并由音频播放/调节器101输出给比较器104。

信号采集器102采集外界音频波形数据，包含周围环境噪声数据及播放的音频波形数据，提供给存储器103；

存储器103包含：用于存储音频波形数据的第一存储器111，及用于存储信号采集器102采集的外界音频波形数据的第二存储器112。存储器103采用环形缓冲的方式，即：在一个或者两个存储器的缓存区内，以缓存区相应的开始地址顺序进行数据的存储，当存储到缓存区的末尾地址时，再重新从开始地址进行存储。这样就保证了数据的环形流动，当存储区存储空间已满，产生溢出时，先溢出环形尾部旧的存储数据，使得进入存储器103头部的数据永远都是最新的。第一存储器111和第二存储器112可以是相同的存储器，也可以将其合并为在一个存储器内分别进行数据的存储。

比较器104包含第一比较器121和第二比较器122，第一比较器121对第一存储器111的音频波形数据及第二存储器112的外界音频波形数据进行波形比对，如果外界音频波形数据中没有发现音频波形数据，向音频播放/调节器101直接输出表示调高播放音量的信息；否则，从外界音频波形数据中消去音频波形数据，即将音频波形数据与外界音频波形数据进行反向叠加，也就是对音频数据进行异或运算，将得到的比对结果输出给第二比较器122；

实际应用中，音频播放/调节器101在接收到比较器121输出的表示调高播放音量的信息之后，可以通过如下方式将实际播放音量调高：用户预先设置播放音量阈值范围，当外界音频波形数据中没有发现音频波形数据，音频播放/调节器101自动以系统默认的音量调节步长调高播放音量，经信号采集器102采集后进行波形比对，如果外界音频波形数据中仍然没有发现音频波形数据，继续以系统默认的音量调节步长调高播放音量，循环往复，直至外界音频波形数据中发现音频波形数据，进入后续流程；如果播放音量调高到最大播放音量时，外界音频波形数据中还没有发现音频波形数据，则表明周围环境噪声太大，已超出本发明的调节范围，此时，应关闭音频播放/调节器101，等周围环境噪声好转时再打开。

第二比较器122将比对结果与预设播放音量阈值范围进行比较，如果比较结果小于音频播放/调节器101预设播放音量阈值范围的最小播放音量，则向音频播放/调节器101输出表示调高播放音量的信息；如果比较结果大于音频播放/调节器101预设播放音量阈值范围的最大播放音量，则向音频播放/调节器101输出表示调低播放音量的信息；如果比较结果在音频播放/调节器101预设播放音量阈值范围的最小播放音量和最大播放音量之间，则播放音量不变。

实际应用中，音频播放/调节器101在接收到比较器122输出的表示调高播放音量的信息之后，可以将预设播放音量阈值范围的最小播放音量作为实际播放音量；音频播放/调节器101在接收到比较器122输出的表示调低播放音量的信息之后，可以将预设播放音量阈值范围的最大播放音量作为实际播放音量。

具体来说，上述根据第二比较器122比较结果调高播放音量可以通过如下方式实现：音频播放/调节器101在当前实际播放音量的基础上，自动以系统默认的音量调节步长调高播放音量，将调高后的播放音量再与最小播放音量比较，如果调高后的播放音量仍然小于最小播放音量，继续调高播放音量，循环往复，直至调高后的播放音量与最小播放音量一致。调低播放音量的方式与调高播放音量方式类似，在此不再赘述。

音频播放/调节器101可以是多媒体播放器如Media Player、RealOnePlayer、暴风影音MPC，也可以是移动影音播放器如手机、MP3、MP4，还可以是家庭娱乐播放器如DVD、DTV等。

信号采集器102可以是麦克风或音箱，采集外界音频波形数据，包含采集音频播放/调节器101播放的音频波形数据和周围环境噪声的波形数据。

参见图2，图2为基于环境噪声检测的音量调节方法的流程示意图，该流程包括：

步骤201，预设播放音量阈值范围，包括最小播放音量和最大播放音量，所述预设播放音量阈值范围就是用户可以接受播放音量的高低范围，也就是音量需要被控制调节的合适允许范围；

步骤202，存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据；

在一个或者两个存储器的缓存区内，以相应的开始地址顺序进行存储，当存储到缓存区的末尾地址时，再重新从开始地址进行存储；采集外界音频波形数据，包含采集播放的音频波形数据和周围环境噪声的波形数据。

步骤203，比对音频波形数据和外界音频波形数据，将比对结果再与预设播放音量阈值范围比较；

首先，从外界音频波形数据中消去音频波形数据，即将外界音频波形数据与音频波形数据进行反向叠加，也就是对音频数据进行异或运算，得到比对结果；然后，将比对结果与预设播放音量阈值范围进行比较，如果比较结果小于预设播放音量阈值范围的最小播放音量，则调高播放音量；如果比较结果大于预设播放音量阈值范围的最大播放音量，则调低播放音量；如果比较结果在预设播放音量阈值范围的最小播放音量和最大播放音量之间，则播放音量不变。

步骤204，根据步骤203得到的比较结果调节音量，并重回步骤202，进行下一次波形数据的存储、采集、比对、比较。

参见图3，图3为基于图2的一个较佳实施例的流程示意图，本发明主要应用于电脑的多媒体播放器软件。利用极为常用和简单的设备，使得播放器可以根据周围环境的噪音音量，自动地调节播放器扬声器的播放音量。让用户只需事先设好舒适播放音量的范围，在播放过程中不必再不断地手动调节播放音量。随时保障合适的音量，既保证了影音播放效果，又保护了用户听力健康。

本实施例的实现可以不依赖于额外的硬件，而仅仅是最常用和必要的设备。基本硬件需求如下：电脑(用于安装播放器，播放影音文件)、音箱(用于播放声音)、麦克风(用于采集环境中的噪音)。在本实施例中，以多媒体播放器为例，该流程包括：

步骤301，用户在电脑上打开播放器，预设播放音量阈值范围；

本步骤中，用户根据习惯的播放音量大小，及在周围环境下的舒适程度，设定一个阈值范围，阈值范围是用户可以接受的音量的高低范围，也就是音量需要被控制调节的合适允许范围，不妨设为[v1，v2]，当播放音量小于v1或大于v2时，用户都会感到不大舒适，该预设播放音量阈值范围[v1，v2]用于后续步骤中播放器自动调节播放音量时的参照。

步骤302，用户点击播放器上的“播放”按钮，播放器也可以自动将实际播放音量调到最小值，之后逐步增大播放音量；

本步骤中，播放器也可以将实际播放音量自动调到任意值或是使用缺省值播放。

步骤303，存储器存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据；

本步骤中，播放器在整个播放过程中，将音频波形数据波形保存到第一存储器A中，同时，麦克风采集外界的音频波形数据，包括周围环境噪声的波形数据和播放的音频波形数据，并将其保存到第二存储器B中，具体实施中，存储器存储的数据相当于形成环形的缓存区，即：在一个或者两个存储器的缓存区内，以缓存区相应的开始地址顺序进行数据的存储，当存储到缓存区的末尾地址时，再重新从开始地址进行存储。这样保证了数据的环形流动，当存储区存储空间已满，产生溢出时，先溢出环形尾部旧的存储数据，使得进入存储器头部的数据永远都是最新的。

步骤304，将第一存储器A中的波形数据与第二存储器B中的波形数据进行波形比较；

本步骤中，如果第二存储器B中没有发现第一存储器A中的音频波形数据，这意味着播放器播放音量太小，麦克风采集不到播放出来的音频波形数据，调高播放音量；否则，执行步骤305。

步骤305，比对音频波形数据A和外界音频波形数据B，将比对结果再与所述预设播放音量阈值范围[v1，v2]比较；

本步骤中，比对音频波形数据和外界音频波形数据为：从B中的外界音频波形数据中消去A中的音频波形数据，即将外界音频波形数据B与音频波形数据A进行反向叠加，也就是对音频波形数据进行异或运算，由于B中的外界音频波形数据为周围环境噪声的波形数据及播放的音频波形数据，A中的音频波形数据为播放的音频波形数据，因此比对后，相当于得到只包含周围环境噪声波形数据的幅值，记为C，将C与正在播放的音频波形数据音量值A进行如下比较：

如果A-C<v1，则表明播放的音量大小并不够大，尚不能达到用户设定的最低舒适值v1，即不能掩盖周围环境噪音，调高播放音量；

如果A-C>v2，则表明播放的音量偏高，高出了用户设定的最高舒适值v2，调低播放音量；

如果A-C的值在两者之间，即v1≤D-C≤v2，表明播放器的音量较为适合，播放音量不变。

步骤306，播放器根据步骤304和步骤305得到的比较结果调节音量，并重回步骤303。

这样，即使在环境噪声音量有所变化的情况下，仍能使播放器音量保持在令用户非常舒适的阈值范围之内。

在本实施例中，播放器既可以是多媒体播放器如Media Player、RealOnePlayer、暴风影音MPC，也可以是移动影音播放器如手机、MP3、MP4，还可以是家庭娱乐播放器如DVD、DTV等；采集器也可以是音箱；第一存储器和第二存储器可以是相同的存储器，也可以将其合并为在一个存储器内分别进行数据的存储。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于环境噪声检测实现音量调节的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:

A1:预设播放音量阈值范围；

A2:存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据；

A3:用所述播放的音频波形数据减去将从外界音频波形数据中消去播放的音频波形数据后得到的数据，得到比对结果，将比对结果再与所述预设播放音量阈值范围比较；

如果比对结果小于预设播放音量阈值范围的最小播放音量，调高播放音量，并重回步骤A2；

如果比对结果大于预设播放音量阈值范围的最大播放音量，调低播放音量，并重回步骤A2；

如果比对结果在预设播放音量阈值的最小播放音量和最大播放音量之间，播放音量不变，并重回步骤A2。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A1中，预设播放音量阈值范围下限为最小播放音量，上限为最大播放音量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A2中，存储播放的音频波形数据和采集的外界音频波形数据为:在一个或者两个存储器的缓存区内，以缓存区相应的开始地址顺序进行存储，当存储到缓存区的末尾地址时，再重新从开始地址进行存储。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A2之前进一步包括:将实际播放音量设置为最小播放音量。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A3中，如果采集的外界音频波形数据中没有播放的音频波形数据，调高播放音量。

6.一种基于环境噪声检测实现音量调节的装置，其特征在于，该装置包含:音频播放/调节器、信号采集器、存储器和比较器；

所述音频播放/调节器，用于控制实际播放音量，预设播放音量阈值范围，向存储器提供播放的音频波形数据，并根据比较器输出的调高播放音量、调低播放音量或播放音量不变相应调节播放音量；

所述信号采集器，用于采集外界音频波形数据，并提供给存储器；

所述存储器，用于存储播放的音频波形数据和外界音频波形数据；

所述比较器，用存储器中的播放的音频波形数据减去将从外界音频波形数据中消去播放的音频波形数据后得到的数据，得到比对结果，将比对结果与预设播放音量阈值范围再进行比较，

如果比对结果小于预设播放音量阈值范围的最小播放音量，向音频播放/调节器输出调高播放音量；

如果比对结果大于预设播放音量阈值范围的最大播放音量，向音频播放/调节器输出调低播放音量；

如果比对结果在预设播放音量阈值的最小播放音量和最大播放音量之间，并向音频播放/调节器输出播放音量不变。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储器包含:第一存储器和第二存储器；

所述第一存储器，用于存储播放的音频波形数据；

所述第二存储器，用于存储外界音频波形数据。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较器包含:第一比较器和第二比较器；

所述第一比较器，用于将存储器中的播放的音频波形数据减去将从外界音频波形数据中消去播放的音频波形数据后得到的数据，得到比对结果，向第二比较器输出比对结果；

所述第二比较器，用于将比对结果与预设播放音量阈值范围进行比较，向音频播放/调节器输出。

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