CN101282111B - 一种音量调整控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种音量调整控制方法，包括下述步骤：对输入的音频信号进行不同时刻的实时抽样；基于不同抽样时刻的采样值，计算当前时间段内的功率；把当前时间段内的功率与历史数据中的功率上限进行比较，看是否超过阈值上限；在当前时间段内的功率超过阈值上限的条件下，进行调整或提示以供用户选择并确认。本发明还提供了一种音量调整控制系统。该音量调整控制方法及系统用于防止音量的突变和可进行自适应音量控制，方便用户的使用和操作。

Description

一种音量调整控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种音量调整控制方法及系统。

背景技术

很多家庭日常使用的电器中，如电视机、机顶盒、收音机等，都有音频播放模块。在现有的产品中，其音量设置往往由一个统一的值控制。但是目前电视等电视相关设备所接收的节目来自不同的电台和频道。每个频道的音量范围不尽相同，即使对于同一频道，在播放不同节目的时候，例如插播的广告，其音量的大小也存在一定的差异或突变。

为了解决这一问题，公开号为CN1941619A的专利申请公开文件中提供了一种音量管理办法：基于数字音频信号在预设时间段内的多个振幅值及一个音量控制值，计算该预设时间段内的音频能量累积值。当该音频能量累积值达到一默认值时，提醒用户调低该当前音量控制值。但是，这种方法不能作出自适应调整。

在公开号为CN101022518A的专利申请公开文件中，披露了一种自动进行音量调节、防止音量突变的方法和系统，具体包括：将输入音频数据分成高低两个频段；分别计算高低频段数据的平均音量；将平均音量数据转换到对数域，根据控制曲线取值获得控制增益数据；将获得的数据转换到线性域，分别与经过延迟的对应频段数据相乘；将相乘后得到的高低频段音频数据相加输出。但主要针对声音突变时刻音频信号的平滑处理，无法解决突变后音量的持续过大或过小的问题。

发明内容

本发明的目的在于对音频设备的音频信号进行动态检测，可自适应地进行声音调节、防止音量突变。

根据本发明的第一方面，提供一种音量调整控制方法。该方法首先对输入的音频信号进行不同时刻的实时抽样；再基于不同抽样时刻的采样值，计算当前时间段内的功率；然后把该当前功率与当前功率上限进行比较，看是否超过阈值，并在超过该阈值情况下，进行音量调整或提示以供用户选择并确认；然后再将该当前功率插入到存储历史功率的存储队列中，再将该存储队列中的功率排列，提取排序后最大的存储队列长度的10％以内的功率值进行原点二阶矩的开平方运算，并将该运算结果作为下一时刻功率上限。且该当前时间段内的功率P_t为：

$P_t=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Xk}}_{t+i\×\frac{T}{m}}-\frac{\underset{j=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Xk}}_{t+j\×\frac{T}{m}}}{m})}^2\right)}$

其中，

是第k声道的当前时间段t到t+T的采样数据，N为声道数量，且满足m＝T×fs，fs是音频信号的采样频率。

根据本发明的第二方面，提供了一种音量调整控制的系统。该系统包括音频抽样监测单元、当前功率计算单元、功率超限判断单元、音量提示调整单元、功率上限计算单元。

该音频抽样监测单元，对输入的音频信号进行不同时刻的实时抽样。该当前功率计算单元，基于不同抽样时刻的采样值，计算当前时间段内的功率。该功率超限判断单元，把该当前功率与功率上限进行比较，看是否超过阈值。该音量提示调整单元，在超过所述阈值情况下，进行音量调整或给用户提示以供选择并确认。该功率上限计算单元，将该当前功率插入到存储历史功率的存储队列中，并对该存储队列中的功率进行排列，提取排序后最大的存储队列长度的10％以内的功率值进行原点二阶矩的开平方运算，并将该运算结果作为下一时刻功率上限。且该当前时间段内的功率P_t为：

$P_t=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Xk}}_{t+i\×\frac{T}{m}}-\frac{\underset{j=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Xk}}_{t+j\×\frac{T}{m}}}{m})}^2\right)}$

其中，

是第k声道的当前时间段t到t+T的采样数据，N为声道数量，且满足m＝T×fs，fs是音频信号的采样频率。

本发明提供了一种在电视机及电视相关设备等音频设备的音量控制方法，采用自适应调节或提示用户的方法，分声道在音源的动态范围可能出现突变时进行调整。与现有其他技术相比，本发明可以作为一可选策略，避免或减少在音源动态范围进行调整的时候用户的操作，达到方便使用的目的。

附图说明

下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，其中：

图1是本发明的工作流程图。

具体实施方式

本发明提供一种使用在音频播放设备上的音量调整控制方法及系统。系统实时检测音量信号，计算一定时间内的功率值并与通过历史数据计算得到的功率上限进行比较，当本时间段的功率值超过一定的阈值时，进行相应处理(提示或调整)。功率上限阈值的计算是通过当前时刻前的一定时间的功率值计算得到，例如取最近的数个时间段的功率值，排序后提取较大的几个功率值进行平均，得到当前功率上限。

图1所示的本发明的工作流程图。

如图1所示：在音频抽样监测步骤100中，系统首先输入当前时间段t到t+T的采样数据：

$X_{t+0\×\frac{T}{m}},X_{t+1\×\frac{T}{m}}\·\·\·\·\·\·X_{t+(m-1)\×\frac{T}{m}},$

其中m的值由需要检测的时间长度T和信号的采样率fs决定，具体为m＝T×fs。

当音源有N个声道时，须记录每一个声道的数据：

${X1}_{t+0\×\frac{T}{m}},{X1}_{t+1\×\frac{T}{m}}\·\·\·\·\·\·{X1}_{t+(m-1)\×\frac{T}{m}};{X2}_{t+0\×\frac{T}{m}},{X2}_{t+1\×\frac{T}{m}}\·\·\·\·\·\·{X2}_{t+(m-1)\×\frac{T}{m}};$

$\·\·\·\·\·\·\·\·\·;{\mathrm{XN}}_{t+0\×\frac{T}{m}},{\mathrm{XN}}_{t+1\×\frac{T}{m}}\·\·\·\·\·\·{\mathrm{XN}}_{t+(m-1)\×\frac{T}{m}}$

在当前功率计算步骤102中，计算当前时间段t到t+T的功率

$P_t=\sqrt{\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{(X_{t+i\×\frac{T}{m}}-\frac{\underset{j=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{t+j\×\frac{T}{m}}}{m})}^2}$

当音源有N个声道时

$P_t=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{Xk}}_{t+i\×\frac{T}{m}}-\frac{\underset{j=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Xk}}_{t+j\×\frac{T}{m}}}{m})}^2\right)}$

在功率超限判断步骤104中，比较当前功率是否较大程度超过了当前功率上限Pmax_t，阈值为C

if(20×log₁₀P_t-20×log₁₀Pmax_t＞C)

如果是，则进入步骤108，进行音量提示或调整。

在108步骤，即在音量提示调整步骤中，当满足if(20×log₁₀P_t-20×log₁₀Pmax_t＞C)的条件时，可采取如下处理方式之一：

a)在提示用户并等待用户确认的同时将当前音量降低，也即自适应调整，α×(20×log₁₀P_t-20×log₁₀Pmax_t-C)dB(0＜α＜1)

b)提示用户音量出现变化，但不作任何操作，当用户进行确认时，再将音量下调β×(20×log₁₀P_t-20×log₁₀Pmax_t-C)dB(0＜β＜1)

c)不进行调整和提示，按照原有音量输出。

以上三种操作可供用户使用时进行选择，即在108步骤和110步骤间进行菜单提示和用户确认。

如在步骤104判断后不满足条件，则进入106步骤，不进行音量调整合进行提示。

步骤106和108结束后，进入步骤112。

在当前功率存储步骤112中，将当前功率计算数值插入存储队列，存储队列为一FIFO队列，其长度为d。

插入前队列中的值为：

P_t-dT，P_t-(d-1)T，…P_t-T

插入后的队列的值变为：

P_t-(d-1)T，P_t-(d-2)T，…P_t-T，P_t

在功率上限计算步骤114中，计算t+T时刻的上限功率Pmax_t+T，将第5步得到的队列进行从大到小的排序，得到一个排序后的数组：

P`<sub>1</sub>，P`₂，…，P`_d(P₁≥P₂≥…≥P_d)

计算前R个数值的原点二阶距的开平方，一般情况下R＜0.1d

${P\max }_{t+T}=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{R}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(P^i\right)}^2}$

以上各步骤的工作过程是循环往复的。

以上对本发明的具体描述旨在说明具体实施方案的实现方式，不能理解为是对本发明的限制。本领域普通技术人员在本发明的教导下，可以在详述的实施方案的基础上做出各种变体，这些变体均应包含在本发明的构思之内。本发明所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限制。

Claims (8)

1.一种音量调整控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

对输入的音频信号进行不同时刻的实时抽样；

基于不同抽样时刻的采样值，计算当前时间段内的功率；

把该当前功率与当前功率上限进行比较，看是否超过阈值，并在超过该阈值情况下，进行音量调整或提示以供用户选择并确认；

将该当前功率插入到存储历史功率的存储队列中，再将该存储队列中的功率排列，提取排序后最大的存储队列长度的10％以内的功率值进行原点二阶矩的开平方运算，并将该运算结果作为下一时刻功率上限；

所述当前时间段内的功率P_t为：

$P_t=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{({\mathrm{Xk}}_{t+i\&times;\frac{T}{m}}-\frac{\underset{j=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Xk}}_{t+j\&times;\frac{T}{m}}}{m})}^2\right)}$

其中，

是第k声道的当前时间段t到t+T的采样数据，N为声道数量，且满足m＝T×fs，fs是音频信号的采样频率。

2.根据权利要求1所述的音量调整控制方法，其特征在于：所述的音频信号是来自多声道的音频信号。

3.根据权利要求1所述的音量调整控制方法，其特征在于：所述存储队列采用FIFO方式。

4.根据权利要求1至3任一项所述的音量调整控制方法，其特征在于，所述调整或提示的步骤包括下列步骤之一：

在提示用户并等待用户确认的同时，进行自适应调节；

对用户进行提示，在等待用户确认之前不对音量进行调节。

5.一种音量调整控制的系统，其特征在于包括：

音频抽样监测单元，对输入的音频信号进行不同时刻的实时抽样；

当前功率计算单元，基于不同抽样时刻的采样值，计算当前时间段内的功率；

功率超限判断单元，把该当前功率与功率上限进行比较，看是否超过阈值；

音量提示调整单元，在超过所述阈值情况下，进行音量调整或给用户提示以供选择并确认；以及

功率上限计算单元，将该当前功率插入到存储历史功率的存储队列中，并对该存储队列中的功率进行排列，提取排序后最大的存储队列长度的10％以内的功率值进行原点二阶矩的开平方运算，并将该运算结果作为下一时刻功率上限；

所述当前时间段内的功率P_t为：

$P_t=\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left(\underset{i=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{({\mathrm{Xk}}_{t+i\&times;\frac{T}{m}}-\frac{\underset{j=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Xk}}_{t+j\&times;\frac{T}{m}}}{m})}^2\right)}$

其中，

是第k声道的当前时间段t到t+T的采样数据，N为声道数量，且满足m＝T×fs，fs是音频信号的采样频率。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述的音频实时监测单元对多声道的输入音频进行抽样及实时检测。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述存储队列采用FIFO方式。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述的音频信号是来自多声道的音频信号。