CN101997498A - 音量调节方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种音量调节方法，包括步骤：A、确定设置的音频播放装置输出的音频信号音量与设置时检测得到的环境背景噪音音量的差值；B、检测当前环境背景噪音的音量、音频信号的频率；C、根据检测到的当前环境背景噪音音量与设置的差值之和，调节音频播放装置当前输出音频信号的音量；D、判断调节后的音量超出预设的音量范围时，确定对音频信号的各个频率进行调节的各个增益值；E、根据确定的增益值调节音频播放装置输出音频信号的频率。其算法更为简单能更快速的对音量进行调节。本发明还提供了一种音量调节装置，能够更快速的对音量进行调节。

Description

音量调节方法和装置

技术领域

本发明涉及音量控制领域，特别涉及一种音量调节方法和装置。

背景技术

在背景噪声不同的环境下使用音频播放设备时，为了获得大小适宜的音量，用户就需要不断地手动调节音量。如，在噪声大的环境下增大音频播放音量，在噪声小的环境下降低音频播放音量，这样就给用户造成不便。

申请号为200620026560.5的中国专利申请公开了一种可根据环境噪音自动调节输出的音频信号音量的装置，其中披露了音量调节的方法，包括：存储用户设定的输出音频的大小，由环境噪音采集器采集周围环境的噪音大小并传输给微控制器，微控制器根据用户设定的参数、噪音大小和音频大小输出占空比，乘法器根据接受的占空比输出经调节的音频大小使输出音频信号的大小和环境噪音始终保持差值一定，从而实现根据周围环境噪声音量调节设备音量大小。

但是，这种音频播放设备的音量调节方法算法比较复杂，并且当音量调节较大时，声音中的高频部分会对用户听力造成较大的损害，且过高的高频声音也变成了一种噪音。而音量降低程度较低时，又会由于声音中的低频部分衰减过快而导致某些内容难以听清楚。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种音量调节方法和装置，其算法更为简单能更快速的对音量进行调节。

本发明提供的音量调节方法，包括步骤：

A、确定设置的音频播放装置输出的音频信号音量与设置时检测得到的环境背景噪音音量的差值；

B、检测当前环境背景噪音的音量；

C、根据检测到的当前环境背景噪音音量与设置的差值之和，调节音频播放装置当前输出音频信号的音量。

由上可知，采用上述技术方案的音量调节方法，其算法更为简单能更快速的对音量进行调节。

较佳的，还包括：

D、判断调节后的音量超出预设的音量范围时，确定对音频播放装置输出的音频信号的各个频率进行调节的各个增益值；

E、根据确定的增益值调节音频播放装置输出的音频信号的各个频率。

由上可以看出，还可以在超出预设音量范围时，进一步对所播放的音频信号所包含的不同的频率音频的振幅进行调整，以在高音量下削弱高频振幅、在低音量下增大低频振幅，使保护用户听力及更好的听清楚声音。

其中，所述步骤A包括子步骤：

A1、设置音频播放装置输出的音频信号音量；

A2、检测音频信号的音量；

A3、检测环境背景噪音的音量；

A4、计算检测得到的音频信号的音量与环境背景噪音音量的差值。

由上可知，采用上述技术方案可以快速的确定设置的音频播放装置输出的音频信号音量与设置时检测得到的环境背景噪音音量的差值。

其中，所述步骤D包括子步骤：

D1、比较调节后的音量与预设的第一限定值，当调节后的音量高于等于第一限定值时，确定对音频信号的各个频率进行调节的各个削弱增益值；否则进入步骤D2；

D2、比较调节后的音量与预设的第二限定值，当调节后的音量低于等于第二限定值时，确定对音频信号的各个频率进行调节的各个放大增益值。

由上可知，采用上述技术方案可以分别确定高于等于第一限定值或低于等于第二限定值的音量的削弱增益值或放大增益值，以在高音量下削弱高频振幅、在低音量下增大低频振幅，使保护用户听力及更好的听清楚声音。

较佳的，步骤D1所述确定对音频信号的各个频率进行调节的各个削弱增益值包括子步骤：

D11、计算调节后的音量与第一限定值的差值；

D12、根据存储的不同的差值对应的不同的高频频段与削弱增益值的对应关系表确定计算出的所述差值所对应的对应关系表；

D13、根据所述对应关系表确定音频信号的各个频率的各个削弱增益值。

由上可知，采用上述技术方案可以快速的确定对音频信号的频率进行调节的削弱增益值，以在高音量下削弱高频振幅，以保护用户听力。

较佳的，所述步骤D2所述确定对音频信号的各个频率进行调节的各个放大增益值包括子步骤：

D21、计算存储的第一限定值与调节后的音量的差值；

D22、根据存储的不同的差值对应的不同的低频频段与放大增益值的对应关系表确定计算出的所述差值所对应的对应关系表；

D23、根据所述对应关系表确定音频信号的各个频率的各个放大增益值。

由上可知，采用上述技术方案可以快速的确定对音频信号的频率进行调节的放大增益值，以在低音量下增大低频振幅，使用户更好的听清楚声音。

本发明提供的音量调节装置，包括：

音频信号音量检测单元102，用于检测音频播放装置所播放的音频信号中的音量；

噪音音量检测单元101，用于检测当前环境背景噪音的音量；

音量差计算单元104，用于计算音频信号音量检测单元102检测到的音频信号的音量与噪音音量检测单元101检测到的噪音的音量的差值；

存储单元105，用于存储高频频段与削弱增益值的对应关系表和低频频段与放大增益值的对应关系表；

音量调节单元106，用于根据音量差计算单元104计算得到的音量的差值和噪音音量检测单元101检测得到的噪音音量相加得到的音量对音频信号的音量进行调节。

由上可知，采用上述技术方案的音量调节装置，能更快速的对音量进行调节。

较佳的，还包括：

音频信号频率检测单元103，用于检测音频播放装置所播放的音频信号中的频率；

比较单元107，用于判断音量调节单元106调节后的音频播放器所播放音频信号的音量是否超出预设的第一限定值和第二限定值限定的范围；

增益值确定单元108，用于根据比较单元107判断的结果、音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的音频和存储单元105存储的高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表确定增益值；

频率调节单元109，用于根据增益值确定单元108确定的增益值调节音频信号的各个频率的振幅。

由上可以看出，还可以实现在超出预设音量范围时，进一步对所播放的音频信号所包含的不同的频率音频的振幅进行调整，以在高音量下削弱高频振幅、在低音量下增大低频振幅，使保护用户听力及更好的听清楚声音。

其中，增益值确定单元108包括：限定值差计算子单元1081、对应关系表确定子单元1082和增益值对比子单元1083，其中，

限定值差计算子单元1081，用于计算音量调节单元106调节后的音频播放器所播放音频信号的音量与存储单元105预存的第一限定值或第二限定值的差值；

对应关系表确定子单元1082，用于根据限定值差计算子单元1081计算得到的差值确定高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表；

增益值对比子单元1083，用于将音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的各个频率与对应关系表确定子单元1082确定的高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表进行对比，通过对比确定各个频率的增益值。

由上可知，包括上述各子单元的增益值确定单元108，能够更快速的确定增益值，这样根据确定的增益值对音频频率的振幅进行调整，以在高音量下削弱高频振幅、在低音量下增大低频振幅，使保护用户听力及更好的听清楚声音。

附图说明

图1为音量调节装置原理图；

图2为音量调节流程图；

图3为调节后的音量与第一限定值的差小于30分贝时高频频段与削弱增益值的对应关系表；

图4为调节后的音量与第一限定值的差大于等于30分贝时高频频段与削弱增益值的对应关系表；

图5为调节后的音量与第二限定值的差小于10分贝时低频频段与放大增益值的对应关系表；

图6为调节后的音量与第二限定值的差大于等于10分贝时低频频段与放大增益值的对应关系表。

具体实施方式

为实现能够采用简单算法实现音频播放装置根据噪音调节音量，且还可以使音量过大或过低时仍能使用户较好的收听音频播放装置所播放的声音，本发明提出了一种音频调节装置和调节方法。下面参见附图进行详细说明。

图1示出了音频调节装置原理图，如图所示，该装置包括：音频信号音量检测单元102、音频信号频率检测单元103、噪音音量检测单元101、音量差计算单元104、存储单元105、音量调节单元106、比较单元107和频率调节单元109。其中，

音频信号音量检测单元102用于检测音频播放装置所播放的音频信号中的音量；音频信号音量检测单元102设置在音频播放装置的内部，通过检测电流获取音频播放装置所播放的音频信号的波形数据并检测出音频信号的音量。

音频信号频率检测单元103用于检测音频播放装置所播放的音频信号中的频率；音频信号频率检测单元102同样设置在音频播放装置的内部，通过检测电流获取音频播放装置所播放的音频信号的波形数据并检测出音频信号的频率。

噪音音量检测单元101用于检测当前环境背景噪音的音量；其中，该单元可以采用麦克风作为噪音采集装置。若音频播放装置采用的是非外放(如非扬声器)时，例如采用的是外接耳机播放，则麦克风采集到的是单纯的环境背景噪音，噪音音量检测单元101对采集到的环境背景噪音的波形数据进行检测得到当前环境背景噪音音量。若音频播放装置采用的是外放时，例如采用的是外接或自带扬声器播放，则麦克风采集到的是该音频播放装置所播放的音频信号和环境背景噪音混合的声音。噪音音量检测单元101先通过对波形数据的对比过滤掉采集到的声音中的该音频播放装置所播放的音频信号，得到当前环境背景噪音，再对环境背景噪音的波形数据进行检测得到当前环境背景噪音音量。

对于设置有扬声器的音频播放装置，作为噪音采集装置的麦克风可以设置在远离扬声器的位置，以尽量减小扬声器所播放的声音对所测结果的影响，甚至可以设置为可与音频播放装置分离，例如通过蓝牙等无线通信连接的麦克风。

音量差计算单元104用于计算音频信号音量检测单元102检测到的音频信号音量与噪音音量检测单元101检测到的噪音音量的差值；

存储单元105用于存储音量差计算单元104计算得到的音量差、预设的第一限定值(音量的高值，当音量高于这个值则判断声波的频率需要进行调节)、第二限定值(音量的低值，当音量低于这个值则判断声波的频率需要进行调节)、高频频段与削弱增益值的对应关系表和低频频段与放大增益值的对应关系表；其中，第一限定值高于第二限定值；

音量调节单元106用于根据存储单元105存储的音量差和噪音音量检测单元101检测得到的噪音音量相加得到的音量对音频信号的音量进行调节；

比较单元107用于判断音量调节单元106调节后的音频播放器所播放音频信号的音量是否超出存储单元105预存的第一限定值和第二限定值限定的范围；

增益值确定单元108用于根据比较单元107判断的结果、音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的音频和存储单元105存储的高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表确定增益值。

具体的，增益值确定单元108包括限定值差计算子单元1081、对应关系表确定子单元1082和增益值对比子单元1083。

限定值差计算子单元1081用于根据比较单元107比较得到的结果计算音量调节单元106调节后的音频播放器所播放音频信号的音量与存储单元105预存的第一限定值或第二限定值的差值(取绝对值)。

对应关系表确定子单元1082用于根据限定值差计算子单元108计算得到的差值确定高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表。

增益值对比子单元1083用于将音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的频率与对应关系表确定子单元1082确定的高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表进行对比，通过对比确定增益值。

高频频段与削弱增益值的对应关系表和低频频段与放大增益值的对应关系表如图3、4、5、6所示。

频率调节单元109用于根据增益值确定单元108确定的增益值调节音频信号的振幅，使音频播放器所播放音频信号的高频部分频率降低、低频部分频率提高。

下面对本发明的工作原理进行介绍，首先参见图2，对本发明装置进行音量调节装置进行工作前的设置过程进行介绍，包括以下步骤：

步骤001、在当前环境下，用户根据自身听力情况设置适宜的音频播放装置输出的音频信号音量。

步骤002、音频信号音量检测单元102检测音频信号的音量。

步骤003、噪音音量检测单元101检测环境背景噪音的音量；

步骤004、音量差计算单元104计算检测得到的音频信号的音量与检测得到的环境背景噪音音量的差值，并存储到存储单元105。例如，检测得到的音频信号的音量为50分贝，检测得到的环境背景噪音的音量为30分贝，则音量差为20。

下面参见图2示出的音量调节流程图，对本发明装置进行音量调节方法进行介绍，包括以下步骤：

步骤201、噪音音量检测单元101、音频信号音量检测单元102和音频信号频率检测单元103分别检测环境背景噪音的音量、音频信号的音量和频率。

步骤202、音量调节单元106调取存储单元105存储的差值，根据检测到的背景噪音音量，调节音频播放装置输出音量，即将检测到的背景噪音音量加上存储的音频信号的音量与检测得到的环境背景噪音音量的差值，作为所调节的音频播放装置输出音量。

步骤203、比较单元107比较调节后的音量与存储单元105存储的第一限定值(高值)，当调节后的音量高于等于第一限定值(高值)时，表示此时音量已经较高了，可能对人耳造成伤害，执行下一步，否则进入步骤206。

步骤204、增益值确定单元108根据比较单元107比较得到的结果、音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的音频和存储单元105存储的高频频段与削弱增益值的对应关系表确定削弱增益值。

具体的，限定值差计算子单元1081先计算出调节后的音量与存储单元105存储的第一限定值(高值)的差值，然后对应关系表确定子单元1082根据限定值差计算子单元1081计算得到的差值确定高频频段与削弱增益值的对应关系表，增益值对比子单元1083再将音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的频率与对应关系表确定子单元1082确定的高频频段与削弱增益值的对应关系表进行对比，通过对比确定削弱增益值。

步骤205、频率调节单元109根据增益值确定单元108确定的削弱增益值调节高频声波使其振幅降低，进入步骤209。

这样调节是因为当音量很高时，声音的高频部分对耳朵刺激最大，损伤最大，故为了在保护耳朵的情况下继续调高音量，降低高频声波的振幅。

为取得更好的听觉效果，将高频部分细分为不同的频段，且频段频率越高的部分，振幅降低的量越大，例如，将5000Hz～20000Hz的高频分为5个频段，每个频段对应一个削弱增益值，即按照削弱百分比将高频声波的振幅降低。同时，调节后的音量与第一限定值(高值)的差值在不同的范围对应不同的高频频段与削弱增益值的对应关系表。例如，将调节后的音量与第一限定值的差分为小于30和大于等于30的两种情况，图3为调节后的音量与第一限定值的差小于30分贝时高频频段与削弱增益值的对应关系表；图4为调节后的音量与第一限定值的差大于等于30分贝时高频频段与削弱增益值的对应关系表。

举个例子，当调节后的音量为90分贝，设置70分贝为第一限定值(高值)，则二者之间的差为20，对应图3的列表，则按对应的削弱增益值将声波的振幅调节为现有振幅的40％。

步骤206、比较单元107比较调节后的音量与第二限定值(低值)，当调节后的音量低于等于第二限定值(低值)时，表示此时音量已经较低了，人耳较难听清，执行下一步，否则进入步骤209。

步骤207、增益值确定单元108根据比较单元107比较得到的结果、音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的音频和存储单元105存储的低频频段与放大增益值的对应关系表确定放大增益值。

具体的，限定值差计算子单元1081先计算出存储单元105存储的第二限定值(低值)与调节后的音量的差值，然后对应关系表确定子单元1082根据限定值差计算子单元1081计算得到的差值确定低频频段与放大增益值的对应关系表，增益值对比子单元1083再将音频信号频率检测单元103检测得到的音频信号的频率与对应关系表确定子单元1082确定的低频频段与放大增益值的对应关系表进行对比，通过对比确定放大增益值。

步骤208、频率调节单元109根据增益值确定单元108确定的放大增益值调节低频声波使其振幅提高。

这样调节是因为低频声音衰减最快，当音量很低时，低频声音可能已经听不到了，故为了在降低音量时尽量听清声音，将低频部分声波的振幅进行上调；

与上面原理相同，为取得更好的听觉效果，将低频部分细分为不同的频段，且频段频率越低的部分，振幅上调的幅度越大，例如，将20Hz～500Hz的低频分为5个频段，每个频段对应一个放大增益值，即按照放大百分比将低频的振幅上调。同时，调节后的音量与第二限定值(低值)的差值在不同的范围对应不同的低频频段与放大增益值的对应关系表。例如，将调节后的音量与第二限定值的差分为小于10和大于等于10的两种情况，图5为调节后的音量与第二限定值的差小于10分贝时低频频段与放大增益值的对应关系表；图6为调节后的音量与第二限定值的差大于等于10分贝时低频频段与放大增益值的对应关系表。

举个例子，当调节后的音量为20分贝，设置30分贝为第二限定值(低值)，二者之间的差为10，对应图5的列表，则按对应的放大增益值将声波的振幅调节为现有振幅的120％。

步骤209、输出调节后的音频信号。

当然，可以根据需要在存储单元105设置不同的频段与增益值的对应关系表。可以将调节后的音量与第二限定值的差分为多种情况，将高频频段和低频频段进行更详细的划分。

对本发明装置进行音量调节的流程稍微有所变化也可以实现发明目的，例如，存储单元105存储的为不同音量范围对应不同的高频频段与削弱增益值的对应关系表。流程相应的改为判断调节后的音量值所属的音量范围，根据确定的音量范围对应的高频频段与削弱增益值的对应关系表调节声波的振幅。这种方法与前面所述方法的区别在于对调节音量后的音频信号的振幅调节不受预设的限定值的影响，只与调节后的音量值所属的音量范围有关。这样可以避免限定值设置不当导致对声波振幅的调节无法起到应有的效果，如将第一限定值设置过高，高频声音还是会对用户听力造成损害。

又如，上面所采用的对应关系表也可以是以函数方式y＝f(x)替换，其中x表示频段或频率，y表示增益值，f表示函数关系，通过函数来计算所要求解的结果来替换通过查表的方式求解结果。

Claims (9)

1.一种音量调节方法，其特征在于，包括步骤：

A、确定设置的音频播放装置输出的音频信号音量与设置时检测得到的环境背景噪音音量的差值；

B、检测当前环境背景噪音的音量；

C、根据检测到的当前环境背景噪音音量与设置的差值之和，调节音频播放装置当前输出音频信号的音量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C后还包括步骤：

D、判断调节后的音量超出预设的音量范围时，确定对音频播放装置输出的音频信号的各个频率进行调节的各个增益值；

E、根据确定的增益值调节音频播放装置输出的音频信号的各个频率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括子步骤：

A1、设置音频播放装置输出的音频信号音量；

A2、检测音频信号的音量；

A3、检测环境背景噪音的音量；

A4、计算检测得到的音频信号的音量与环境背景噪音音量的差值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括子步骤：

D1、比较调节后的音量与预设的第一限定值，当调节后的音量高于等于第一限定值时，确定对音频信号的各个频率进行调节的各个削弱增益值；否则进入步骤D2；

D2、比较调节后的音量与预设的第二限定值，当调节后的音量低于等于第二限定值时，确定对音频信号的各个频率进行调节的各个放大增益值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤D1所述确定对音频信号的各个频率进行调节的各个削弱增益值包括子步骤：

D11、计算调节后的音量与第一限定值的差值；

D12、根据存储的不同的差值对应的不同的高频频段与削弱增益值的对应关系表确定计算出的所述差值所对应的对应关系表；

D13、根据所述对应关系表确定音频信号的各个频率的各个削弱增益值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤D2所述确定对音频信号的各个频率进行调节的各个放大增益值包括子步骤：

D21、计算存储的第一限定值与调节后的音量的差值；

D22、根据存储的不同的差值对应的不同的低频频段与放大增益值的对应关系表确定计算出的所述差值所对应的对应关系表；

D23、根据所述对应关系表确定音频信号的各个频率的各个放大增益值。

7.一种音量调节装置，其特征在于，包括：

音频信号音量检测单元(102)，用于检测音频播放装置所播放的音频信号中的音量；

噪音音量检测单元(101)，用于检测环境背景噪音的音量；

音量差计算单元(104)，用于在设置音量调节装置时计算音频信号音量检测单元(102)检测到的音频信号的音量与噪音音量检测单元(101)检测到的噪音的音量的差值；

存储单元(105)，用于存储高频频段与削弱增益值的对应关系表和低频频段与放大增益值的对应关系表；

音量调节单元(106)，用于根据音量差计算单元(104)计算得到的音量的差值和噪音音量检测单元(101)当前检测得到的噪音音量相加得到的音量对音频信号的音量进行调节。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

音频信号频率检测单元(103)，用于检测音频播放装置所播放的音频信号中的频率；

比较单元(107)，用于判断音量调节单元(106)调节后的音频播放器所播放音频信号的音量是否超出预设的第一限定值和第二限定值限定的范围；

增益值确定单元(108)，用于根据比较单元(107)判断的结果、音频信号频率检测单元(103)检测得到的音频信号的音频和存储单元(105)存储的高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表确定增益值；

频率调节单元(109)，用于根据增益值确定单元(108)确定的增益值调节音频信号的各个频率的振幅。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，增益值确定单元(108)包括：限定值差计算子单元(1081)、对应关系表确定子单元(1082)和增益值对比子单元(1083)，其中，

限定值差计算子单元(1081)，用于计算音量调节单元(106)调节后的音频播放器所播放音频信号的音量与存储单元(105)预存的第一限定值或第二限定值的差值；

对应关系表确定子单元(1082)，用于根据限定值差计算子单元(1081)计算得到的差值确定高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表；

增益值对比子单元(1083)，用于将音频信号频率检测单元(103)检测得到的音频信号的各个频率与对应关系表确定子单元(1082)确定的高频频段与削弱增益值的对应关系表或低频频段与放大增益值的对应关系表进行对比，通过对比确定各个频率的增益值。

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