CN102097097A - 音频处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种音频处理装置，包括处理器、S域曲线存储模块、倍率S域曲线存储模块、S域曲线选择模块、读取模块、倍率S域曲线选择模块、插点模块及输出模块。S域曲线存储模块用于存储S域曲线，分别与处理器不同工况下的利用率对应。倍率S域曲线存储模块存储倍率S域曲线。S域曲线选择模块根据处理器的利用率选择合适的S域曲线。读取模块读取音频数据，包括采样频率与原始点数。倍率S域曲线选择模块根据所选的S域曲线与采样频率选择倍率S域曲线。插点模块根据所选择的倍率S域曲线对原始点数进行插点运算。输出模块输出插点运算后的音频数据。上述音频处理装置通过插点运算，补足低码率音频中的缺失部分，从而提高音频的质量。

Description

音频处理装置及方法
技术领域
本发明涉及音频处理，尤其涉及一种音频处理装置及方法。
背景技术
有损压缩广泛应用于语音、图像和视频数据的压缩。有损压缩是利用了人类对图像或声波中的某些频率成分不敏感的特性，允许压缩过程中损失一定的信息，换来更大的压缩比。
然而，在数字音频在有损压缩时，高频部分会缺失，导致数字音频听起来非常低沉，音频质量有所下降。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种音频处理装置，用于补足高频的缺失部分，提高音频质量。
此外，还需提供一种音频处理方法，用于补足高频的缺失部分，提高音频质量。
本发明实施方式中的音频处理装置，包括处理器、S域曲线存储模块、倍率S域曲线存储模块、S域曲线选择模块、读取模块、倍率S域曲线选择模块、插点模块及输出模块。S域曲线存储模块，用于存储各种S域曲线，分别与处理器不同工况下的利用率相对应。倍率S域曲线存储模块，用于存储各种倍率S域曲线。S域曲线选择模块，用于根据处理器当前利用率从S域曲线存储模块中选择合适的S域曲线。读取模块，用于读取音频数据，音频数据包括采样频率与原始点数。倍率S域曲线选择模块，用于根据所选择的S域曲线与采样频率从倍率S域曲线存储模块中选择倍率S域曲线。插点模块，用于根据所选择的倍率S域曲线对原始点数进行插点运算。输出模块，用于输出插点运算后的音频数据。
本发明实施方式中的音频处理方法，包括如下步骤：提供各种S域曲线，分别与处理器不同工况下的利用率相对应；提供各种倍率S域曲线；读取固定长度的音频数据，包括采样频率与原始点数；判断处理器的利用率，并根据利用率选择对应的S域曲线；根据所选择的S域曲线与采样频率选择倍率S域曲线；将音频数据的原始点数根据所选择的倍率S域曲线进行插点运算；输出插点运算后的音频数据。
相较于现有技术，上述音频处理装置与方法通过插点运算，补足低码率音频中的缺失部分，从而提高音频的质量。
附图说明
图1为本发明实施方式中音频处理装置的模块图。
图2为本发明实施方式中S域曲线示例图。
图3为本发明实施方式中音频数据示例图。
图4为本发明实施方式中倍率S域曲线的示例图。
图5为本发明实施方式中音频处理方法的流程图。
图6为本发明实施方式中未经处理的音频数据与处理后的音频数据的效果对比图。
主要元件符号说明
音频处理装置           10
处理器                 101
S域曲线存储模块        102
S域曲线选择模块        103
读取模块               104
倍率S域曲线存储模块    105
倍率S域曲线选择模块    106
倍率S域曲线生成模块    107
插点模块               108
输出模块               109
判断模块               110
具体实施方式
请参阅图1，所示为本发明实施方式中音频处理装置10的模块图。在本实施方式中，音频处理装置10用于对音频数据进行插点运算，以改善音质。
在本实施方式中，音频处理装置10包括处理器101、S域曲线存储模块102、S域曲线选择模块103、读取模块104、倍率S域曲线存储模块105、倍率S域曲线选择模块106、倍率S域曲线生成模块107、插点模块108、输出模块109及判断模块110。
处理器101用于执行音频处理装置10的各种任务，包括执行上述模块102-110。
S域曲线存储模块102用于存储各种S域曲线。在本实施方式中，S域曲线是由不同点数按照频率变化的百分比排列而成，包括64点、32点、16点、8点、4点S域曲线等。如图2的S域曲线示例图所示，图2(a)是4点S域曲线的示例图，图2(b)是64点S域曲线的示例图，其中，横坐标是点数，纵坐标是点数间频率变化的百分比。从图2(a)与(b)中可以看出，点数越多，频率变化越清晰。在本实施方式中，各种点数的S域曲线与处理器101不同工况下的利用率适应性相对应。例如，64点S域曲线对应处理器101的利用率在1-20％区间，4点S域曲线对应处理器101的利用率在80-100％区间。这样可以合理利用处理器101，提高音频处理的效率。
S域曲线选择模块103根据处理器101当前的利用率，从S域曲线存储模块102中选择对应的S域曲线。其中，对应规则可以预设，例如，当处理器101利用率在1-20％的区间时，选择64点S域曲线，或当处理器利用率在80-100％的区间时，选择4点S域曲线。
读取模块104用于读取固定长度的音频数据。在本实施方式中，音频数据包括采样频率与原始点数。
采样频率是每一秒钟所采样的数目，采样频率越高所能描述的声波频率就越高，还原的声音就越真实、自然。采样频率一般包括11.025KHz、22.05KHz、44.1KHz等，其中，44.1KHz则是理论上的CD音质界限。参阅图3的音频数据示例图，如图3(a)所示，为一段采样频率为11.025KHz的音频数据。如图3(b)所示，为读取模块104读取的固定长度的音频数据，在本实施方式中，音频数据的采样频率为11.025KHz，在固定长度下的原始点数为4点。
倍率S域曲线存储模块105中存储各种倍率S域曲线。参阅图4，为本实施方式中4点倍率S域曲线的示例图。
倍率S域曲线选择模块106判断倍率S域曲线存储模块105中是否存在与当前采样频率及当前S域曲线对应的倍率S域曲线。
倍率S域曲线生成模块107用于当倍率S域曲线选择模块106判断不存在对应的倍率S域曲线时，生成对应的倍率S域曲线。在本实施方式中，倍率S域曲线生成模块107按照标准采样频率与当前采样频率的比值，对S域曲线进行倍率扩展点数来生成对应的倍率S域曲线。例如，图3(b)的音频数据，采样频率为11.025KHz，若插点为预设标准采样频率为44.1KHz，则需要在图2(a)的每1个点数在原长度范围内扩展成4个同样的点，生成如图4所示的的4点倍率S域曲线的示例图。
插点模块108将读取模块104所读取的音频数据的原始点数按照倍率S域曲线进行插点运算。在本实施方式中，图3(b)的音频数据按照图4的4点倍率S域曲线进行插点运算后的音频数据参阅图3(c)。在本实施方式中，插点模块108是根据所选择的倍率S域曲线对原始点数进行直线插点运算。在本发明中，音频处理装置10通过插点模块108的插点运算将高频信号加入原来的音频数据中，以此来提高低码率音频的音质。
如图3(c)所示，在i与i+1之间插入的点数是图4中的16-1＝15点。
插入的每点频率是(i+1点的频率-i点的频率)*倍率S域曲线的对应j点的百分比。
输出模块109输出插点模块108的插点运算后的音频数据，以便后续解码。
判断模块110用于判断是否还存在待处理的音频数据，并当存在待处理的音频数据时，通知读取模块104继续读取音频数据。
在本发明中，音频处理装置10通过插点运算将高频信号加入原来的频谱中，以此提高低码率音频的音质。
请参阅图5，所示为本发明音频处理方法实施方式的流程图。在本实施方式中，音频处理方法通过图1所示音频处理装置10来实现。
在步骤S201中，S域曲线存储模块102提供各种S域曲线，分别与处理器101的不同工况下的利用率相对应。在本实施方式中，S域曲线是由不同点数按照频率变化的百分比排列而成，不同点数的S域曲线对应不同工况下的处理器101利用率。
在步骤S202中，倍率S域曲线存储模块105提供各种倍率S域曲线。
在步骤S203中，读取模块104读取固定长度的音频数据。在本实施方式中，音频数据包括采样频率与原始点数。参阅图3(b)的音频数据示例图，在本实施方式中，音频数据的采样频率为11.025KHz，在固定长度下的原始点数为4点。
在步骤S204中，S域曲线选择模块103判断处理器101的利用率，并根据处理器101的利用率在S域曲线存储模块102中选择S域曲线。在本实施方式中，可以灵活选择不同的S域曲线。当处理器101利用率较高时，选用较低的点数，可以避免给处理器101造成更大的负担，而当处理器101利用率较低时，选用较高的点数，可以合理利用处理器101的资源。例如，若处理器101的利用率在87％，则选用4点S域曲线，参阅图2(a)。
在步骤S205中，倍率S域曲线选择模块106读取音频数据的采样频率。如图3(a)的采样频率为11.025KHz。
在步骤S206中，倍率S域曲线选择模块106判断倍率S域曲线存储模块105中是否存在与当前采样频率及当前S域曲线对应的倍率S域曲线。
若不存在，则执行步骤S207，倍率S域曲线生成模块107生成与当前采样频率及当前S域曲线对应的倍率S域曲线。例如，图3(b)的音频数据，采样频率为11.025KHz，若插点为预设标准采样频率为44.1KHz，需要在图2(a)的每1个点数在原长度范围内扩展成4个同样的点，生成图4的4点倍率S域曲线的示例图。
若存在或已经生成倍率S域曲线，则执行步骤S208，插点模块108将读取模块104中的音频数据的原始点数按照倍率S域曲线进行插点运算。参阅图3(c)所示，插点模块108是根据倍率S域曲线对原始点数进行直线插点运算。在本发明中，音频处理装置10通过插点运算将高频信号加入原来的音频数据中，以此提高低码率音频的音质。
如图3(c)所示，在i与i+1之间插入的点数是图4中的16-1＝15点。插入的每点频率是(i+1点的频率-i点的频率)*倍率S域曲线的对应j点的百分比。
在步骤S209中，输出模组109输出插点运算后的音频数据，以便进行后续的解码处理。
在步骤S210中，判断模组110判断是否还存在待处理的音频数据。若有，则返回步骤S203，通知读取模块104继续读取。若无，则结束。
参阅图6，所示为图3(b)未经音频处理的音频数据与图3(c)经音频处理后的音频数据的效果对比图。图6(a)与图6(b)分别是未经音频处理及音频处理后的音频数据分贝图，可以看出声音的大小并无明显变化。图6(c)是未经音频处理的音频数据频率图，以短时傅里叶变换(short time fourier transform，STFT)分析，其频率分布于0-5KHz之间，声音非常低沉，图6(d)是音频处理后的音频数据的频率图，其频率分布于0-15KHz之间，5KHz以上的高频被补足，声音更加真实、自然。

Claims (12)

1.一种音频处理装置，具有处理器，其特征在于，所述音频处理装置包括：
S域曲线存储模块，用于存储各种S域曲线，所述S域曲线分别与所述处理器不同工况下的利用率相对应；
倍率S域曲线存储模块，用于存储各种倍率S域曲线；
S域曲线选择模块，用于根据所述处理器当前利用率从所述S域曲线存储模块中选择合适的S域曲线；
读取模块，用于读取音频数据，所述音频数据包括采样频率与原始点数；
倍率S域曲线选择模块，用于根据所选择的S域曲线与所述采样频率从所述倍率S域曲线存储模块中选择倍率S域曲线；
插点模块，用于根据所选择的倍率S域曲线对所述原始点数进行插点运算；以及
输出模块，用于输出所述插点运算后的音频数据。
2.如权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，所述S域曲线由不同点数按照频率变化的百分比排列而成。
3.如权利要求2所述的音频处理装置，其特征在于，所述处理器不同工况下的利用率与不同点数的S域曲线相对应。
4.如权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，还包括倍率S域曲线生成模块，用于当所述倍率S域曲线选择模块从所述倍率S域曲线存储模块中选择不到对应的倍率S域曲线时，生成对应的所述倍率S域曲线，并提供给所述倍率S域曲线存储模块进行存储。
5.如权利要求4所述的音频处理装置，其特征在于，所述倍率S域曲线生成模块根据所选择的S域曲线与所述采样频率生成所述倍率S域曲线。
6.如权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，还包括判断模块，用于判断是否还存在待处理的音频数据，并当存在时，通知所述读取模块继续读取音频数据。
7.如权利要求1所述的音频处理装置，其特征在于，所述插点模块根据所述倍率S域曲线对所述原始点数进行直线插点运算。
8.一种音频处理方法，应用于具有处理器的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理方法包括：
提供各种S域曲线，分别与所述处理器不同工况下的利用率相对应；
提供各种倍率S域曲线；
读取固定长度的音频数据，所述音频数据包括采样频率与原始点数；
判断处理器的利用率，并根据所述利用率选择对应的S域曲线；
根据所选择的S域曲线与所述采样频率选择倍率S域曲线；
根据所选择的倍率S域曲线对所述原始点数进行插点运算；及
输出所述插点运算后的音频数据。
9.如权利要求8所述音频处理方法，其特征在于，所述根据所选择的S域曲线与所述采样频率选择倍率S域曲线的步骤包括：
判断是否存在对应的倍率S域曲线；
若存在，则选择所对应的倍率S域曲线；或
若不存在，则生成对应的倍率S域曲线，并存储。
10.如权利要求8所述的音频处理方法，其特征在于，所述插点运算是根据倍率S域曲线对所述原始点数进行直线插点。
11.如权利要求8所述的音频处理方法，其特征在于，还包括：
判断是否还存在待处理的音频数据；
若存在，则继续读取音频数据；或
若不存在，则结束音频处理。
12.如权利要求8所述的音频处理方法，其特征在于，所述S域曲线由不同点数按照频率变化的百分比排列而成。
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