CN102113313A

CN102113313A - 处理音频信号的方法和装置

Info

Publication number: CN102113313A
Application number: CN2009801297845A
Authority: CN
Inventors: 文种何; 吴贤午; 李凖一; 李铭勋; 郑亮源
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: WO2010013943A2; TW201025843A; US8374361B2; US8284959B2; KR101612702B1; WO2010013944A3; EP2149983A1; TWI416868B; TW201011740A; KR101599535B1; WO2010013944A2; EP2151920B1; WO2010013943A3; CN102113312A; KR20110042084A; TWI397059B; EP2151920A1; US20100027812A1; US20100027811A1; CN102113312B

Abstract

公开了一种用于控制音频信号的音量的装置及其方法，可以通过使用非线性增益曲线和输入信号的目标音量来控制输入信号的音量。本发明包括接收输入信号和用于控制输入信号的音量的参考信息；以及使用参考信息来调整输入信号的音量，其中，所述参考信息包括用于指示输入信号的特性的元数据、用于指示装置附近环境的特性的输出环境信息、和从存储器发送的所存储的参考信息中的至少一个。因此，本发明能够通过使用参考信息，例如，元数据、外部环境信息和所存储的参考信息来自适应地控制输入信号的音量。

Description

处理音频信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于控制音频信号的音量的装置及其方法。尽管本发明适合更宽范围的应用，但是其特别适用于使用参考信息或目标音量信息/非线性增益曲线来自动控制输入信号的音量。

背景技术

近来，诸如TV、计算机、移动设备等的电子设备广泛用于各种商业和娱乐目的。由于许多用户使用这些设备用于各种目的，因此从这些设备输出的音频信号有时候会打扰其他人。

发明内容

技术问题

然而，在原封不动地输出电子设备所接收的音频信号的情况下，音量可能高到干扰其他人，或者由于音量低而导致用户不能收听期望的音频信号。

此外，在以预定条件控制所接收的音频信号的音量的情况下，音频信号的特性被忽略从而导致用户收听到失真的音频源。

技术方案

因此，本发明涉及一种控制音频信号的音量的装置及其方法，本质上消除了由于现有技术的限制和缺陷而导致的一种或多种问题。

本发明的目的在于提供一种用于控制音频信号的音量的装置及其方法，可以通过使用非线性增益曲线和输入信号的目标音量来控制输入信号的音量。

本发明的另一目的在于提供一种控制音频信号的音量的装置及其方法，使用参考信息自适应地控制输入信号的音量。

本发明的另一目的在于提供一种控制音频信号的音量的装置及其方法，可以通过使用从音频信号的解码装置附近的外部环境获得的外部环境信息来控制输入信号的音量。

技术效果

因此，本发明提供了如下效果和/或优点。

第一，使用指示输入信号的音量与输出信号的音量之间关系的非线性增益曲线来控制输入信号的音量。因此，本发明能够减小或扩展输出音量的动态范围。

第二，本发明能够使用描述输入信号的特征的元数据作为参考信息，根据输入信号的类型、输入信号的频道等来控制音量。

第三，本发明能够使用从音频信号的解码装置附近的外部环境测量的外部环境信息作为参考信息，适应于外部环境的影响而控制输入信号的音量。

第四，本发明能够使用从存储器接收的先前存储的存储参考信息作为参考信息，在考虑用户的特性的情况下自动控制输入信号的音量。

第五，先前帧的增益被用于控制当前帧中输入信号的音量。因此，本发明能够控制输入信号的输出音量以避免根据帧的相当大的音量波动。

附图说明

被包括进来以提供对本发明的进一步理解并且被并入且构成本申请的一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于控制音频信号的音量的装置的框图；

图2是根据本发明一个实施例的图1所示的音量测量单元的框图；

图3至图5是图1所示的参考信息测量单元的各种实施例的框图；

图6是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的装置的框图；

图7是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的装置的框图；

图8是在图7所示的音频信号音量控制装置中控制输入信号的音量的方法的流程图；

图9和图10是用于控制音频信号的音量的装置的各种实施例的框图；

图11A至图11E是根据本发明另一实施例的音频信号解码装置的示图；

图12是根据本发明另一实施例的通过使用非线性增益曲线计算增益来控制输入信号的音量的音频信号音量控制装置的框图；

图13是根据本发明另一实施例的通过使用先前增益和非线性增益曲线计算第一增益和第二增益来控制输入信号的音量的音频信号音量控制装置的框图；

图14A和图14B是本发明另一实施例使用的非线性增益曲线的示例的曲线图；以及

图15和图16是示出本发明另一实施例使用的非线性增益曲线的详细参数的曲线图。

具体实施方式

本发明的另外的特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地将通过该描述而变得显而易见，或者可以通过本发明的实践而习得。可以通过撰写的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些和其它优点以及根据本发明的目的，如在此具体实现和广泛描述的，一种控制音频信号的输出的方法包括：接收输入信号和用于控制输入信号的音量的参考信息；以及使用参考信息调整输入信号的音量，其中，所述参考信息包括指示输入信号的特性的元数据、指示装置附近环境的特性的输出环境信息和从存储器发送的所存储的参考信息中的至少一个。

优选地，在元数据指示输入信号是音乐信号的情况下，不调整输入信号的音量。

更优选地，当在元数据指示输入信号的频道时，以与元数据指示的频道相应的预定音量来调整输入信号的音量。

优选地，控制音频信号的输出的方法还包括：通过测量装置附近环境的照明强度而产生外部环境信息，其中，音量的调整在输出环境信息超过阈值的情况下增加输入信号的音量，在输出环境信息小于阈值的情况下减小输入信号的音量。

优选地，控制音频信号的输出的方法还包括：测量输入信号的重放音量；当重放音量超过阈值时，测量输入信号的重放时间，其中，在重放时间超过时间阈值的情况下减小输入信号的音量。

优选地，所存储的参考信息指示作为存储器中所存储的先前用户输入信息的、与特定频道相应的音量。

优选地，所存储的参考信息是存储器中存储的训练信号，并在输入所存储的参考信息的情况下减小输入信号的音量。

优选地，控制音频信号的输出的方法还包括：接收用于限制输入信号的最大音量的最大音量限制，其中，输入信号的音量被调整为最大音量限制以下。

为了实现这些和其它优点以及根据本发明的目的，一种控制音频信号的输出的装置，包括：音量确定单元，用于测量输入信号的音量；参考信息测量单元，用于测量参考信息中的参考音量，以调整输入信号的音量；存储器，用于存储先前输入的信息；定时器，用于测量输入信号的重放时间或呈现时间(present time)；以及音量控制单元，用于通过使用参考音量来调整输入信号的音量，其中，所述参考信息包括指示输入信号的特性的元数据、指示装置附近环境的特性的输出环境信息和从存储器发送的所存储的参考信息中的至少一个。

可以理解，上面的一般性描述和下面本发明的详细描述是示例性和说明性的，并且意在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

现将详细参照本发明的示例性实施例，在附图中图示了其示例。在说明书和权利要求中使用的技术术语或词语不被解释为限定为一般含义或词典含义，而是应该被解释为基于发明人能够适当定义技术术语的概念从而以最佳方式来描述发明人的发明的原理，而与本发明的技术思想相匹配的含义和概念。本公开中公开的实施例和附图中所示的配置仅是一个优选的实施例，并不代表本发明的所有技术思想。因此，可以理解，本发明覆盖在提交本申请时落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。

在本公开中，具体地，本公开中的“信息”是通常包括值、参数、系数、元素等的技术术语，并且其含义有时候被解释为不同的，本发明不对此进行限制。

图1是根据本发明一个实施例的用于控制音频信号的音量的装置100的框图。参照图1，用于主要控制音频信号的音量的装置100包括音量测量单元110、定时器120、存储器130、参考信息测量单元140和音量控制单元150。首先，音量测量单元110接收作为音频信号的输入信号的输入，然后测量音量。在这种情况下，音量可以被表示为输入信号的能量等级、功率或功率近似值等之一，本发明不对此进行限制。另外，音量用作指示信号的音量的技术术语。此外，音量测量单元110能够在时域测量输入信号的音量，或者可以在频域测量音量。在频域中测量的情况下，可以将时域中的输入信号转换为频域中的信号。稍后将参照图2详细解释。

同时，定时器120能够测量输入信号的重放时间，或者可以单独地通知呈现时间。

存储器130可以包括存储介质，其能够预先存储用于控制输入信号的信息以及存储输入信号。另外，存储器130可以存储最终增益，该最终增益被产生以在将来控制输入信号的音量或音量受控的输入信号。稍后将参照包括图7等的附图来详细解释存储器130中存储的信息和该信息控制输入信号的音量的方法。

参考信息测量单元140接收用于控制输入信号的音量的参考信息，然后，能够从接收的参考信息测量参考音量。在这种情况下，参考信息可以包括指示输入信号的特性的至少一个元数据、指示外部环境的特性的外部环境信息和从存储器接收的存储参考信息。参考信息测量单元140产生特定音量值本身作为参考音量，然后将产生的特定音量值输出到音量控制单元150。此外，参考信息测量单元140能够产生和输出增益值，音量控制单元150将增益值应用于输入信号，以提供特定音量值。在参考音量是特定音量值本身的情况下，音量控制单元150还将包括增益计算单元(未在附图中示出)，能够使用特定音量值和输入信号的音量来计算增益。

音量控制单元150使用从参考信息测量单元140输出的参考音量来控制输入信号的音量。如上所述，如果参考音量是特定音量本身，则音量控制单元150包括增益计算单元。在参考音量是增益值的情况下，将增益值应用于输入信号以控制其音量。此外，在音量测量单元110在频域测量输入信号的音量的情况下，音量控制单元150也能够使用参考信息在频域控制音量。

因此，通过分析频域中的声音，可以考虑收听者通过耳朵直接听到的声音的特性。例如，容易感知到可听频带上的声音，而不容易感知到属于可听频带之外的范围的声音。通过考虑这些特性，能够控制输入信号。因此，音量测量单元110和音量控制单元150在频域测量和控制音量，从而可以执行感知编码(perceptual coding)。

图2是根据本发明一个实施例的图1所示的音量测量单元的框图。参照图2，音量测量单元110包括滤波器组111和子带音量确定单元112。滤波器组111可以将输入信号转换到频域输入信号并将其划分为子带。滤波器组111能够在等效矩形带宽频率标度(equvialent rectangular bandwidth frequency scale)(ERB频率标度)中执行频率转换。在这种情况下，ERB频率范围基于人类的频率分辨率且能够实现感知编码。另外，子带音量确定单元112测量由滤波器组111划分的每个子带的音量。

图3至图5是图1所示的参考信息测量单元140的各种实施例的框图。图3至图5示出用于指示输入信号的特性的元数据被作为参考信息输入的情况。

参照图3，参考信息测量单元140A能够接收包括类型信息的元数据的输入。在这种情况下，该类型信息指示输入信号属于一般分类中的指定的一种，该一般分类诸如新闻、电影、音乐广播、戏剧等。在输入信号是新闻的情况下，有必要仅控制与语音范围相应的声音。由于与其余范围相应的信号很可能是噪声，因此音量几乎可以被调整为最低。同时，在输入信号对应于电影的情况下，由于输入信号均匀地分布在所有频带，因此需要与新闻的音量控制不同的音量控制。因此，参考信息测量单元140A使用与预先存储的每个类型信息相应的参考音量来控制输入信号的音量。在这种情况下，可以将与类型信息相应的参考音量存储为查找表(lookup table)等。

同时，如果类型信息指示音乐广播，则可以使用参考信息来控制输入信号的等级。在音乐广播的情况下，由于输入信号的特征在于输入信号的音量变化相当大以及输入信号在整个频带上均匀分布，因此通过使用参考信息来控制输入信号的音量，从而声音源失真，这是可能的。因此，在作为参考信息输入的元数据指示音乐广播的情况下，可以在不控制输入信号的音量的情况下输出原封不动的输入信号。

可以按照各种方式确定元数据是否指示音乐广播。第一，指示音乐广播的信息可以直接包括在元数据中。第二，在已经检查过EPG(电子节目指南)之后，如果词语“音乐”包括在节目标题或内容中，则可以确定为音乐广播。第三，如果类型分类器(genre classifier)(没有在附图中示出)包括在参考信息测量单元140A中，则能够使用除了元数据之外的信息确定是否为音乐广播。第四，在已经分析了输入信号的特定频率的功率值之后，如果信号的音量波动宽度相当大且输入信号在整个频带上均匀分布，则可以确定为音乐广播。

参照图4，参考信息可以是包括频道信息的元数据。在这种情况下，频道信息可以包括指示广播频道的信息或者指示与广播频道相应的参考音量的信息。如果切换频道，则可以将频道信息输入到参考信息测量单元140B。如果发生频道切换，则选择与切换的频道相应的音量，然后将其作为参考音量输出。

同时，尽管与切换的频道相应的音量可以具有固定值，但是可以存储每个频道的平均音量以使用以便减小频道间偏差。例如，如果频道A一周的平均音量是(ref+A)dB，且频道B一周的平均音量是(ref-B)dB，如果频道被切换到频道A，则在以-A dB修改音量之后，能够控制输入信号的音量。

参照图5，根据本发明一个实施例的参考信息测量单元140C使用户能够选择音量控制的强度。

由于参考信息测量单元140C提供了与控制模式相应的参考音量的设置，因此如果控制模式信息包括在元数据中，则能够输出相应的参考音量。可以使用用户界面(UI)将控制模式信息输入到参考信息测量单元140C。

图6是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的装置600的框图。

参照图6，用于控制音频信号的音量的装置600包括音量测量单元610、外部环境检测单元620、参考信息测量单元630和音量控制单元640。由于音量测量单元610和音量控制单元640具有与图1所示的音量测量单元110和音量控制单元150相同的配置和功能，因此在下面的描述中省略它们的细节。

外部环境检测单元620测量音频信号音量控制装置附近的外部环境，从而产生外部环境信息。另外，外部环境检测单元620包括照明检测单元621和信号检测单元622。照明检测单元621测量所述装置附近的环境的照明(亮度)。在这种情况下，可以使用照度计。信号检测单元622通过接收器等接收所述装置附近的外部环境的周围声音，然后测量周围声音的音量。

不同于图1所示的先前的参考信息测量单元140，参考信息测量单元630包括外部环境信息接收单元632和参考音量确定单元631。外部环境信息接收单元632从外部环境检测单元620接收外部环境的照明强度或周围声音的音量。同时，参考音量确定单元631能够使用预设的照明/音量与参考音量等之间的查找表来输出与外部环境的照明强度或周围声音的音量相应的参考等级。在这种情况下，查找表可以存储在参考音量确定单元631中，或者可以存储在图1所示的存储器130中。

在从照明检测单元621输入外部环境的照明强度作为外部环境信息的情况下，如果照明强度高，则能够输出高参考音量。如果照明强度低，则能够输出低参考音量。同时，在从信号检测单元622输入周围声音的音量的情况下，与周围声音的音量成比例地输出较高的参考音量。因此，能够自适应地控制输入信号的音量。

此外，在输入信号是视频信号的情况下，能够使用照明检测单元621所测量的外部环境的照明强度来控制视频信号的亮度(在附图中没有示出)。如果外部环境的照明强度低，则用户能够感觉视频信号的亮度相对高。如果外部环境的照明强度高，则用户能够感觉视频信号的亮度相对低。因此，如果照明检测单元621所测量的外部环境的照明强度低，则控制输入视频信号的亮度为低。如果照明检测单元621所测量的外部环境的照明强度高，则控制输入视频信号的亮度为高。因此，能够增强敏感度。

此外，在将特定信号输入到存储器(在附图中没有示出)的情况下，能够保存存储参考信息以输出相应的音量或增益值。因此，如果将存储的特定信号从外部环境输入到信号检测单元622，则参考信息测量单元630从存储器接收存储参考信息的输入，然后能够输出参考音量或增益值。例如，如果有电话铃或门铃声，则收听者主要控制音频信号的音量降低。

因此，在电话铃声、门铃声等已经作为存储参考信息而与相应的音量或增益值一起存储在存储器中之后，能够通过使用存储的信息作为参考信息来控制输入信号的音量从而为收听者提供方便。

图7是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的装置700的框图。

参照图7，用于控制音频信号的音量的装置700包括音量测量单元710、定时器720和音量控制单元730。音量测量单元710在频域测量输入信号的重放音量v。定时器720能够测量输入信号的重放时间t。同时，音量控制单元730能够参照输入信号的重放音量和重放时间来控制输入信号的音量。

图8是在图7所示的音频信号音量控制装置中控制输入信号的音量的方法的流程图。

参照图8，测量输入信号的重放音量[S810]。在这种情况下，确定重放音量v是否超过特定值(V_thr，音量阈值)[S820]。如果重放音量v等于或小于该特定值，则在不控制输入信号的音量的情况下，原封不动地输出输入信号[S860]。

反之，如果重放音量v超过特定值，则测量输入信号的重放时间t[S830]。然后，确定重放时间t是否超过特定值(T_thr，时间阈值)[S840]。如果重放时间t等于或小于特定值，则在不控制输入信号的音量的情况下，原封不动地输出输入信号[S860]。如果重放时间t大于特定值T_thr，，则降低输入信号的音量，以防止听力(audibility)损害，并且同时显示报警消息(例如，文本通知“由于长时间收听可能会导致听力损害”，等等)[S850]。

长时间收听响亮的信号可能导致听力损害。在使用诸如移动电话、MP3、蓝牙耳机等的移动设备收听响亮声音的情况下，由于很难听到周围的声音而导致可能发生事故。因此，能够通过使用重放时间和重放音量来控制输入信号的音量从而防止这些问题。

图9和图10是用于控制音频信号的音量的装置的各种实施例的框图。

参照图9，用于控制音频信号的音量的装置900包括音量测量单元910、存储器920、参考信息测量单元930和音量控制单元940。由于音量测量单元910和音量控制单元940具有与图1所示的音量测量单元110和音量控制单元150相同的配置和功能，因此在下面的描述中省略它们的细节。

存储器920可以在其中存储用户输入和收听历史。例如，指示关于特定频道的用户所输入音量的平均值的信息、指示在特定类型中用户所输入音量的平均值的信息等可以被作为参考信息而存储。

参考信息测量单元931包括用户特性分析单元931和参考音量确定单元932。用户特性分析单元931从存储器920接收存储参考信息的输入，然后分析接收的存储参考信息。例如，从存储器920输入的参考信息可以指示在20:00～23:00期间用户经常控制输出音量为32dB，并且在10:00～15:00期间用户经常控制输出音量为45dB。在这种情况下，用户特性分析单元931分析输入信息且测量呈现时间。如果测量的呈现时间对应于20:00～23:00，则用户特性分析单元931输出用于指示优先控制输出音量为32dB的信息。

参考音量确定单元932确定参考音量，以用于通过使用从音量测量单元910输入的输入信号音量和从用户特性分析单元931输入的信息来控制输入信号。

通过使用参考音量来控制输入信号的音量，音量控制单元940能够输出其上具有用户收听历史的信号。

参照图10，音量测量单元1020可以接收最大音量限制值以及上述参考信息的输入。这可以作为存储参考信息从存储器输入，或者可以由用户输入。如果输入最大音量限制值以及参考信息，则音量控制单元1020能够通过最优先地将最大音量限制值应用于输入信号来控制音量。

因此，如果使用最大音量限制值，则当在晚上的稍晚时间打开用于输出音频信号的设备时，能够防止大声地输出输入信号。因此，能够避免响亮的声音所引起的不便。

图11A至图11E是根据本发明另一实施例的音频信号解码装置的示图，其中，其他算法可以与上述音频信号音量控制装置一起使用。

参照图11A和图11B，在频域实现根据本发明一个实施例的其他算法和音频信号音量控制装置(以下称为音量控制器)。在提供相同的频率分辨率和时间单元的情况下，其它算法1120a/1130b和音量控制器1130a/1120b在频域彼此关联，并且仅执行一次FFT和IFFT运算。此外，由于一些参数可用于其他算法和音量控制器两者，因此能够增强大量操作。参照图11A，其他算法1120a在音量控制器1130a之前被应用于输入信号。参照图11B，其他算法和音量控制器1130a以相反顺序被应用于输入信号，如果必要可以修改。

图11C和图11D示出指示尽管支持频域中的操作但是其他算法1120c/1120d和音量控制器1150c/1140d在时域彼此关联的另一实施例。在这种情况下，能够直接输出仅对其应用了其他算法1120c/1120d的输入信号[Output 1]。可选地，能够输出通过将音量控制器1150c/1140d应用于其而控制其音量的输入信号[output 2]。

此外，图11E示出指示独立地应用其他算法1110e和音量控制器1120e的另一实施例。

图12是根据本发明另一实施例的通过使用非线性增益曲线来计算增益从而控制输入信号的音量的音频信号音量控制装置的框图。

参照图12，音频信号音量控制装置120包括音量测量单元1210、存储器1220、第一增益计算单元1230、第一增益修改单元1240、第二增益计算单元和音量控制单元。音量测量单元1210能够测量输入信号的音量。测量音量的方法与图1所示的音量测量单元110的测量方法相同，将省略其详细描述。

存储器1220存储用于指示输入信号的目标音量的目标音量信息以及用于指示输入信号与输出信号音量之间关系的非线性增益曲线。

增益计算单元1230从存储器1220接收目标音量信息和非线性增益曲线的输入，并且从音量测量单元1210接收所测量的音量的输入，然后增益计算单元1230能够确定用于调整输入信号的音量的增益。

在这种情况下，能够通过使用非线性信息来产生可用的非线性增益曲线。非线性信息指示具有非线性特性，并且其包括用于指示在压缩输入信号的音量时的压缩程度的音量压缩器强度信息、用于指示在扩展输入信号的音量时的扩展程度的音量扩展器强度信息、用于指示替代于控制输入信号的音量而被忽视(bypassed)的音量的目标音量、用于指示与有必要被最大压缩的输入信号相应的参考音量的最大压缩音量和用于指示与有必要被最小压缩的输入信号相应的参考音量的最小压缩音量中的至少一个。

同时，根据本发明的一个实施例，可以使用最大压缩音量和最小压缩音量通过修改线性增益曲线来产生非线性增益曲线，其中，使用音量压缩器强度信息、音量扩展器强度信息和目标音量来产生线性增益曲线。稍后将参照图15和图16详细解释相关参数。

因此，如果非线性增益曲线用于调整输入信号的音量，则根据输入信号的特性来减小或扩展输出音量的动态范围。

图13是根据本发明另一实施例的通过使用非线性增益曲线来计算第二增益从而控制输入信号的音量的音频信号音量控制装置的框图。

参照图13，音频信号音量控制装置1300包括音量测量单元1310、存储器1320、第一增益计算单元1330、第一增益修改单元1340、第二增益计算单元1350和音量控制单元1360。音量测量单元1310能够测量在当前帧中输入信号的音量。测量音量的方法与图1所示的音量测量单元110的测量方法相同，将省略其详细描述。

存储器1320可以存储用于指示当前帧中输入信号的目标音量的目标音量信息、先前帧中输入信号的先前增益、以及用于指示输入信号与输出信号的音量之间的关系的非线性增益曲线。

第一增益计算单元1330从存储器1320接收目标输出信息的输入，从音量测量单元1310接收所测量的音量的输入，然后能够使用输入来确定用于当前帧中输入信号的第一增益。优选地，从目标输出信息获得当前帧中的目标音量，计算所测量的输入信号的音量与目标音量之间的差值，然后通过将差值应用于输入信号来执行比较。因此，将能够使用补偿的输入信号和最初输入的信号来确定第一增益。在这种情况下，增益是增益值并且指示被应用于输入信号以产生最终输出信号的音量的值。

然而，在使用上述方法确定的第一增益来控制输入信号的音量的情况下，控制器音量波动可能相当大。因此，可能出现振鸣(howling)。

因此，有必要将在第一增益上反映用于先前帧中输入信号的增益(先前增益)。根据本发明的一个实施例，如上所述，第一增益修改单元1340产生通过将从存储器1320输入的用于先前帧中输入信号的先前增益应用于第一增益而修改的修改后的第一增益，以防止振鸣现象。优选地，能够通过将第一增益与先前增益之间的差值应用于第一增益来产生修改后的第一增益。

第二增益确定单元1350使用从存储器1320输入的非线性增益曲线根据修改后的第一增益来确定第二增益。在这种情况下，可以使用用于指示在压缩输入信号的音量时的压缩程度的音量压缩器强度信息、用于指示在扩展输入信号的音量时的扩展程度的音量扩展器强度信息、用于指示替代于控制输入信号的音量而被忽视的音量的目标音量、用于指示与有必要被最大压缩的输入信号相应的参考音量的最大压缩音量、和用于指示与有必要被最小压缩的输入信号相应的参考音量的最小压缩音量中的至少一个来产生可用的非线性增益曲线。

优选地，在本发明中，音量压缩强度信息β_c是按照以下方式来控制整个音量的动态范围减小的信息，即，如果被压缩器用作为信息的输入信号的音量大，则控制音量减小，如果输入信号的音量小，则控制音量增加。相反，音量扩展器强度信息β_E是按照以下方式来控制整个音量动的态范围增加的信息，即，如果被扩展器用作为信息的输入信号的音量大，则控制音量进一步增加，如果输入信号的音量小，则控制音量进一步减小。此外，最大压缩音量C_Tm指示用于减小输入信号的音量的上限值，最小压缩音量E_Tm指示用于减小输入信号的音量的下限值。

图14A和图14B是本发明另一实施例使用的非线性增益曲线的示例的曲线图。参照图14A，当输入信号的音量小时，通过应用较大值的增益来控制音量相对增加较多。如果输入信号的音量大，则能够使音量相对增加较小。参照图14B，仅当输入信号具有特定音量值时，能够控制音量相对地增加。因此，根据本发明的一个实施例，使用非线性增益曲线控制输入信号，从而如果必要可以可变地控制输入信号的动态范围。

音量修改单元(音量控制单元)1360以将第二增益应用于当前帧中的输入信号的方式来控制输入信号的音量从而产生输出信号。因此，由于使用先前增益和非线性增益曲线产生第二增益，因此能够防止由于输出信号动态范围过大而导致出现振鸣，或者能够防止输出波动信号。同时，音量修改单元1260能够在频域中控制输入信号的音量。

此外，存储在存储器1320中的先前增益可以包括用于先前帧中输入信号的第二增益。在已经修改了输入信号之后，可以将用于当前帧中输入信号的第二增益存储在存储器1220中。

图15和图16是示出本发明另一实施例使用的非线性增益曲线的详细参数的曲线图。图15和图16将输入信号和输出信号音量之间的关系示出为非线性增益曲线。具体地，图15示出起到用于减小输入信号的音量动态范围的压缩器作用的非线性增益曲线。图16示出起到压缩器作用(如果输入信号等于或大于预定值)以及起到用于增加输入信号的音量动态范围的扩展器作用(如果输入信号小于预定值)的非线性增益曲线。

参照图15，水平轴指示输入信号的音量，垂直轴指示输出信号的音量。第一，非线性增益曲线能够使用音量压缩器强度、音量扩展器强度和目标音量来产生线性增益曲线。在这种情况下，如果输入信号大于限制器阈值(LT)，则不考虑输入信号的音量而输出统一音量。如果输入信号等于或小于LT，则根据由音量压缩器强度确定的线性斜率曲线来确定输入信号的音量。然而，在使用线性斜率曲线控制输入信号的音量的情况下，在输出信号中可能出现振鸣。

因此，根据本发明一个实施例的音频信号音量控制器通过进一步使用最大压缩音量来产生非线性增益曲线，从而减小或解决上述问题。

再次参照图15，通过使用压缩器阈值(CT)、压缩器强度参数(β_c1，β_c2)和参考目标(CT_m1或CT_m2)，来修改线性增益曲线，从而产生非线性增益曲线，该压缩器阈值(CT)指示不控制以用户特定音量所输入的信号的音量等级而被完全忽视(solely bypassed)的点，该压缩器强度参数(β_c1，β_c2)指示所具有的音量的范围在CT和LT之间的输入信号的音量的减小程度以及所具有的音量小于CT的输入信号的音量的增加程度，参考目标(CT_m1或CT_m2)指示在所具有的音量在CT和LT之间的输入信号之中或者在所具有的音量小于CT的输入信号之中有必要被最大压缩的输入信号所对应的输出音量。在这种情况下，可以以参考目标为中心进一步增加用于输入信号的压缩器的效果。在通过上述方法产生非线性增益曲线的情况下，可以看出，在参考目标周围进一步减小输入信号的输出音量的动态范围。

图16示出在预定值(ET＝CT)以上的范围内起到压缩器作用或者在预定值以下的范围内起到扩展器作用的非线性增益曲线。与非线性增益曲线类似，使用压缩器强度参数和参考目标来确定被应用于CT以上的输入信号以起到压缩器作用的非线性增益曲线。与压缩器类似，扩展器能够进一步减小特定音量周围的音量的动态范围。在这种情况下，使用ETM，能够确定被应用于CT以下的输入信号的非线性增益曲线，其中该ETM是在减小所具有的音量在CT以下的输入信号时与有必要被最小压缩的输入信号的音量相应的参考音量。在通过上述方法产生非线性增益曲线的情况下，可以看出，在非线性增益曲线起到压缩器作用的音量范围内，在参考目标周围进一步减小输入信号的输出音量的动态范围。

因此，使用非线性增益曲线而不使用现有技术的线性增益曲线，能够减小输出信号的音量动态范围。因此，本发明能够减小由于相当大的波动而导致出现的振鸣或不舒适的信号。

尽管已经参照其优选实施例在此描述和示出了本发明，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在此作出的各种修改和变化对于本领域的技术人员将是明显的。因此，本发明意在覆盖所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。

工业应用

因此，本发明可应用于编码和解码音频信号。

Claims

1.一种在音频信号的解码装置中控制音频信号的方法，包括：

接收输入信号和用于控制所述输入信号的音量的参考信息；以及

使用所述参考信息调整所述输入信号的音量，

其中，所述参考信息包括用于指示所述输入信号的特性的元数据、用于指示所述装置附近环境的特性的输出环境信息、和从存储器发送的所存储的参考信息中的至少一个。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述元数据指示所述输入信号是音乐信号的情况下，不调整所述输入信号的音量。

3.如权利要求1所述的方法，其中，当所述元数据指示所述输入信号的频道时，根据与所述元数据所指示的频道相对应的预定音量来调整所述输入信号的音量。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

通过测量装置附近环境的照明强度来产生外部环境信息，

其中，音量的调整在所述输出环境信息超过阈值的情况下增加所述输入信号的音量，在所述输出环境信息小于阈值的情况下减小所述输入信号的音量。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

测量所述输入信号的重放音量；

当所述重放音量超过阈值时，测量所述输入信号的重放时间，

其中，在所述重放时间超过时间阈值的情况下减小所述输入信号的音量。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所存储的参考信息指示作为存储器中存储的先前用户输入信息的、与特定频道相对应的音量。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所存储的参考信息是存储器中存储的训练信号，在所存储的参考信息输入的情况下减小所述输入信号的音量。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

接收用于限制所述输入信号的最大音量的最大音量限制，

其中，所述输入信号的音量被调整为在所述最大音量限制以下。

9.一种控制音频信号的装置，包括：

音量确定单元，用于测量输入信号的音量；

参考信息测量单元，用于从参考信息测量参考音量，以调整所述输入信号的音量；

存储器，用于存储先前输入的信息；

定时器，用于测量所述输入信号的重放时间或呈现时间；以及

音量控制单元，用于通过使用所述参考音量来调整所述输入信号的音量，

其中，所述参考信息包括用于指示所述输入信号的特性的元数据、用于指示装置附近环境的特性的输出环境信息、和从存储器发送的所存储的参考信息中的至少一个。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述音量确定单元包括：

滤波器组，用于将输入信号转换为频域的子带信号；以及

子带音量测量单元，用于测量所述子带信号的音量。

11.如权利要求9所述的装置，还包括：

外部环境检测单元，其包括用于测量所述装置附近环境的照明强度的照明检测单元，和用于测量周围信号的音量的信号检测单元，以及

其中，所述参考信息测量单元包括外部环境信息接收单元和参考音量确定单元，所述外部环境信息接收单元接收从所述外部环境检测单元输出的外部环境信息，所述参考音量确定单元通过使用所述外部环境信息来确定参考音量以调整所述输入信号的音量。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述参考音量确定单元使用所述外部环境信息以及存储器中所存储的照明强度与输出信号的音量之间的关系。

13.如权利要求9所述的装置，其中，所述音量控制单元在所测量的重放音量超过音量阈值并且所测量的重放时间超过时间阈值的情况下减小所述输入信号的音量。

14.如权利要求13所述的装置，还包括：

显示单元，用于显示指示有关听力损害的危险的警告消息。

15.如权利要求9所述的装置，其中，所述参考信息测量单元包括用户特征分析单元和参考音量确定单元，所述用户特征分析单元用于分析所存储的参考信息，所述所存储的参考信息指示作为存储器中存储的先前用户输入信息的、与特定频道相应的音量，所述参考音量确定单元用于从分析后的所存储的参考信息来确定参考音量以调整所述输入信号的音量。