CN102447445A - 一种音频参数均衡的方法和音频参数均衡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种音频参数均衡的方法和音频参数均衡器，所述方法包括：通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。通过本发明能够减少参数均衡处理中的运算量，且实现简单。

Description

一种音频参数均衡的方法和音频参数均衡器

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，特别是涉及一种音频参数均衡的方法和一种音频参数均衡器。

背景技术

音频均衡器通过调整不同频带信号的增益实现摇滚，流行等各种音效。按照调整参数范围的不同，均衡器分为图形均衡器和参数均衡器两种。对于图形均衡器，是一些并联的带通滤波器，它们接收相同的输入信号，但每个滤波器各频带的中心频率和带宽为设定值，用户只能通过调整各频带的增益值来控制对各频带信号增强或削弱的幅度。另一种是参数均衡器也是一些带通滤波器的组合，除了频带增益外，它还允许用户调整各频带的中心频率和带宽，具有最大的灵活性，图形均衡器的控制细致程度不如参数均衡器，可以说图形均衡器是参数均衡器的一个子集。

基于无限脉冲响应(IIR，Infinite Impulse Response)或有限冲激响应(FIR，Finite Impulse Response)带通滤波器的参数均衡器的设计思想一般是根据用户设定的中心频率和带宽参数，同步计算和更新各个带通滤波器的系数。但是带通滤波器的设计算法运算量很大。当用户尝试性的连续调整均衡器参数以获得最佳效果时，如果运算速度不够，滤波器系数的计算和更新过程不能和用户调整过程同步，最后设定的参数可能并不符合用户的要求。此外，这种方法缺乏控制机制，如用户将带宽参数调整到较小值时，由滤波器设计算法得到的滤波器阶数可能相当高，则计算量比较大，设计过程中改变参数时都要重新计算，无法实时实现。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够一种音频参数均衡技术，能够减少参数均衡处理中的运算量，且实现简单。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种音频参数均衡的方法和音频参数均衡器，能够减少参数均衡处理中的运算量，且实现简单。

为了解决上述问题，本发明公开了一种音频参数均衡的方法，包括：

通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；

根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；

通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。

进一步，通过MDCT变换获得N个MDCT谱系数；其中，N为MDCT变换的块长；

则各MDCT谱系数对应的窄带信号带宽

其中，F_s为输入时域音频信号的采样率。

优选的，所述根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，包括：

通过将第b个频带的中心频率F_c[b]除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，0≤k[b]≤N-1；

通过将第b个频带的带宽BW(b)除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数num[b]；

依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

其中，b＝1、2、3....m；m为用户设置的频带个数。

优选的，第b个频带对应的MDCT谱系数的序号k的范围为：[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]]；l[b]、r[b]分别为k[b]号MDCT谱系数左、右两侧谱系数的个数；

当num[b]为奇数时，l[b]＝r[b]；当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＜|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]大1；当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＞|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]小1；其中，l[b]+r[b]+1＝num[b]，F_ca(k[b]-1)为第k[b]-1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，F_ca(k[b]+1)为第k[b]+1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率。

优选的，所述根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整，包括：

依据用户设置的各频带的增益g[b]，依次计算各MDCT谱系数的增益gain[k]，

其中，w_b[k]为与第b个频带增益对应的第k号MDCT谱系数的加权值；

依据增益gain[k]分别对各个谱系数进行增益调整。

优选的，采用线性插值法，并根据第k号MDCT谱系数对应的谱线到第k[b]号MDCT谱系数对应的谱线的距离确定所述w_b[k]，其中：当k＜k[b]-l[b]或者k＞k[b]+r[b]时，w_b[k]取值为零；当k＝k[b]时，w_b[k]取值为一；当k[b]-l[b]≤k＜k[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内正比例取值；当k[b]＜k≤k[b]+r[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内反比例取值。

此外，本发明还公开了一种音频参数均衡器，包括：

MDCT变换模块，用于通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

频带划分模块，用于根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；

增益调整模块，用于根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；

IMDCT变换模块，用于通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。

进一步，MDCT变换模块通过MDCT变换获得N个MDCT谱系数；其中，N为MDCT变换的块长；

则各MDCT谱系数对应的窄带信号带宽

其中，F_s为输入时域音频信号的采样率。

优选的，所述频带划分模块包括：

中心频率序号获取子模块，用于通过将第b个频带的中心频率F_c[b]除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，0≤k[b]≤N-1；

谱系数个数获取子模块，通过将第b个频带的带宽BW(b)除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数num[b]；

谱系数范围确定子模块，用于依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

其中，b＝1、2、3....m；m为用户设置的频带个数。

优选的，第b个频带对应的MDCT谱系数的序号k的范围为：[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]]；l[b]、r[b]分别对应k[b]号谱系数左、右两侧谱系数的个数；

当num[b]为奇数时，l[b]＝r[b]；当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＜|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]大1；当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＞|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]小1；其中，l[b]+r[b]+1＝num[b]，F_ca(k[b]-1)为第k[b]-1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，F_ca(k[b]+1)为第k[b]+1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率。

优选的，所述根增益调整模块包括：

增益参数计算子模块，用于依据用户设置的各频带增益g[b]，依次计算各MDCT谱系数的增益gain[k]，

其中，w_b[k]为第b个频带的第k号MDCT谱系数的加权值；

增益调整子模块，用于依据增益gain[k]分别对各个谱系数进行增益调整。

优选的，采用线性插值法，并根据第k号MDCT谱系数对应的谱线到第k[b]号MDCT谱系数对应的谱线的距离确定所述w_b[k]，其中，当k＜k[b]-l[b]或者k＞k[b]+r[b]时，w_b[k]取值为零；当k＝k[b]时，w_b[k]取值为一；当k[b]-l[b]≤k＜k[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内正比例取值；当k[b]＜k≤k[b]+r[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内反比例取值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明首先采用MDCT变换将输入时域音频信号转换成频域MDCT谱系数，然后根据用户设定的中心频率和带宽定位各频带对应的MDCT谱系数的范围，再根据频带增益和各系数距离中心频率的距离确定各MDCT谱系数的幅度增益值，对MDCT谱系数进行增益调整后进行IMDCT变换得到输出时域信号。在本发明中，由于各MDCT谱系数可以独立的调整幅度，MDCT谱系数作为一个集合对应一个带通滤波器。某带通滤波器中心频率和带宽的改变，由对应分组中选择的MDCT谱系数的序号和个数的改变来模拟，因此该方法具有很强的灵活性。相比传统方法，用户设定不同的中心频率和带宽时，不需要进行带通滤波器的设计和更新，只需相应调整各MDCT谱系数的增益值。

此外，不同于逐点运算的传统方案，本发明可以采用MDCT变换一次处理多个样本点，由于MDCT变换具有成熟的快速算法，因此，本方案具有运算量小的优点。进一步，MDCT变换的运算量只和MDCT变换长度N有关，因此无论用户如何调整参数，本方案的运算复杂度基本不变。

附图说明

图1是本发明一种音频参数均衡的方法实施例一的流程图；

图2是一种音频信号数据MDCT变换的示意图；

图3是一种音频信号数据IMDCT变换的示意图；

图4是本发明一种音频参数均衡的方法实施例二的流程图；

图5是本发明一种音频参数均衡器实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的核心构思之一在于：在实现参数均衡器时，当用户调整频带中心频率和带宽时，不需要计算和更新带通滤波器系数。而是采用一种对多个窄带滤波器的输出(MDCT谱系数)进行分组模拟带通滤波器的方法，即根据用户设定的中心频率和带宽定位各频带对应的MDCT谱系数的范围，再根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整，最后通过IMDCT变换得到输出时域信号。

参照图1，示出了本发明一种音频参数均衡的方法实施例一的流程图，包括：

步骤11，通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

改进的离散余弦变换(Modified Discrete Cosine Transform，MDCT)是一种与傅立叶变换相关的变换，MDCT变换的计算公式为：

$X\left[k\right]=\underset{n=0}{\overset{2n-1}{\mathrm{\Σ}}}\tilde{x}\left[n\right]\·\cos \left\{\mathrm{\π}\frac{[n+(N+1)/2](k+1/2)}{N}\right\},k=0~N-1---\left[1\right]$

上式中，X[k]是通过MDCT变换得到的频域MDCT谱系数，通过MDCT变换获得N个MDCT谱系数，N为MDCT变换的块长，

为输入的时域音频信号x[n]的加窗数据，n，k分别为时域音频信号、频域MDCT谱系数的序号。其中，

$\tilde{x}\left[n\right]=h\left[n\right]\·x\left[n\right],(n=0~2N-1)---\left[2\right]$

本发明实施例中使用的窗函数为正弦窗h[n]，

h[n]＝sin[π(n+1/2)/2N]                                [3]

一次MDCT变换的输入是前后两个信号数据块拼接而成的2N点加窗数据，相邻两次变换的输入数据会共用一个数据块的N点数据，如图2所示，为一种音频信号数据MDCT变换的示意图，其示出了两次变换输入数据的重叠，图中各数据块均含有N点数据。

MDCT变换本质上是一种基于时域混叠消除的滤波器组。各MDCT谱系数X[k]均可看成一个窄带带通滤波器的输出。设输入信号x[n]的采样率为F_s，则各MDCT谱系数对应的窄带信号带宽(对应MDCT变换的各窄带滤波器带宽)均为：

$F_B=\frac{F_s}{2N}---\left[4\right]$

其中，F_s为输入时域音频信号的采样率。各MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率为：

$F_{\mathrm{ca}}\left(k\right)=(k+\frac{1}{2})F_B,k=0~N-1---\left[5\right]$

由[4]可知，在采样率F_s一定时，MDCT变换的块长N越大，F_B越小。一般要求F_B＜30Hz，较小的带宽有利于准确的实现用户设定的各种参数设置。此外，为了符合快速算法的需要，N/2应取为2的整数次幂。

步骤12，根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；

参数均衡器可供调节的频带(也称频段)个数一般在5～30之间，而最常见是10段均衡器。显然，对于图形均衡器，用户仅能改变各频段的增益值。传统方案中，一旦用户改变各频段的中心频率和带宽，就需要重新设计带通滤波器，更新滤波器系数。而本方案中，由于N个MDCT谱系数分别对应N个带宽为F_B的窄带滤波器的输出，可以采用对X[k]进行频带划分的方法，即对X[k]进行分组，一个组中的若干MDCT谱系数作为一个集合对应一个带通滤波器。某带通滤波器中心频率和带宽的改变，由对应分组中选择的MDCT谱系数的序号和个数的改变来模拟。具体的，所述步骤12包括如下子步骤：

子步骤121，计算与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]；

由[5]可知，与中心频率最对应的MDCT谱系数的序号的计算方法为：将第b个频带的中心频率F_c[b]除以滤波带宽F_B，考虑到除得的结果可能为小数，在具体实施中，可以修正为：

$k\left[b\right]=\mathrm{INT}\left(\frac{F_c\left[b\right]}{F_B}\right),0\≤k\left[b\right]\≤N-1---\left[6\right]$

上式中，b＝1、2、3....m，m为用户设置的频带个数，k[b]的取值范围是0～N-1，INT为取整运算，F_c[b]为用户设置的第b个频带的中心频率，F_B为由[4]计算得到的MDCT变换的滤波器带宽。

子步骤122，计算与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数num[b]；

-般的，通过将第b个频带的带宽BW(b)除以滤波带宽F_B得到num[b]，考虑到除得的结果可能为小数，在具体实施中，可以通过四舍五入修正为：

$\mathrm{num}\left[b\right]=\mathrm{INT}(\frac{\mathrm{BW}\left(b\right)}{F_B}+0.5);$

上式中，b的取值范围是1～m，INT为取整运算，BW(b)为第b个频带的带宽。

子步骤123，依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

具体的，第b个频带对应的MDCT谱系数的序号范围为：[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]]；l[b]、r[b]分别对应k[b]号频谱系数左、右两侧谱系数的个数，第b个频段包含的总的谱系数个数满足num[b]＝r[b]+l[b]+1。左、右两侧谱系数的取值具体包括如下三种情况：

1、当num[b]为奇数时，第b个频带对应的各个MDCT谱系数的范围为：以第k[b]号MDCT谱系数为中心，左、右两边分别取相同数目个MDCT谱系数。则，

第b个频带对应的MDCT谱系数的序号范围为： $\left[k\right[b]-\frac{\mathrm{num}\left[b\right]-1}{2},k[b]+\frac{\mathrm{num}\left[b\right]-1}{2}].$

但是，当num[b]为偶数时，以序号为k[b]的MDCT谱系数为中心，-侧的谱系数应比另一侧多一个，则具体由与k[b]号最邻近的两个MDCT谱系数对应的中心频率与F_c[b]的接近程度决定。设定F_ca(k[b]-1)为第k[b]-1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，F_ca(k[b]+1)为第k[b]+1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，均由公式[5]计算得到。

2、当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＜|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，由于左边的第一个谱系数更靠近中心频率，因此左边多一个谱系数，左边最远端的谱系数相对来说离中心频率也会近些。第b个频带对应的各个MDCT谱系数的范围为：以第k[b]号MDCT谱系数为中心，左边比右边多取一个MDCT谱系数。则，

第b个频带对应的MDCT谱系数的序号范围为：

3、当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＞|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，类似的，第b个频带对应的各个MDCT谱系数的范围为：以第k[b]号MDCT谱系数为中心，左边比右边少取一个MDCT谱系数。则，

第b个频带对应的MDCT谱系数的序号范围为：

频带分组划分的功能是由各频段中心频率F_c[b]确定其对应的MDCT谱系数的序号k[b]。再结合带宽参数BW(b)确定该频段对应的MDCT谱系数的范围。显然，本发明实施例可以简便的实现各种形式的带宽设置，如非对称形式的，也允许频带之间有重叠部分。

步骤13，根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；

在确定了各频段对应的MDCT谱系数的范围后，需要根据用户设定的各频段的增益值确定对应的MDCT谱系数分组中各谱系数的幅度增益值。基本的原则是增益值从k[b]号MDCT谱系数开始，向两侧逐渐衰减。具体的，所述步骤13包括如下子步骤：

子步骤131，依据用户设置的各频带增益，依次计算各MDCT谱系数的增益gain[k]；

$\mathrm{gain}\left[k\right]=\underset{b=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\left(g\right[b]\×w_b[k\left]\right)---\left[8\right]$

其中，g[b]为用户设置的第b个频带的增益(单位取db)；w_b[k]为与第b个频带增益对应的第k号MDCT谱系数的加权值，k＝0～N-1。w_b[k]与各谱线到中心频率谱线的距离成反比例取值，即：距离越小，w_b[k]越大，取值越接近1；距离越大，w_b[k]越小，取值越接近0。上式的意义是统计各频带增益参数对某一谱系数的影响。

w_b[k]为处于0～1之间的数值，如果第k号谱系数在第b个频带对应的谱系数范围(也即[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]])之外，则w_b[k]＝0；如果第k号谱系数在此范围内，则

在本发明的-个实施例中，可以采用采用线性插值法，并根据第k号MDCT谱系数对应的谱线到中心频率对应的谱线的距离确定w_b[k]。基本原则是各频带中心频率谱线处(对应k[b]号谱系数)的加权值w_b[k]＝1，各频带两端点谱线处的加权值w_b[k]＝0，两端点与中心频率间的谱系数采用的加权值根据各谱线到中心频率谱线的距离用线性插值方法得到。w_b[k]的取值如下：

$\left\{\begin{array}{cc}{w}_b\left[k\right]=0& k<k\left[b\right]-l\left[b\right]\\ w_b\left[k\right]=1-\frac{k\left[b\right]-k}{l\left[b\right]+1}& k\&Element;\left[k\right[b]-l[b],k[b\left]\right)\\ w_b\left[k\right]=1& k=k\left[b\right]\\ w_b\left[k\right]=1-\frac{k-k\left[b\right]}{r\left[b\right]+1}& k\&Element;\left(k\right[b],k[b]+r[b\left]\right]\\ w_b\left[k\right]=0& k>k\left[b\right]+r\left[b\right]\end{array}\right.---\left[9\right]$

也就是说，当MDCT谱系数的序号k在第b个频段包含MDCT谱系数范围之外时，即k＜k[b]-l[b]或者k＞k[b]+r[b]，没有增益，则w_b[k]＝0；当k为中心频率对应的MDCT谱系数时，即k＝k[b]，增益应该最大，w_b[k]＝1；当k[b]-l[b]≤k＜k[b]时，根据k取值线性递增，w_b[k]在[0，1)范围内正比例取值；当k[b]＜k≤k[b]+r[b]时，根据k取值线性递增，w_b[k]在[0，1)范围内反比例取值。

子步骤132，依据增益gain[k]分别对各个谱系数进行增益调整。

结合[8]、[9]，由用户设定的各频带增益值g[b]可计算得各谱系数的增益db值gain[k]。gain[k]与幅度增益因子的关系为。

gain_fac[k]＝10^gain[k]/20

各谱系数的增益调整即是乘上幅度增益因子，即

Y[k]＝X[k]*gain_fac[k]

其中，Y[k]为增益调整后的MDCT谱系数。

步骤14，根据用户设置的参数，对输入信号的MDCT谱系数进行相应幅度调整后，对谱系数Y[k]进行改进的离散余弦反变换(Inverse ModifiedDiscrete Cosine Transform，IMDCT)变换即得到输出数字信号y[n]。

IMDCT变换的计算公式为：

$\hat{y}\left[n\right]=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}y\left[k\right]\cos \left(\mathrm{\&pi;}\frac{[n+(N+1)/2](k+1/2)}{N}\right),n=0~2N-1---\left[11\right]$

IMDCT变换的运算过程含有加窗和重叠加的过程。

首先对

进行加窗：

$\tilde{y}\left[n\right]=\hat{y}\left[n\right]g\left[n\right].$

合成窗g[n]需与步骤11中的分析窗h[n]对应，对于正弦窗，

g[n]＝h[n]        (n＝0～2N-1)。

而后将前一个合成窗的后N点与当前合成窗的前N点相加得到N点输出，如图3所示，为一种音频信号数据IMDCT变换的示意图。通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号，即实现了对音频参数的均衡。

下面，举一个具体的例子对本发明进行详细说明。在本发明实施例中，输入信号x[n]的采样率F_s＝44100Hz，N取典型值为1024，依据公式[4]，得到F_B≈22Hz。具体的，参照图4，示出了本发明一种音频参数均衡的方法实施例二的流程图，包括：

步骤41，通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

步骤42，计算与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，b＝1，2，....m，m为用户设置的频带个数；

由于均衡器可供调节的频段个数一般在5～30之间，而最常见是10段均衡器，在本发明实施例中，假设用户设定10个频带，各个频带的中心频率和带宽参数的设置如下表所示：

表1

表1中，第一行为中心频率，第二行为频段带宽。这里带宽理解为各频段调节的作用范围，且以中心频率对称。如第7号带的中心频率为6kHz，带宽为4kHz，则该带的控制范围为[4kHz～8kHz]，该带增益的调整不影响这个范围之外的频率成分，而这个范围内的频率成分，距离6kHz越远，该带增益调整带来的影响越小。

具体的，计算与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，此处以7号频带(band)为例，由公式[6]得：

$k\left[7\right]=\mathrm{INT}\left(\frac{6000}{22}\right)$

$=272$

即对第7个band的增益调整对应着以第272根MDCT谱线为中心的若干MDCT谱系数的幅度的调整。

步骤43，计算与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数num[b]；

其中，b分别取1，2，....m；

例如，针对第7个band，由公式[7]得：

$\mathrm{num}\left[7\right]=\mathrm{INT}(\frac{4000}{22}+0.5);$

$=182$

即与第7个频带相对应的MDCT谱系数的个数为182。

步骤44，依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

其中，b分别取1，2，....m。在本实施例中，num[b]＝182，为偶数，则以k[b]为中心，一侧的谱系数应比另一侧多一个，具体由与k[b]最邻近的两个MDCT谱系数对应的中心频率与F_c[b]的接近程度决定。

本实施例中F_c[b]＝6000Hz，k[b]＝272。由公式[5]，得到F_ca(271)＝5973Hz，F_ca(273)＝6017Hz。显然右侧的F_ca(273)更接近F_c[b]，因此第7号band对应的MDCT谱系数的序号范围是[272-90，272+91]，即右边比左边多一个。最终确定下来与用户设定值对应的第7号band包含的MDCT谱系数的序号范围是[182，363]。也即对7号频段的增益调整将转化为对序号为[182，363]这182个MDCT谱系数的调整。同理，也可得其它频带MDCT谱系数的范围。

步骤45，依次计算第k号MDCT谱系数的幅度增益gain[k]，k＝0～N-1；

针对第7个频带，由上分析可知k[b]＝272，l[b]＝90，r[b]＝91。则根据公式[9]，得出：

$\left\{\begin{array}{cc}{w}_7\left[k\right]=0& k<182\\ w_b\left[k\right]=1-\frac{272-k}{91}& k\&Element;\left[\mathrm{182,272}\right)\\ w_b\left[k\right]=1& k=272\\ w_b\left[k\right]=1-\frac{k-272}{92}& k\&Element;\left(\mathrm{272,363}\right]\\ w_b\left[k\right]=0& k>363\end{array}\right.$

步骤46，依据增益gain[k]获得各个谱系数幅度增益因子，并分别对各个谱系数进行增益调整；

步骤47，通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。

在本发明实施例中，重点针对用户设置的第7个频带进行说明，其他频带的增益调整与上述类似，此处不再赘述，具体方法可参考第7个频带。

参照图5，示出了本发明一种音频参数均衡器实施例的结构图，包括：

MDCT变换模块51，用于通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

频带划分模块52，用于根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；

增益调整模块53，用于根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；

IMDCT变换模块54，用于通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。

进一步，MDCT变换模块通过MDCT变换获得N个MDCT谱系数；其中，N为MDCT变换的块长；

则各MDCT谱系数对应的窄带信号带宽其中，F_s为输入时域音频信号的采样率。

在本发明的优选实施例中，所述频带划分模块52包括：

中心频率序号获取子模块521，用于通过将第b个频带的中心频率F_c[b]除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，0≤k[b]≤N-1；

谱系数个数获取子模块522，通过将第b个频带的带宽BW(b)除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数num[b]；

谱系数范围确定子模块523，用于依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

其中，b＝1、2、3....m；m为用户设置的频带个数。

进一步，第b个频带对应的MDCT谱系数的序号k的范围为：[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]]；l[b]、r[b]分别对应k[b]号谱系数左、右两侧谱系数的个数；

当num[b]为奇数时，第b个频带对应的各个MDCT谱系数的范围为：以第k[b]号MDCT谱系数为中心，左、右两边分别取相同数目个MDCT谱系数，l[b]＝r[b]；

当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＜|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，第b个频带对应的各个MDCT谱系数的范围为：以第k[b]号MDCT谱系数为中心，左边比右边多取一个MDCT谱系数，

当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＞|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，第b个频带对应的各个MDCT谱系数的范围为：以第k[b]号MDCT谱系数为中心，左边比右边少取一个MDCT谱系数，

其中，l[b]+r[b]+1＝num[b]，F_ca(k[b]-1)为第k[b]-1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，F_ca(k[b]+1)为第k[b]+1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率。

在本发明的优选实施例中，所述增益调整模块53包括：

增益参数计算子模块531，用于依据用户设置的各频带增益g[b]，依次计算各MDCT谱系数的增益gain[k]，

其中，w_b[k]为第b个频带的第k号MDCT谱系数的加权值；

增益调整子模块532，用于依据增益gain[k]分别对各个谱系数进行增益调整。

优选的，采用线性插值法，并根据第k号MDCT谱系数对应的谱线到第k[b]号MDCT谱系数对应的谱线的距离确定所述w_b[k]，其中，

当k＜k[b]-l[b]或者k＞k[b]+r[b]时，w_b[k]取值为零；

当k＝k[b]时，w_b[k]取值为一；

当k[b]-l[b]≤k＜k[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内正比例取值；

当k[b]＜k≤k[b]+r[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内反比例取值。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种音频参数均衡的方法和音频参数均衡器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种音频参数均衡的方法，其特征在于，包括：

通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；

根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；

通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过MDCT变换获得N个MDCT谱系数；其中，N为MDCT变换的块长；

则各MDCT谱系数对应的窄带信号带宽

其中，F_s为输入时域音频信号的采样率。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，包括：

通过将第b个频带的中心频率F_c[b]除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，0≤k[b]≤N-1；

通过将第b个频带的带宽BW(b)除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数mum[b]；

依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

其中，b＝1、2、3....m；m为用户设置的频带个数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

第b个频带对应的MDCT谱系数的序号k的范围为：[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]]；l[b]、r[b]分别为k[b]号MDCT谱系数左、右两侧谱系数的个数；

当num[b]为奇数时，l[b]＝r[b]；

当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＜|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]大1；

当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＞|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]小1；

其中，l[b]+r[b]+1＝num[b]，F_ca(k[b]-1)为第k[b]-1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，F_ca(k[b]+1)为第k[b]+1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整，包括：

依据用户设置的各频带的增益g[b]，依次计算各MDCT谱系数的增益gain[k]，

其中，w_b[k]为与第b个频带增益对应的第k号MDCT谱系数的加权值；

依据增益gain[k]分别对各个谱系数进行增益调整。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

采用线性插值法，并根据第k号MDCT谱系数对应的谱线到第k[b]号MDCT谱系数对应的谱线的距离确定所述w_b[k]，其中：

当k＜k[b]-l[b]或者k＞k[b]+r[b]时，w_b[k]取值为零；

当k＝k[b]时，w_b[k]取值为一；

当k[b]-l[b]≤k＜k[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内正比例取值；

当k[b]＜k≤k[b]+r[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内反比例取值。

7.一种音频参数均衡器，其特征在于，包括：

MDCT变换模块，用于通过MDCT变换将输入的时域音频信号转换成频域MDCT谱系数；

频带划分模块，用于根据用户设置的各频带的中心频率和带宽确定各频带对应的MDCT谱系数的范围，对MDCT谱系数进行频带分组划分；

增益调整模块，用于根据用户设置的各频带的增益对各频带内的MDCT谱系数进行相应增益调整；

IMDCT变换模块，用于通过IMDCT将增益调整后的MDCT谱系数转换为时域音频信号。

8.如权利要求7所述的音频参数均衡器，其特征在于，

MDCT变换模块通过MDCT变换获得N个MDCT谱系数；其中，N为MDCT变换的块长；

则各MDCT谱系数对应的窄带信号带宽

其中，F_s为输入时域音频信号的采样率。

9.如权利要求8所述的音频参数均衡器，其特征在于，所述频带划分模块包括：

中心频率序号获取子模块，用于通过将第b个频带的中心频率F_c[b]除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带的中心频率相对应的MDCT谱系数的序号k[b]，0≤k[b]≤N-1；

谱系数个数获取子模块，通过将第b个频带的带宽BW(b)除以滤波带宽F_B，获得与第b个频带相对应的MDCT谱系数的个数num[b]；

谱系数范围确定子模块，用于依据k[b]和num[b]确定第b个频带对应的MDCT谱系数的范围；

其中，b＝1、2、3....m；m为用户设置的频带个数。

10.如权利要求9所述的音频参数均衡器，其特征在于，

第b个频带对应的MDCT谱系数的序号k的范围为：[k[b]-l[b]，k[b]+r[b]]；l[b]、r[b]分别对应k[b]号谱系数左、右两侧谱系数的个数；

当num[b]为奇数时，l[b]＝r[b]；

当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＜|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]大1；

当num[b]为偶数，且|F_ca(k[b]-1)-F_c(b)|＞|F_ca(k[b]+1)-F_c(b)|时，l[b]比r[b]小1；

其中，l[b]+r[b]+1＝num[b]，F_ca(k[b]-1)为第k[b]-1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率，F_ca(k[b]+1)为第k[b]+1号MDCT谱系数对应的窄带信号中心频率。

11.如权利要求7所述的音频参数均衡器，其特征在于，所述根增益调整模块包括：

增益参数计算子模块，用于依据用户设置的各频带增益g[b]，依次计算各MDCT谱系数的增益gain[k]，

其中，w_b[k]为第b个频带的第k号MDCT谱系数的加权值；

增益调整子模块，用于依据增益gain[k]分别对各个谱系数进行增益调整。

12.如权利要求11所述的音频参数均衡器，其特征在于，

采用线性插值法，并根据第k号MDCT谱系数对应的谱线到第k[b]号MDCT谱系数对应的谱线的距离确定所述w_b[k]，其中，

当k＜k[b]-l[b]或者k＞k[b]+r[b]时，w_b[k]取值为零；

当k＝k[b]时，w_b[k]取值为一；

当k[b]-l[b]≤k＜k[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内正比例取值；

当k[b]＜k≤k[b]+r[b]时，w_b[k]在[0，1)范围内反比例取值。

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