CN104105045A - 响度检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种响度检测方法，该方法包括步骤：测量电子装置中音源输出单元在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表；根据电子装置中音源产生单元的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元的码流；将采集到的码流采用快速傅里叶变换进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱；根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值；及对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。本发明还提供一种响度检测系统。本发明可以实时检测电子装置中音源输出单元的输出响度。

Description

响度检测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种电子装置检测方法及系统，尤其是关于一种在电子装置中检测输出响度的方法及系统。

背景技术

随着电子、计算机、通信等技术的快速发展，手机、平板电脑等可携式电子产品的功能已经不再局限于通信、信息处理，更成为普通大众的娱乐工具，越来越多的人用手机、平板电脑听音乐、看电影、浏览网页等。然而，由于无节制且不科学地滥用这些产品，越来越多的使用者出现诸如视力下降、听力衰减的症状，尤其是长时间戴耳机对使用者的听力造成非常大的影响。

于是，越来越严格的测试法规已经从仅仅关注单纯的产品性能转变到开始关注人体健康。EN50332规范中要求：在耳机输出声压到达85dBA时，必须在界面上显示警告信息，告知用户此时响度过大，有可能对听力造成损害，然后由用户自行选择是否接受更高的音量。

针对该EN50332规范，业界通常采用如下设计方法：通过耳机输出，播放EN50332规范中的标准测试音源并进行响度测试，以找到对应于85dBA的那个音量等级，如第8级（假定音量等级共有10级）。之后，只要用户调整音量至第8级或者更高，就在界面上显示警告信息。

然而事实上，EN50332规范的本质是要求对所播放的音源响度进行实时检测。上述设计方法通过检测标准测试音源来代替对当前播放音源的动态监测，以固定某个音量等级作为85dBA的阈值，并不能真正有效保护使用者的听力。因此，需寻求一种能实时检测音源输出响度的方法及系统。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种响度检测方法及系统，可以实时检测电子装置中音源输出单元的输出响度。

一种响度检测方法，该方法包括步骤：（a）测量电子装置中音源输出单元在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表；（b）根据电子装置中音源产生单元的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元的码流；（c）将采集到的码流采用快速傅里叶变换进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱；（d）根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值；及（e）对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。

一种响度检测系统，应用于电子装置中，该系统包括：测量模块，用于测量电子装置中音源输出单元在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表；采集模块，用于根据电子装置中音源产生单元的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元的码流；计算模块，用于将采集到的码流采用快速傅里叶变换进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱；所述计算模块，还用于根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值；及所述计算模块，还用于对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。

相较于现有技术，本发明提供的响度检测方法及系统，通过采集电子装置中音源产生单元的码流，以计算电子装置中音源输出单元的实时响度值，方便用户及时调整音量，从而有效地保护用户听力健康。

附图说明

图1是本发明响度检测系统较佳实施例的硬件架构图。

图2是本发明响度检测方法较佳实施例的作业流程图。

图3是本发明参考响度表所对应的数值示例图。

主要元件符号说明

电子装置	100
		响度检测系统	10
测量模块	11
		采集模块	12
计算模块	13
		判断模块	14
提示模块	15
		存储单元	20
显示屏幕	30
		音源产生单元	40
音源输出单元	50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明响度检测系统较佳实施例的硬件架构图。该响度检测系统10运行于电子装置100中，该电子装置100可以是计算机、手机、平板电脑、掌上电脑（Personal Digital Assistant，PDA）等。该电子装置100还包括部件，如存储单元20、显示屏幕30、音源产生单元40及音源输出单元50。电子装置的部件10-50通过系统总线进行通信。所述响度检测系统10用于采集音源产生单元40的码流，并根据所述采集到的码流计算音源输出单元50的响度值。所述存储单元20用于存储电子装置100中的数据。所述显示屏幕30用于当音源输出单元50的响度值不小于一个预设阈值时，显示响度值过大的提示界面。所述音源产生单元40用于产生音源信号，可以是受话器，或MP3、WAV等音源文件。所述音源输出单元50用于输出音源信号，可以是耳机、扬声器等设备。

该响度检测系统10包括测量模块11、采集模块12、计算模块13、判断模块14及提示模块15。模块11-15包括计算机化程序指令。

测量模块11用于测量音源输出单元50在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表。该参考响度表如图3所示，在对响度值进行测量时，音源输出单元50输出一个固定功率的单音音源信号，例如，功率为1毫瓦（mW）、频率为100赫兹（Hz）的音源信号，此时，利用测量工具，如音频分析仪，测量音源输出单元50的响度值，并且测量模块11获取测量所得响度值并记录于所述参考响度表中。

需要说明的是，为了描述的方便，本发明将时间长度单位化，此时，音源信号的能量等同于音源信号的功率。所以，本发明中不再区分音源信号的能量（Energy）与音源信号的功率（Power），所述功率均指音源信号在单位长度时间内的能量。于是，本发明中音源信号的功率谱（Power Spectral）也称为音源信号的能量谱（Energy Spectral）。

采集模块12用于根据音源产生单元40的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元40的码流。所述时间间隔由用户或系统预设，如为500毫秒（ms）至1秒（s）中的任一时间值。所述采样频率根据音源产生单元40类型的不同而不同，当音源产生单元40为第一类型时，如为受话器时，所述采样频率为第一频率，如8千赫兹（KHz）或16KHz；当音源产生单元为第二类型时，如MP3音源文件时，所述采样频率为第二频率，如44.1KHz。所述码流（Data Rate）是指音源产生单元40所产生的音源信号在单位时间内使用的数据流量。

计算模块13用于将采集到的码流采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱。

计算模块13还用于根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值。该计算模块13根据用户的精度要求计算各频点的响度值，当用户的精度要求为第一精度时，采用第一计算方法计算各频点的响度值；当用户的精度要求为第二精度时，采用第二计算方法计算各频点的响度值。

所述第一计算方法中，认为功率与响度呈线性关系。在计算时，计算模块13将音源信号功率谱归一化为参考响度表的功率后，查找对应频点的响度值，并将该查找的响度值换算至实际功率对应的响度值。例如，某个频点500Hz的实际功率为10mW，归一化为参考响度表的1mW之后，在如图3所示的参考响应表中查找500Hz对应的响度值为50dBA（声压的单位，dB表示分贝，A表示A加权），则换算为10mW、500Hz的音频信号对应的实际响度值为50dBA+10log（10mW/1mW）= 60dBA。

所述第二计算方法中，认为功率与响度呈正比关系，但不一定呈线性关系。在计算时，计算模块13以多个功率值为基准设定参考响度表，并采用插值计算的方法来换算各频点对应的响度值。例如，以1mW、5mW、10mW、20mW功率值为基准设定参考响度表，此时，某个频点500Hz的实际功率为15mW，而参考响度表中500Hz单音音频信号在1mW、5mW、10mW、20mW对应的响度值分别为50dBA、55dBA、60dBA和70dBA，则当前时刻500Hz、15mW的音频信号的实际响度值可利用上述几个点进行插值计算求解，其中最简单的一种插值方法就是用10mW和20mW两个点进行线性拟值。在利用插值计算时，高阶插值算法精度高，但计算量大，实时性差；低阶插值算法精度低，但计算量小，实时性好。计算模块13采用几阶插值，可以根据用户的具体需求来设定。

计算模块13用于对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。所述加权计算可以为A加权、B加权或C加权。

判断模块14用于判断所述当前时间间隔内总的音源响度值是否不小于一个预设阈值。例如，该预设阈值为85dBA。

提示模块15用于当当前时间间隔内总的音源响度值不小于所述预设阈值时，在显示屏幕30上显示响度值过大的提示界面。

参阅图2所示，是本发明响度检测方法较佳实施例的流程图。

步骤S10，测量模块11测量音源输出单元50在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表。在对响度值进行测量时，音源输出单元50输出一个固定功率的单音音源信号，例如，功率为1毫瓦（mW）、频率为100赫兹（Hz）的音源信号，此时，利用测量工具测量音源输出单元50的响度值，并且测量模块11获取测量所得响度值并记录于所述参考响度表中。

步骤S20，采集模块12根据音源产生单元40的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元40的码流。所述时间间隔由用户或系统预设，如为500毫秒（ms）至1秒（s）中的任一时间值。所述采样频率根据音源产生单元40类型的不同而不同，当音源产生单元40为第一类型时，如为受话器时，所述采样频率为第一频率，如8千赫兹（KHz）或16KHz；当音源产生单元为第二类型时，如MP3音源文件时，所述采样频率为第二频率，如44.1KHz。

步骤S30，计算模块13将采集到的码流采用快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱。

步骤S40，计算模块13根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值。该计算模块13根据用户的精度要求计算各频点的响度值，当用户的精度要求为第一精度时，采用第一计算方法计算各频点的响度值；当用户的精度要求为第二精度时，采用第二计算方法计算各频点的响度值。

所述第一计算方法中，认为功率与响度呈线性关系。在计算时，计算模块13将音源信号功率谱归一化为参考响度表的功率后，查找对应频点的响度值，并将该查找的响度值换算至实际功率对应的响度值。所述第二计算方法中，认为功率与响度呈正比关系，但不一定呈线性关系。在计算时，计算模块13以多个功率值为基准设定参考响度表，并采用插值计算的方法来换算各频点对应的响度值。

步骤S50，计算模块13对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。所述加权计算可以为A加权、B加权或C加权。

步骤S60，判断模块14判断所述当前时间间隔内总的音源响度值是否不小于一个预设阈值。例如，该预设阈值为85dBA。当所述当前时间间隔内总的音源响度值小于所述预设阈值时，将当前时间间隔置为下一个时间间隔，并返回执行步骤S20。当所述当前时间间隔内总的音源响度值不小于所述预设阈值时，执行步骤S70。

步骤S70，提示模块15在显示屏幕30上显示响度值过大的提示界面，并重复步骤S20至S70直至音源产生单元40不再产生音源信号，例如，音源文件停止播放。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种响度检测方法，应用于电子装置中，其特征在于，该方法包括：

测量步骤：测量所述电子装置中音源输出单元在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表；

采集步骤：根据所述电子装置中音源产生单元的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元的码流；

第一计算步骤：将采集到的码流采用快速傅里叶变换进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱；

第二计算步骤：根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值；及

第三计算步骤：对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。

2.如权利要求1所述的响度检测方法，其特征在于，该方法还包括提示步骤：

当所述当前时间间隔内总的音源响度值不小于一个预设阈值时，在显示屏幕上显示响度值过大的提示界面。

3.如权利要求1所述的响度检测方法，其特征在于，所述采样频率根据音源产生单元类型的不同而不同，当音源产生单元为受话器时，所述采样频率为8千赫兹或16千赫兹；当音源产生单元为音源文件时，所述采样频率为44.1千赫兹。

4.如权利要求1所述的响度检测方法，其特征在于，所述第三计算步骤包括：

将音源信号功率谱归一化为参考响度表的功率后，查找对应频点的响度值，并将该查找的响度值换算至实际功率对应的响度值，得到各频点的响度值。

5.如权利要求1所述的响度检测方法，其特征在于，所述第三计算步骤包括：

以多个功率值为基准设定参考响度表，并采用插值计算的方法来换算各频点对应的响度值。

6.一种响度检测系统，运行于电子装置中，其特征在于，该系统包括：

测量模块，用于测量所述电子装置中音源输出单元在输出一组固定功率的单音音源信号时的响度值，以获得一个参考响度表；

采集模块，用于根据所述电子装置中音源产生单元的采样频率，采集当前时间间隔内音源产生单元的码流；

计算模块，用于将采集到的码流采用快速傅里叶变换进行计算，获得当前时间间隔内的音源信号功率谱；

所述计算模块，还用于根据所述参考响度表及音源信号功率谱，计算所述当前时间间隔内各频点的响度值；及

所述计算模块，还用于对各频点的响度值进行加权计算，获得当前时间间隔内总的音源响度值。

7.如权利要求6所述的响度检测系统，其特征在于，该系统还包括：

提示模块，用于当所述当前时间间隔内总的音源响度值不小于一个预设阈值时，在显示屏幕上显示响度值过大的提示界面。

8.如权利要求6所述的响度检测系统，其特征在于，所述采样频率根据音源产生单元类型的不同而不同，当音源产生单元为受话器时，所述采样频率为8千赫兹或16千赫兹；当音源产生单元为音源文件时，所述采样频率为44.1千赫兹。

9.如权利要求6所述的响度检测系统，其特征在于，所述各频点的响度值采用如下方法计算：

将音源信号功率谱归一化为参考响度表的功率后，查找对应频点的响度值，并将该查找的响度值换算至实际功率对应的响度值，得到各频点的响度值。

10.如权利要求6所述的响度检测系统，其特征在于，所述各频点的响度值采用如下方法计算：

以多个功率值为基准设定参考响度表，并采用插值计算的方法来换算各频点对应的响度值。