CN104798301A - 音频响度控制系统 - Google Patents

Abstract

一种音频响度控制系统包含响度调节器模块，其经配置以基于与音频信号相关联的参数调节所述音频信号的电平。所述参数可包含所述音频信号的源的识别。与所述音频信号相关联的所述参数可在与所述音频信号相关联的消息中提供到所述响度调节器。所述音频响度控制系统还可包含与所述响度调节器模块通信的数据库。所述响度调节器模块可经配置以从所述数据库提取与所述音频信号的源相关联的响度相关设定或参数。

Description

音频响度控制系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月19日提交的美国临时申请序列No.61/728,234的权益，且要求2013年3月15日提交的美国申请序列No.13/833,657的优先权，其公开内容全文在此以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及音频系统，且更特定来说涉及一种音频响度控制系统。

背景技术

音频系统处理含有音频内容的音频信号以驱动扬声器。音频信号的音量控制可由用户手动执行。另外，在机动车辆的情况下，音频信号的音量控制可由音频系统基于外部输入自动调节，所述外部输入例如车辆的速度或引擎的每分钟转数。音频系统还可具有某一形式的过载保护以避免由于音频信号引起扬声器的失真或损坏。

发明内容

一种音频响度控制系统可动态地增加和减少音频信号的能量以便维持音频信号的所感知响度大体上相同，因为选择不同音频源来提供所述音频信号。新音频源的选择的指示可触发新音频源的相应音频信号的能量级的调节。新音频源的选择的指示可提供作为唯一地识别新音频源的消息。作为替代或补充，可使用其它参数和/或音频信号本身来确定已选择新音频源。

音频响度控制系统可产生响度增益值来实时提升或衰减音频信号。响度增益值的确定可基于与音频信号相关联的参数。在一个实例中，音频响度控制系统针对选定音频源产生的响度增益值可存储在响度数据库中。在选择先前选定的音频源后，可即刻从响度数据库检索对应的响度增益值，且可将对应的响度增益值应用于音频信号。

音频响度控制系统的一个方面是，其可利用存在于网络上的适当消息来识别音频源。在车辆网络(例如，车辆eMOST总线)的实例中，音频响度控制系统可使用从eMOST总线检索的消息来帮助引导其性能。因此，音频响度控制系统可在必要时调节信号的响度。另外，音频响度控制系统可了解用户的收听习惯且每当使用时保留此信息。这允许音频响度控制系统作出特定预测使得其能够在音频源之间进行较平稳转变。

本领域的技术人员在检查以下图式和详细描述后将了解或将变得了解其它系统、方法、特征和优点。希望所有此类额外系统、方法、特征和优点包含在此描述内，在本发明的范围内且受所附权利要求书保护。

附图说明

可参考以下图式和描述更好地理解所述系统。图式中的组件不一定按比例绘制，而是强调说明本发明的原理。此外，在图中，相同参考数字贯穿不同视图表示对应零件。

图1是包含音频响度控制系统的实例音频系统的框图。

图2是实例音频响度控制系统的框图。

图3是包含响度调节器的实例的框图。

图4是响度调节器中包含的实例响度量度模块的框图。

图5是选择性调节模式中的实例操作的时序图。

图6是连续调节模式中的实例操作的时序图。

图7是连续调节模式操作的实例。

图8是选择性调节模式中的实例操作的时序图，其中第二机会模式为现用。

图9是实例计算系统。

图10是使用白噪声测试数据的音频响度控制系统的测试操作的实例。

图11是示出白噪声的频谱中没有一者归因于音频响度控制系统的处理而丢失的实例曲线图。

图12是使用语音信号作为测试数据的音频响度控制系统的测试操作的实例。

图13是示出语音信号的频谱中没有一者归因于音频响度控制系统的处理而丢失的实例曲线图。

图14是示出所存储数据的布置的实例32位字。

具体实施方式

图1是包含音频响度控制系统100的音频系统的框图实例。音频系统可通常从多种音频源接收输入。不同可能源的实例包含CD播放器、AM调谐器、FM调谐器、卫星无线电设备、蓝牙、USB端口、iPod、AUX(辅助)输入或音频信号的任何其它源。另外，可能的音频源可包含音频内容的不同信道，例如无线电台、电视频道、因特网网站，或音频信号的任何其它源。在许多情形中，这些不同音频源产生的音频信号的响度可非常不同。因此，收听者可常常发现有必要随着他在不同音频源之间切换而调节音频系统上的音量控制。音频响度控制系统可随着收听者在音频源之间切换而自动减少响度的所感知差异，使得用户不必进行对音量控制的频繁调节。

图2是音频响度控制系统的实例的框图。在其它实例中，可使用额外或较少模块来描述音频响度控制系统的功能性。此外，所示出的模块可为独立的，或可为以各种组合的任一者形成以产生模块的子模块。

在图2中，音频源(S1到SN)可将音频信号提供到源选择器模块202。源选择器模块202可包含在汽车中的头部单元、家庭立体声接收器(例如，HARMAN KARDON AVR)、广播播音室选择器、收音机或电视机上的频道选择器、计算机，或能够在音频内容的不同源之间选择的任何其它机制或系统中。源选择器模块202可操作以选择音频源(S1到SN)中的一者，且提供选定音频源的音频信号(Sx)作为输出信号。如本文使用，除非另外描述，否则术语音频信号可指代表示音频内容的电信号，或可听声音。

音频信号(Sx)可由响度增益调节模块204处理。响度调节模块204可具有允许通过音频信号(Sx)的衰减、提升或通过而进行响度调节的可调节增益设定。如随后描述，响度增益调节模块204的动态增益调节可基于与音频信号相关联的参数。响度经调节的音频信号(Sadj)还可由音量增益调节控制206处理，所述音量增益调节控制206由用户音量控制208所提供的音量增益控制信号(Gvc)控制。音量增益调节控制206的输出可提供作为音频输出信号以驱动扬声器。用户音量控制208可为所产生的可听声音的音量的手动操作的用户控制。

选定源音频信号(Sx)还可作为输入提供到响度调节器模块210。响度调节器模块210还可接收来自用户音量控制208的音量设定指示、来自用户设定模块212的用户设定，以及来自源选择器202的消息Dx。

消息Dx可为提供音频信号(Sx)的音频源(S1到SN)的身份的指示符。消息Dx可与音频信号(Sx)包含在一起，例如侧链数据。或者，所述消息可为音频源(S1到SN)或源选择器202或了解音频源(S1到SN)的身份的任何其它消息产生装置或系统提供的单独消息。

响度调节器模块210可执行响度分析并控制响度增益调节模块204。在一个实例中，对于响度分析的执行的触发可基于音频信号(Sx)。增益调节信号(Gadj)可利用响度调节器模块210动态地产生以调节音频信号(Sx)的电平。响度调节器模块210可在确定是否需要任何调节以及用于进行此些响度调节的定时时考虑许多不同参数。响度调节器模块210可随着音频信号的源改变、随着音频信号本身改变和/或随着发生音频信号的能量级由收听者感知为正在改变的任何其它情形而调节响度。此些响度调节可基于消息Dx和/或响度调节器模块210接收到的任何其它参数。

举例来说，作为消息Dx、音频信号Sx、用户音量控制设定和/或用户设定的补充或替代，响度调节器模块210还可从麦克风模块214、数据库模块216和外部资源模块218接收参数信息。此参数信息可由响度调节器模块210使用以产生增益调节信号(Gadj)。数据库模块216可被包含作为响度调节器模块210的一部分，或可在响度调节器模块210外部，或这两者的组合。

麦克风模块214可声学上测量响度。另外，还可测量环境噪声，例如车辆中的噪声。麦克风模块214还可基于音频信号的频率、指示可用噪声源的数据库信息，和/或检测信号中的噪声(例如，噪声底限估计值的确定)而识别噪声源。

麦克风模块214可从一或多个麦克风224接收音频信号输入。所述音频信号输入可用于执行声学响度测量和噪声估计。此实际响度信息可用于确认基于经由其它源接收的参数的分析，或可代替此类其它参数使用。由于麦克风模块214可提供收听空间中乃至一或多个收听位置处的实际响度，所以响度调节器模块210可更准确地调节响度增益调节信号(Gadj)。因此，麦克风块模块214可提供闭环控制，其可由响度调节器模块210使用以调节响度。

响度数据库216可提供针对至少一些音频源(S1到SN)的由响度调节器210确定的先前响度设定的形式的参数的存储。作为替代或补充，可由响度调节器模块210使用以确定响度设定或修改响度设定的参数可存储在数据库中并被提取。因此，在确定音频源(S1到SN)中的一者将开始提供音频信号(Sx)后，响度调节器模块210可即刻从响度数据库216提取一或多个参数并执行响度分析。在某一实例中，对响度增益调节信号(Gadj)的调节可由响度调节器模块210执行使得响度增益调节在首先作为可听声音提供时已应用于音频信号(Sx)。因此，收听者在音频信号(Sx)开始驱动扬声器之后将不会经历响度的改变。

存储在响度数据库216中的参数可来自最近选择的源，且可在预定时间段之后移除以避免使用过时的设定。作为替代或补充，可在所确定时间段之后仅移除一些参数或不移除参数。存储在响度数据库216中的参数还可包含与音频源(S1到SN)的识别符相关联而存储的用户设定、特性和/或操作参数。实例用户设定将为由用户针对特定音频源设定的操作模式。实例特性可为扬声器调节器模块的不同操作模式，且实例操作参数可为依据例如用户音量控制设定等其它操作参数使用不同设定。

所述参数可存储在非易失性存储器中的响度数据库216中使得系统的断电不会引起数据丢失。这在系统将可能有规律地断电和再通电的车辆应用中可能是重要的。

外部资源模块218可为向响度调节器模块210提供音频源已改变或音频源的内容已改变的其它指示的任何外部源。举例来说，音频信号的特性可由外部源分析且经提供以触发响度分析和/或调节。特性，例如音频信号在单声道与立体声之间改变、音频信号的中/侧比率(mid to side ratio)、音频信号的噪声底限的改变、语音检测、音乐检测、歌曲的音调或音高的改变、歌曲的节奏的改变，或可指示音频源已改变或音频源的内容已改变的任何其它事件。另外，音频信号指纹法或指示用户感知到的音频信号的能量的改变的任何其它信息可经由外部资源模块218提供到响度调节器210以用于触发和/或辅助响度分析。因此，外部资源模块218可用混合消息补充或替代消息Dx，可从所述混合消息得出相对于响度调节器模块210进行的响度控制的结论。

图3是响度调节器模块210的更详细实例的框图，其还示出响度增益调节模块204、音量增益调节模块206、用户音量控制模块208和用户设定模块212。在图3中，响度调节器模块210包含响度量度模块302、调节增益计算器模块304、目标响度模块306、适应率模块308和调节限制器模块310。在其它实例中，可包含更少或更大数目的模块以描述响度调节器模块210的功能性。

音频信号(Sx)可提供到响度量度模块302，响度量度模块302可用于导出测得响度值(L1)。响度量度模块302可由电平相依滤波器320、感知响度量度模块321和时间平滑模块322组成。人类听觉系统对不同频率的敏感性可依据听到声音时所处的电平。一般来说，较低频率声音和较高频率声音相对于中等频率声音而言明显不容易听到(当在安静电平下再现这些声音时)。当在较响电平下再现这些声音时，可大大减少不同频率的可听性的差异。因此，不同信号的所感知响度的差异随着再现信号时所处的电平而变化。电平相依滤波器320可用于通过响应于用户音量控制208的设定改变其特性而考虑人类听觉系统的电平相依敏感性。电平相依滤波器320还可基于从麦克风模块214接收的电平信息而更改其响应。感知响度量度模块321提供一时间段内信号的响度的量度。感知响度量度模块321可接收电平相依滤波信号(Rx)作为其输入，且其可提供表示一时间段内信号的响度的信号值(P1)。举例来说，感知响度量度321可由信号的简单均方根量度组成。或者，感知响度量度321可由加权均方根量度(例如国际标准建议ITU-R BS.1770-2中描述的量度)或提供一时间段内信号的所感知响度的量度的任何其它方法组成。

感知响度量度模块321的单一值输出(P1)可提供到时间平滑模块322。图4是示出响度量度模块302的额外细节的实例框图。在图4中，时间平滑模块322可使随着时间的(P1)值平滑以便模拟人类听觉系统趋向于感知波动音频信号的总体响度的方式。时间平滑模块322提供测得响度值(L1)，其是表示一时间段内音频信号(Sx)的所感知响度的值。时间平滑模块322可包含移动平均值滤波器402与IIR(无限脉冲响应)滤波器404的组合。平滑率可通过改变确定IIR滤波器404的前馈和反馈分量的增益两者的阿尔法的值来改变，其中较小阿尔法值提供较大平滑。测得响度值(L1)可提供到调节增益计算器模块304以用于导出增益调节值(Gadj)。

调节增益计算器模块304确定提升、衰减音频信号(Sx)的响度，还是不采取任何行动来改变音频信号(Sx)的响度。调节增益计算器模块304可将响度量度模块302确定的测得响度值(L1)与目标响度模块306提供的目标响度值比较。目标响度模块306可基于针对音频信号(Sx)的消息Dx、音频信号(Sx)或关于选定音频信号(Sx)的任何其它参数确定目标响度值。作为替代或补充，目标响度可与音频源识别符相关联而存储在响度数据库中，且目标响度模块306可检索所存储的目标响度。作为替代或补充，目标响度可由目标响度模块306基于用户设定模块212中提供的用户设定来调节。

作为替代或补充，目标响度可由目标响度模块306基于用户音量控制模块208提供的音量设定来调节。音频信号的用户音量电平对响度存在影响。在较低用户音量设定下，例如约500Hz到约3000Hz的频率的中间范围可被感知为包含比较高或较低频率范围多的能量。因此，目标响度模块306可仅在特定频率范围中和/或鉴于所感知能量级提供音频信号(Sx)的提升或衰减。另一方面，如果用户音量设定相对高，那么响度能量感知为相对均匀，且目标响度模块306可鉴于相对高的音量设定而相应地设定/调节目标响度。

调节增益计算器模块304可产生控制响度增益调节模块204的增益调节值(Gadj)。增益调节值(Gadj)的产生可基于测得响度与目标响度的比较。因此，当测得响度与目标响度的对应频率之间的差异由调节增益计算器模块304识别时，可产生经识别频率范围的对应增益调节值。举例来说，测得响度与目标响度可大体相同，在500Hz与3000Hz之间；且实质上不同，在0Hz与499Hz之间和/或在3001Hz与20,000Hz之间。给定频率或频率范围下测得响度与目标响度之间的差异可由调节增益计算器模块304基于能量差阈值识别。所述能量差阈值可为预定阈值使得测得响度与目标响度相差大于能量差阈值可触发增益调节值(Gadj)的产生。作为替代或补充，能量阈值可由调节增益计算器模块304基于响度调节器模块210接收和/或确定的参数产生和/或改变。举例来说，能量阈值可为针对给定频率的预定值，其是随音量电平增加而增加的变量，因为在较高音量电平下响度的较大差异不太可能被收听者感知到。在增益调节值(Gadj)的产生期间，调节增益计算器模块304可从适应率模块308和调节限制器模块310接收输入且选择性地进一步调节所产生的增益调节值(Gadj)。

适应率模块308确定增益调节值(Gadj)的适应率或改变率。适应率模块308可复审测得响度值和目标响度值且调节所述调节增益计算器模块304产生的增益调节值(Gadj)使得对音频信号的响度的改变以预定改变率转变。如稍后论述，适应率模块308的操作可在需要音频信号(Sx)的响度的快速改变的情形期间(例如在选择性调节模式的初始时期期间)中止。

调节限制器模块310可确认调节增益计算器模块304产生的增益调节值(Gadj)不会超过预定限制。如稍后论述，音频响度控制系统210可包含音频信号(Sx)的能量级的最大提升和最大衰减的设定。另外，调节限制器模块310可包含削波检测以确认所产生的增益调节值(Gadj)将不会导致音频输出信号的削波。调节限制器模块310进行的削波检测和限制检查可在操作期间进行。另外，当增益调节值在提升或衰减限制之外时，或当调节限制器模块310预期削波事件时，调节限制器模块310可动态地引导调节增益计算器模块304对增益调节值(Gadj)的调节。

音频响度控制系统可包含可经选择/调节以定制系统的性能的若干不同操作模式和设定。参数的实例包含：

音频响度控制-开/关-这可为允许用户将音频响度控制系统接通和切断的用户参数。当音频响度控制系统切断时，其从音频信号路径完全移除。因此，音频响度控制系统210在其设定为关时对音频信号没有影响。

消息模式-一种用于优化性能的机制是音频响度控制系统210监视Dx消息的网络。实例网络包含家庭网络、车辆网络，或其中音频源可正在通信的任何其它网络。在一个实例中，音频响度控制系统210可监视车辆中的MOST总线以查找来自头部单元的eMOST总线消息，并寻找可帮助指导音频响度控制系统如何操作的音频相关消息。在此情况下，音频响度控制系统210可设定为在FULL_MESSAGE模式中操作以便监视、接收和处理音频相关网络消息。当网络消息模式停用或不可用时，音频响度控制系统210可设定为在DIRECT_MESSAGE模式中操作。在DIRECT_MESSAGE模式中，音频响度控制系统210可从源选择器202或从音频源接收消息，如先前论述。消息模式可在调谐音频响度控制系统210时设定。在一些实例配置中，一旦在调谐时设定此模式，其就不能改变。

调节模式-音频响度控制系统210可经设定以在作出关于如何调节信号的电平(以及因此响度)的决策时使用两个或两个以上模式中的一者。一些模式包含选择性调节模式和连续调节模式。

对于每一音频源(例如，FM调谐器、AM调谐器、CD、AUX等)，音频响度控制系统210可经设定以例如在选择性调节模式和连续调节模式的任一者中操作。调节模式可针对每一音频源设定，例如在调谐时设定。这些设定可在调谐过程之后保持固定。

在一些实例中，旗标也可与音频源的每一者相关联。此旗标可向音频响度控制系统210指示对于所述特定音频源应如何表现。特定来说，所述旗标可告知音频响度控制系统210在选择性调节模式还是连续调节模式中操作。单独选择性/连续调节旗标可与音频源的每一者相关联。

选择性调节模式：在选择性调节模式中，当存在音频源或音频内容的改变时，音频响度控制系统210选择性地调节信号的响度。在一些实例中，此类选择性调节可在存在音频源或音频内容的改变时发生。音频源的改变的一个实例是当收听者从AM调谐器切换到CD时。另一实例是当收听者在FM调谐器上切换电台时。在这两个情况中，用户已起始音频源的改变，这可导致响度改变。因此，如图5中示出，对于

时期502(其可为短时间段，例如音频源已改变之后3到5秒)，音频响度控制系统210可视需要调节信号的响度直到初始适应时期502逝去为止。初始适应时期502期间音频信号的响度的调节可为与增益调节值相关联的第一响度适应率。当发生音频源或音频内容的改变时，有可能可存在音频源的响度的极大差异。此响度的极大差异可对收听者造成困扰。举例来说，如果新音频源比旧音频源响得多，那么此突然响度增加可对收听者来说是刺耳的。为解决此问题，在初始适应时期502期间，可允许音频响度控制系统210具有极快适应率，且可允许其作出较大调节。在初始适应时期502期间，音频信号的响度的调节可对于收听者来说容易听到。初始适应时期502的持续时间可足够长以完全补偿旧音频源或音频内容与新音频源或音频内容之间可能存在的任何大响度差异。一旦此调节归因于时间段期满而完成，音频响度控制系统210就可例如通过在有限适应时期504期间冻结响度增益调节模块204而抑制作出任何进一步快速响度调节。

在有限适应时期504期间，可以与增益调节值相关联的第二响度适应率发生音频信号的响度的改变。第二响度适应率可包含显著较慢且/或包含显著较少的对于音频信号的响度的调节，使得响度保持由收听者感知为大体不变。在一个实例中，在有限适应时期504期间，第二响度适应率可不对响度作出改变，且响度增益调节信号(Gadj)可保持不变。在另一实例中，在第二响度适应率下，可在延长的时间段内仅作出极小改变，例如在两分钟或三分钟时期内小于1dB(分贝)的改变。在有限适应时期504期间，适应率可足够慢使得收听者不能容易意识到或不能感知可由音频响度控制系统210作出的对音频信号的响度的任何调节。有限适应时期504的持续时间可对于音频响度控制系统210足够长以准确测量音频信号的响度，同时不会太长以致用户感觉需要对信号的响度作出手动改变。

在有限适应时期504完成之后，音频响度控制系统210可在第三预定速率下选择性调节信号的响度，指示为进行中选择性调节时期506。在进行中选择性调节时期506期间，可以小于初始适应时期502且大于有限适应时期504的速率调节音频信号的响度。如此，音频响度控制系统210可在延长的时间段内缓慢作出响度调节。另一方面，在第一适应率下，可在较短时间段内更频繁发生响度调节。在一实例中，在第三适应率下，响度控制系统210可允许一分钟或更长时期内1-5dB(分贝)的调节。在此速率下，响度的较小改变在其正进行时可能有时被收听者注意到。进行中选择性调节时期506期间的适应率可比音频信号的自然响度动力学被收听者感知为已更改所处的速率慢。或者，在其它实例中，进行中选择性调节时期506可省略，响度增益调节信号(Gadj)可保持冻结。

因此，如图5中示出，如果例如从音频源接收的音频信号在初始适应时期502已结束且有限适应时期504已开始之后经历显著响度改变(例如在切换到所述音频源或改变音频源的内容之后超过五秒)，那么音频响度控制系统可不采取行动。这避免了音频内容依据作者的设计假定包含能量级的显著改变的情况。因此，在选择性调节模式中操作时，音频响度控制系统210可具有对于音频信号的最少可能影响，同时仍解决响度差异。在一实例中，当可从头部单元、放大器或系统的任何其它组件获得消息时，可选择选择性调节模式。因此，音频响度控制系统210可当设定为在FULL_MESSAGE模式中操作时在选择性调节模式中操作。

连续调节模式：在连续调节模式中，音频响度控制系统210可在已发生音频信号的改变(例如，音频信号的内容的改变)或音频源的改变之后继续调节信号的响度。另外，音频响度控制系统210可允许在初始时间窗期间(例如在初始适应时期502期间音频源的改变之后大体上立即)作出对响度的较大调节。在图6中示出的实例中，初始适应时期502时间窗可在选择新音频源或改变音频源的前三秒到五秒内。在初始响度调节之后(在初始时间窗已逝去之后)，音频响度控制系统210可通过监视先前论述的进行中选择性调节时期506期间音频信号的能量级而提供以大体连续方式或视需要作出的对响度增益调节信号(Gadj)的较小调节。在进行中选择性调节时期506期间的连续调节模式中，音频响度控制系统210可在当前音频源响度与目标响度之间的差异大于如图7中示出的预定阈值的情况下作出调节。

因此，当在连续调节模式中操作时，音频响度控制系统210可趋向于与选择性调节模式相比对音频信号具有更大影响。在一些实例中，当可从头部单元获得消息时，可选择连续调节模式。在这些实例中，音频响度控制系统210可当设定为在FULL_MESSAGE模式中操作时在选择性调节模式中操作。

第二机会模式-大体来说，第二机会模式给予音频响度控制系统210第二次机会在与初始适应时期502期间改变音频信号或从一个音频源改变为另一音频源相关联的初始改变之后调节音频信号(Sx)的能量级。第二机会模式可在选择性调节模式中使用。在选择性调节模式中，在音频源首次选择时执行的调节完成且响度的进一步调节已在有限适应时期504期间冻结之后的预定时间(例如，十秒)之后，起始第二机会模式。因此，举例来说，音频响度控制系统210可在初始适应时期502期间的第一时间段(例如，前五秒)内做出显著改变，在有限适应时期504期间的第二时间段(例如，十秒)内冻结所有进一步调节，且接着确定是否批准额外调节。可归因于例如当改变音频源时有可能新的源将恰好处于歌曲中的安静点而批准此类额外调节。如果音频响度控制系统210对信号中的安静点执行其响度适应，那么其可相应地提升信号。如果信号(歌曲)现变响，那么用户可感知到信号太响。第二机会模式可为选择性调节模式的扩展以便避免此过度提升。(注意，当在连续调节模式中操作时可避免此过度提升，因为音频响度控制系统210可视需要调节增益。)或者，第二机会模式可与连续调节模式一起使用以例如增加响度改变的侵入性和/或允许较大响度改变。

图8示出音频响度控制系统210的实例操作，其中第二机会模式在选择性调节模式期间为现用，其中可发生以下步骤：

1)用户改变音频信号或音频源，且音频响度控制系统210接收或确定指示。

2)音频响度控制系统210在第一预定时间段(例如，初始适应时期502期间的3到5秒)内检测有效信号且执行初始适应。

3)在第一预定时间段已逝去之后，音频响度控制系统210接着“冻结”适应持续第二预定时间段(例如，有限适应时期504期间的约10秒)。

4)如果在第二预定时期期间输入信号的响度显著增加预定阈值量(例如，>6dB的增加)，那么音频响度控制系统210可启用第二机会适应时期802。此第二适应时期持续第三预定时间段，例如约3秒。在第二机会适应时期802期间，响度增益调节信号(Gadj)可在与增益调节值相关联的第四响度适应率期间再次侵入性地调节，所述第四响度适应率可大体类似于在初始适应时期502期间发生的第一响度适应率。在一些实例实现方式中，如果音频信号在初始适应时期502之后变得明显更响，那么可触发第二机会适应时期802。

5)在第二机会适应时期802之后，可显著减小进行中选择性调节操作时期506期间的适应率。即，所述适应率可相对于第一适应时期502和第二机会适应时期802期间的适应率来说明显较慢。另一音频源改变或音频信号的内容的的改变可触发另一完全适应时期。

语音检测器-当启用语音检测器模式时，音频响度控制系统210可基于音频信号中的语音或音乐的检测确定已存在音频源的改变或音频源的内容的改变。在一些例子中，可以可靠地检测特定类型的音频信号，例如检测音频信号为语音还是音乐。一旦音频信号检测为一种类型的可以可靠地检测的音频信号，就可对应地执行对响度的调节。调节可为例如与经识别类型相关联存储在响度数据库中的值。举例来说，当音频信号经分析且确定为语音时，可出于可理解性原因将响度提升预定所存储量。作为替代或补充，可将所述类型的音频信号例如作为音频信号本身中或消息(Dx)中的额外信息提供到音频响度控制系统210。

实例包含音频信号(可指示广告)中语音和音乐两者的检测，且音频响度控制系统210可将音频信号衰减预定量。在另一实例中，当语音或音乐均未检测到时，音频信号可为停播静寂时的无线电台，且音频响度控制系统210可将音频信号衰减预定量，或冻结响度增益(Gadj)的任何改变。

最大提升-最大提升可为响度增益(Gadj)调节参数的最大增益增加，以避免过于突然的改变。最大提升可由调节限制器使用。在一个实例中，最大提升可设定为15dB。

最大衰减-最大衰减可为响度增益(Gadj)调节参数的最大增益减小，以避免过于突然的改变。最大衰减可由调节限制器使用。在一个实例中，最大衰减可设定为20dB。

固定源增益-固定源增益可施加到其中预定固定增益的调节为适当的音频源。举例来说，对于音频源的每一者，除了音频源的识别符外，例如+/-10dB(以0.5dB为步长)的固定增益也可包含在Dx消息或响度数据库中。在一些例子中，归因于其设计，一些音频源可与其它音频源相比响得多或静得多。举例来说，来自CD播放器的信号电平可比来自其它音频源的电平响10dB。固定增益的目的可为允许用户或系统工程师等化各种音频源的电平，例如在车辆调谐时作出设定。单独固定增益可用于音频源的每一者。在一个实例中，固定增益的默认值可为0.0dB。

源忽略旗标-源忽略旗标可指示不需要响度增益。对于每一音频源(例如，FM调谐器、AM调谐器、CD、AUX等)，源忽略旗标可经设定使得音频响度控制系统210对于所述音频源为“开”或“忽略”。举例来说，可能需要在蓝牙免提呼叫期间忽略音频响度控制系统210。调节模式可针对每一音频源设定，例如在调谐时设定。这些设定可在调谐过程之后保持固定。

音频响度控制系统可为或可包含各种一或多个计算装置的一部分或全部，例如车辆中的头部单元、家庭接收器(例如，HARMANKARDON AVR)、电视机、机顶盒，或包含计算系统的任何其它音频相关装置。

图9是实例计算系统900。计算机系统900可包含可经执行以致使计算机系统900执行所描述的方法或基于计算机的功能中的任一者或多者的指令集。计算机系统900可作为独立装置操作，可为另一装置的一部分，或可例如使用网络连接到其它计算机系统或外围装置。

在联网部署中，计算机系统900可在服务器的容量中或作为客户端用户计算机在服务器-客户端用户网络环境中，作为对等计算机系统在对等(或分布式)网络环境中，或以各种其它方式操作。计算机系统900还可实施为各种装置或并入到各种装置中，例如比如车辆中的信息技术系统。在其它实例中，可使用能够执行指令集(循序或以其它方式)的任何其它机器，所述指令集指定待由所述机器采取的行动。计算机系统900可使用提供话音、音频、视频或数据通信的电子装置实施。虽然示出单一计算机系统900，但术语“系统”可包含个别地或联合地执行一个指令集或多个指令集以执行一或多个计算机功能的系统或子系统的任何集合。

计算机系统900可包含处理器902，例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)，或者不同或相同处理器的某一组合。处理器902可为多种系统中的组件。举例来说，处理器902可为车辆中的头部单元或放大器的一部分。处理器902可为一或多个通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字电路、模拟电路、其组合，或者现在已知或以后开发的用于分析和处理数据的其它装置。处理器902可实施软件程序，例如手动产生或编程的代码。

处理器902可操作且控制音频响度控制系统210的至少一部分。术语“模块”可经界定以包含一或多个可执行模块。所述模块可为硬件或硬件与软件的组合。因此，所述模块可包含软件、硬件、固件，或可由例如处理器902等处理器执行的其某一组合。举例来说，所述模块可为存储器(例如，存储器904)，或存储可由处理器902或其它处理器执行的指令的另一存储器装置。作为替代或补充，模块可包含可经执行、引导或控制以供由处理器902执行的各种装置、组件、电路、门、电路板等。举例来说，每一模块可包含专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、电路、数字逻辑电路、模拟电路、离散电路的组合、门，或其它类型的硬件或其组合。

计算机系统900可包含存储器904，例如存储器904，其可经由总线908通信。存储器904可为主存储器、静态存储器或动态存储器。存储器904可包含但不限于计算机可读存储介质，例如各种类型的易失性和非易失性存储介质，包含但不限于随机存取存储器、只读存储器、可编程只读存储器、电可编程只读存储器、电可擦除只读存储器、快闪存储器、磁带或磁盘、光学介质等。在一个实例中，存储器904包含用于处理器902的高速缓冲存储器或随机存取存储器。在替代实例中，存储器904可与处理器902分离，例如处理器的高速缓冲存储器、系统存储器或其它存储器。存储器904可包含用于存储数据的外部存储装置或数据库。实例包含硬盘驱动器、紧密光盘("CD")、数字视频光盘("DVD")、存储卡、存储棒、软盘、通用串行总线("USB")存储器装置，或操作以存储数据的任何其它装置。

计算机系统900可或可不进一步包含显示单元910，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器、阴极射线管(CRT)、投影仪，或者现在已知或以后开发的用于输出所确定的信息的其它显示装置。显示器910可充当供用户控制处理器902的运作的接口，或特别充当与存储在存储器904中的软件的接口。

计算机系统900可包含经配置以允许用户与计算机系统的组件的任一者交互的输入装置912。输入装置912可为用以接收话音命令的麦克风、小键盘、键盘，或光标控制装置(例如，鼠标或操纵杆)、触摸屏显示器、远程控制或操作以与计算机系统900交互的任何其它装置。音频响度控制系统的用户可例如输入待由音频响度控制系统和/或信息技术系统考虑的准则或条件。

计算机系统900可包含计算机可读介质，其包含指令或响应于所传播信号而接收和执行指令使得连接到网络926的装置可经由网络926传送话音、视频、音频、图像或任何其它数据。所述指令可在网络926上经由通信端口或接口920或使用总线908发射或接收。通信端口或接口920可为处理器902的一部分或可为单独组件。通信端口920可在软件中产生或可为硬件中的物理连接。通信端口920可经配置以与网络926、外部介质、显示器910或计算机系统900中的任何其它组件或其组合连接。与网络926的连接可为物理连接，例如有线以太网连接，或可以无线方式建立。与计算机系统900的其它组件的额外连接可为物理连接，或可以无线方式建立。网络926或者可直接连接到总线908。

网络926可包含有线网络、无线网络、以太网AVB网络，或其组合。无线网络可为蜂窝式电话网络、802.11、802.16、802.20、802.1Q或WiMax网络。此外，网络926可为公共网络(例如，因特网)、私人网络(例如，内联网)，或其组合，且可利用多种现在可用或以后开发的联网协议，包含但不限于基于TCP/IP的联网协议。音频响度控制系统的一或多个组件可通过或经由网络926彼此通信。

测试结果

执行一系列客观测试的结果以评估音频响度控制系统的有效性。实行所述测试以评估音频响度控制系统在发生改变时(例如，来自各个音频源的音频信号)或在音频内容改变时等化各个音频信号的响度的能力，以及检验音频响度控制系统不会更改音频信号的频谱。

图10是实例白噪声输入信号的图解曲线。假定存在四个音频源，例如无线电台(音频源S1到S4)，其全部在不同电平下播放相同歌曲(在此情况下，白噪声)。顶部曲线展示在无音频响度控制系统的处理的情况下在4个无线电台(音频源S1到S4)之间切换的结果。可见，在此情况下，存在信号的响度(电平)随时间的较大差异。底部曲线展示这4个无线电台(音频源S1到S4)的每一者的响度(电平)如何利用音频响度控制系统的处理更改。在图10中，音频响度控制系统可利用响度增益值(Gadj)提升音频源S1的音频信号。对于音频源S2、S3和S4，音频响度控制系统可应用不同响度增益值(Gadj)来衰减相应音频信号以便使从四个音频源提供的音频信号的能量级大体类似。下部曲线中的短失落是基于软件的头部单元模拟器的结果，所述头部单元模拟器在源(无线电台)改变时短暂地使信号静音。

图11的实例中的曲线展示白噪声信号的频谱。顶部曲线1102是未由音频响度控制系统处理的白噪声信号(即，系统切断)，且底部曲线1104描绘音频响度控制系统接通的情况下的白噪声信号。在图11中，第一曲线1102和第二曲线1104几乎彼此“完美”平行，从而指示音频响度控制系统不会改变输入信号的频谱。注意，在此实例中，垂直标度以dB计(每分隔为3dB)。

图12是展示语音输入信号作为音频信号的实例图解曲线。假定存在四个音频源，例如无线电台(音频源S1到S4)，其全部在不同电平下播放相同音频信号(在此情况下，语音)。顶部曲线展示在无音频响度控制系统的处理的情况下4个无线电台(S1到S4)的音频信号。底部曲线展示在利用音频响度控制系统处理之后相同的音频信号。在底部曲线中，音频信号S1和S2由增益调节信号(Gadj)提升，S4衰减，且S3保持大体不变以便获得用户所感知响度的均一性。下部曲线中的短失落是此实例模拟中使用的基于软件的头部单元模拟器的结果，所述头部单元模拟器在源(无线电台)改变时短暂地使信号静音。然而，不需要任何静音。

图13是展示语音信号的频谱的另一组实例曲线。第一曲线1302是未由音频响度控制系统处理的语音信号(例如，当系统切断时)，且第二曲线1304为针对音频响度控制系统接通处理的情况。所述曲线几乎彼此“完美”平行，从而指示音频响度控制系统不会实质上改变输入信号的频谱。注意，在此实例中，垂直标度以dB计(每分隔为12dB)。

指示当前选定音频源的消息(Dx)的形式的参数的一个实例源是车辆中的头部单元，其将音频信号提供到放大器以便产生可听声音。

表1-从头部单元到音频响度控制系统的实例Dx消息

其中音频源参数可识别音频源当前正例如从头部单元向放大器供应音频信号。此实例的音频源可包含：

●AM无线电设备，

●FM无线电设备，

●CD，

●DVD，

●辅助设备，

●USB，

●卫星无线电设备，

●蓝牙音频，

●蓝牙免提，

●以无线方式或经由线路或经由另一接口或装置连接到头部单元的任何其它音频源。

子源Dx消息可提供关于音频源的每一者的更多信息。在音频源为无线电频带(AM或FM)的情况下，子源可指示哪一电台当前现用。对于卫星无线电设备也如此，其中子源可指示当前现用的电台。在CD的情况下，子源指示哪一CD为现用(在多CD播放器中)。

在无针对特定音频源的子源的情况下，子源可设定为0(零)。作为一实例，如果车辆仅具有一个辅助输入，那么针对辅助输入的子源可始终设定为零。在其它实例中，子源可省略，且额外信息可与音频源消息一起提供。

存储在响度数据库中的数据可以预定配置(例如，32位字)存储。如先前论述，数据可存储在非易失性存储器中。针对非易失性存储器将信息打包在32位字中的实例在图14中示出。在图14的实例中，音频响度控制系统产生的信息可打包到32位字中以便存储在非易失性存储器中。所存储的数据提供信息以帮助音频响度控制系统更好地执行其任务。在一个实例中，可存在可存储且从非易失性存储器检索的这些32位字的数量64。在其它实例中，可存储任何数量的字，且可使用任何字大小，例如64位、128位或256位。

音频响度控制系统可处理此数据的打包和拆包。因此，处理器的角色是在适当时间存储和检索此数据。当系统首次加电时，非易失性存储器中的值应全部设定为0(零)。

虽然已描述了本发明的各个实施方案，但本领域的一般技术人员将了解，在本发明的范围内，更多实施方案和实现方式是可能的。因此，本发明除鉴于所附权利要求书及其等效物外不应受限制。

Claims (21)

1.一种音频响度控制系统，其包括：

处理器；

响度调节器模块，其可由所述处理器执行，以基于所述响度调节器模块可用的关于音频信号的参数，动态地确定所述音频信号的响度级的调节和所述调节的执行的定时；以及

增益调节模块，其可由所述处理器执行，以根据所述响度调节器模块确定的执行的所述定时和所述响度级的所述调节，动态地衰减、提升或通过所述音频信号。

2.如权利要求1所述的音频响度控制系统，其中所述响度调节器模块可执行以确定在初始适应时期内对所述音频信号的所述响度级的所述调节的执行的所述定时，所述初始适应时期在所述音频信号的初始接收后立即开始且在所确定的时间窗已逝去之后结束。

3.如权利要求2所述的音频响度控制系统，其中所述响度调节器模块可执行以响应于所述音频响度控制系统在选择性调节模式中而在所述初始适应时期之后进入有限适应时期，所述有限适应时期是所述响度级的所述调节保持基本上不被所述响度调节器模块改变的确定的时间段。

4.如权利要求3所述的音频响度控制系统，其中所述响度调节器模块可执行以在所述有限适应时期之后进入第二机会适应时期，所述第二机会适应时期是响度适应率基本上类似于所述初始适应时期期间的确定的时间段。

5.如权利要求2所述的音频响度控制系统，其中所述响度调节器模块可执行以响应于所述音频响度控制系统在连续调节模式中而在所述初始适应时期之后进入进行中的连续调节时期，所述进行中的连续调节时期是所述响度级的选择性动态调节以比所述初始适应时期期间低的响度适应率发生的时间段。

6.如权利要求1所述的音频响度控制系统，其中所述响度调节器模块可由所述处理器执行以接收所述音频信号并确定所述音频信号的测得响度，所述响度调节器模块还可执行以将所述音频信号的所述测得响度与目标响度比较，且基于所述比较确定所述音频信号的所述响度级的所述定时和所述调节。

7.如权利要求1所述的音频响度控制系统，其中所述响度调节器模块接收的所述参数包含所述音频信号，以及所述音频信号的源的识别。

8.如权利要求1所述的音频响度控制系统，其中与所述音频信号相关联的所述参数由所述响度调节器在所述音频信号中或在与所述音频信号一起包含的消息中接收。

9.如权利要求1所述的音频响度控制系统，其还包括与所述响度调节器模块通信的数据库，其中所述响度调节器模块配置成从所述数据库提取与所述音频信号的源相关联的响度相关设定或参数。

10.如权利要求1所述的音频响度控制系统，其中由所述响度调节器模块接收的所述参数包含至少一个麦克风信号，且所述响度调节器模块可执行以基于所述麦克风信号执行响度测量和噪声估计，所述响度测量和所述噪声估计由所述响度调节器模块使用以动态地确定所述音频信号的调节的所述定时和所述电平。

11.如权利要求11所述的音频响度控制系统，其中所述处理器可执行以在所述增益调节模块的闭环控制中使用所述麦克风信号。

12.一种计算机可读存储介质，其配置成存储可由处理器执行的指令，所述计算机可读存储介质包括：

可由所述处理器执行以从源接收音频信号的指令；

可由所述处理器执行以基于关于所述音频信号的参数确定测得响度值的指令；

可由所述处理器执行以基于所述参数动态地调节响度增益调节信号的指令；以及

可由所述处理器执行以确定所述经动态调节的响度增益调节信号到所述音频信号的应用的定时的指令。

13.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其还包括用以改变所述响度增益调节信号的所述动态调节使得所述音频信号的响度的改变以预定改变速率转变的指令。

14.如权利要求13所述的计算机可读存储介质，其还包括可由所述处理器执行以响应于所述音频响度系统的操作模式选择性地中止和启用所述响度增益调节信号的所述动态调节的变化以实现所述预定改变速率的指令。

15.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其还包括可由所述处理器执行以在与所述测得响度值比较之前调节所述目标响度值的指令，所述目标响度值是基于所述参数来调节。

16.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用以控制所述增益的指令包括用以针对所述音频信号的不同频率范围以不同方式调节所述响度增益调节信号的指令。

17.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用以控制所述增益的指令包括用以基于所预计削波阈值调节所述增益的指令。

18.如权利要求12所述的计算机可读存储介质，其中所述用以动态地调节响度增益调节信号的指令包括用以将所述测得响度值与目标响度值比较的指令；以及用以基于所述测得响度值与所述目标响度值之间的差异动态地调节所述响度增益调节信号的指令。

19.一种音频响度控制方法，其包括：

利用处理器接收音频信号；

利用所述处理器动态地调节响度增益调节信号以调节所述音频信号的响度级；

利用所述处理器检测所述音频信号已改变；

利用所述处理器动态地调节所述响度增益调节信号，所述响度增益调节信号被以第一预定适应率动态地调节以将所述音频信号的所述响度级调节为基本上类似于所述改变之前所述音频信号的所述响度级；以及

在检测到所述改变之后的预定时间段之后，所述处理器以第二预定适应率动态地调节所述响度增益调节信号，所述第二预定适应率不同于所述第一预定适应率。

20.如权利要求19所述的方法，其中利用所述处理器检测所述音频信号已改变包括检测所述音频信号的内容的改变或所述音频信号的源的改变中的一者。

21.如权利要求19所述的方法，其中所述第二预定适应率小于所述第一预定适应率。