CN104918181A - 电平调整装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了电平调整装置和方法。根据第一跟随速率检测输入信号的电平，并生成表示所检测到的电平的第一电平信号。根据小于第一跟随速率的第二跟随速率检测输入信号的电平，并生成表示所检测到的电平的第二电平信号。基于第一和第二电平信号之间的关系(例如，比率)来选择第一和第二电平信号中的一个，使得基于第一和第二电平信号中的所选择的一个来确定增益。根据所确定的增益来调整输入信号的电平。例如，如果电平变化占优，则可以执行适合于电平变化的增益调整，而如果稳定的电平占优，则可以执行适合于稳定电平的增益调整。

Description

电平调整装置和方法

技术领域

本发明涉及电平(level)调整装置和方法，所述电平调整装置和方法其能够例如在背景音乐中当前播放的音乐变为另一音乐或者在当前播放的音乐中改变音量电平的情况下，将诸如音乐声音信号之类的声音信号的音量电平自动调整为适当的音量电平。

背景技术

在经由音频系统连续播放多首乐曲作为背景音乐等的情况下，因为一个接一个播放的乐曲之间的音量电平的差异和/或当前播放的乐曲的电平变化，期望针对每首乐曲自动地将正在播放的音乐声的音量电平调整为适当的音量电平，使得听者可以确定地听到音乐声并且音量电平不会变得更大。为了自动地调整音量，已知一种电平调整装置，其响应于输入信号的电平来控制音频增益以抑制输入信号的电平变化并输出增益调整后的输出信号。这种电平调整装置包括电平检测部来检测输入信号的电平。该电平检测部被构造为检测输入信号的跟随输入信号的电平变化的电平，并且根据在电平检测部中可变设置的时间常数来决定其跟随速率(following rate)。如果通过将时间常数设置为较大值而将跟随速率设置为低速率，则电平检测不能在音乐声的电平以高速率变化的时间周期中跟随电平变化，因此在该时间周期内播放的音乐声的电平将太大。另一方面，如果通过将时间常数设置为较小值而将跟随速率设置为高速率，则由于电平调整将快速地跟随音乐声的电平变化，所以听者将察觉到增益电平的变化。因此，提出了一种电平调整装置，其被构造为计算与低跟随速率对应的长期增益和与高跟随速率对应的短期增益，并基于计算出的长期增益和短期增益来调整信号的电平(例如，参见日本专利第5236006号)。

从听者的观点来说，不期望在乐曲播放期间察觉到增益变化，因为这会干扰乐曲的收听。即，基本上期望放慢针对增益调整的跟随速率。然而，计算长期增益和短期增益两者的传统方法具有信号处理的复杂构造。此外，难以预测增益调整之后信号的电平如何变化。

发明内容

考虑到前述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种改进的电平调整装置及其改进的方法，其实现了电平调整而使得听者不太会察觉到增益变化，能够处理即使具有高速率的电平变化的信号，并且具有容易控制的简单结构。

为了实现前述目的，本发明提供了一种改进的电平调整装置，包括：第一电平检测部，其被配置为根据第一跟随速率来检测输入信号的电平，以输出表示所检测到的电平的第一电平信号；第二电平检测部，其被配置为根据小于所述第一跟随速率的第二跟随速率来检测所述输入信号的电平，以输出表示所检测到的电平的第二电平信号；控制部，其被配置为基于所述第一电平信号和所述第二电平信号之间的关系来选择所述第一电平信号和所述第二电平信号中的一个，并基于所述第一电平信号和所述第二电平信号中所选的一个电平信号来确定用于电平调整的增益；以及调整部，其被配置为根据通过所述控制部确定的所述增益来调整所述输入信号的电平。

根据本发明，由于通过使用两种跟随速率(即，第一跟随速率和第二跟随速率)来构造输入信号的电平的检测，并且基于所检测到的第一电平信号和第二电平信号中所选择的一个来构造对用于电平调整的增益的确定，所以可以简化装置的构造。例如，如果电平的变化在输入信号中占优，则可以执行适合于电平改变的增益调整，另一方面，如果电平的稳定性在输入信号中占优，则可以执行适合于电平稳定性的增益调整。因此，根据本发明，可以提供一种电平调整装置，其实现了不使听者太多地察觉到增益变化的电平调整，并且其可以处理即使具有高速率的电平变化的信号，并且具有容易控制的简单构造。

本发明不仅可以构造和实施为上述装置发明而且还可以构造为方法发明。此外，本发明可配置和实施为由处理器(诸如计算机或DSP)执行的软件程序以及存储有这种软件程序的非暂时性计算机可读存储介质。

以下将描述本发明的实施例，但应该理解，本发明不限于所描述的实施例，在不背离基本原理的情况下可以对本发明进行各种修改。因此，仅通过所附权利要求来确定本发明的范围。

附图说明

以下将参照附图仅通过示例的方式来详细描述本发明的特定优选实施例，其中：

图1是示出包括根据本发明实施例的电平调整装置的音频设备的框图；

图2是示出根据本发明的第一实施例的电平调整装置的结构的框图；

图3A和图3B是示出根据第一实施例的电平调整装置的增益特性和输入-输出特性的曲线图；

图4是通过根据第一实施例的电平调整装置的控制部执行的处理的流程图；

图5是示出根据本发明第二实施例的电平调整装置的结构的框图；

图6A和图6B是通过根据第二实施例的电平调整装置的控制部执行的处理的流程图；以及

图7A和图7B是示出输入至根据第二实施例的电平调整装置的输入信号的时序图，以及选择电平检测部所检测到的电平检测信号中的一个的情况。

具体实施方式

图1示出了包括根据本发明实施例的电平调整装置的音频设备50的结构。注意，根据本发明实施例的电平调整装置可以是在根据本发明实施例的电平调整方法中具体化的数字音频信号处理装置，但是也可以是在所述方法中具体化的模拟音频信号处理装置。

在图1中，声音源51是将在音频设备50上播放并且将从扬声器53输出的音频信号的供应源，其可以是有线广播、音乐服务器终端、长时间记录器、混音器等。来自声音源51的数字音频信号被输入至根据本发明的电平调整装置1，并且在电平调整装置1中，根据音频信号的输入电平自动地调整音频信号的电平。通过电平调整装置1自动调整了电平的音频信号被转换为模拟音频信号并被放大来通过扬声器53可被听见地输出。电平调整装置1可以不仅构造为独立的部件，而且还可以构造为其他装置或设备的一部分。例如，电平调整装置1可以结合到声音源51的主体中作为其一部分、结合到音频功率放大器52的主体中作为其一部分或者结合到扬声器53的主体中作为其一部分。

图2是示出根据本发明第一实施例的电平调整装置1的结构。在该实施例中，“起声速率(attack rate)”和“释放速率(re leaserate)”被用作下面提到的“跟随速率”，并且它们均是定义跟随输入信号的每个波周期的峰值电平的速度或速率的“时间常数”。

在图2所示的电平调整装置1中，经由输入端将来自声音源51的音频信号输入至第一电平检测部10、第二电平检测部11和调整部13。第一电平检测部10通过与第二电平检测部11的第二跟随速率相比相对较高的第一跟随速率来检测输入音频信号的电平，并输出表示所检测到的电平的第一电平信号LV1。此外，第二电平检测部11通过与第一电平检测部10的第一跟随速率相比相对较低的第二跟随速率来检测输入音频信号的电平，并输出表示所检测到的电平的第二电平信号LV2。

在一个实施例中，第一跟随速率和第二跟随速率的每一个都具有起声速率和低于起声速率的释放速率。例如，可以从几毫秒到几十毫秒的范围内选择性地确定第一跟随速率的起声速率，并且可以从几百毫秒到几秒的范围内选择性地确定第一跟随速率的释放速率。此外，可以从几百毫秒到几秒的范围内选择性地确定第二跟随速率的起声速率，并且可以从几秒到几十秒的范围内选择性地确定第二跟随速率的释放速率。在一个实施例中，当输入音频信号的当前电平(当前采样值)大于电平检测部10(或11)当前输出的电平信号LV1(或LV2)时，每个电平检测部10(或11)都使用起声速率来检测输入音频信号的电平，而当所述当前电平小于电平信号LV1(或LV2)时，每个电平检测部10(或11)都使用释放速率来检测输入音频信号的电平。

第一电平信号LV1和第二电平信号LV2被提供给控制部12。控制部12基于比率(第一电平信号与第二电平信号的电平比率)选择第一和第二电平信号LV1和LV2中的一个，基于增益曲线确定与所选的电平信号对应的增益值GV，并将增益值GV提供给调整部13。当第一电平信号与第二电平信号的比率等于或大于预定阈值(该预定阈值等于或大于“1”(一))时，选择高跟随速率(第一跟随速率)的第一电平信号LV1，而如果小于预定阈值，则选择低跟随速率(第二跟随速率)的第二电平信号LV2。然后，调整部13利用与所提供的增益值GV对应的增益来放大来自声音源51的音频信号，以均衡从电平调整装置1输出的音频信号的电平。“均衡”在本文意味着以使得包括在音频信号中的不同的长乐句的音量或者不同乐曲的音量被听者听起来或感觉起来相互类似的方式来调整音频信号的电平。除非输入电平快速增加的紧急情况，否则控制部12被构造为缓慢地改变增益值GV，因此基本保持包括在来自声音源51的音频信号中的各个音符的从起声到释放的电平变化的形状(所谓的包络)，或者基本保持连续音符之间的声音强度的关系。可通过放大器或衰减器来构建调整部13。

图3A所示增益的变化特性是在分贝标度上示出输入和输出的“增益曲线”。控制部12基于增益曲线响应于输入电平Lin(即，电平信号LV1或LV2)来确定增益G(即，增益值GV)。从而，如图3B所示，可以在分贝标度上表示电平调整装置1的输入-输出特性。

如图3A所示，在输入电平Lin在-∞(dB)到第一预定电平Lin1(dB)的范围内，增益G为-∞(dB)。因此，音频信号是无声的，并且电平调整装置1输出无声信号。在输入电平Lin等于或大于第一预定电平Lin1(dB)的范围内，增益G响应于输入电平Lin的增加而降低，并且响应于输入电平Lin的降低而增加，使得输入电平的增加和降低被抵消。因此，电平调整装置1输出具有均衡电平特性的信号。然而，因为硬件环境等，增益G具有下限Gmin。在输入电平Lin大于第二预定电平Lin2(dB)的范围内，要求将增益G下降到小于下限Gmin来用于进行抵消，但增益G不能降低到小于下限Gmin，因此增益G保持下限Gmin而不是下降到低于下限Gmin。在该范围内，输出具有响应于输入电平Lin而增加或降低的电平的音频信号。注意，可以在输入侧限制输入电平Lin的上限，使得输入电平Lin的上限不大于第二预定值Lin2，或者可以使用能够取更小的下限Gmin的硬件以将第二预定值Lin2设置为更大值。

图4示出了通过电平调整装置1的控制部12执行的周期性处理的流程图。图4所述的周期性处理是在操作期间被重复执行的处理。控制器12针对每个预定或可变的时间周期执行该周期性处理。首先，在步骤S10中，控制部12从第一电平检测部10获得第一电平信号LV1以及从第二电平检测部11获得第二电平信号LV2。控制部12所获得的第一电平信号LV1和第二电平信号LV2具有在线性标度上表示的值。在步骤S11中，控制部12确定通过将第一电平信号LV1除以第二电平信号LV2所获得的值(电平比率)是否大于阈值T。这里，阈值T是等于或大于1的常数。如果电平比率大于阈值T，则控制部12在步骤S11中进行肯定的判定，然后前进到步骤S12的处理。在步骤S12中，控制部12在寄存器LVx中存储第一电平信号LV1。然后，在步骤S14中，控制部12基于具有与图3A所示的特性相同的特性的线性标度的增益曲线来确定与存储在寄存器LVx中的第一电平信号LV1相对应的增益值GV，并结束该周期性处理。另一方面，如果电平比率等于或小于阈值T，则控制部12在步骤S11中进行否定的判定，并前进到步骤S13的处理。在步骤S13中，控制部12在寄存器LVx中存储第二电平信号LV2。然后，在步骤S14中，控制部12基于具有与图3A所示的特性相同的特性的线性标度的增益曲线来确定与存储在寄存器LVx中的第二电平信号LV2相对应的增益值GV，并结束该周期性处理。优选地，通过周期性处理确定的增益值GV在被均衡之后被提供给调整部13，以转换为随时间平滑变化的增益值GV。可通过调整部13来执行均衡处理，但是期望由控制部12在周期性处理的步骤S14中执行诸如低通滤波处理或内插等的均衡处理。通过均衡处理，即使已经切换了步骤S11中的确定，从控制部12提供给调整部13的增益值GV也随时间平滑变化。然后，调整部13利用与增益值GV对应的增益对输入的音频信号进行放大并将其输出。因此，电平调整装置1输出电平被均衡的音频信号。

注意，步骤S14中使用的增益曲线可以由响应于电平信号而被参考的存储增益值GV的增益表格或者通过施加电平信号以计算增益值GV的算术运算来组成。此外，步骤S11中的确定条件中的不等号不限于表示“大于”的“>”，而是可以为表示“等于或大于”的“≥”。

由于上述周期性处理通过控制部12来执行，所以在根据本发明第一实施例的电平调整装置1中，第一电平信号LV1与第二电平信号LV2的比率大于阈值T的情况是输入音频信号的电平变化较快的这种情况，在这种情况下，基于以相对较高的跟随速率来跟随音频信号的电平变化的第一电平信号LV1来控制音频信号的电平。因此，可以响应于电平高速率变化的信号来执行电平调整。此外，第一电平信号LV1与第二电平信号LV2的比率小于阈值T的情况是输入音频信号的电平变化较慢的这种情况，在这种情况下，基于以比第一检测部10检测到的第一电平信号相对低的跟随速率来跟随音频信号的电平变化的第二电平信号LV2来控制音频信号的电平。因此，可以执行电平调整而不使听者察觉到增益电平的变化。这些电平控制可以具体化为容易控制的简单构造，诸如在控制部12处基于两个电平检测部10和11中检测到的两个电平而使用一个增益曲线来确定增益。可利用等于或大于1的阈值T的值来适当地调整用于第一电平信号LV1的选择条件。如果阈值T被设置为接近1的值，则由于选择LV1的机会增加，所以可以确保降低音频信号中的快速起声，但是同时，使得用户敏感地察觉到随时间的增益变化。随着阈值T的值远离1，由于选择LV2的机会增加，所以使得用户不敏感于察觉到随时间的增益变化，但是可能存在未完全降低音频信号中的快速起声的情况。注意，在上面的描述中，阈值T被设置为等于或大于1的值，但是小于1的值也可以被应用为阈值T。然而，如果阈值T被设置为小于1的值，则由于增益变化中发生的角形(angular-shaped)不连续性，使得用户察觉到增益变化，因此最好是避免它。

在周期性处理的步骤S11中，控制部12在线性标度上执行确定，但是也可以在分贝标度上执行确定。在这种情况下，在执行步骤S11之前，控制部12将第一电平信号LV1和第二电平信号LV2转换为分贝标度上的信号，并且利用用于确定的算术表达式(LV1-LV-2)>T’来执行确定，其中，T’是通过将阈值T转换为分贝标度而获取的分贝标度上的正阈值，并且表达式中的不等号“>”也可以用“≥”来代替。以这种方式，类似于前述周期性处理，可以确定第一电平信号LV1与第二电平信号LV2的比率(电平比率)是否大于阈值T。此外，在这种情况下，可以以与下面提到的第二实施例类似的方式，在分贝标度上执行步骤S14中的将增益曲线应用于电平值。

接下来，在图5中示出了根据本发明第二实施例的电平调整装置1的结构的框图。在第二实施例中，“起声速率”、“释放速率”和“起声和释放速率”被用作下面提到的跟随速率，并且这些速率中的每一个都是定义跟随整流信号的速度或速率的“时间常数”。

在图5所示的电平调整装置1中，从声音源51输入立体声音频信号。经由输入端INL输入立体声音频信号的左信号(L)，并经由输入端INR输入立体声音频信号的右信号(R)，并且两个信号分别经由延迟部24和延迟部25输入至调整部13。此外，经由输入端INL输入的左信号(L)和经由输入端INR输入的右信号(R)通过加法部20相加，并将它们的相加输出输入至带通滤波器(BPF)21和绝对值电路(ABS)23。带通滤波器(BPF)21的输出被输入至绝对值电路(ABS)22。BPF 21是从输入音频信号中提取主要频率带(其主要贡献于(或影响)人类听觉音量，即例如预定可听到的频带(诸如200Hz至10kHz))的带通滤波器。滤波器不限于带通滤波器，而是可以为任何种类的滤波器，只要其具有基于反转等响度特性(inverse equalloudness characteri stics)的频率特性即可。

ABS 22和ABS 23分别是全波整流器，其输出输入数字音频信号的各采样值的绝对值。通过BPF 21处理且通过ABS 22整流的音频信号被输入至第一电平检测部A1和第二电平检测部A2。第一电平检测部A1和第二电平检测部A2分别根据通过对应的起声速率和释放速率定义的对应跟随速率来检测输入音频信号的电平，并分别输出表示所检测到的电平的第一电平信号LA1和第二电平信号LA2。当输入音频信号的当前采样值大于第一和第二电平信号LA1和LA2中的对应一个的当前值时，第一和第二电平信号LA1和LA2中的每一个的输出值都以由对应起声速率表示的对应跟随速率来增加，而在当前采样值小于第一和第二电平信号LA1和LA2中的对应一个的当前值时，第一和第二电平信号LA1和LA2中的每一个的输出值都以由对应释放速率表示的对应跟随速率来减小。第一电平检测部A1的起声速率被设置为表示例如与几毫秒到几十毫秒中的任一数值相对应的时间常数，并且其释放速率被设置为表示例如与几百毫秒到几秒中的任一数值相对应的时间常数。另一方面，第二电平检测部A2的起声速率被设置为表示例如与几百毫秒到几秒中的任一数值相对应的时间常数，并且其释放速率被设置为表示例如与几秒到几十秒中的任一数值相对应的时间常数。通过这种配置，第一电平检测部A1适于以相对较高的跟随速率检测输入音频信号中的每个音符的包络而不具有延迟(即，所检测到的包络表示输入音频信号在每个短时间段内的峰值电平)。此外，第二电平检测部A2适于以较低的跟随速率(其比第一电平检测部A1的相对较高的跟随速率慢几倍至几十倍)来检测输入音频信号的全局电平变化(即，所检测到的全局电平变化表示每个长时间段的有效值)。

通过ABS 23整流但未被BPF 21处理的音频信号被输入至第三电平检测部B1和第四电平检测部B2。第三电平检测部B1被提供来利于控制部12检测包括在音频信号中的表演声音完全衰减而仅保留残留噪声的时间点，换句话说，使音频信号能够开始无声的时间点。为此，第三电平检测部B1被构造为简单的低通滤波器(LPF)，其使用在起声速率和释放速率之间没有区别、且由跟随速率(即，起声速率和释放速率)表示的时间常数被设置为几秒至几十秒中的任意值的这种跟随速率(即，起声速率和释放速率)。从而，第三电平检测部B1适于检测与乐谱的一个或多个小节的时间长度对应的长时间段的缓慢电平变化，并输出表示所检测到的电平的第三电平信号LB1。此外，第四电平检测部B2是被提供来利于控制部12立刻检测开始乐曲表演和音频信号中的演奏声音开始提升的时间点(换句话说，音频信号应该解除无声的时间点)的电平检测器，为此，第四电平检测部B2被配置为输出与输入音频信号的绝对值刚好相同而不具有用于跟随的延迟的第四电平信号LB2。

从四个电平检测部A1、A2、B1和B2输出的四个电平信号LA1、LA2、LB1和LB2被分别输入至控制部12。控制部12包括确定/决定部30，其被配置为执行用于确定将无声模式设置为开(ON)或关(OFF)的“无声决定处理”、以及用于决定由电平信号LVx表示的电平以决定将被提供给调整部13的增益值GV的“LVx决定处理”。如果无声确定处理进行“无声ON”确定(表示无声模式应被设置为ON)，则确定/决定部30将零电平(-∞dB)决定为由电平信号LVx表示的电平，并输出表示所决定电平的电平信号LVx。此外，如果无声确定处理进行“无声OFF”确定(表示无声模式应被设置为OFF)，则确定/决定部30基于第一和第二电平信号LA1和LA2之间的关系决定(或选择)第一和第二电平信号LA1和LA2中的一个作为电平信号LVx，并输出表示所决定电平(即，第一和第二电平信号LA1、LA2中的被决定或被选择的一个的电平)的电平信号LVx。

线性-对数转换部31将从确定/决定部30输出的电平信号LVx转换为分贝标度上的电平信号LVx。控制部12将分贝标度上的电平信号LVx应用于增益曲线表格32以从增益曲线表格32获得与电平信号LVx对应的分贝标度上的增益值GV。增益曲线表格32可使用与图3A所示相同的曲线，或者具有更接近零电平(即，-∞dB)的Lin1的另一个值的曲线。对数-线性转换部33将分贝标度上的增益值GV转换为线性标度上的增益值GV。当电平信号LVx在第一电平信号LA1和第二电平信号LA2之间切换时，平滑部34对线性标度上的增益值GV执行平滑处理(包括低通滤波处理、内插处理等)，以平滑增益值GV的连续值的改变而不引起增益值GV的阶梯改变，并将平滑后的增益值GV输出至调整部13。然后，调整部13以与平滑后的增益值GV相对应的增益对来自声音源51的立体声音频信号进行放大，并输出放大后的立体声音频信号。

如上所述，第一电平检测部A1的起声速率是甚至可以跟随快速起声的相对较短的时间常数，并且第四电平检测部B2的延迟被设置为零。然而，通过响应于音频信号的起声而取消无声且实际改变增益值GV的时间，发生从插入到信号控制路径中的每个功能块(21、22、23、A1、A2、B1、B2、12)所导致的特定延迟。延迟部24和25被设置为补偿延迟，并构造为将输入音频信号延迟特定时间段(几十毫秒至几百毫秒)，并将延迟后的音频信号提供给调整部13。从而，在音频信号的起声时，可以防止延迟无声的取消并防止延迟基于增益值GV的调整。

根据本发明第二实施例的电平调整装置1以与第一实施例类似的方式使用图3A所示的增益曲线来执行电平控制，从而只要音频信号中包含任何音乐声，就可通过根据第二实施例的电平调整装置1来实现与图3B所示相同的输入-输出特性。在电平调整装置1中，当包含在输入音频信号中的音乐演奏结束且由从第三电平检测部B1输出的第三电平信号LB1表示的电平变得低于可认为是残留噪声的电平时，控制部12做出“无声ON”确定，并将增益GV设置为零电平，使得音频信号无声。此后，当输入音频信号中包含的音乐演奏恢复且控制部12做出“无声OFF”确定时，取消音频信号的无声，从而恢复用于均衡音频信号的电平的电平调整。以这种方式，根据第二实施例，不仅执行类似于第一实施例的电平均衡，而且可以通过第三电平检测部B1、第四电平检测部B2和控制部12来实现用于防止输出残留噪声的噪声遏止功能。

图6A示出了通过根据第二实施例的电平调整装置1的控制部12执行的周期性处理的流程图。图6A所示的周期性处理是在操作周期内重复执行的处理。控制部12针对每个预定或可变的时间来执行该周期性处理。首先，在步骤S20中，控制部12从第一至第四电平检测部A1、A2、B1和B2获得第一至第四电平信号LA1、LA2、LB1和LB2。在步骤S20之后，控制部12执行无声确定处理。在无声确定处理中，首先在步骤S21中，控制部12基于无声寄存器的值来确定当前是否将无声模式设置为OFF。如果无声模式被设置为OFF(“MUTE＝0”的确认)，则控制部12在步骤S21中做出肯定的判断，并前进到步骤S22的处理以确定第三电平信号LB1的当前电平是否小于用于开始无声模式的阈值TMS。由于第三电平检测部B1以跟随与乐谱的一个或多个小节的时间长度相对应的持续时间的缓慢电平变化的速率来检测输入信号中的所有频带的电平，所以如果第三电平信号LB1小于阈值TMS，则意味着输入至电平调整装置1的音频信号仅是残留噪声(音乐演奏结束的状态)并且可以开始无声。因此，如果控制部12在步骤S22中做出了肯定的判断，则处理前进到步骤S23以在无声寄存器中存储“1”以表示确定的结果为将无声模式设置为“ON”。

另一方面，如果无声模式被设置为“ON”(即，“MUTE＝1”)，则控制部12在步骤S21中做出否定的判断并前进到步骤S24的处理以确定第四电平信号LB2是否大于用于终止无声模式的阈值TME。由于第四电平检测部B2无延迟地检测输入信号的电平，所以如果第四电平信号LB2大于阈值TME，则表示在输入至电平调整装置1的音频信号中开始音乐声从而可以终止无声。因此，如果控制部12在步骤S24中做出肯定的判断，则处理前进到步骤S25以将第三电平信号LB1设置为初始值LB1o，初始值LB1o是与大于阈值TMS的一个电平值相对应的常数。从而，一旦控制部12做出了“无声OFF”确定，在第三电平检测部B1中，至少在第三电平信号LB1从初始值LB1o衰减到阈值TMS的时间段内，保持“无声OFF”确定。接下来，在步骤S26，控制部12在无声寄存器中存储“0”以表示确定结果为无声模式被设置为OFF。

控制部12在结束步骤S23时、在步骤S22中确定第三电平信号LB1不小于阈值TMS时、在结束步骤S26时或者在步骤S24中确定第四电平信号LB2不大于阈值TME时的任何时刻终止无声确定处理，然后开始LVx决定处理。

在LVx决定处理中，在步骤S30中，控制部12确定之前刚刚结束的无声确定处理是否已经做出了“无声OFF”确定(MUTE＝0)。如果已经做出了“无声OFF”确定，则控制部12在步骤S30中做出肯定的判断并前进到步骤S31的处理，以确定第一电平信号LA1与第二电平信号LA2的比率(即，电平比率“LA1/LA2”)是否大于阈值TA。阈值TA是等于或大于1的常数。如果比率大于阈值TA，则控制部12在步骤S31中做出肯定的判断，并前进到步骤S32的处理以在LVx寄存器中存储第一电平信号LA1。然后，在步骤S35中，控制部12基于图3A所示的增益曲线来确定与存储在LVx寄存器中的第一电平信号LA1相对应的增益值GV。现在，将更加详细地给出关于该步骤的描述。首先，线性标度上的第一电平信号LA1被转换为分贝标度上的第一电平信号LA1(即，由线性-对数转换部31进行的处理)。接下来，分贝标度上的第一电平信号LA1被应用于图3A所示的分贝标度上的增益曲线，从而获得分贝标度上的增益值GV(即，由增益曲线表格32进行的处理)。然后，分贝标度上的增益值GV被转换为线性标度上的增益值GV(即，由对数-线性转换部33进行的处理)。此外，将平滑处理应用于线性标度上的增益值GV(即，由平滑部34进行的处理)，并且将线性标度上的平滑后的增益值GV提供给调整部13。如此，完成步骤S35的处理，然后控制部12结束该周期性处理。

然后，调整部13以与平滑后的增益值GV相对应的增益对输入音频信号进行放大并将其输出，使得电平调整装置1输出通过以高跟随速率的电平控制均衡了电平的音频信号。在这种情况下，由于第一电平信号LA1与第二电平信号LA2的比率大于阈值TA，所以输入音频信号的电平随时间以相对较快的速度增加，并且电平调整装置1基于通过以相对较高的跟随速率检测音频信号的电平所获得的第一电平信号LA1来控制输入音频信号的电平。以这种方式，当声音的起声较快时，电平调整装置1以跟随具有较快电平变化的信号的这种方式来随时间执行输出电平的均衡。

另一方面，如果第一电平信号LA1与第二电平信号LA2的比率(LA1/LA2)等于或小于阈值TA，则控制部12在步骤S31中做出否定的判断并前进到步骤S34的处理，以在LVx寄存器中存储第二电平信号LA2。然后，在步骤S35中，类似于上述第一电平信号LA1的情况，控制部12基于图3A所示的增益曲线来确定与存储在LVx寄存器中的第二电平信号LA2相对应的增益值GV，将平滑后的增益值GV提供给调整部13，并终止该周期性处理。然后，调整部13以与增益值GV对应的增益对输入音频信号进行放大并将其输出，使得电平调整装置1输出以低跟随速率通过电平控制均衡了电平的音频信号。在这种情况下，由于输入音频信号的电平变化较慢，所以电平调整装置1基于通过以相对较慢的跟随速率检测音频信号的电平所获取的第二电平信号LA2来控制音频信号的电平。以这种方式，可以执行输出电平的均衡而不使听者察觉到太多增益电平的变化。

此外，如果已经做出了“无声ON”确定(MUTE＝1)，则控制部12在步骤S30中做出否定的判断，前进到步骤S33的处理以在LVx寄存器中存储零电平“0”(-∞dB)。此外，通过与上述第一电平信号LA1的情况相同的处理，控制部12基于图3A所示的增益曲线来确定与存储在LVx寄存器中的零电平相对应的零电平(-∞dB)的增益值GV，将平滑后的增益值GV提供给调整部13，并结束该周期性处理。在这种情况下，由于调整部13以与增益值GV相对应的零电平的增益对输入音频信号进行放大，从而使音频信号无声。

由于通过根据本发明第二实施例的电平调整装置1中的控制部12执行前述周期性处理，所以基本上可以通过以较慢的跟随速率对输入音频信号执行电平控制来控制输入音频信号的电平而不使听者觉察到太多的增益电平的变化。而当输入具有较快起声的音频信号时，可以通过随时间以较快的跟随速率对输入音频信号执行电平控制来控制输入音频信号的电平以跟随信号的快速电平变化。此外，当例如由于歌曲之间的间隔而使声音暂时连续停顿时，可以通过使音频信号无声而防止听者从扬声器53听到残留噪声。由于电平调整装置1通过仅将一个增益曲线应用于所检测到的电平来决定一个增益而具有简单构造，所以可以容易或简单地执行与电平控制相关的特性的调整，同时具有例如上述有用的功能。此外，由于采用分贝标度上的增益曲线，增益曲线的形状可与通过虚线形成的形状近似，因此可以通过简单的算数运算来实现增益的决定。此外，与线性标度上的增益曲线相比，即使电平信号的数据长度或增益值相同，对于分贝标度上的增益曲线也可以扩展电平的可控范围(动态范围)。

注意，在根据上述第二实施例的周期性处理中，控制部12对线性标度上呈现的信号执行步骤S22、S24和S31的确定处理，但是这些确定处理可以对分贝标度上呈现的信号执行。如果对分贝标度执行步骤S22、S24和S31中的特定一个步骤处的确定处理，则与其相关的电平信号的线性标度可以从步骤S20开始到该特定步骤开始前的任何时间转换为分贝标度。此外，如果要对分贝标度执行步骤S22或S24的确定处理，则通过将阈值TMS或TME转换到分贝标度上而获得的阈值TMS’或TME’可用于确定条件。此外，如果在步骤S31中要对分贝标度执行确定处理，则步骤S31中的确定条件可变为分贝形式的条件，即(LA1–LA2)>TA’，其中，TA’表示通过将阈值TA转换到分贝标度上而获得的阈值。分贝形式的确定条件确定第一和第二电平信号LA1和LA2之间的差异是否大于分贝标度上的阈值TA’，并且实际上等同于用于确定第一电平信号LV1与第二电平信号LV2的电平比率是否大于线性标度上的阈值TA的线性形式的确定条件。此外，对于步骤S33，通过修改以在步骤S33中在LVx寄存器中存储分贝标度的零电平(即，-∞dB)，可以省略步骤S35中从线性标度转换为分贝标度的处理(即，线性-对数转换部31)。

此外，虽然在根据第二实施例的周期性处理中，即使在做出了“无声ON”确定的情况下(步骤S30中为否定的判断)，控制部12也将增益曲线应用于电平信号LVx，但是可以省略“无声ON”模式下将增益曲线应用于电平信号LVx。即，如果在步骤S30中做出了否定的判断，则控制部12可以直接将零电平(-∞dB)存储为增益值GV，并且可以在步骤S35中仅执行用于平滑增益值GV的处理以将平滑后的增益值GV提供给调整部13。

注意，步骤S22、S24和S31中确定条件中的不等号可以不分别限于不等号“<”、“>”和“>”，而是可以使用同时带有等号的不等号“≤”、“≥”和“≥”。

在根据第二实施例的电平调整装置1中，如上所述，具有基于第一电平信号LA1均衡来自声音源51的音频信号的时间段以及基于的第二电平信号LA2均衡来自声音源51的音频信号的时间段。图7A示出了提供给两个电平检测部A1和A2的音频信号，以及图7B示出了通过电平检测部A1检测到的电平信号LA1的变化、通过电平检测部A2检测到的电平信号LA2的变化以及选择了电平信号LA1而不是电平信号LA2的时间段T1、T2和T3，其中，水平轴分别是时间轴。

图7A所示的输入信号40表示来自声音源51的已经通过BPF 21滤波的音频信号的波形的概况。图7B示出了从输入信号40检测到的电平信号LA1和电平信号LA2的变化。由于第一电平检测部A1以相对较高的跟随速率检测电平的峰值，所以第一电平信号LA1可以是几乎跟随图7A和图7B所示输入信号40的包络的电平信号。相反，由于第二电平检测部A2以跟随音频信号中的缓慢电平变化的跟随速率来检测音频信号的电平，所以电平信号LA2可以是包络变化之后缓慢改变的电平信号。在时间轴上的特定时间段T1、T2和T3期间，第一和第二电平信号LA1和LA2之间的比率或差异大于线性或分贝标度上的比率或差异的预定阈值。在这些时间段中，由于控制部12在步骤S31中做出了肯定的判断以暂时选择第一电平信号LA1作为要存储在LVx寄存器中的电平信号，所以调整部13可以对音频信号执行电平控制而不落在输入信号40的起声之后。在除时间段T1、T2和T3之外的其他(正常)时间段期间，由于控制部12在步骤S31中做出了否定的判断以选择第二电平信号LA2作为要存储在LVx寄存器中的电平信号，所以调整部13可以对音频信号执行电平控制而不使听者察觉到增益的变化。由于第二电平信号LA2的值不受其他电平信号的影响，所以保持了听者察觉到增益的连续性。

接下来，根据第二实施例的电平调整装置1可以通过将图6A所示的周期性处理中的LVx决定处理改变为图6B所示的另一LVx决定处理而作为简单的噪声遏止进行操作。在这种情况下，在步骤S20中要获得的数据可以仅仅是第三电平信号LB1和第四电平信号LB2。如果在步骤S40中做出了“无声OFF”确定(“MUTE＝0”的肯定判断)，则在步骤S41中，控制部12在LVx寄存器中存储表示参考电平(0dB)的“1”，并因此在步骤S35中将增益值GV设置为参考电平(0dB)。如果在步骤S40中做出了“无声ON”确定(“MUTE＝0”的否定判断)，则在步骤S42中，控制部12在LVx寄存器中存储表示零电平(-∞dB)的“0”，并因此在步骤S35中将增益值GV设置为零电平(-∞dB)。

此外，在前面的描述中，术语“快速电平变化”是指第一电平信号(其从第一电平检测部中输出并快速地跟随输入信号的电平变化)和第二电平信号(其从第二电平检测部输出并缓慢地跟随输入信号的电平变化)之间的比率或差异处于第一电平信号的电平大于第二电平信号的电平的这种状态。这种状态对应于例如当在无声状态之前开始音频信号中的声音时或者在音频信号中发生爆炸声、爆破声等时输入信号的电平随时间指数增加的状况。

响应于来自声音源51的音频信号，根据前述实施例的电平调整装置1使用第二电平检测部的具有低跟随速率并且在如乐曲中段一样电平变化不是很快的正常时间段期间不能区别电平变化的电平信号来控制增益，以及使用第一电平检测部的能够处理例如大声音开始时电平急剧升高的部分时间段(诸如上述特定时间段T1、T2、T3)期间的快速电平变化的电平信号来控制增益。由于电平调整装置1基于相同的增益曲线特性来执行两个增益控制，所以电平调整装置1的结构比较简单，并且可以容易地控制电平变化特性。

注意，尽管根据本发明前述实施例的电平调整装置1被构造为选择具有不同跟随速率的两个电平检测部的输出中的任意一个，但电平调整装置1不限于这种构造，而是可以构造为提供具有相互不同的跟随速率的三个或更多个电平检测部，选择这些电平检测部中的任意一个输出，并基于所选择的输出来确定增益。

此外，在前述实施例中，电平调整装置1被构造为如果第一电平信号与第二电平信号的比率等于或大于预定阈值(该预定阈值等于或大于1)，则选择第一电平信号，否则选择第二电平信号。然而，其不限于此，并且例如，电平调整装置1可构造为如果第一电平信号和第二电平信号之间的差异等于或大于预定阈值(该预定阈值等于或大于1)，则选择第一电平信号，否则选择第二电平信号。

此外，根据本发明实施例的电平调整装置1可使用作为可编程以进行信号处理的个人计算机(PC)或数字信号处理处理器(DSP)以及模拟计算电路来配置和实施。

Claims (7)

1.一种电平调整装置，包括：

第一电平检测部，其被配置为根据第一跟随速率来检测输入信号的电平，以输出表示所检测到的电平的第一电平信号；

第二电平检测部，其被配置为根据小于所述第一跟随速率的第二跟随速率来检测所述输入信号的电平，以输出表示所检测到的电平的第二电平信号；

控制部，其被配置为基于所述第一电平信号和所述第二电平信号之间的关系来选择所述第一电平信号和所述第二电平信号中的一个，并基于所述第一电平信号和所述第二电平信号中所选的一个电平信号来确定用于电平调整的增益；以及

调整部，其被配置为根据通过所述控制部确定的所述增益来调整所述输入信号的电平。

2.根据权利要求1所述的电平调整装置，其中，所述控制部被配置为当所述第一电平信号与所述第二电平信号的比率等于或大于预定阈值时选择所述第一电平信号，否则选择所述第二电平信号，其中，所述预定阈值等于或大于1。

3.根据权利要求1所述的电平调整装置，其中，所述控制部被配置为通过使所述输入信号的电平均衡的特性来确定用于电平调整的所述增益。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电平调整装置，其中，所述控制部被进一步配置为使所确定的用于电平调整的所述增益的连续值的改变平滑。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电平调整装置，还包括滤波器，所述滤波器被配置为从所述输入信号中提取预定可听频带的频率分量，

其中，所述第一电平检测部和所述第二电平检测部被配置为检测由所述滤波器处理的所述输入信号的电平。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电平调整装置，其中，所述控制部被进一步配置为确定所述输入信号的电平是否小于预定阈值，并响应于所述输入信号的电平的确定而指示所述调整部使所述输入信号无声。

7.一种用于电平调整的计算机实现方法，包括：

根据第一跟随速率来检测输入信号的电平，以输出表示所检测到的电平的第一电平信号；

根据小于所述第一跟随速率的第二跟随速率来检测所述输入信号的电平，以输出表示所检测到的电平的第二电平信号；

基于所述第一电平信号和所述第二电平信号之间的关系来选择所述第一电平信号和所述第二电平信号中的一个，并基于所述第一电平信号和所述第二电平信号中的所选择的一个来确定用于电平调整的增益；以及

根据所确定的所述增益来调整所述输入信号的电平。