CN105764009B - 低音补偿自动切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一种低音补偿自动切换方法和装置，其中，该方法包括：对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧；计算音频帧中低频信号的能量；计算音频帧中所有音频信号的总能量；计算音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比；根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态。本发明提供的技术方案无需用户通过遥控器手动控制低音补偿功能的开启或关闭，实现了低音补偿功能的自动切换，使得电视机可以更好的发挥其低音性能。

Description

低音补偿自动切换方法和装置

技术领域

本发明涉及音频处理技术，尤其涉及一种低音补偿自动切换方法和装置。

背景技术

随着电子技术的发展，电视机的厚度越来越薄，有限的空间使得扬声器的尺寸也受到了很大的限制。扬声器的尺寸对扬声器的声音表现效果有较大的影响，当扬声器的尺寸减小时，扬声器的振膜面积和磁铁都会变小，推动声音振动时的压力随之减小，由此导致扬声器的声音音量放大效果减弱，无法充分地表达出声音低频部分，从而降低了用户体验。

为了使扬声器充分地表达出声音低频部分，提高用户体验，现有的电视机多采用低音补偿技术将低频信号进行增强后再发送至扬声器。目前，电视机的低音补偿功能都是通过遥控器手动控制，当用户感觉电视机的低音音效不好时，可以通过遥控器手动打开低音补偿功能对音效进行调制。

如上所述，现有的电视机低音补偿功能需要手动控制，但是，在实际使用过程中，用户往往不知道什么时候应该打开该低音补偿功能；而且根据大多数用户的使用习惯，用户很少会主动去打开这一功能，这就使得电视机的特色音效往往不会被使用，影响了电视机的低音性能的发挥。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种低音补偿自动切换方法和装置，用于实现低音补偿功能的自动切换，以便于电视机更好的发挥其低音性能。

本发明实施例提供一种低音补偿自动切换方法，包括：

对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧；

计算音频帧中低频信号的能量；

计算音频帧中所有音频信号的总能量；

计算音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比；

根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态。

本发明实施例还提供一种低音补偿自动切换装置，包括：获取模块、计算模块和确定模块；

获取模块，用于对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧；

计算模块，用于计算音频帧中低频信号的能量；

计算模块，还用于计算音频帧中所有音频信号的总能量；

计算模块，还用于计算音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比；

确定模块，用于根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态。

本发明实施例提供的低音补偿自动切换方法和装置，在将音频信号发送给扬声器之前，先对音频信号进行分帧处理获取当前音频帧，然后计算音频帧中低频信号的能量和所有音频信号的总能量，在获取音频帧中低频信号的能量占比后，根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态，从而无需用户通过遥控器手动控制低音补偿功能的开启或关闭，实现了低音补偿功能的自动切换，使得电视机可以更好的发挥其低音性能。

附图说明

图1为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例三的流程示意图；

图4为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例四的流程示意图；

图5为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例五的流程示意图；

图6为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例六的流程示意图；

图7为本发明提供的低音补偿自动切换装置的结构示意图。

附图标记说明：

10-获取模块；

20-计算模块；

30-确定模块；

40-平滑处理模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的低音补偿自动切换方法和装置，可以应用于电视机的低音补偿切换，也可以应用于手机、计算机、车辆音响等其他多媒体设备的低音补偿切换。为了便于说明，下面以电视机为例说明本发明的技术方案。

本发明实施例提供的低音补偿自动切换方法和装置，旨在解决现有技术中电视机的低音补偿功能需要手动控制而影响了电视机的低音性能的充分发挥的技术问题。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例一的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的方法包括以下步骤：

S101、对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧。

本实施例中，在将电视机获取的音频信号(即源音频信号)发送给扬声器之前，先对音频信号进行实时分帧处理，获取各音频帧，然后对各音频帧依次进行后续步骤的处理。每个音频帧的处理过程类似，下面以单个音频帧(即当前音频帧)为例进行说明。

具体的，帧的大小(即帧长)可以根据音频信号的采样率确定，采样率高的音频信号可以采用较大的帧进行处理，采样率低的音频信号可以采用较小的帧处理。帧中每个通道包含的样点数一般可以从128、256、512、1024和2048等大小中进行选择。帧长即为每个通道包含的样点数与通道数的乘积。

S102、计算音频帧中低频信号的能量。

具体的，音频帧中包含有低频信号和高频信号，音频帧中低频信号的截止频率可以根据扬声器的低频截止频率确定，一般低频信号的截止频率为120Hz，为了便于理解，下面也将以120Hz为例说明本发明的技术方案。

本实施例中，可以通过快速傅氏变换(Fast Fourier Transformation，简称FFT)或滤波器组等其他方式获取音频帧中频率低于120Hz的低频信号。在获取到低频信号后，即可对应的在频域或时域上计算该段低频信号的能量。

S103、计算音频帧中所有音频信号的总能量。

具体的，对于整个音频帧，可以根据音频帧中各采样点的幅值计算该音频帧中所有音频信号(即低频信号和高频信号)的总能量。

需要说明的是，本步骤与步骤S102之间没有严格的时序关系，本步骤可以在步骤S102之后执行，也可以在步骤S102之前执行，还可以与步骤S102同时执行，具体执行顺序本实施例不做特别限制。

S104、计算音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比。

在确定音频帧中低频信号和所有音频信号的能量后，即可确定该音频帧中低频信号在整个音频帧中的能量占比。

S105、根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态。

具体的，音频帧中低频信号的能量占比的大小可以表示音频帧中低音成分的多少，若音频帧中低频信号的能量占比大，说明该音频帧中含有较多的低音成分，此时可开启低音补偿功能，对源音频信号中的低音进行增强后再输出给扬声器；若音频帧中低频信号的能量占比小，说明该音频帧中含有的低音成分较少，此时可关闭低音补偿功能，保持源音频信号不变，直接输出给扬声器。

另外，需要说明的是，对于根据低频信号的能量占比确定需要开启低音补偿功能的情况，若当前的低音补偿功能处于关闭状态，则开启低音补偿功能，若当前的低音补偿功能已处于开启状态，此时则只需保持低音补偿功能的开启状态即可；低音补偿功能关闭状态的确定过程类似，此处不再赘述。

本实施例提供的低音补偿自动切换方法，在将音频信号发送给扬声器之前，先对音频信号进行分帧处理获取当前音频帧，然后计算音频帧中低频信号的能量和所有音频信号的总能量，在获取音频帧中低频信号的能量占比后，根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态，从而无需用户通过遥控器手动控制低音补偿功能的开启或关闭，实现了低音补偿功能的自动切换，使得电视机可以更好的发挥其低音性能。

图2为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例二的流程示意图，本实施例是上述图1所示实施例中步骤S102计算音频帧中低频信号的能量的一种具体的实现方式。在上述图1所示实施例的基础上，如图2所示，本实施例中，步骤S102具体包括以下步骤：

S201、计算音频帧中音频信号的频率。

本实施例中，可通过FFT方式计算出音频帧中音频信号的频率，具体计算过程可参见如下公式：

其中，X(k)为音频帧中音频信号在时域上的各频率点，x(n)为当前音频帧的音频信号(即音频帧中的各个样本点)，N为音频帧的帧长，k＝0,1,...,N-1。

S202、将音频帧中的低频信号划分为多个音频段，并计算各音频段的能量。

具体的，根据X(k)的大小即可确定音频信号中频率不高于预设频率的低音部分(即低频信号)，例如：本实施例中，低频信号的截止频率(即预设频率)为120Hz，则音频帧中的低音部分即为：X(k)≤120Hz。

另外，音频帧中不同频率段的低频信号对低音补偿切换的影响不同，频率较低的低频信号对低音补偿切换的影响较大，频率较高的低频信号对低音补偿切换的影响较小。因此，本实施例中，将音频帧中的低频信号划分为多个(本实施例中用L表示)音频段，分别计算各音频段的能量，然后再为各音频段设置权值，对各音频段的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量，以提高低音补偿切换的准确性。

具体的，各音频段的能量可通过如下公式(2)计算：

其中，E(l)表示第l个音频段的能量，Klow(l)表示第l个音频段对应的下边界，Khigh(l)表示第l个音频段对应的上边界。

具体的，L的大小以及各音频段的大小可根据经验值确定。例如：L为2，即音频帧中的低频信号被划分为两个音频段；两个音频段(l＝0和l＝1)可以分别为0-50Hz和51-120Hz，即Klow(0)＝0，Khigh(0)＝50，Klow(1)＝51，Khigh(0)＝120。

S203、确定各音频段的权值，对各音频段的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量。

本实施例中，不同音频段的低频信号对低音补偿切换的影响不同，各音频段的权值可以根据对应音频段的低频信号对低音补偿切换影响大小确定，然后根据该权值对各音频段的能量进行加权平均，即可获得音频帧中所有低频信号的能量。具体的，音频帧中低频信号的能量可通过如下公式(3)获得：

其中，E_low表示低频信号的能量，f(l)为第l个音频段的权值，L为划分的音频段的数量。

具体的，各音频段的权值可根据经验值确定，各音频段的权值f(l)之和为1，典型值为f(l)＝1/L。继续以上述L为2为例，例如：第0个音频段(即l＝0)对低音补偿切换的影响较大，其权值可以为3/5；第1个音频段(即l＝1)对低音补偿切换的影响相对较小，其权值可以为2/5。

可选的，本实施例中，步骤S103中音频帧中所有音频信号的总能量E_whole具体可通过如下公式(4)计算：

用ratio表示音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比，则ratio的值具体可通过如下公式(5)表示：

ratio＝E_low/E_whole (5)

具体的，ratio的值确定后，即可根据该值确定低音补偿功能的开关状态。

本实施例提供的低音补偿自动切换方法，通过FFT方式获取音频帧中的低频信号后，将低频信号分为多个音频段，然后在计算出各音频段的能量后，再为各音频段设置权值，对各音频段的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量，提高了低音补偿切换的准确性。

图3为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例三的流程示意图，本实施例是上述图1所示实施例中步骤S102计算音频帧中低频信号的能量的另一种具体的实现方式。在上述图1所示实施例的基础上，如图3所示，本实施例中，步骤S102具体包括以下步骤：

S301、将音频帧中的音频信号通过滤波器组，获取音频帧中的低频信号。

本实施例中，可以将音频帧中的音频信号通过预先设计好的滤波器组(例如包含M路带通滤波器)来获取其中的低频信号。具体的，根据音频帧中不同频率段的低频信号对低音补偿切换的影响大小，可以确定滤波器组中各滤波器的高端截止频率和低端截止频率，从而将低频信号划分为多个(即M个)音频段。音频帧中的低频信号具体可通过如下公式(6)获取：

y_m(n)＝x(n)*h_m(n) (6)

其中，y_m(n)为第m路滤波器的输出信号，h_m(n)为滤波器组中第m路滤波器的系数，h_m(n)由设定的第m路滤波器的高端和低端的截止频率、滤波器的性能及其复杂度决定。

具体的，M的大小以及各滤波器的高端和低端的截止频率可根据经验值确定。本步骤中的M与上述图2所示实施例中L的作用类似，可以用于表示低频信号划分的多个音频段；滤波器的高端和低端的截止频率与Klow(l)和Khigh(l)的作用类似，可以用于表示各音频段的范围，具体举例可参见上述图2所示实施例中步骤S202，此处不再详细举例说明。

S302、计算滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量。

具体的，在获取滤波器组输出的低频信号后，可通过如下公式(7)获取滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量：

其中，E(m)表示滤波器组中第m路滤波器输出的低频信号的能量，该值与上述图2所示实施例中E(l)的作用类似，可以用于表示不同音频段的能量。

S303、确定各滤波器输出的低频信号的权值，对各滤波器输出的低频信号的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量。

如上述图2所示实施例中步骤S203中所述，不同音频段的低频信号对低音补偿切换的影响不同，根据影响的大小可以确定各音频段的权值，然后根据该权值对各音频段的能量进行加权平均，即可获得音频帧中所有低频信号的能量。具体的，音频帧中低频信号的能量可通过如下公式(8)获得：

其中，E_low表示低频信号的能量，f(m)为第m路滤波器输出的低频信号的权值，M为子带的数量(即滤波器组中的滤波器的数量)。

具体的，M路滤波器输出的低频信号表示M个不同的音频段；与步骤S203中的f(l)类似，各路滤波器输出的低频信号的权值f(m)可根据经验值确定，各权值f(m)之和为1，典型值为f(m)＝1/M。f(m)与f(l)类似，具体举例可参见上述步骤S203，此处不再详细举例说明。

本实施例中，获得音频帧中低频信号的能量后，即可根据上述公式(4)和(5)，最终求得低频信号的能量占比，然后根据该能量占比确定低音补偿功能的开关状态。

本实施例提供的低音补偿自动切换方法，通过滤波器组获取音频帧中的低频信号，从而可以将低频信号分为多个音频段，然后在计算出各路滤波器输出的低频信号的能量后，再根据不同音频段对低音补偿切换的影响，为各路滤波器输出的低频信号设置权值，对各音频段的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量，提高了低音补偿切换的准确性。

图4为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例四的流程示意图，本实施例是上述图1所示实施例中步骤S105根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态的一种具体的实现方式。在上述所有实施例的基础上，如图4所示，本实施例中，步骤S105具体包括以下步骤：

S401、判断能量占比ratio是否大于第一阈值K1；若是，则执行步骤S402；若否，则执行步骤S403。

音频帧中低频信号的能量占比的大小可以表示音频帧中低音成分的多少，本实施例中，根据该低音成分的多少决定是否进行低音补偿。

具体的，第一阈值K1的大小可根据经验值确定，一般选取大于0.5的值，能量占比是大于K1时，表示音频帧中含有较多的低音成分；否则，则表示音频帧中含有的低音成分较少。

S402、确定开启低音补偿功能。

具体的，若音频帧中低频信号的能量占比大(具体大于第一阈值K1)，说明该音频帧中含有较多的低音成分，此时可决定开启低音补偿功能。

S403、判断能量占比ratio是否大于第二阈值K2，且音频帧中低频信号的能量E_low是否大于第三阈值K3，若是，则执行步骤S402；若否，则执行步骤S404。

若音频帧中低频信号的能量占比不大于第一阈值K1，说明该音频帧中的低音成分较少，但是若此时音频帧中的低音成分高于一定范围(第二阈值K2)，且低音部分的能量较大(具体大于第三阈值K3)时，也可以启动低音补偿功能。

具体的，K2和K3可根据经验值确定，其中，K2一般选取大于0.2的值，K3一般选取2^bitwidth/4，bitwidth是音频帧中采样点的比特位宽，一般16bit居多，也有24bit和32bit等其他情况。

S404、确定关闭低音补偿功能。

若音频帧中的低音成分过少，低音部分的能量也不高，此时可决定关闭低音补偿功能，不对源音频信号进行低音增强。

本实施例提供的低音补偿自动切换方法，在根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态时，先判断低频信号的能量占是否大于第一阈值，若是则确定开启低音补偿功能；若否，则继续判断能量占比是否大于第二阈值，且音频帧中低频信号的能量是否大于第三阈值，若是，则也确定开启低音补偿功能，否则才确定关闭低音补偿功能，本实施例提供的技术方案在考虑低音成分能量占比对低音补偿切换的影响的同时，考虑低音成分能量强弱对低音补偿切换的影响，从而进一步提高了低音补偿功能切换的准确性。

图5为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例五的流程示意图，本实施例是对上述实施例的进一步优化补充。在上述所有实施例的基础上，如图5所示，本实施例的方法还包括如下步骤：

S501、根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换。

当通过低频信号的能量占比决定了是否进行低音补偿后，可根据当前低音补偿功能的开关状态(即上一音频帧低音补偿功能的开关状态)进一步确定是否进行低音补偿切换。可以理解的，低音补偿切换包括：将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态、将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态。

具体的，以当前音频帧中确定开启低音补偿功能为例，若上一音频帧的低音补偿功能已处于开启状态，此时则只需保持低音补偿功能的开启状态即可；若上一音频帧的低音补偿功能处于关闭状态，此时则需要进行低音补偿切换，将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态。

S502、若确定进行低音补偿切换，则对切换信号进行平滑处理，获取输出信号。

本实施例中，在确定了要进行低音补偿切换后，则可以对切换信号进行平滑处理，使得切换的过程不会过于剧烈，而影响用户主观听觉的不适。其中，切换信号包括：音频帧中的音频信号和音频帧中的音频信号进行低音增强后的信号。

具体的，平滑处理的过程包括以下两种情况：

第一种：将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态，此时可通过公式(9)获取输出信号。

y_dst(n)＝y(n)*f+x(n)*(1-f) (9)

第二种：将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态，此时可通过公式(10)获取输出信号。

y_dst(n)＝x(n)*f+y(n)*(1-f) (10)

其中，y_dst(n)为输出信号，x(n)为当前音频帧的音频信号，y(n)为当前音频帧的音频信号进行低音增强后的信号，f为当前音频帧的渐变系数。f的初始值设为0，然后以帧为单位，每帧递增，当f≥1时不再增加，具体的递增公式为：

f＝f₀+N/(FS*K_t) (11)

其中，f₀为上一音频帧的渐变系数，0≤f₀<1，FS为采样率，K_t为渐变时间阈值，一般取2秒。

以上述第一种情况为例，在将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态时，可以将源音频信号和增强后的音频信号混合后输出。具体的，先使源音频信号占较大的比重，增强后的音频信号占较小的比重；然后随帧数的增加，使源音频信号占的比重逐渐减小，增强后的音频信号占的比重逐渐增大，最终使得输出信号只包含增强后的音频信号。这样一个渐变的过程，可以有效提高用户主观听觉效果。第二种情况的平滑过程和效果与第一种情况类似，此处不再赘述。

本实施例提供的低音补偿自动切换方法，在通过低频信号的能量占比确定了是否进行低音补偿后，根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换，在确定进行低音补偿切换时，对切换信号进行平滑处理，获取输出信号，可以有效的避免切换过程过于剧烈，提高用户主观听觉效果。

图6为本发明提供的低音补偿自动切换方法实施例六的流程示意图，本实施例是上述图5所示实施例中步骤S501的一种较为优选的实施方式。在上述图5所示实施例的基础上，如图6所示，本实施例中，步骤S501具体包括以下步骤：

S601、判断当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态是否一致；若是，则执行步骤S602；若否，则执行步骤S603。

如上述步骤S501中所述的，当通过低频信号的能量占比决定了是否进行低音补偿后，可根据当前低音补偿功能的开关状态(即上一音频帧低音补偿功能的开关状态)进一步确定是否进行低音补偿切换。具体的，可通过判断当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态是否一致来确定，若一致，此时则不需要进行低音补偿切换；若不一致，则表示需要进行低音补偿切换。

S602、确定不进行低音补偿切换。

具体的，若当前音频帧确定开启低音补偿功能，上一音频帧时低音补偿功能已处于开启状态，说明当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态一致，此时不进行低音补偿切换；同理，若当前音频帧确定关闭低音补偿功能，上一音频帧时低音补偿功能已处于关闭状态，此时也不进行低音补偿切换。

S603、判断上一次进行低音补偿切换的时刻与当前时刻的时间间隔是否大于第四阈值；若是，则执行步骤S604；若否，则执行步骤S602。

本实施例中，当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态不一致时，例如：当前音频帧确定开启低音补偿功能，而上一音频帧时低音补偿功能为关闭状态，或者，当前音频帧确定关闭低音补偿功能，而上一音频帧时低音补偿功能为开启状态，此时，可进一步查看上次进行低音补偿切换的时间，如果切换的时间距离当前时刻的时间间隔大于第四阈值K4，则可以直接进行低音补偿切换；否则，说明两次切换时间距离较近，为了防止切换模块的频繁开关导致用户主观听觉受到影响，进一步提高用户主观听觉效果，此时可不进行低音补偿切换。

具体的，K4的大小可根据经验值确定，一般选择在5秒钟以上。基于该阈值，在上述图5所示实施例中，进行平滑切换时，渐变时间阈值K_t的取值范围则为(0，K4)，以保证切换平滑的同时，不会出现平滑冲突现象。

S604、确定进行低音补偿切换。

具体的，上一次进行低音补偿切换的时刻与当前时刻的时间间隔大于K4，说明用户感觉声音变化的时刻距离当前时刻较远，此时可开启或关闭切换模块进行低音补偿切换。

本实施例提供的低音补偿自动切换方法，在根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换时，具体先判断当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态是否一致，若不一致，则进一步判断上一次进行低音补偿切换的时刻与当前时刻的时间间隔是否大于第四阈值，在大于第四阈值时才进行低音补偿切换，否则不进行低音补偿切换，从而可以有效的防止切换模块的频繁开关导致用户主观听觉受到影响，进一步提高用户主观听觉效果。

图7为本发明提供的低音补偿自动切换装置的结构示意图，如图7所示，本实施例提供的装置包括：获取模块10、计算模块20和确定模块30；其中，

获取模块10，用于对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧；

计算模块20，用于计算音频帧中低频信号的能量；

计算模块20，还用于计算音频帧中所有音频信号的总能量；

计算模块20，还用于计算音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比；

确定模块30，用于根据能量占比确定低音补偿功能的开关状态。

作为一种可选的实施方式，在计算音频帧中低频信号的能量方面，计算模块20具体用于：

计算音频帧中音频信号的频率；

将音频帧中的低频信号划分为多个音频段，并计算各音频段的能量，低频信号的频率不高于预设频率；

确定各音频段的权值，对各音频段的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量。

进一步的，在计算各音频段的能量方面，计算模块20具体用于：

根据公式计算各音频段的能量；

其中，E(l)表示第l个音频段的能量，Klow(l)表示第l个音频段对应的下边界，Khigh(l)表示第l个音频段对应的上边界；x(n)为当前音频帧的音频信号，N为音频帧的帧长，k＝0,1,...,N-1；

在对各音频段的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量方面，计算模块20具体用于：

根据公式获取音频帧中低频信号的能量；

其中，E_low表示低频信号的能量，f(l)为第l个音频段的权值，L为划分的音频段的数量。

作为另一种可选的实施方式，在计算音频帧中低频信号的能量方面，计算模块20具体用于：

将音频帧中的音频信号通过滤波器组，获取音频帧中的低频信号，低频信号的频率不高于预设频率；

计算滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量；

确定各滤波器输出的低频信号的权值，对各滤波器输出的低频信号的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量。

进一步的，在计算滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量方面，计算模块20具体用于：

根据公式计算滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量；

其中，E(m)表示滤波器组中第m路滤波器输出的低频信号的能量，y_m(n)为第m路滤波器的输出信号，y_m(n)＝x(n)*h_m(n)，x(n)为当前音频帧的音频信号，h_m(n)为滤波器组中第m路滤波器的系数；

在对各滤波器输出的低频信号的能量进行加权平均，获得音频帧中低频信号的能量方面，计算模块20具体用于：

根据公式获取音频帧中低频信号的能量；

其中，E_low表示低频信号的能量，f(m)为第m路滤波器输出的低频信号的权值，M为子带的数量。

作为又一种可选的实施方式，确定模块30具体用于：

判断能量占比是否大于第一阈值；

若是，则确定开启低音补偿功能；

若否，则判断能量占比是否大于第二阈值，且音频帧中低频信号的能量是否大于第三阈值，若是，则确定开启低音补偿功能；若否，则确定关闭低音补偿功能。

本实施例中，可选的，该装置还包括：平滑处理模块40；

确定模块30还用于：根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换，低音补偿切换包括：将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态、将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态；

平滑处理模块40，用于若确定模块30确定进行低音补偿切换，则对切换信号进行平滑处理，获取输出信号；切换信号包括：音频帧中的音频信号和音频帧中的音频信号进行低音增强后的信号。

进一步的，在根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换方面，确定模块30具体用于：

判断当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态是否一致；

若是，则确定不进行低音补偿切换；

若否，则判断上一次进行低音补偿切换的时刻与当前时刻的时间间隔是否大于第四阈值，若是，则确定进行低音补偿切换；若否，则确定不进行低音补偿切换。

平滑处理模块40具体用于：

若将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态，则根据公式y_dst(n)＝y(n)*f+x(n)*(1-f)获取输出信号；

若将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态，则根据公式y_dst(n)＝x(n)*f+y(n)*(1-f)获取输出信号；

其中，y_dst(n)为输出信号，x(n)为当前音频帧的音频信号，y(n)为当前音频帧的音频信号进行低音增强后的信号，f为当前音频帧的渐变系数，f＝f₀+N/(FS*K_t)，f₀为上一音频帧的渐变系数，0≤f₀<1，FS为采样率，K_t为渐变时间阈值

另外，作为一种具体的实施方式，在计算音频帧中所有音频信号的总能量方面，计算模块20具体用于：

根据公式计算音频帧中所有音频信号的总能量；

其中，E_whole表示当前音频帧中所有音频信号的总能量，x(n)为当前音频帧的音频信号，N为音频帧的帧长。

本实施例提供的低音补偿自动切换装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种低音补偿自动切换方法，其特征在于，包括：

对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧；

计算所述音频帧中低频信号的能量；

计算所述音频帧中所有音频信号的总能量；

计算所述音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比；

根据所述能量占比确定低音补偿功能的开关状态；

所述根据所述能量占比确定低音补偿功能的开关状态，具体包括：

判断所述能量占比是否大于第一阈值；

若是，则确定开启低音补偿功能；

若否，则判断所述能量占比是否大于第二阈值，且所述音频帧中低频信号的能量是否大于第三阈值，若是，则确定开启低音补偿功能；若否，则确定关闭低音补偿功能。

2.根据权利要求1所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述计算音频帧中低频信号的能量，具体包括：

计算所述音频帧中音频信号的频率；

将所述音频帧中的低频信号划分为多个音频段，并计算各所述音频段的能量，所述低频信号的频率不高于预设频率；

确定各所述音频段的权值，对各所述音频段的能量进行加权平均，获得所述音频帧中低频信号的能量。

3.根据权利要求2所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述计算各所述音频段的能量，具体包括：

根据公式计算各所述音频段的能量；

其中，E(l)表示第l个音频段的能量，Klow(l)表示第l个音频段对应的下边界，Khigh(l)表示第l个音频段对应的上边界；x(n)为当前音频帧的音频信号，N为音频帧的帧长，k＝0,1,...,N-1；

所述对各所述音频段的能量进行加权平均，获得所述音频帧中低频信号的能量，具体包括：

根据公式获取所述音频帧中低频信号的能量；

其中，E_low表示低频信号的能量，f(l)为第l个音频段的权值，L为划分的音频段的数量。

4.根据权利要求1所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述计算音频帧中低频信号的能量，具体包括：

将所述音频帧中的音频信号通过滤波器组，获取所述音频帧中的低频信号，所述低频信号的频率不高于预设频率；

计算所述滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量；

确定各所述滤波器输出的低频信号的权值，对各所述滤波器输出的低频信号的能量进行加权平均，获得所述音频帧中低频信号的能量。

5.根据权利要求4所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述计算所述滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量，具体包括：

根据公式计算所述滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量；

其中，E(m)表示滤波器组中第m路滤波器输出的低频信号的能量，y_m(n)为第m路滤波器的输出信号，y_m(n)＝x(n)*h_m(n)，x(n)为当前音频帧的音频信号，h_m(n)为滤波器组中第m路滤波器的系数，N为音频帧的帧长；

所述对各所述滤波器输出的低频信号的能量进行加权平均，获得所述音频帧中低频信号的能量，具体包括：

根据公式获取所述音频帧中低频信号的能量；

其中，E_low表示低频信号的能量，f(m)为第m路滤波器输出的低频信号的权值，M为子带的数量。

6.根据权利要求1所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换，所述低音补偿切换包括：将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态、将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态；

若确定进行低音补偿切换，则对切换信号进行平滑处理，获取输出信号；所述切换信号包括：所述音频帧中的音频信号和所述音频帧中的音频信号进行低音增强后的信号。

7.根据权利要求6所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换，具体包括：

判断当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态是否一致；

若是，则确定不进行低音补偿切换；

若否，则判断上一次进行低音补偿切换的时刻与当前时刻的时间间隔是否大于第四阈值，若是，则确定进行低音补偿切换；若否，则确定不进行低音补偿切换。

8.根据权利要求6所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述若确定进行低音补偿，对切换信号进行平滑处理，获取输出信号具体包括：

若将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态，则根据公式y_dst(n)＝y(n)*f+x(n)*(1-f)获取输出信号；

若将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态，则根据公式y_dst(n)＝x(n)*f+y(n)*(1-f)获取输出信号；

其中，y_dst(n)为输出信号，x(n)为当前音频帧的音频信号，y(n)为当前音频帧的音频信号进行低音增强后的信号，f为当前音频帧的渐变系数，f＝f₀+N/(FS*K_t)，f₀为上一音频帧的渐变系数，0≤f₀<1，FS为采样率，K_t为渐变时间阈值，N为音频帧的帧长。

9.根据权利要求1所述的低音补偿自动切换方法，其特征在于，所述计算所述音频帧中所有音频信号的总能量，具体包括：

根据公式计算所述音频帧中所有音频信号的总能量；

其中，E_whole表示当前音频帧中所有音频信号的总能量，x(n)为当前音频帧的音频信号，N为音频帧的帧长。

10.一种低音补偿自动切换装置，其特征在于，包括：获取模块、计算模块和确定模块；

所述获取模块，用于对音频信号进行分帧处理，获取当前音频帧；

所述计算模块，用于计算所述音频帧中低频信号的能量；

所述计算模块，还用于计算所述音频帧中所有音频信号的总能量；

所述计算模块，还用于计算所述音频帧中低频信号在所有音频信号中的能量占比；

所述确定模块，用于根据所述能量占比确定低音补偿功能的开关状态；

所述确定模块具体用于：

判断所述能量占比是否大于第一阈值；

若是，则确定开启低音补偿功能；

若否，则判断所述能量占比是否大于第二阈值，且所述音频帧中低频信号的能量是否大于第三阈值，若是，则确定开启低音补偿功能；若否，则确定关闭低音补偿功能。

11.根据权利要求10所述的低音补偿自动切换装置，其特征在于，在计算音频帧中低频信号的能量方面，所述计算模块具体用于：

计算所述音频帧中音频信号的频率；

将所述音频帧中的低频信号划分为多个音频段，并计算各所述音频段的能量，所述低频信号的频率不高于预设频率；

确定各所述音频段的权值，对各所述音频段的能量进行加权平均，获得所述音频帧中低频信号的能量。

12.根据权利要求10所述的低音补偿自动切换装置，其特征在于，在计算音频帧中低频信号的能量方面，所述计算模块具体用于：

将所述音频帧中的音频信号通过滤波器组，获取所述音频帧中的低频信号，所述低频信号的频率不高于预设频率；

计算所述滤波器组中各滤波器输出的低频信号的能量；

确定各所述滤波器输出的低频信号的权值，对各所述滤波器输出的低频信号的能量进行加权平均，获得所述音频帧中低频信号的能量。

13.根据权利要求10所述的低音补偿自动切换装置，其特征在于，所述装置还包括：平滑处理模块；

所述确定模块还用于：根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换，所述低音补偿切换包括：将低音补偿功能从开启状态切换为关闭状态、将低音补偿功能从关闭状态切换为开启状态；

所述平滑处理模块，用于若所述确定模块确定进行低音补偿切换，则对切换信号进行平滑处理，获取输出信号；所述切换信号包括：所述音频帧中的音频信号和所述音频帧中的音频信号进行低音增强后的信号。

14.根据权利要求13所述的低音补偿自动切换装置，其特征在于，在根据当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态确定是否进行低音补偿切换方面，所述确定模块具体用于：

判断当前音频帧确定的低音补偿功能的开关状态与上一音频帧的低音补偿功能的开关状态是否一致；

若是，则确定不进行低音补偿切换；

若否，则判断上一次进行低音补偿切换的时刻与当前时刻的时间间隔是否大于第四阈值，若是，则确定进行低音补偿切换；若否，则确定不进行低音补偿切换。