CN106031030B - 增益优化的均衡器 - Google Patents

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Abstract

本发明针对确定与音频设备相关联的均衡器的增益。一种示例性方法包括：确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；确定均衡器的设置；以及基于设置和最大音频输出电平调节均衡器的增益。本发明使音频设备同时满足声学安全阈值并且提供最优音频输出电平。

Description

增益优化的均衡器
背景技术
音频设备必须符合声学安全阈值。通常，符合这些声学安全阈值已经导致音频设备制造商减小音频设备的最大音频输出电平。因此，需要在符合声学安全阈值的同时提高音频输出电平的技术。
发明内容
本发明的实施方式针对用于确定与音频设备相关联的均衡器的增益的系统、方法和计算机程序产品。一种示例性方法包括：确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；确定均衡器的设置；以及基于设置和最大音频输出电平调节均衡器的增益。
在一些实施方式中，均衡器包括浮动增益均衡器(即，具有可调节的增益的均衡器)。
在一些实施方式中，设置包括用户定义的设置。
在一些实施方式中，设置与音频效果相关联。
在一些实施方式中，声学安全阈值包括欧洲标准(EN)50332。
在一些实施方式中，当耳机连接至音频设备时，最大音频输出电平是100dB(A)SPL(声级)或当3.5mm连接器连接至音频设备时，最大音频输出电平是150mV(电平)。3.5mm连接器仅用于说明性目的，并且可以表示任何尺寸的连接器。
在一些实施方式中，最大音频输出电平与当确定最大音频输出电平时在与来自音频设备的音频输出相关联的频率被均等加权的情况下的最坏情况相关联。
在一些实施方式中，该方法还包括根据与声学安全阈值相关联的仿真噪声生成激励矢量。
在一些实施方式中，激励矢量包括针对与均衡器相关联的频带的音频输出电平。
在一些实施方式中，该方法还包括将激励矢量和与均衡器相关联的频率增益设置相乘。
在一些实施方式中，乘法包括逐项乘法。
在一些实施方式中，乘法得到输出矢量。
在一些实施方式中，该方法还包括使用均方根(RMS)技术对输出矢量进行汇总。
在一些实施方式中，基于最大音频输出电平和所汇总的输出矢量之间的比确定调节后的增益。
在一些实施方式中，均衡器的增益表示和与音频设备相关联的音频链的任何部分相关联的增益。
在一些实施方式中，提供了音频设备用于确定与音频设备相关联的均衡器的增益。音频设备包括：存储器；处理器；以及存储在存储器中的、可由该处理器执行的模块，并且该模块被配置为：确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；确定均衡器的设置；以及基于所述设置和所述最大音频输出电平调节均衡器的增益。
在一些实施方式中，提供了计算机程序产品用于确定与音频设备相关联的均衡器的增益。计算机程序产品包括具有代码的非暂时性计算机可读介质，该代码被配置为：确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；确定均衡器的设置；以及基于所述设置和所述最大音频输出电平调节均衡器的增益。
附图说明
因此，已经概括地描述了本发明的实施方式，现在将对附图进行参考，其中：
[图1]图1示出了根据本发明的实施方式的用于在声学安全阈值下测试的噪声电平；
[图2]图2示出了根据本发明的实施方式的调谐音频设备以允许中间范围峰值输出的情况；
[图3]图3示出了根据本发明的实施方式的增益优化的均衡器的框图；以及
[图4]图4示出了根据本发明的实施方式的增益优化的均衡器的过程流程。
具体实施方式
在下文中，现在参照附图可以更完整地描述本发明的实施方式，其中，示出了本发明的实施方式中的一些但不是全部。实际上，本发明可以以许多不同的形式体现且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开可以满足适用的法律要求。贯穿全文，相同的标号指代相同的元件。
旨在进行音频播放和电话呼叫的消费电子产品可以由声学安全条例(例如，欧洲标准(EN)50332)监管。EN 50332定义了最大声压级。EN 50332和其它声学条例已经帮助减小由来自播放设备的音频电平的过度产生而造成的听力损失。此外，旨在进行音频播放和电话呼叫的消费电子产品可以是由医学和/或消费者安全机构或组织在特定管辖区中发布的推荐和/或标准的对象。虽然说明书引用了EN 50332，但是本发明不限于EN 50332或任何特定的声学安全条例、推荐或标准。因此，在本文中使用的“声学安全阈值”泛指可以应用于旨在进行音频播放和电话呼叫的消费电子产品的这种声学安全条例、推荐和/或标准。音频设备制造商尝试使音频设备的音频输出电平最大化，同时遵守声学安全阈值。
现在参照图1，图1示出了在EN50332或任何其它声学安全阈值下的音频设备的测试。EN50332使用特殊类型的仿真噪声的播放以测试音频设备。仿真噪声与声学安全阈值相关联(例如，国际电工委员会(IEC)60268-1)。该噪声由每个频率的音频电平来定义。该噪声由音频设备播放，并且为了通过测试，音频输出电平在直接连接至音频设备(声级)的耳机中必须小于或等于100dB(A)SPL，或当来自音频设备的输出转至3.5mm连接器时，必须小于或等于150mV(电平)。3.5mm连接器仅用于说明性目的，并且可以表示任何尺寸的连接器。
EN50332还规定了在用户可以进行音频设置选择的音频链中的每个步骤应该被设置为可能的最坏情况。同样可以是针对其它声学安全阈值的情况。因此，音频设备制造商的目标是找到该最坏情况并且降低音频设备的增益直到音频设备通过最坏情况的测试为止。如在本文中所使用的，最坏情况是当确定音频输出电平时与音频输出相关联的频率(例如，所有频率)被均等或大致均等加权的情况。
问题在于该最坏情况降低了并非与最坏情况相关联的设置所需的音频设备增益。现在参照图2，图2呈现了最坏情况降低了其它音频设置所需的音频设备增益的情况的示例。如图2中所示，当调谐音频设备以允许中间范围峰值输出210时，针对其它音频设置的增益降低的比针对那些其它音频设置的标准所要求的多。
当音频播放器被调谐至用户定义的均衡器(或由用户选择的音频效果)时，该用户定义的均衡器设置最坏情况，从而对正常收听设置的音频输出进行比那些正常收听设置的标准所要求的多的限制。如本文所使用的，均衡器是指用于使用线性滤波器改变音频设备的频率响应的软件或硬件中的至少一个。本发明是针对使用具有浮动增益的均衡器，并且然后基于均衡器的当前设置来计算或确定音频设备的允许的增益(例如，最大增益)。本发明可以被实现在仅软件中、仅硬件中、或硬件和软件二者的组合中。如本文中所使用的，浮动增益均衡器是指均衡器的增益可以被调节的均衡器。
当音频播放器被调谐至用户定义的均衡器(或由用户选择的音频效果)时，本发明确定用于实现如下情况所要求的增益：在直接连接至音频设备的耳机中的音频输出电平小于或等于100dB(A)SPL，或当来自音频设备的输出去往3.5mm连接器时，音频输出电平小于或等于150mV。需要实现这些输出电平来满足声学安全条例(例如，EN 50332)。
现在参照图3，图3示出了本发明的框图。与本发明相关联的过程流程被实现在图3的块310中，并且在下面和图4中进一步详细地描述。如图3中所示，本发明将图表320中呈现的频率响应转变成图表330中呈现的频率响应。
本发明生成激励矢量。根据与音频设备声学安全阈值(例如，IEC 60268-1)相关联的仿真噪声生成激励矢量。仿真噪声必须满足声学安全阈值(例如，EN 50332)的要求。激励矢量包括针对与所选择的均衡器相关联的每个频带的音频输出电平。随后将激励矢量与如由所选择的均衡器定义的频率增益设置相乘(例如，逐项相乘)。由于激励矢量包括多个分量，逐项乘法包括单独地将每个分量和与所选择的均衡器相关联的频率增益设置相乘。
通过均方根(RMS)技术对所得到的输出矢量进行汇总，从而产生单个输出矢量。随后，本发明基于允许的音频输出电平(例如，当来自音频设备的输出去往3.5mm连接器时的150mV或在直接连接至音频设备的耳机中的100dB(A)SPF)和输出矢量之间的比确定增益(例如，允许的增益)。因此，在每次调节设置时，本发明确定针对用户定义的设置(例如，音频效果或均衡器)的增益。本发明使音频设备同时满足声学安全阈值并且提供最佳音频输出电平。
现在参照图4的过程流程，图4示出了用于确定与音频设备相关联的均衡器(例如，浮动或可调节的增益均衡器)的增益的过程流程。在块410中，过程流程包括确定声学安全阈值(例如，EN 50332)允许的最大音频输出电平。在一些实施方式中，最大音频输出电平与当确定最大音频输出电平时在与来自音频设备的音频输出相关联的频率被均等或大致均等加权的情况下的最坏情况相关联。在块420中，过程流程包括确定均衡器的设置(例如，用户定义的音频效果)。在块430中，过程流程包括基于设置和最大音频输出电平调节均衡器的增益。在一些实施方式中，由音频设备执行本文中描述的过程流程，而在其它实施方式中，由与音频设备通信的另一设备或系统执行过程流程。如本文中所使用的，调节均衡器的增益是指调节与音频设备相关联的音频链中任何位置的增益。因此，调节均衡器的增益不限于对均衡器的增益的调节。本发明可以被实现为位于音频链中任何位置的单独的增益级。
如之前所描述的，该过程流程还包括根据与声学安全阈值相关联的仿真噪声生成激励矢量。该激励矢量包括与均衡器相关联的频带的音频输出电平。在一些实施方式中，该过程流程还包括将激励矢量和与均衡器相关联的频率增益设置相乘(例如，逐项相乘)。乘法得到输出矢量。然后，使用均方根(RMS)技术对输出矢量进行汇总。基于最大音频输出电平和所汇总的输出矢量之间的比确定如块430中指定的调节后的增益。
本发明不限于任何特定类型的音频设备。如本文中所使用的，音频设备还可以被称为设备、移动设备、或系统。音频设备的示例包括便携式或非便携式媒体设备、移动电话或其它移动计算设备、移动电视、膝上型计算机、智能屏幕、平板计算机或平板、便携式台式电脑、电子阅读器、护目镜、扫描仪、便携式媒体设备、游戏设备、照相机或其它图像捕捉设备、手表、环带(例如，手环)或其它可穿戴设备、或其它便携式或非便携式计算或非计算设备。
本文中描述的每个音频设备或系统是计算设备，所述计算设备包括处理器、存储器、和存储在存储器中、可由处理器执行的、并且配置为执行本文中描述的各种过程的模块。本文中描述的每个处理器通常包括用于实现音频、视频、和/或逻辑功能的电路。例如，处理器可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备和各种模数转换器、数模转换器、以及其它支持电路。处理器还可以包括用于至少部分地基于可以被存储在例如存储器中的一个或更多个软件程序的计算机可执行程序代码部分来运行一个或多个软件程序的功能。
每个存储器可以包括任何计算机可读介质。例如，存储器可以包括易失性存储器，诸如，具有用于信息的临时存储的缓存区域的易失性随机存取存储器(RAM)。存储器还可以包括可以被嵌入和/或可以是可移除的非易失性存储器。非易失性存储器可以附加地或另选地包括EEPROM、闪存等。存储器可以存储由存储器所驻留的系统使用的任何一个或更多个信息段和数据以实现该系统的功能。
根据本发明的实施方式，关于系统(或设备)的术语“模块”可以指系统的硬件组件、系统的软件组件，或包括硬件和软件二者的系统的组件。如本文中所使用的，模块可以包括一个或更多个模块，其中，每个模块可以驻留在硬件或软件的单独部分中。
尽管已经在上文中描述了本发明的多个实施方式，但是本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将满足适用的法律要求。另外，应当理解，在可能的情况下，在本文中描述的和/或设想的本发明的任何实施方式的任何优点、特征、功能、设备和/或操作方面可以被包括在本文中描述的和/或设想的本发明的任何其它实施方式中，和/或反之亦然。此外，在可能的情况下，在本文中以单数形式表达的任何术语意味着也包括复数形式和/或反之亦然，除非另有声明。如本文中使用的，“至少一个”应该意味着“一个或更多个”并且这些短语是可互换的。因此，尽管本文中也使用短语“一个或更多个”或“至少一个”，术语"一个"应该意味着“至少一个”或“一个或更多个”。贯穿全文，相同的标号指代相同的元件。
鉴于本公开，本领域的普通技术人员应当理解，本发明可以包括和/或被体现为装置(包括，例如，系统、机器、设备、计算机程序产品等)、被体现为方法(包括，例如，商业方法、计算机实现的过程等)、或被体现为前述的任何组合。因此，本发明的实施方式可以采取整体商业方法实施方式、整体软件实施方式(包括固件、常驻软件、微码、在数据库中所存储的程序等)、整体硬件实施方式、或组合在本文中可以通常被称为“系统”的商业方法、软件和硬件方面的实施方式的形式。此外，本发明的实施方式可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品包括具有存储于其中的一个或更多个计算机可执行程序代码部分的计算机可读存储介质。如在本文中所使用的，可以包括一个或更多个处理器的处理器可以被“配置为”以各种方式执行特定的功能，包括，例如，通过使一个或更多个通用电路通过执行在计算机可读介质中体现的一个或更多个计算机可执行程序代码部分来执行该功能，和/或通过使一个或更多个应用专用电路执行该功能。
应当理解，可以利用任何合适的计算机可读介质。计算机可读介质可包括但不限于非暂时性计算机可读介质(诸如，有形的电子、磁性、光、电磁、红外和或半导体系统、设备和/或其它装置)。例如，在一些实施方式中，非暂时性计算机可读介质包括有形介质(诸如，便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM或闪存)、光盘只读存储器(CD-ROM)、和/或一些其它有形的光和/或磁存储设备)。然而，在本发明的其它实施方式中，所述计算机可读介质可以是暂时性的(诸如，例如，包括在其中体现的计算机可执行程序代码部分的传播信号)。
用于执行本发明的操作的一个或更多个计算机可执行程序代码部分可以包括面向对象的、脚本的、和/或无脚本的编程语言(诸如，例如，Java、Perl、Smalltalk、C++、SAS、SQL、Python、Objective C、JavaScript等)。在一些实施方式中，用于执行本发明的实施方式的操作的一个或更多个计算机可执行程序代码部分以传统程序化的编程语言(诸如，"C"编程语言和/或类似的编程语言)进行编写。另选地或附加地，可以以一种或更多种多范式编程语言(诸如，例如，F#)编写计算机程序代码。
在本文中参照装置和/或方法的流程图和/或框图描述本发明的一些实施方式。应当理解，包括在流程图和/或框图中的每个块、和/或包括在流程图和/或框图中的块的组合可以通过一个或更多个计算机可执行程序代码部分来实现。这些一个或更多个计算机可执行程序代码部分可以被提供至通用计算机、专用计算机、和/或一些其它可编程数据处理装置的处理器以便产生特定的机器，使得通过计算机和/或其它可编程数据处理装置的处理器执行的一个或更多个计算机可执行程序代码部分创建用于实现由流程图和/或框图块表示的步骤和/功能的机制。
一个或更多个计算机可执行程序代码部分可以被存储在暂时性和/或非暂时性计算机可读介质(例如，存储器等)中，暂时性和/或非暂时性计算机可读介质可以指导、指示和/或使得计算机和/或其它可编程数据处理装置以特定的方式运行，使得存储在计算机可读介质中的计算机可执行程序代码部分产生包括实现在流程图和/或框图块中指定的步骤和/或功能的指令机制的一件制品。
一个或更多个计算机可执行程序代码部分还可以被加载至计算机和/或其它可编程数据处理装置上以使得在计算机和/或其它可编程装置上执行一系列操作步骤。在一些实施方式中，这产生计算机实现的过程，使得在计算机和/或其它可编程装置上执行的一个或更多个计算机可执行程序代码部分提供操作步骤以实现流程图中指定的步骤和/或框图的块中指定的功能。另选地，计算机实现的步骤可以与操作员和/或人实现的步骤结合，和/或以操作员和/或人实现的步骤代替以便执行本发明的实施方式。
尽管在附图中已经描述和示出了特定的示例性实施方式，应当理解，这种实施方式仅是说明性的并且不限于广义的发明，并且本发明不限于示出和描述的具体的构造和布置，因为除了上文描述的那些，各种其它的变化、组合、省略、修改和替换均是可能的。本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以配置刚描述的实施方式的各种改编、修改和组合。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，可以以与本文中具体描述不同地实施本发明。

Claims (12)

1.一种用于确定与音频设备相关联的均衡器的增益的方法，所述方法包括以下步骤：
确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；
确定所述均衡器的设置；以及
基于所述设置和所述最大音频输出电平调节所述均衡器的增益，其中，所述调节的步骤包括：
根据与所述声学安全阈值相关联的仿真噪声生成激励矢量；
将所述激励矢量和与所述均衡器相关联的频率增益设置相乘，其中，所述相乘得到输出矢量；
使用均方根RMS技术对所述输出矢量进行汇总；以及
基于所述最大音频输出电平和所汇总的输出矢量之间的比调节所述增益。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述均衡器包括浮动增益均衡器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设置包括用户定义的设置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述设置与音频效果相关联。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述声学安全阈值包括欧洲标准EN50332。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，当耳机连接至所述音频设备时，所述最大音频输出电平是100dB(A)SPL，或当3.5mm连接器连接至所述音频设备时，所述最大音频输出电平是150mV。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述最大音频输出电平与当确定所述最大音频输出电平时在与来自所述音频设备的音频输出相关联的频率被均等加权的情况下的最坏情况相关联。
8.根据权利要求1所述的方法，所述激励矢量包括针对与所述均衡器相关联的频带的音频输出电平。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，相乘包括逐项相乘。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述均衡器的所述增益表示和与所述音频设备相关联的音频链的任何部分相关联的增益。
11.一种用于确定与音频设备相关联的均衡器的增益的音频设备，所述音频设备包括：
存储器；
处理器；
模块，该模块被存储在所述存储器中、能够由所述处理器执行并且被配置为：
确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；
确定所述均衡器的设置；以及
基于所述设置和所述最大音频输出电平调节所述均衡器的增益，其中，调节所述增益包括：
根据与所述声学安全阈值相关联的仿真噪声生成激励矢量；
将所述激励矢量和与所述均衡器相关联的频率增益设置相乘，其中，所述相乘得到输出矢量；
使用均方根RMS技术对所述输出矢量进行汇总；以及
基于所述最大音频输出电平和所汇总的输出矢量之间的比调节所述增益。
12.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质存储用于确定与音频设备相关联的均衡器的增益的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括代码，所述代码被配置为：
确定声学安全阈值允许的最大音频输出电平；
确定所述均衡器的设置；以及
基于所述设置和所述最大音频输出电平调节所述均衡器的增益，其中，调节所述增益包括：
根据与所述声学安全阈值相关联的仿真噪声生成激励矢量；
将所述激励矢量和与所述均衡器相关联的频率增益设置相乘，其中，所述相乘得到输出矢量；
使用均方根RMS技术对所述输出矢量进行汇总；以及
基于所述最大音频输出电平和所汇总的输出矢量之间的比调节所述增益。
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