CN106878642A - 音频自动均衡系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电视音频自动均衡系统，包括：收听单元、第一处理单元、发送单元；第一存储单元、第二存储单元、接收单元、比较单元和第二处理单元；根据所述比较结果通过EQ调整单元对电视机本体内的EQ进行调整，以使得所述声频信号与所述声学频响曲线一致。本发明提高了实际听音位置处的音效。

Description

音频自动均衡系统及方法

技术领域

总的而言本发明涉及音频，特别涉及一种音频自动均衡系统及方法。

背景技术

目前人们对音频输出设备的要求越来越高，例如电视、音响等，人们希望电视或音响能有更加完美的音效。以电视为例，为了获得更佳的听音效果，目前厂家在新机出厂前都要通过用专门的测声学频响的仪器测量电视机的声学频响，再手动调节EQ(equalizer，均衡器),从而使得电视机声频输出平直，达成电视机在当前声学条件下的最佳听音状态，但是由于电视机的使用环境千差万别，例如每个家庭有不同的房间大小、形状等等，这些环境与出厂前测试环境并不相同，这就造成最终在实际用户家庭环境中使用时，声学频响发生改变，电视机的输出并不是最佳听音效果。

现有技术中还存在利用电频响来调整声频响的技术，其原理是用纯电阻负载，代替扬声器负载，按照扬声器输出的电频响来调整频响曲线。但由于扬声器本身有自己的声频响曲线，这样虽然纯电阻负载上得到的电频响曲线为平直线，但通过扬声器播放之后的声频响并不是平直的。如图8所示，图8中曲线A为扬声器输出平直电频响曲线，曲线B为场测量的扬声器系统声学频响，从图中可以看出，采用上述技术调整后扬声器的声学频响很差，最大峰谷差达到了+-8DB。

为了克服上述缺陷，目前在智能电视领域，人们在智能电视中安装了一侦测用的麦克(MIC)，通过MIC对电视机扬声器发出的声音进行侦测，根据侦测结果进行EQ调整，从而改善扬声器的声学频响，使之平直化。但在这一技术中，由于MIC与扬声器均安装于电视机机体内，这样MIC所在位置并不是实际听音位置(即电视观看者所在位置)，这就造成在实际听音位置处的声频响曲线并非平直，声音失真，音效变差。

发明内容

针对上述问题，本发明的申请人/发明人对其相关技术做出改进，提出了一种电视音频自动均衡系统及方法。

一种音频自动均衡系统，包括以下单元：收听单元，用于侦听来自输出单元的声波；第一处理单元，用于将所述声波转换为声频信号；发送单元，用于将所述声频信号发送至接收单元；第一存储单元，用于预存储扫频信号；第二存储单元，用于预存储所述收听单元的声学频响曲线；接收单元，用于接收所述声频信号；比较单元，用于将接收到的声频信号与预存储的声学频响曲线做比较，获得比较结果；第二处理单元，用于根据所述扫频信号驱动输出单元发出声波，并根据所述比较结果通过EQ调整单元对输出单元内的EQ进行调整，以使得所述声频信号与所述声学频响曲线一致。

可选的，包括侦听器，所述收听单元、第一处理单元、发送单元、第二存储单元、接收单元、比较单元和第二处理单元位于所述侦听器内。所述侦听器为电视机遥控器或可移动智能设备。所述比较单元，用于对同一频点处声频信号的第一振幅与所述声频曲线的第二振幅进行比较，当第一振幅大于第二振幅时，所述第二处理单元减小所述EQ的增益；当第一振幅等于第二振幅时所述EQ的增益不变；当第一振幅小于第二振幅时，第二处理单元增大所述EQ的增益。所述增益的调节幅度为，增益的调节幅度＝K*(第一振幅-第二振幅)，其中K为比例系数，取大于0的正数。

一种音频自动均衡方法，包括以下步骤：S100：根据预存储的扫频信号发出声波；S200：侦听来自输出单元的声波；S300：将所述声波转换为声频信号；S400：将所述声频信号与预存储的声学频响曲线做比较，获得比较结果；S500：根据所述比较结果对所述输出单元内的EQ进行调整，以使得所述声频信号与所述声学频响曲线一致。

可选的，包括侦听器，所述侦听器执行所述步骤S200-S500。所述侦听器为电视机遥控器或可移动智能设备。所述步骤S500具体包括：对同一频点处的声频信号的第一振幅与所述声频曲线的第二振幅进行比较；所述步骤S600包括：当第一振幅大于第二振幅时，减小所述EQ的增益；当第一振幅等于第二振幅时所述EQ的增益不变；当第一振幅小于第二振幅时，增大所述EQ的增益。所述增益的调节幅度为，增益的调节幅度＝K(第一振幅-第二振幅)，其中K为比例系数，取大于0的正数。

本发明的有益效果是：利用侦听器的通信功能，将侦听信号到的音频信号传输到电视机，对比接收到的音频信号和输出单元内预存储的声学频响，自动均衡，从而使得听音位置处最终的声学频响接近一条平直线，通过以上方式可以使得，电视机或其它音频设备在出厂前可以不必进行声学频响测试，只需将MIC的声学频响曲线存储于电视机中即可，减少了出厂测试步骤，提高了生产效率；通过与输出单元相分离的可移动式侦听器来侦听声音信号，使得无论在何种环境条件下，实际听音位置处的声学频响曲线均能近似平直，使得其实际的输出声学频响保持平直，失真度在极低的范围，提高了听音位置处的音效。

附图说明

图1为本发明均衡系统的结构示意图；

图2为本发明侦听器的结构示意图；

图3为本发明输出单元的结构示意图；

图4为预存储的声学频响曲线；

图5为声频信号与声学频响曲线的对比图；

图6为本发明实施例2的结构示意图；

图7为本发明均衡方法的流程图；

图8为现有技术中的声学频响曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

实施例1

如图1所示，本发明中音频自动均衡系统包括输出单元和与输出单元相分离的侦听器，侦听器位于输出单元之外，其为可移动式、便携式，侦听器可以与输出单元之间进行有线、无线通信。例如可以采用wifi、蓝牙等无线通信方式，本发明并不对具体通信方式做限定。侦听器能够侦听来自输出单元的声波，并将这一声波转换为数字式的声频信号，之后侦听器可以通过有线或无线的方式将转换后的声频信号发送给输出单元。在本发明中输出单元可以是扬声器，输出单元可以安装于电视、电脑、音响、影碟机、卡拉OK机等之中，本发明中并不对输出单元的具体安装使用情况做限定。接下来以电视机为例对本发明做进一步详细介绍。

图2为本发明侦听器的结构示意图，在本发明中侦听器可以是电视机遥控器、手机、PAD等。侦听器包括有用于接收声波的收听单元，收听单元可以采用MIC(麦克)，例如可以将这一麦克安装于电视机的遥控器上，这样遥控器便可以收听来自电视机的声音，或者利用手机上的麦克侦听来自电视机的声音。收听单元所收听到的声音信号为一模拟信号，收听单元将这一模拟信号发送给与之相连的第一处理单元，第一处理单元可以对这一模拟信号进行模/数转换、消噪等处理，使之成为数字式的声频信号，侦听器通过发送单元将这一声频信号发送给电视机。

本发明中，电视机将接收到的声频信号与预存储的声学频响曲线进行比较，根据比较结果进行EQ调整。如图3所示，电视机中包含有第一存储单元，第一存储单元用于预存储扫频信号，这一扫频信号可以是20HZ-20KHZ的正弦波信号。第一存储单元与第二处理单元相连，第二处理单元将从第一存储单元获取到的扫频信号发送给输出单元，输出单元可以是电视机上的扬声器，通过扬声器将这一扫频信号进行播放，在播放的同时，侦听器将接收到的声波转换为数字式的声频信号发送给电视机。

电视机中还包括有一接收单元和一第二存储单元。接收单元用于接收来自侦听器的声频信号，例如可以通过wifi、蓝牙等无线通信方式。第二存储单元内预存储侦听器MIC的声学频响曲线。由于不同拾音话筒(MIC)，有不同的声学频响曲线，一旦和其它声频响曲线叠加，就会产生很大的误差，为此本发明在电视机内的第二存储单元中预存储与该电视机相配套的侦听器MIC的声学频响曲线，图4中的曲线C便为第二存储单元内所预存储的一条MIC的声学频响曲线，该曲线中横轴为声音频率(单位HZ)，纵轴为振幅(单位dB)，其中横轴频率的范围与扫频信号的范围相对应，也为20HZ-20KHZ，曲线C为一条近似平直的线，其振幅在-10dB至+10dB之间。

比较单元分别与接收单元和第二存储单元相连，通过比较单元将接收到的声频信号(声频曲线)与预存储的声频曲线进行比较，比较的结果被送入第三处理单元。图7中曲线D为来自侦听器的声频信号，曲线C与图4中的曲线C为同一条曲线，为第二存储单元内所预存储的侦听器MIC的声学频响曲线。从图7中可以看出，曲线D与曲线C之间存在较大差异，正是这一差异造成了实际听音位置处(侦听器所在位置处)声音失真，音效变差。本发明通过比较单元比较二者之间的差值，之后第三处理单元根据这一差值对扬声器的EQ进行调整，最终消除曲线D与曲线C之间差异，使得实际听音位置的声学频响接近曲线C，即实际听音位置处的声频响曲线为一条近似平直的线，从而使得听音位置处的音效得以改善。

具体而言，比较单元对同一频点处来自侦听器声频曲线的第一振幅与预存储声频曲线的第二振幅进行比较，当第一振幅大于第二振幅时，第二处理单元减小均衡器(EQ)的增益；当第一振幅等于第二振幅时增益不做调整；当第一振幅小于第二振幅时，第二处理单元增大均衡器(EQ)的增益。这样通过对增益的调整，使得同一频点处第一振幅与第二振幅相等，从而消除了曲线D与曲线C之间的差异。例如，在图5中，在频点70HZ处，曲线D的振幅(第一振幅)为109.21dB，而曲线C的振幅(第二振幅)为93.43dB，比较单元对第一振幅与第二振幅做减法运算，即109.21-93.43＝15.78，之后比较单元将运算结果发送给第三处理单元，当这一结果为正值时表示第一振幅大于第二振幅，此时处理单元对EQ的增益进行调整，减小70HZ处EQ的增益。其它频点处的调节与之类似，不再赘述。

进一步的，增益的调节幅度与第一振幅和第二振幅之间的差值成正比，即增益的调节幅度＝K(第一振幅-第二振幅)，其中K为比例系数，取大于0的正数。这样就使得，当第一振幅和第二振幅之间的差值越大时，增益的调整幅度越大，反之，当第一振幅和第二振幅之间的差值小时，增益的调整幅度也会减小，从而可以尽快的消除曲线D与曲线C之间的差异。

本发明通过，在电视机系统内预存一段20HZ-20KHZ的正弦波扫频信号，通过电视机内置功放和音箱系统进行播放，声波通过房间的反射，混响，在听音位置处由侦听器拾音，利用侦听器的通信功能，将侦听信号到的音频信号传输到电视机，对比接收到的音频信号和电视机内预存储的声学频响，自动均衡，从而使得听音位置处最终的声学频响接近一条平直线，大大提高了听音位置处的音效。

本实施例中虽然重点以电视机为例对本发明做了详细说明，但本领域技术人员应当明了本发明也可用于电脑、音响、影碟机、卡拉OK机等。通过以上方式可以使得，输出单元在出厂前可以不必进行声学频响测试，只需将MIC的声学频响曲线存储于输出单元中即可，减少了出厂测试步骤，提高了生产效率；通过与电视机相分离的可移动式侦听器来侦听声音信号，使得无论在何种环境条件下，实际听音位置处的声学频响曲线均能近似平直，使得其实际的输出声学频响保持平直，失真度在极低的范围，提高了听音位置处的音效。

实施例2

该实施例重点介绍与实施例1的不同之处，相同之处不再赘述。在实施例1中对于信号的处理主要由输出单元本体来完成，这便需要在输出单元中设置更多的处理器和存储设备，这不利于输出单元的轻薄化。为此，在该实施例中，参阅图6，收听单元、第一处理单元、发送单元、第二存储单元、接收单元、比较单元、第三处理单元均位于侦听器内。由侦听器内的第二存储单元存储侦听器本身的声频曲线，侦听器通过收听单元收听到声波后，将其转换为声频信号，位于侦听器内的比较单元对声频信号和预存储的声频曲线进行比较，第三处理单元，根据比较结果生成EQ调整指令，之后第三处理单元直接将这一调整指令发送给电视机本体，电视机本体接收到这一调整指令后，不必对指令进行处理，直接按照该指令对EQ进行调整即可。这样可以减少电视机本体中处理器和存储设备的数量，有利于轻薄化。

实施例3

相应的，如图7所示，本发明还公开了一种电视音频自动均衡方法，包括输出单元本体和与输出单元本体相分离的侦听器，其中侦听器可以是遥控器或可移动智能设备(例如智能手机、PAD等)，具体包括以下步骤：

S100：所述输出单元本体根据预存储的扫频信号发出声波；其中扫频信号可以是20HZ-20KHZ的正弦波信号。

S200：通过所述侦听器侦听来自所述输出单元本体的声波；可以通过安装于侦听器之上的麦克(MIC)来完成该步骤。

S300：将所述声波转换为声频信号；转换可以包含模/数转换、消噪等对于声音信号的处理过程。

S400：将所述声频信号发送至输出单元本体；可以采用有线或无线的方式进行发送，优选的，可以采用WiFi或蓝牙。

S500：将接收到的声频信号与预存储的声学频响曲线做比较，获得比较结果；可以对同一频点处声频信号的第一振幅与声学频响曲线的第二振幅做减法运算。

S600：根据所述比较结果对所述电视机本体内的EQ进行调整，以使得所述声频信号与所述声学频响曲线一致。具体而言，当第一振幅大于第二振幅时，减小所述EQ的增益；当第一振幅等于第二振幅时所述EQ的增益不变；当第一振幅小于第二振幅时，增大所述EQ的增益。进一步的，所述增益的调节幅度为，增益的调节幅度＝K(第一振幅-第二振幅)，其中K为比例系数，取大于0的正数。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于本申请的方法实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种音频自动均衡系统，其特征在于，包括以下单元：

第一处理单元，用于根据预存储的扫频信号驱动输出单元发出声波；

收听单元，用于侦听来自输出单元的声波；

第二处理单元，用于将所述声波转换为声频信号；

比较单元，用于将所述声频信号与预存储的声学频响曲线做比较，获得比较结果；

第三处理单元，用于根据所述比较结果对所述输出单元的EQ进行调整，以使得所述声频信号与所述声学频响曲线一致。

2.根据权利要求1所述的电视音频自动均衡系统，其特征在于，还包括：

发送单元，用于将所述声频信号发送至接收单元；

接收单元，用于接收所述声频信号。

3.根据权利要求1或2所述的电视音频自动均衡系统，其特征在于，所述收听单元集成于电视机遥控器或可移动智能设备中。

4.根据权利要求1或2所述的电视音频自动均衡系统，其特征在于，所述比较单元，用于对同一频点处声频信号的第一振幅与所述声频曲线的第二振幅进行比较，当第一振幅大于第二振幅时，所述第二处理单元减小所述EQ的增益；当第一振幅等于第二振幅时所述EQ的增益不变；当第一振幅小于第二振幅时，第二处理单元增大所述EQ的增益。

5.根据权利要求4所述的电视音频自动均衡系统，其特征在于，所述增益的调节幅度为，增益的调节幅度＝K*(第一振幅-第二振幅)，其中K为比例系数，取大于0的正数。

6.一种音频自动均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：根据预存储的扫频信号驱动输出单元发出声波；

S200：侦听来自输出单元的声波；

S300：将所述声波转换为声频信号；

S400：将所述声频信号与预存储的声学频响曲线做比较，获得比较结果；

S500：根据所述比较结果对所述输出单元内的EQ进行调整，以使得所述声频信号与所述声学频响曲线一致。

7.根据权利要求6所述的电视音频自动均衡方法，其特征在于，包括侦听器，所述侦听器执行所述步骤S200-S500。

8.根据权利要求7所述的电视音频自动均衡方法，其特征在于，所述侦听器为电视机遥控器或可移动智能设备。

9.根据权利要求6所述的电视音频自动均衡方法，其特征在于，所述步骤S500具体包括：对同一频点处的声频信号的第一振幅与所述声频曲线的第二振幅进行比较；所述步骤S600包括：当第一振幅大于第二振幅时，减小所述EQ的增益；当第一振幅等于第二振幅时所述EQ的增益不变；当第一振幅小于第二振幅时，增大所述EQ的增益。

10.根据权利要求9所述的电视音频自动均衡方法，其特征在于，所述增益的调节幅度为，增益的调节幅度＝K(第一振幅-第二振幅)，其中K为比例系数，取大于0的正数。