CN107844289A - 一种响度控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种响度控制方法，其中，所述方法包括：将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据；将并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段；将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据；输出输出音频数据。本发明实施例提供的技术方案，实现将输出的声音响度控制在预设范围内，保持恒定的输出响度值，提升用户体验。

Description

一种响度控制方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及音频信号处理控制技术，尤其涉及一种响度控制方法及装置。
背景技术
目前，电视机是家庭生活必不可少的家电用品，成为民众了解时事政治和享受文体娱乐的主要途径之一。
当观众欣赏精彩电视节目时，常常被不同频道之间甚至同一频道不同节目之间声音响度的很大差异所困扰，所以在换台或播放广告时不得不经常调整电视机音量来达到舒适的视听效果。造成音量差异的因素多种多样，主要由于电视台的节目信号源来源不同，各个制作单位执行音频制作的标准也不统一，动态处理不当等各种原因，导致在节目播出时不同节目源的声音电平或响度差异很大。响度问题的出现己经严重影响到节目的播出效果及用户在家收看电视节目的声音效果。
发明内容
本发明提供一种响度控制方法及装置，以实现将输出的声音响度控制在预设范围内，保持恒定的输出响度值，提升用户体验。
本发明实施例提出一种响度控制方法，通过将音频数据根据频率的不同进行分段式处理，根据人耳对于不同频率声音感知的不同，分频率段进行处理。实现将输出的声音响度控制在预设范围内，保持恒定的输出响度值，提升用户体验。
第一方面，本发明实施例提供了一种响度控制方法，包括：
将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据；
将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段；
将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据；
输出所述输出音频数据。
上述响度控制方法，优选的是，将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据之前，还包括：提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值；根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。
上述响度控制方法，优选的是，提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值，包括：计算所述低频段和高频段的音频数据的均方值，将所述均方值进行加权累加之后取对数值，作为低频段和高频段的音频数据的响度特征值。
上述响度控制方法，优选的是，将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据，包括：将需要处理的串行音频数据转换成并行的24位音频数据。
上述响度方法，优选的是，将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段，包括：将所述并行音频数据通过高通滤波器和低通滤波器，获取3-5kHz的中频段音频数据；将所述并行音频数据通过低通滤波器，得到20Hz-3kHz的低频段音频数据；将所述并行音频数据通过高通滤波器和高通滤波器，得到5-20kHz的高频段音频信号。
第二方面，本发明实施例还提供了一种响度控制装置，该响度控制装置包括：
音频数据转换模块，用于将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据；
音频数据分割模块，用于将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段；
音频数据调整模块，用于将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据，用于输出所述输出音频数据。
上述响度控制装置，优选的是，还包括：响度特征值提取模块，用于提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值；调整系数计算模块，用于根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。
上述响度控制装置，优选的是，响度特征值提取模块具体用于计算所述低频段和高频段的音频数据的均方值，将所述均方值进行加权累加之后取对数值，作为低频段和高频段的音频数据的响度特征值。
上述响度控制装置，优选的是，音频数据转换模块具体用于将将需要处理的串行音频数据转换成并行的24位音频数据。
上述响度控制装置，优选的是，所述音频数据分割模块，包括：中频段音频数据获取单元，用于将所述并行音频数据通过高通滤波器和低通滤波器，获取3k-5kHz的中频段音频数据；低频段音频数据获取单元，用于将所述并行音频数据通过低通滤波器，得到20Hz-3kHz的低频段音频数据；低频段音频数据获取单元，用于将所述并行音频数据通过高通滤波器和高通滤波器，得到5k-20kHz的高频段音频信号。
本发明通过将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据，将并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段，将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据，解决了不同频道之间甚至同一频道不同节目之间声音响度的差异很大的问题，实现将输出的声音响度控制在预设范围内，保持恒定的输出响度值，提升用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种响度控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一中的一种音频数据的频率分割示意图。
图3是本发明实施例二中的一种响度控制方法的流程示意图。
图4是本发明实施例二中的一种响度特征值计算方法。
图5是本发明实施例三中的一种响度控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种响度控制方法的流程图，本实施例可适用于电视机响度忽大忽小的情况，该方法可以由电视的响度控制装置来执行，所述装置可由软件和/或硬件实现，参见图1，本实施例提供的响度控制方法具体包括如下步骤：
步骤101、将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据。
本实施例中，将需要处理的串行音频数据转换成并行的24位音频数据。
步骤102、将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段。
由于人耳可听到的声音的频率的范围是20Hz-20kHz。所以，本发明实施例将人耳可以听到的声音分为20Hz-3kHz的低频段，3k-5kHz的敏感频段和5k-20kHz的高频段。同时，人耳对于低频段的声音感知能力较差，而高频段声音过高会使人觉得声音较为刺耳。
如图2所示，将并行音频数据通过低通滤波器21，得到20Hz-3kHz的低频段音频数据；将并行音频数据通过高通滤波器22和低通滤波器23，获取3k-5kHz的中频段音频数据；将并行音频数据通过高通滤波器22和高通滤波器24，得到5k-20kHz的高频段音频信号。这样人耳可感知的音频就被人为分为了3段:低频(20Hz-3kHz)，中频段(3k-5kHz)，高频段(5k-20kHz)。
步骤103、将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据。
低频段有着较多的低频声音，丰富的声音细节，若没有此段的音频过低或过少，声音将会“干涩”，不够饱满。本实施例通过将低频段的声音信号乘以扩展系数；将高频段的音频数据乘以压缩系数，得到的音频数据在人耳比较敏感的音频范围内。
同时，由于中频段的音频数据是人耳可以接受的舒适范围，因此不需要对中频段的音频数据做任何处理，将中频段音频数据直接作为输出音频数据。
步骤104、输出所述输出音频数据。
将步骤103中得到的输出数据，通过电视机内部的转换电路，转换成能够输出的声音信号，通过电视机的扬声器输出。
本发明通过将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据，将并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段，将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据，解决了不同频道之间甚至同一频道不同节目之间声音响度的差异很大的问题，实现将输出的声音响度控制在预设范围内，保持恒定的输出响度值，提升用户体验。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种响度控制方法的流程图，本实施例在上述各实施例的基础上，进一步增加了特征提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值；根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。参见图3，本实施例提供的响度控制方法具体包括：
步骤201、将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据。
步骤202、将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段。
步骤203、提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值。
本实施例采用的响度特征提取方法是计算所述低频段和高频段的音频数据的均方值，将所述均方值进行加权累加之后取对数值，作为低频段和高频段的音频数据的响度特征值。进一步的，首先，用一个滑动矩形窗，从待测的低频段和高频段的音频中，截取一段时长为T的响度块，进行K计权滤波。K计权滤波器由前置滤波器和RLB滤波器串联而成，前置滤波器用来模仿人头部高频搁架式抬升的频率响应，而RLB滤波器则用来模仿人耳低频滚降的听觉特性，
Y(jω)＝X(jω)·FK(jω)
在计算出滤波后，各声道音频样本的均方值，
对各声道的均方值进行加权累加、取对数值，就可获得响度特征值。不同声道的加权值不同，如图4所示。
滑动矩形窗的长度虽然为秒级，但每次截取的音频片断都有所重叠，因此响度电平的示值仍然能以较高的频率更新显示，可满足实时测量的要求。
本实施例只是提供了一种响度特征值提取方法，但是不限于此方法。
步骤204、根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。
步骤205、将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据。
在本实施例中，将提取出来的响度特征值与预设阈值作比较，当响度特征值大于预设阈值时，启动音频压缩功能，并根据压缩比率产生一个压缩系数；同时由于提取音频数据的特征值需要一定的运算时间，也就是说在这一段时间内的音频采样数据是不能输出的，这就需要将这段音频采样数据存储，等待压缩系数产生以后再将存储的音频采样数据提取出来，并与压缩系数相乘，得到输出音频数据。当响度特征值小于预设阈值时，启动音频扩展功能，并根据扩展比率产生一个扩展系数；同时由于提取音频数据的特征值需要一定的运算时间，也就是说在这一段时间内的音频采样数据是不能输出的，这就需要将这段音频采样数据存储，等待扩展系数产生以后再将存储的音频采样数据提取出来，并与扩展系数相乘。这样就得出想要的音频数据。压缩系数和扩展系数都是调整系数的一种。
同时为了使输出的音频数据听起来感觉更好，在此增加了一个跟踪时间。跟踪时间就是在压缩功能或扩展功能启动后，在响度特征值乘以调整系数并达到最后稳定输出的时间。这个时间是根据需要，用户自行设定，目的就是在启动压缩或扩展和撤销压缩或扩展的时候保证信号不会突变，使最后输出的效果更佳。本实施例提供的方案，可以将源信号中幅度很大的信号电平减小，将源信号中幅度很小的信号电平放大，保证了原有信号的完整性，避免了音频信号的失真。
步骤206、输出所述输出音频数据。
本实施例的技术方案，通过在压缩功能或扩展功能启动后设置一个跟踪时间，使在启动压缩或扩展和撤销压缩或扩展的时候保证信号不会突变，使最后输出的效果更佳，保证了原有信号的完整性，避免了音频型号的失真。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种响度控制装置的结构示意图，参见图5，所述装置具体包括：
音频数据转换模块310，用于将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据；
进一步的，音频数据转换模块310具体用于：
将需要处理的串行音频数据转换成并行的24位音频数据。
音频数据分割模块320，用于将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段；
进一步的，所述音频数据分割模块，包括：
中频段音频数据获取单元321，用于将所述并行音频数据通过高通滤波器1和低通滤波器1，获取3-5kHz的中频段音频数据；
低频段音频数据获取单元322，用于将所述并行音频数据通过低通滤波器1，得到20Hz-3kHz的低频段音频数据；
低频段音频数据获取单元323，用于将所述并行音频数据通过高通滤波器1和高通滤波器2，得到5-20kHz的高频段音频信号。
响度特征值提取模块330，用于提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值；
进一步的，响度特征值提取模块330具体用于：
提取所述低频段和高频段的音频数据做多次累加，再求其平均值，作为低频段和高频段的音频数据的响度特征值。
调整系数计算模块340，用于根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。
音频数据调整模块350，用于将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据，用于输出所述输出音频数据。
上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种响度控制方法，其特征在于，包括：
将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据；
将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段；
将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据；
输出所述输出音频数据。
2.根据权利要求1所述的响度控制方法，其特征在于，将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据之前，还包括：
提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值；
根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。
3.根据权利要求2所述的响度控制方法，其特征在于，提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值，包括：
计算所述低频段和高频段的音频数据的均方值，将所述均方值进行加权累加之后取对数值，作为低频段和高频段的音频数据的响度特征值。
4.根据权利要求1所述的响度控制方法，其特征在于，将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据，包括：
将需要处理的串行音频数据转换成并行的24位音频数据。
5.根据权利要求1所述的响度方法，其特征在于，将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段，包括：
将所述并行音频数据通过高通滤波器和低通滤波器，获取3k-5kHz的中频段音频数据；
将所述并行音频数据通过低通滤波器，得到20Hz-3kHz的低频段音频数据；
将所述并行音频数据通过高通滤波器和高通滤波器，得到5k-20kHz的高频段音频信号。
6.一种响度控制装置，其特征在于，包括：
音频数据转换模块，用于将需要处理的串行音频数据转换成并行音频数据；
音频数据分割模块，用于将所述并行音频数据分割为低频段、中频段和高频段；
音频数据调整模块，用于将低频段和高频段的音频数据乘以调整系数得到输出音频数据，用于输出所述输出音频数据。
7.根据权利要求6所述的响度控制装置，其特征在于，还包括：
响度特征值提取模块，用于提取低频段和高频段的音频数据的响度特征值；
调整系数计算模块，用于根据所述响度特征值与预设阈值经过预设的算法得到调整系数。
8.根据权利要求7所述的响度控制装置，其特征在于，响度特征值提取模块具体用于计算所述低频段和高频段的音频数据的均方值，将所述均方值进行加权累加之后取对数值，作为低频段和高频段的音频数据的响度特征值。
9.根据权利要求6所述的响度控制装置，其特征在于，音频数据转换模块具体用于将需要处理的串行音频数据转换成并行的24位音频数据。
10.根据权利要求6所述的响度控制装置，其特征在于，所述音频数据分割模块，包括：
中频段音频数据获取单元，用于将所述并行音频数据通过高通滤波器和低通滤波器，获取3k-5kHz的中频段音频数据；
低频段音频数据获取单元，用于将所述并行音频数据通过低通滤波器，得到20Hz-3kHz的低频段音频数据；
低频段音频数据获取单元，用于将所述并行音频数据通过高通滤波器和高通滤波器，得到5k-20kHz的高频段音频信号。
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