CN108322868A - 改善扬声器播放钢琴声音音质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改善扬声器播放钢琴声音音质的方法，其包括如下步骤：获取包括第一音频数据的输入信号，所述第一音频数据包括第一频率特征；判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据；若所述第一音频数据包含激励钢琴杂音的音频数据，对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据，并将包括所述第二音频数据的处理信号作为激励信号馈给所述扬声器。与相关技术相比，本发明的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法对所述输入信号中的能激励钢琴杂音的音频数据进行动态压缩，在不修改器件的基础上降低了扬声器的杂音，改善了扬声器的声学性能；而且本发明提供的方法步骤简单，可实施性强。

Description

改善扬声器播放钢琴声音音质的方法
【技术领域】
本发明涉及声电领域，尤其涉及一种改善扬声器播放钢琴声音音质的方法。
【背景技术】
微型扬声器在播放音乐时，会产生一些杂音，主要是一些“沙沙”声、“嘶嘶”声，目前这一现象在大多数微型扬声器产品中都存在，侧发声产品表现尤为明显。
相关技术中，杂音是样品的一种共性，不同样品的杂音表现呈出差异，杂音出现的时刻随样品类型有所不同。不同个体对于杂音在主观上的感受类似，在同一段测试乐曲中，样品播放不同节目源时，钢琴声音的杂音最为明显，其他节目信号下出现杂音的情况非常少，这种情况我们称之为“钢琴杂音”。
随着手机智能功放应用的推广，微型扬声器在大电压下的钢琴杂音问题更为突出，严重影响用户体验。
因此，实有必要提供一种改善扬声器播放钢琴声音音质的方法解决上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种改善扬声器播放钢琴声音音质的方法。
为了达到上述目的，本发明提供的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法包括如下步骤：
步骤一、获取包括第一音频数据的输入信号，所述第一音频数据包括第一频率特征；
步骤二、判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据，若所述第一音频数据为激励包含钢琴杂音的音频数据，执行步骤三，反之，执行步骤四；
步骤三、对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据，并将包括所述第二音频数据的处理信号作为激励信号馈给所述扬声器，所述第二频率特征小于预设的频率框限；
步骤四、将所述输入信号直接作为激励信号馈给所述扬声器。
优选的，在所述步骤一之前还包括步骤五：
利用扬声器模型和扬声器参数获取所述频率框限，以频率特征小于或等于所述频率框限的信号激励所述扬声器，不会产生钢琴杂音。
优选的，所述频率框限为电压框限，所述第一频率特征、第二频率特征为电压。
优选的，所述电压框限为3v。
优选的，所述判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据具体为：
所述第一频率特征为频率，通过所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例来判断所述第一音频数据是否为激励钢琴杂音的音频数据。
优选的，当所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例值低于10-5，则第一音频数据包含激励钢琴杂音的音频数据，当所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例值高于10-5，则第一音频数据不包含激励钢琴杂音的音频数据。
优选的，所述判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据具体为：
采用支持向量机对第一音频数据进行训练，得到分类器；
采用所述分类器判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据。
优选的，所述对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据具体为：
利用动态范围控制对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据。
优选的，所述输入信号为经过功放放大的电信号。
与相关技术相比，本发明提供的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法对钢琴声音中能激励钢琴杂音的音频信号进行动态压缩，得到处理信号，使所述处理信号的频率特征保持在预设的频率框限内，避免了钢琴杂音的形成，在不修改器件的基础上降低了扬声器的杂音，改善了扬声器的声学性能；而且本发明提供的方法步骤简单，可实施性强。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明提供的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法的原理图；
图2为本发明提供的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法的流程图；
图3为不同输入信号的频率特征的频谱图；
图4a至图4c为第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的曲线图；
图5a至图5c为方法(1)判断准确度的示意图；
图6a至图6c为方法(2)判断准确度的示意图。
【具体实施方式】
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图2，本发明提供的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法，其包括如下步骤：
S10：利用扬声器模型和扬声器参数获取预设的频率框限，以频率特征小于或等于所述频率框限的信号激励所述扬声器，不会产生钢琴杂音。
所述扬声器模型用于模拟不同型号、不同参数的扬声器，将所述扬声器参数输入进所述型扬声器模型，并给予一定频率的信号激励，可以得到所述扬声器在不同频率信号下的发声情况，并能到得到所述扬声器刚好产生钢琴杂音时所对应的频率特征临界值，将所述频率特征临界值设置为频率框限，以频率特征小于或等于所述频率框限的信号激励所述扬声器，不会产生钢琴杂音。
具体的，所述频率框限可以为各种特征的框限，例如，所述频率框限为电压框限，所述第一频率特征、第二频率特征为电压，设置所述电压框限为3V，第二频率特征大于3v。所述频率框限也可以为频率框限，所述第二频率特征为频率，所述频率框限可以为各种特征的框限，不限于此。
S20：获取包括第一音频数据的输入信号，所述第一音频数据包括第一频率特征；
所述输入信号为经过功放放大的电信号，能够驱动所述扬声器振动发声。
S30：判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据，若所述第一音频数据为包含激励钢琴杂音的音频数据，执行步骤S40，反之，执行步骤S50；
具体的，判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据分为以下两种方法：
(1)所述第一频率特征为频率，通过所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例来判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据；
请参阅图3，钢琴声音的音频数据与其他非钢琴声音的音频数据特征有很大的区别，钢琴信号的频率特点为：强弱分明、频率成分简单。请参阅图4a至图4c，通过对所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络比例能够很容易判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据。请参阅图5a至图5c，通过该种方法来判断所述输入信号是否为包含激励钢琴杂音的音频数据具有较高的准确度。
具体的，对于48kHz采样率的音乐信号，取1s的数据作为一帧，计算该帧数据的分频包络比例，当所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例值低于10-5，则第一音频数据包含能激励钢琴杂音的音频数据，当所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例值高于10-5，则第一音频数据不包含能激励钢琴杂音的音频数据。
(2)采用支持向量机对第一音频数据进行训练得到所述分类器，所述第一音频数据可以包含正常的激励钢琴声音的音频数据、激励钢琴杂音的音频数据和激励非钢琴声音的音频数据；采用分类器判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据。
所述支持向量机用于选定大量样本，并按照不同样本的频率特征进行分类，得到分类器，所述分类器中包括激励钢琴声音的音频数据的频率特征、激励钢琴杂音的音频数据的频率特征以及激励非钢琴声音的音频数据的频率特征，输入第一音频数据时，所述分类器将所述第一音频数据的第一频率特征与所述分类器中预设的频率特征进行比对，比对成功时，则确认所述第一音频数据为何种音频数据。请参阅图6a至图6c，所述支持向量机避开了从归纳到演绎的传统过程，实现了高效的从训练样本到预报样本的“转导推理”，而且具有较高的准确度。
S40：对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的特征的第二音频数据，并将包括所述第二音频数据的处理信号作为激励信号馈给所述扬声器，所述第二频率特征小于所述频率框限；
所述对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据具体为：
利用DRC(Dynamic range control，动态范围控制)对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据。所述DRC(Dynamic range control，动态范围控制)用于对应调节所述第一音频数据的第一频率特征，即将所述第一频率特征压缩至所述频率框限内，得到包括第二频率特征的第二音频数据。所述第二频率特征小于所述频率框限，此时，以包括第二频率特征的激励信号激励所述扬声器，不会产生钢琴杂音，有效改善了扬声器播放钢琴声音的音质。
S50：将所述输入信号直接作为激励信号馈给所述扬声器。
需要说明的是，本发明的方法不仅可以消除钢琴杂音以改善钢琴声音的音质，还可以消除类似于钢琴杂音的噪音，比如，古筝音乐。
所述激励信号为电信号，并通过所述扬声器的音圈引线传导至音圈，所述音圈在电信号的作用下，产生交变磁场，并与所述扬声器的磁路系统相互作用，所述音圈在磁力作用下运动，并带动所述扬声器振膜振动发声。
与相关技术相比，本发明提供的改善扬声器播放钢琴声音音质的方法对钢琴声音中能激励钢琴杂音的音频信号进行动态压缩，得到处理信号，使所述处理信号的频率保持在预设的频率框限内，避免了钢琴杂音的形成，在不修改器件的基础上降低了扬声器的杂音，改善了扬声器的声学性能；而且本发明提供的方法步骤简单，可实施性强。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种改善扬声器播放钢琴声音音质的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一、获取包括第一音频数据的输入信号，所述第一音频数据包括第一频率特征；
步骤二、判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据，若所述第一音频数据为包含激励钢琴杂音的音频数据，执行步骤三，反之，执行步骤四；
步骤三、对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据，并将包括所述第二音频数据的处理信号作为激励信号馈给所述扬声器，所述第二频率特征小于预设的频率框限；
步骤四、将所述输入信号直接作为激励信号馈给所述扬声器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之前还包括步骤五：
利用扬声器模型和扬声器参数获取所述频率框限，以频率特征小于或等于所述频率框限的信号激励所述扬声器，不会产生钢琴杂音。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述频率框限为电压框限，所述第一频率特征、第二频率特征为电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电压框限为3v。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据具体为：
所述第一频率特征为频率，通过所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例来判断所述第一音频数据是否为激励钢琴杂音的音频数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例值低于10-5，则第一音频数据包含激励钢琴杂音的音频数据，当所述第一频率特征的高频分量包络与低频分量包络的比例值高于10-5，则第一音频数据不包含激励钢琴杂音的音频数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据具体为：
采用支持向量机对第一音频数据进行训练，得到分类器；
采用所述分类器判断所述第一音频数据是否为包含激励钢琴杂音的音频数据。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据具体为：
利用动态范围控制对所述第一频率特征进行动态压缩得到包括第二频率特征的第二音频数据。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入信号为经过功放放大的电信号。
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