CN109788402B - 一种音频信号处理方法及音频信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种音频信号处理方法及音频信号处理装置，应用于通信技术领域，可以解决由于扬声器存在振膜振幅过载，而损坏扬声器的问题。该方法包括：根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合对应的电压集合，第一音频信号集合包括第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据第一电压和第二电压，得到第一增益系数，第一电压为第一音频信号的输入电压；按照第一增益系数，处理第一音频信号。该方法应用于在音频信号处理的场景中。

Description

一种音频信号处理方法及音频信号处理装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种音频信号处理方法及音频信号处理装置。

背景技术

随着终端技术的普及，终端设备的应用越来越广泛。

终端设备中通常使用较小尺寸的扬声器(简称为微型扬声器)。例如，手机、智能手表、耳机等终端设备目前均采用了微型扬声器。由于微型扬声器通常可承受的输出电压较小，因此在微型扬声器的输出电压过大时，易造成微型扬声器的振膜振幅过载，从而损坏扬声器。

目前，通常是通过限制微型扬声器的输出电压来保护微型扬声器的，这种方法中需要根据实验测量数据预测微型扬声器的振幅，并根据预测结果设置振幅阈值，并限制微型扬声器的输入电压以使得扬声器的实际振幅小于振幅阈值。但是由于现有技术中只能设置固定的振幅阈值，因此该振幅阈值不一定适用每个微型扬声器，因此某些微型扬声器仍然存在振膜振幅过载，而导致损坏微型扬声器的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种音频信号处理方法及音频信号处理装置，用以解决现有技术中存在的由于扬声器存在振膜振幅过载，而损坏扬声器的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：

第一方面，提供一种音频信号处理方法，应用于终端设备，该方法包括：根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合对应的电压集合，所述第一音频信号集合包括第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为所述第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。

第二方面，提供一种音频处理装置，该装置包括：生成模块、获取模块和处理模块；生成模块，用于根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合对应的电压集合，第一音频信号集合包括第一音频信号；获取模块，用于获取第一电压和第二电压，第一电压为所述第一音频信号的输入电压，第二电压为根据目标振幅集合得到的电压；根据第一电压和第二电压，得到第一增益系数；处理模块，用于按照第一增益系数，处理第一音频信号。

第三方面，提供一种终端设备，该终端设备包括如第二方面所述的音频信号处理装置。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的音频信号处理方法的步骤。

在本发明实施例中，音频信号处理装置可以根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据所述第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。通过该方案，可以根据第一电压和第二电压获取第一增益系数，因此可以根据第一参数和目标电压集合确定目标振幅集合，并采用该目标振幅集合，得到第二电压，这样可以实时根据第一参数确定本帧音频信号的增益系数，并按照确定的出的增益系数处理本帧的音频信号，从而可以准确的预测微型扬声器的振幅，进而避免扬声器振膜振幅过载，导致损坏微型扬声器的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种扬声器的剖面示意图；

图2为本发明实施例提供的一种音频信号处理方法示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种音频信号处理方法示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种音频信号处理方法示意图三；

图5为本发明实施例提供的一种音频信号处理方法示意图四；

图6为本发明实施例提供的一种音频信号处理装置处理音频信号的系统框图；

图7为本发明实施例提供的一种基于电流误差参考信号的参数估计流程框图；

图8为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图一；

图9为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图二；

图10为本发明实施例提供的一种终端设备的硬件示意图。

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。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一电压和第二电压等是用于区别不同的电压，而不是用于描述电压的特定顺序。

需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明实施例提供一种音频信号处理方法及音频信号处理装置，音频信号处理装置可以根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据所述第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。通过该方案，可以根据第一电压和第二电压获取第一增益系数，因此可以根据第一参数和目标电压集合确定目标振幅集合，并采用该目标振幅集合，得到第二电压，这样可以实时根据第一参数确定本帧音频信号的增益系数，并按照确定的出的增益系数处理本帧的音频信号，从而可以准确的预测微型扬声器的振幅，进而避免扬声器振膜振幅过载，导致损坏微型扬声器的问题。

本发明实施例中的终端设备可以为移动终端设备，也可以为非移动终端设备。移动终端设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等；非移动终端设备可以为个人计算机(personalcomputer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等；本发明实施例不作具体限定。

本发明实施例提供的音频信号处理方法的执行主体可以为上述的终端设备(包括移动终端设备和非移动终端设备)，也可以为该终端设备中能够实现该音频信号处理方法的音频信号处理装置，具体的可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。下面以音频信号处理装置为例，对本发明实施例提供的音频信号处理方法进行示例性的说明。

本发明实施例中，音频信号处理装置可以通过对音频信号进行处理，并将处理后的音频信号输入终端设备中的扬声器(以下简称为扬声器)以播放该音频信号。即扬声器可以将电信号形式的音频信号转换为声音信号形式的音频信号输出。

下面具体结合各个附图对本发明实施例提供的输入功率控制方法进行示例性的说明。

示例性的，如图1所示，为本发明实施例提供的一种扬声器的剖面示意图。图1中的01为扬声器的悬架，图1中的02为扬声器的振膜，图1中的03为扬声器的框架，图1中的04为扬声器的开孔，图1中的05为扬声器的音圈，图1中的06为扬声器的磁路，图1中的07为扬声器的磁铁。其中，扬声器的磁路(图1中的06)位于扬声器的磁铁(图1中的07)的上下两侧。

如图2所示，本发明实施例提供一种音频信号处理方法，该方法可以包括下述S10-S13。

S10、音频信号处理装置根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合。

其中，目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，第一音频信号集合包括第一音频信号。

其中，上述第一音频信号集合实质上是一帧音频信号。下面涉及到的第二音频信号集合也是一帧音频信号，且该第二音频信号集合为第一音频信号集合的上一帧音频信号。

上述目标电压集合实质上是电压，其为第一音频信号集合的电压。

本发明实施例可以将第一音频信号集合通过带通滤波器进行分频段处理后，分为至少两个音频信号，分频段处理后的不同的音频信号对应的频段不同。

可选的，上述第一音频信号可以为对上述至少两个音频信号中的一个。

可选的，本发明实施例中的音频信号处理装置可以为数字信号处理器。

可选的，本发明实施例中的音频信号处理装置和扬声器可以为设置于同一终端设备中的两个器件。

S11、音频信号处理装置根据目标振幅集合，得到第二电压。

S12、音频信号处理装置根据第一电压和第二电压，得到第一增益系数。

其中，所述第一电压为第一音频信号的输入电压，所述第二电压为根据所述目标振幅集合得到的电压。

可选的，本发明实施例中第一增益系数为第二电压与第一电压的比值。

S13、音频信号处理装置按照第一增益系数处理第一音频信号。

可选的，上述第一增益系数小于或等于1。

本发明实施例中，在音频信号处理装置按照第一增益系数处理第一音频信号时可以是通过该第一增益系数缩小该第一音频信号的电压，从而控制该第一音频信号的振幅。

本发明实施例提供一种音频信号处理方法，音频信号处理装置可以根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据所述第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。通过该方案，可以根据第一电压和第二电压获取第一增益系数，因此可以根据第一参数和目标电压集合确定目标振幅集合，并采用该目标振幅集合，得到第二电压，这样可以实时根据第一参数确定本帧音频信号的增益系数，并按照确定的出的增益系数处理本帧的音频信号，从而可以准确的预测微型扬声器的振幅，进而避免扬声器振膜振幅过载，导致损坏微型扬声器的问题。

可选的，上述第一参数为扬声器输出第二音频信号集合时的参数，第一音频信号集合和第二音频信号集合为相邻的两帧音频信号集合，第二音频信号集合为第一音频信号集合的前一帧音频信号集合，第二音频信号集合包括第二音频信号，第一音频信号集合包括第一音频信号，第二音频信号和第一音频信号的频段均为第一频段。

可选的，上述S11中获取第二电压的方法可以包括以下两种。

第一种方法包括下述S11a-S11c。

S11a、音频信号处理装置从目标振幅集合中获取与第一频段对应的第二振幅，第一音频信号为第一音频信号集合中与第一频段对应的音频信号。

S11b、音频信号处理装置根据第二振幅，获取第一振幅。

可选的，如图3所示，根据第二振幅，获取第一振幅的方法包括下述：a、b和c三个步骤。

a、音频信号处理装置判断第二振幅是否大于振幅阈值。

b、音频信号处理装置在第二振幅大于振幅阈值的情况下，对第二振幅进行处理，得到第一振幅，第一振幅小于或等于振幅阈值。

c、音频信号处理装置在第二振幅小于或等于振幅阈值的情况下，将第二振幅确定为第一振幅。

S11c、音频信号处理装置根据第一振幅，获取第二电压。

可选的，如图4所示，根据第一振幅，获取第二电压的方法包括下述：d、e、f和g四个步骤。

d、音频信号处理装置根据第一振幅，获取第三电压。

e、音频信号处理装置判断第三电压是否大于电压阈值。

f、音频信号处理装置在第三电压大于电压阈值的情况下，对所述第三电压进行处理，得到所述第二电压，所述第二电压小于或等于所述电压阈值。

g、音频信号处理装置在第三电压小于或等于电压阈值的情况下，将第三电压确定为第二电压。

第二种方法包括下述S11d-S11f。

S11d、音频信号处理装置获取与至少两个频段对应的过载概率，以得到至少两个过载概率；

其中，该至少两个频段为目标振幅集合对应的至少两个频段。

S11e、音频信号处理装置从至少两个过载概率中，确定目标过载概率。

其中，目标过载概率为至少两个过载概率中的最大过载概率，一个频段对应的过载概率为在目标时长内针对该一个频段的振幅进行调整的概率。

S11f、音频信号处理装置根据与目标过载概率对应的目标振幅，获取第二电压。

可选的，如图5所示，本发明实施例还包括下述S14和S15。

S14、音频信号处理装置获取第二参数。

其中，第二参数为扬声器输出第一音频信号时的参数。

S15、音频信号处理装置将第一参数更新为第二参数。

可选的，上述获取第二参数，包括：根据扬声器的输出参数、第一振幅以及扬声器的非线性参数，获取第二参数，输出参数为扬声器的线性参数中一项。

可选的，若第二电压为根据与目标过载概率对应的目标振幅得到的，则按照第一增益系数，处理第一音频信号，包括：按照第一增益系数，处理第一音频信号集合中与至少两个频段中的每个频段对应的音频信号。

示例性的，如图6所示，为本发明实施例提供的一种处理音频信号的系统框图。下面结合该系统框图，对处理音频信号方法进性说明。本发明实施例中的处理音频信号的方法可以通过下述步骤1-步骤13完成对音频信号的处理。

1、音频信号可以通过音频输入模块21输入。

2、延时模块22可以对输入的该音频信号延时，即按照将该音频信号分帧，分帧后逐帧的对音频信号进行处理。

本发明实施例中可以是输入第一音频信号集合。

3、带通滤波模块23将第一音频信号集合分频段带通滤波。

可以设置N路带通滤波，其中，每路带通滤波的可通过的频段不同。

其中，N为大于或等于2的整数。

可选的，在设置不同路带通滤波的频段时可以按照低频、中频和高频来分频段，设置3路带通滤波，或者可以按照低频和中高频来分频段，设置2路带通滤波。

上述第一音频信号集合可以通过上述3路带通滤波，得到三个不同频段的音频信号。例如，可以通过分频段带通滤波得到第一频段的第一音频信号、第二频段的第二音频信号和第三频段的第三音频信号。

可选的，上述带通滤波模块23可以通过带通滤波器来实现。

4、增益处理模块24可以按照每个频段的增益系数处理分别处理第一音频信号集合中相应频段对应的音频信号，或者，根据目标频段对应的增益系数，处理处理第一音频信号集合中每个频段对应的音频信号。

本发明实施例中，对于处理后的所有频段的音频信号，进行叠加，得到新的第一音频信号集合，并输出给功放25。

5、功放25可以将输入的新的第一音频信号集合进行放大，并将该新的第一音频信号集合从数字信号转换成模拟信号，然后再将该新的第一音频信号集合输出给扬声器。

可选的，该功放25可以为具有数模转换功能的功率放大器。

可以理解，上述功放25的功能也可以通过传统的功率放大器和数模转换器这两个独立的器件实现。

6、扬声器26可以接收该新的第一音频信号集合，并将该新的第一音频信号集合转化为声音信号输出。

7、模数转换器27，可以将测量的扬声器输出的电压信号和电流信号转换成数字信号，并发送给系统辨识模块28。

8、系统辨识模块28，可以对扬声器进行参数估计。本发明实施例中该系统辨识模块28可以根据扬声器的输出参数(即输出电流或者输出电压)、第一振幅以及扬声器的非线性参数(其为与第三音频信号对应的扬声器的非线性参数，即存储的上一帧的非线性参数)，估计第二参数(即扬声器输出第一音频信号集合时的参数(包括先线性参数和非线性参数))。

其中，包括对扬声器的线性参数和非线性参数的估计，该系统辨识模块可以通过参考信号(即扬声器的电压信号和电流信号)和自适应滤波器，实时估计扬声器线性参数和非线性参数。

需要说明的是，本发明实施例中，上述系统辨识模块28可以用于根据参考信号估计扬声器的各项参数的数值，并在终端设备中更新该扬声器的各项线性参数和非线性参数。

可选的，本发明实施例中，上述参考信号可以为电流误差参考信号、电压误差参考信号、位移误差参考信号，或者速度误差参考信号等任意可以用于进行参数估计的参考信号。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

系统辨识模块28可以将原先保存的上一帧音频信号(本发明实施例中可以为第二音频信号集合)对应的线性参数和非线性参数替换为：估计得到的本帧音频信号(本发明实施例中可以为第一音频信号集合)对应的线性参数和非线性参数。

本发明实施例中，以上述参考信号为电流误差参考信号为例，对扬声器的线性参数和非线性参数进行参数估计的过程进行示例性的说明。如图7所示，为本发明实施例提供一种基于电流误差参考信号的参数估计流程框图。其中，系统辨识模块28可以通过下述步骤41-51这10个步骤实现对扬声器的参数估计。

41、获取参考电流，即获取扬声器的输出电流。

42、获取扬声器模型29输出的第二振幅。

本发明实施例中，扬声器模型29可以生成振幅为第二振幅的音频信号；图4中将第二振幅表示为位移。

可选的，扬声器模型29还可以根据第二音频信号的第二振幅，获取第一振幅，并将第一振幅输出给系统辨识模块28。

43、获取上一帧音频信号(即第三音频信号)对应的非线性参数，该非线性参数可以是之前该系统辨识模块保存的。

44、根据上一帧音频信号的对应的非线性参数和振幅计算非线性力，也称为力因子。

45、将非线性力输入线性模型中的力学模型(也成为线性力学模型，即下述公式(3))计算振膜速度。

46、根据45得到扬声器的振膜速度。

47、获取扬声器的直流阻抗。

48、获取参考电压，即扬声器的输出电压。

49、根据上述振膜速度、直流阻抗和参考电压计算预测电流。

其中，该线性力学模型忽略了电感的影响，因为电感对力学模型的作用力的影响非常微弱。

50、计算参考电流和预测电流的误差。

51、更新线性参数和非线性参数。

具体的，可以根据上述参考电流和预测电流的误差更新扬声器的线性参数和非线性参数。

9、扬声器模型29可以用于主要指扬声器的振幅模型，该振幅模型的推导是建立在扬声器非线性模型的基础之上推导出的。具体的，可以是根据非线性模型中的电学模型和力学模型推导的。

其中，该非线性振幅模型如下述公式(1)所示。

其中，上述非线性振幅模型是一个低通滤波器，针对该模型输入电压，该模型就可以输出第二振幅；非线性振幅模型包含了非线性参数Bl(x[n-1])和K(x[n-1])，其中a0是常数；a1,a2是线性参数由线性参数Mms、Rms和Kms确定的。

上述非线性参数和线性参数可以为通过上述步骤8估计得到的。

根据扬声器的线性模型可以推导得出下述扬声器的非线性模型。

扬声器的线性模型可以包括下述公式(2)和公式(3)

其中，根据基尔霍夫电压定律可以得到如下述公式(2)所示的电学模型。

公式(2)中u是音圈电压，I是音圈电流，Re是直流阻抗，Le是音圈电感，Bl是力系数，v是振膜速度，这些参数均为扬声器的线性参数。

其中，力学模型如下述公式(3)

F(t)＝M_msa(t)+R_msv(t)+K_msx(t) (3)

其中，公式(3)中Mms是力学质量，Rms是空气阻力系数，Kms是弹簧劲度系数，这些参数均为扬声器的线性参数。

根据上述的线性模型可以推导得出下述非线性模型。

扬声器的非线性模型可以包括下述公式(4)和公式(5)

其中，电学模型如公式(4)

其中，力学模型如公式(5)

其中，

是磁吸力。

10、带通滤波模块30把目标振幅集合分频段带通滤波。

其中，带通滤波的方法与带通滤波模块23相同。

11、振幅限制模块31根据从目标振幅集合中获取第一频段对应的第二振幅，并根据第二振幅获取第一振幅，或者，从目标振幅集合中确定与目标过载概率对应的目标振幅。

12、振幅计算电压模块32，可以根据非线性振幅模型公式，反算第一振幅对应的电压或者，反算目标振幅对应的电压，并将该电压(即本发明实施例中的第二电压)输出给增益计算模块33。

13、增益计算模块33，可以根据输入电压(即第一电压)和振幅限制后的电压(即第二电压)做比较，计算第一增益系数。

可选的，上述图6中音频输入模块21、延时模块22、带通滤波模块23、增益处理模块24、模数转换器27、系统辨识模块28、扬声器模型29、带通滤波模块30、振幅限制模块31、振幅计算电压模块32和增益计算模块33均可以集成在一个数字信号处理器中。

需要说明的是，本发明实施例中，上述各个附图所示的音频信号处理方法均是以结合本发明实施例中的一个附图为例示例性的说明的。具体实现时，上述各个附图所示的音频信号处理方法还可以结合上述实施例中示意的其他可以结合的任意附图实现，此处不再赘述。

如图8所示，本发明实施例提供一种音频信号处理装置130，该音频信号处理装置130包括：生成模块131、获取模块132和处理模块133。

其中，生成模块131，用于根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，第一音频信号集合包括第一音频信号。获取模块132，用于获取第一电压和第二电压，第一电压为第一音频信号的输入电压，第二电压为根据目标振幅集合得到的电压；根据第一电压和第二电压，得到第一增益系数，处理模块133，用于按照第一增益系数，处理第一音频信号。

可选的，获取模块132，具体用于从目标振幅集合中获取与第一频段对应的第二振幅，第一音频信号为第一音频信号集合中与第一频段对应的音频信号；根据第二振幅，获取第一振幅；根据第一振幅，获取第二电压。

可选的，获取模块132，具体用于获取与至少两个频段对应的过载概率，以得到至少两个过载概率；从至少两个过载概率中，确定目标过载概率，目标过载概率为至少两个过载概率中的最大过载概率，一个频段对应的过载概率为在目标时长内针对一个频段的振幅进行调整的概率，根据与目标过载概率对应的目标振幅，获取第二电压。

可选的，上述第一参数为扬声器输出第二音频信号集合时的参数，第一音频信号集合和第二音频信号集合为相邻的两帧音频信号集合，第二音频信号集合为第一音频信号集合的前一帧音频信号集合，第二音频信号集合包括第二音频信号，第一音频信号集合包括第一音频信号，第二音频信号和第一音频信号的频段均为第一频段。

可选的，获取模块132，具体用于在第二振幅大于振幅阈值的情况下，对第二振幅进行处理，得到第一振幅，第一振幅小于或等于振幅阈值；在第二振幅小于或等于振幅阈值的情况下，将第二振幅确定为第一振幅。

可选的，获取模块132，具体用于根据第一振幅，获取第三电压；在第三电压大于电压阈值的情况下，对第三电压进行处理，以得到第二电压，第二电压小于或等于该电压阈值；在第三电压小于或等于电压阈值的情况下，将第三电压确定为第二电压。

可选的，如图9所示，终端设备还包括更新模块134；获取模块132，还用于获取第二参数，第二参数为扬声器的与第一音频信号对应的参数；更新模块134，用于将获取模块获取的第一参数更新为第二参数。

可选的，获取模块132，具体用于根据扬声器的输出参数、第一振幅以及扬声器的非线性参数，获取第二参数，输出参数为扬声器的输出电流或者输出电压。

可选的，第二电压为根据与目标过载概率对应的额目标振幅得到的，处理模块133，具体用于按照第一增益系数，处理第一音频信号集合中与至少两个频段中的每个频段对应的音频信号。

可选的，第一增益系数为第二电压与第一电压的比值。

本发明实施例提供一种终端设备，该终端设备可以包括上述实施例中的任一种可选的实现方式所实现的音频信号处理装置。本发明实施例提供一种音频信号处理装置，音频信号处理装置可以根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据所述第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。通过该方案，可以根据第一电压和第二电压获取第一增益系数，因此可以根据第一参数和目标电压集合确定目标振幅集合，并采用该目标振幅集合，得到第二电压，这样可以实时根据第一参数确定本帧音频信号的增益系数，并按照确定的出的增益系数处理本帧的音频信号，从而可以准确的预测微型扬声器的振幅，进而避免扬声器振膜振幅过载，导致损坏微型扬声器的问题。

图10为实现本发明各个实施例的一种终端设备的硬件示意图，该终端设备100包括但不限于：射频单元101、网络模块102、音频输出单元103、输入单元104、传感器105、显示单元106、用户输入单元107、接口单元108、存储器109、处理器110、以及电源111等部件。本领域技术人员可以理解，图10中示出的终端设备结构并不构成对终端设备的限定，终端设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。在本发明实施例中，终端设备包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端设备、可穿戴设备、以及计步器等。

其中，处理器110可以为数字信号处理器(英文全称：Digital SignalProcessing，英文缩写：DSP)。处理器110，用于根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据所述第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。

本发明实施例提供一种终端设备，该终端设备包括音频信号处理装置，音频信号处理装置可以根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合的电压，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号；根据目标振幅集合，得到第二电压；根据所述第一电压和所述第二电压，得到第一增益系数，所述第一电压为第一音频信号的输入电压；按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号。通过该方案，可以根据第一电压和第二电压获取第一增益系数，因此可以根据第一参数和目标电压集合确定目标振幅集合，并采用该目标振幅集合，得到第二电压，这样可以实时根据第一参数确定本帧音频信号的增益系数，并按照确定的出的增益系数处理本帧的音频信号，从而可以准确的预测微型扬声器的振幅，进而避免扬声器振膜振幅过载，导致损坏微型扬声器的问题。

应理解的是，本发明实施例中，射频单元101可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，具体的，将来自基站的下行数据接收后，给处理器110处理；另外，将上行的数据发送给基站。通常，射频单元101包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外，射频单元101还可以通过无线通信系统与网络和其他设备通信。

终端设备通过网络模块102为用户提供了无线的宽带互联网访问，如帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。

音频输出单元103可以将射频单元101或网络模块102接收的或者在存储器109中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且，音频输出单元103还可以提供与终端设备100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元103包括扬声器、蜂鸣器以及受话器等。

输入单元104用于接收音频或视频信号。输入单元104可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)1041和麦克风1042，图形处理器1041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元106上。经图形处理器1041处理后的图像帧可以存储在存储器109(或其它存储介质)中或者经由射频单元101或网络模块102进行发送。麦克风1042可以接收声音，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元101发送到移动通信基站的格式输出。

终端设备100还包括至少一种传感器105，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1061的亮度，接近传感器可在终端设备100移动到耳边时，关闭显示面板1061和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别终端设备姿态(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；传感器105还可以包括指纹传感器、压力传感器、虹膜传感器、分子传感器、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等，在此不再赘述。

显示单元106用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元106可包括显示面板1061，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等形式来配置显示面板1061。

用户输入单元107可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与终端设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，用户输入单元107包括触控面板1071以及其他输入设备1072。触控面板1071，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1071上或在触控面板1071附近的操作)。触控面板1071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器110，接收处理器110发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1071。除了触控面板1071，用户输入单元107还可以包括其他输入设备1072。具体地，其他输入设备1072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆，在此不再赘述。

进一步的，触控面板1071可覆盖在显示面板1061上，当触控面板1071检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器110以确定触摸事件的类型，随后处理器110根据触摸事件的类型在显示面板1061上提供相应的视觉输出。虽然在图10中，触控面板1071与显示面板1061是作为两个独立的部件来实现终端设备的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板1071与显示面板1061集成而实现终端设备的输入和输出功能，具体此处不做限定。

接口单元108为外部装置与终端设备100连接的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元108可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到终端设备100内的一个或多个元件或者可以用于在终端设备100和外部装置之间传输数据。

存储器109可用于存储软件程序以及各种数据。存储器109可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器109可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

处理器110是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器109内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器109内的数据，执行终端设备的各种功能和处理数据，从而对终端设备进行整体监控。处理器110可包括一个或多个处理单元；可选的，处理器110可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器110中。

终端设备100还可以包括给各个部件供电的电源111(比如电池)，可选的，电源111可以通过电源管理系统与处理器110逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。另外，终端设备100包括一些未示出的功能模块，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种终端设备，该终端设备可以包括处理器，存储器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现上述方法实施例中终端设备执行的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中终端设备执行的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，该计算机可读存储介质可以为只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种音频信号处理方法，其特征在于，包括：

根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述第一参数为扬声器输出第二音频信号集合时的参数，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合对应的电压集合，所述第一音频信号集合包括第一音频信号，所述第二音频信号集合包括第二音频信号；

根据目标振幅集合，得到第二电压；

根据所述第二电压与第一电压的比值，得到第一增益系数，所述第一电压为所述第一音频信号的输入电压；

按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号；

所述根据目标振幅集合，得到第二电压，具体包括：

从所述目标振幅集合中获取与第一频段对应的第二振幅，所述第一音频信号为第一音频信号集合中与所述第一频段对应的音频信号；

根据所述第二振幅，获取第一振幅；

根据所述第一振幅，获取所述第二电压；

或者，

获取与所述至少两个频段对应的过载概率，以得到至少两个过载概率；

从所述至少两个过载概率中，确定目标过载概率，所述目标过载概率为所述至少两个过载概率中的最大过载概率，一个频段对应的过载概率为在目标时长内针对所述一个频段的振幅进行调整的概率，

根据与所述目标过载概率对应的目标振幅，获取所述第二电压；

所述根据所述第二振幅，获取第一振幅，具体包括：

在所述第二振幅大于振幅阈值的情况下，对所述第二振幅进行处理，得到所述第一振幅，所述第一振幅小于或等于所述振幅阈值；

在所述第二振幅小于或等于所述振幅阈值的情况下，将所述第二振幅确定为所述第一振幅；

所述根据所述第一振幅，获取所述第二电压，包括：

根据所述第一振幅，获取第三电压；

在所述第三电压大于电压阈值的情况下，对所述第三电压进行处理，得到所述第二电压，所述第二电压小于或等于所述电压阈值；

在所述第三电压小于所述电压阈值的情况下，将所述第三电压确定为所述第二电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一音频信号集合和所述第二音频信号集合为相邻的两帧音频信号集合，所述第二音频信号集合为所述第一音频信号集合的前一帧音频信号集合，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号，所述第二音频信号和所述第一音频信号的频段均为第一频段。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取第二参数，所述第二参数为所述扬声器输出所述第一音频信号集合时的参数；

将所述第一参数更新为所述第二参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取第二参数，具体包括：

根据所述扬声器的输出参数、所述第一振幅以及所述扬声器的非线性参数，估计所述第二参数，所述输出参数为所述扬声器的输出电流或者输出电压。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号，具体包括：

按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号集合中与所述至少两个频段中的每个频段对应的音频信号。

6.一种音频信号处理装置，其特征在于，包括：生成模块、获取模块和处理模块；

所述生成模块，用于根据目标电压集合和第一参数生成目标振幅集合，所述第一参数为扬声器输出第二音频信号集合时的参数，所述目标振幅集合包括与至少两个频段对应的至少两个振幅，所述目标电压集合为待输入扬声器的第一音频信号集合对应的电压集合，所述第一音频信号集合包括第一音频信号，所述第二音频信号集合包括第二音频信号；

所述获取模块，用于根据目标振幅集合，得到第二电压，以及根据所述第二电压与第一电压的比值，得到第一增益系数，所述第一电压为所述第一音频信号的输入电压；

所述处理模块，用于按照所述第一增益系数，处理所述第一音频信号；

所述获取模块，具体用于从所述目标振幅集合中获取与第一频段对应的第二振幅，所述第一音频信号为第一音频信号集合中与所述第一频段对应的音频信号；

根据所述第二振幅，获取第一振幅；

根据所述第一振幅，获取所述第二电压；

或者，

获取与所述至少两个频段对应的过载概率，以得到至少两个过载概率；

从所述至少两个过载概率中，确定目标过载概率，所述目标过载概率为所述至少两个过载概率中的最大过载概率，一个频段对应的过载概率为在目标时长内针对所述一个频段的振幅进行调整的概率，

根据与所述目标过载概率对应的目标振幅，获取所述第二电压；

所述获取模块，具体用于

在所述第二振幅大于振幅阈值的情况下，对所述第二振幅进行处理，得到所述第一振幅，所述第一振幅小于或等于所述振幅阈值；

在所述第二振幅小于或等于所述振幅阈值的情况下，将所述第二振幅确定为所述第一振幅；

所述获取模块，具体用于

根据所述第一振幅，获取第三电压；

在所述第三电压大于电压阈值的情况下，对所述第三电压进行处理，得到所述第二电压，所述第二电压小于或等于所述电压阈值；

在所述第三电压小于所述电压阈值的情况下，将所述第三电压确定为所述第二电压。

7.根据权利要求6所述的音频信号处理装置，其特征在于，

所述第一参数为所述扬声器输出第二音频信号集合时的参数，所述第一音频信号集合和所述第二音频信号集合为相邻的两帧音频信号集合，所述第二音频信号集合为所述第一音频信号集合的前一帧音频信号集合，所述第二音频信号集合包括第二音频信号，所述第一音频信号集合包括所述第一音频信号，所述第二音频信号和所述第一音频信号的频段均为第一频段。

8.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求6至7中任一项所述的音频信号处理装置。

Images