CN113963726B - 音频响度均衡方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种音频响度均衡方法及装置。该方法包括：获取待均衡音频；对待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；根据每帧音频的响度，确定待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度；根据全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；根据全局平均响度和预设平均响度，确定待均衡音频的全局电平缩放比；根据电平波动缩放比和全局电平缩放比，对待均衡音频进行响度均衡。本公开的方案可以根据使用者期望的响度波动和平均响度，通过均值迁移和波动范围缩放相结合来均衡音频响度，从而保证提升轻音听觉感受的同时降低重音对人耳的刺激，以便提升听觉体验。

Description

音频响度均衡方法及装置
技术领域
本公开一般地涉及音频信号处理技术领域。更具体地，本公开涉及音频响度均衡方法及装置。
背景技术
目前，随着音频处理技术的发展，经音频处理后的音频给人们带来越来越好地听觉体验。然而，在同一个音频或视频文件里，经常会出现大范围的响度波动，使得轻音不容易被人耳感受到或者重音对人耳带来刺激。因此，需要对音频文件或视频文件中的音频进行响度均衡。而现有的响度均衡技术仍然不能令人满意。
因此如何获得一种更好的音频响度均衡方法为现有技术中需要解决的问题。
发明内容
为了至少部分地解决背景技术中提到的技术问题，本公开的方案提供了一种音频响度均衡方法及装置以及计算机可读存储介质。
根据本公开的第一方面，本公开提供一种音频响度均衡方法，其中，所述方法包括：获取待均衡音频；对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度；根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比；根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
可选的，所述根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度包括：针对所述每帧音频的每个声道的采样信号，分别通过滤波器进行滤波以获得每个声道滤波后音频信号；针对每个声道滤波后音频信号的采样点电平，计算所述每个声道各自的均方能量；根据每个声道的权重系数，通过将全部声道的均方能量加权求和来获得所述每帧音频的响度。
可选的，所述根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度包括：根据所述每帧音频的响度，建立全局响度直方图；根据所述全局响度直方图，确定所述全局最大响度和第一最小响度；根据所述第一最小响度，确定所述全局平均响度；根据所述全局平均响度，确定第二最小响度；根据所述第一最小响度和所述第二最小响度，确定所述全局最小响度。
可选的，所述根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比包括：根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；根据所述每帧音频的响度、所述全局平均响度、所述最大响度缩放率和所述最小响度缩放率，确定所述每帧音频的响度的缩放值；根据所述每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
可选的，所述根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比包括：根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定平均响度缩放值；根据所述平均响度缩放值，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
可选的，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡包括：根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平；根据所述待均衡音频的全局电平缩放比和所述每帧音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的缩放后电平。
可选的，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平包括：根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比；针对所述每帧音频，根据每个采样点的所述采样点电平缩放比和电平，确定每个采样点的缩放后电平；根据所述每帧音频的所述每个采样点的缩放后电平，确定对应的每帧音频的缩放后电平。
可选的，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比包括：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自的中间采样点的电平波动缩放比、第一个采样点的电平波动缩放比和最后一个采样点的电平波动缩放比；
根据所述每帧音频的所述中间采样点的电平波动缩放比、所述第一个采样点的电平波动缩放比和所述最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得所述每帧音频的中间采样点与所述第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比并且获得所述每帧音频的中间采样点与所述最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。
可选的，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡还包括：根据所述待均衡音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的每个采样点的缩放后电平；判断所述每个采样点的缩放后电平是否大于第一预设阈值；统计缩放后电平大于所述第一预设阈值的所有采样点的数量；计算单位时间内缩放后电平大于所述第一预设阈值的采样点的单位时间数量；当所述单位时间数量大于第二预设阈值时，发出警告。
根据本公开的第二方面，本公开提供一种音频响度均衡装置，其中，所述装置包括：获取模块，其配置为用于获取待均衡音频；单帧响度确定模块，其配置为用于对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；全局响度确定模块，其配置为用于根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度；第一缩放比确定模块，其配置为用于根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；第二缩放比确定模块，其配置为用于根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比；均衡模块，其配置为用于根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
可选的，所述单帧响度确定模块用于采取如下方式根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度：针对所述每帧音频的每个声道的采样信号，分别通过滤波器进行滤波以获得每个声道滤波后音频信号；针对每个声道滤波后音频信号的采样点电平，计算所述每个声道各自的均方能量；根据每个声道的权重系数，通过将全部声道的均方能量加权求和来获得所述每帧音频的响度。
可选的，所述全局响度确定模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度：根据所述每帧音频的响度，建立全局响度直方图；根据所述全局响度直方图，确定所述全局最大响度和第一最小响度；根据所述第一最小响度，确定所述全局平均响度；根据所述全局平均响度，确定第二最小响度；根据所述第一最小响度和所述第二最小响度，确定所述全局最小响度。
可选的，所述第一缩放比确定模块用于采取如下方式根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比：根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；根据所述每帧音频的响度、所述全局平均响度、所述最大响度缩放率和所述最小响度缩放率，确定所述每帧音频的响度的缩放值；根据所述每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
可选的，所述第二缩放比确定模块用于采取如下方式根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比：根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定平均响度缩放值；根据所述平均响度缩放值，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
可选的，所述均衡模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡：根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平；根据所述待均衡音频的全局电平缩放比和所述每帧音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的缩放后电平。
可选的，所述均衡模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平：根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比；针对所述每帧音频，根据每个采样点的所述采样点电平缩放比和电平，确定每个采样点的缩放后电平；根据所述每帧音频的所述每个采样点的缩放后电平，确定对应的每帧音频的缩放后电平。
可选的，所述均衡模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自的中间采样点的电平波动缩放比、第一个采样点的电平波动缩放比和最后一个采样点的电平波动缩放比；
根据所述每帧音频的所述中间采样点的电平波动缩放比、所述第一个采样点的电平波动缩放比和所述最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得所述每帧音频的中间采样点与所述第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比并且获得所述每帧音频的中间采样点与所述最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。
可选的，所述均衡模块还用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡：根据所述待均衡音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的每个采样点的缩放后电平；判断所述每个采样点的缩放后电平是否大于第一预设阈值；统计缩放后电平大于所述第一预设阈值的所有采样点的数量；计算单位时间内缩放后电平大于所述第一预设阈值的采样点的单位时间数量；当所述单位时间数量大于第二预设阈值时，发出警告。
根据本公开的第三方面，本公开提供一种音频响度均衡装置，其中，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述本公开的第一方面的方法。
根据本公开的第四方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其中，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述本公开的第一方面的方法。
通过本公开的音频响度均衡方法和装置，可以根据使用者期望的响度波动和平均响度，通过波动范围缩放和均值迁移相结合来均衡音频响度，从而保证提升轻音听觉感受的同时降低重音对人耳的刺激，以便提升听觉体验。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：
图1是示出根据本公开的一个实施例的音频响度均衡方法的流程图；
图2是示出根据本公开的一个实施例的音频响度均衡装置的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。
本公开提供一种音频响度均衡方法。参照图1，图1是示出根据本公开的一个实施例的音频响度均衡方法的流程图。如图1中所示，所述方法包括以下步骤S101-S106。步骤S101：获取待均衡音频。步骤S102：对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度。步骤S103：根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度。步骤S104：根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比。步骤S105：根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。步骤S106：根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
通过本公开的音频响度均衡方法和装置，可以根据使用者期望的响度波动和平均响度，通过均值迁移和波动范围缩放相结合来均衡音频响度，从而保证提升轻音听觉感受的同时降低重音对人耳的刺激，以便提升听觉体验。
在步骤S101中，可以获取待均衡音频。
根据本公开的实施例，在对音频进行响度均衡之前，首先应获取待均衡的音频。该待均衡的音频可以是例如音乐作品的音频文件，也可以是从视频文件中提取的音频。
在步骤S102中，可以对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度。
根据本公开的实施例，在获得待均衡音频之后，对其进行分帧操作以便后续处理。该分帧操作还可以在步骤S101中完成，也可以在步骤S101和步骤S102之间增加一个分帧步骤来实现。
在对待均衡音频分帧之后，可以针对每帧音频进行响度计算。具体地，可以通过符合EBU-128标准的响度计算方法来计算每帧音频的响度。
进一步地，所述根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度可以包括：针对所述每帧音频的每个声道的采样信号，分别通过滤波器进行滤波以获得每个声道滤波后音频信号；针对每个声道滤波后音频信号的采样点电平，计算所述每个声道各自的均方能量；根据每个声道的权重系数，通过将全部声道的均方能量加权求和来获得所述每帧音频的响度。
举例来说，音频包括多个声道。对音频的采样率可以是48KHZ，即每秒48K个采样点，分帧后每帧取0.4秒，共19200个采样点。滤波器包括串联的前置滤波器和RSL滤波器。该串联的两个滤波器针对每帧音频中的每个声道的音频采样点(采样信号)进行高通滤波，衰减一部分人耳不太敏感的低频信号。当然，对音频的采样率还可以是44.1KHZ或其它任何适用的频率。
经过两级滤波，根据每个声道滤波后的采样点电平，通过以下公式计算每个声道各自的均方能量：
其中，Zm为第m个声道的均方能量，yn为第m个声道的第n个采样点的电平值，T为第m个声道的采样点数量。
随后，可以通过以下公式对全部声道的均方能量加权求和，从而获得包括这些声道的当前帧音频的单帧响度值；
其中，Li为第i帧音频的单帧响度值，Gim为第i帧音频的第m个声道的权重系数，Zim为第i帧音频的第m个声道的均方能量,x为第i帧音频的声道数。
根据本公开的实施例，上述滤波器可以是单个滤波器或其它任何适用的滤波器。
在步骤S103中，可以根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度。
根据本公开的实施例，在获得每帧音频的响度之后，可以通过所有帧的音频的响度确定整个待均衡音频的平均响度(全局平均响度)、整个待均衡音频的最大响度(全局最大响度)和整个待均衡音频的最小响度(全局最小响度)。
进一步地，所述根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度可以包括：根据所述每帧音频的响度，建立全局响度直方图；根据所述全局响度直方图，确定所述全局最大响度和第一最小响度；根据所述第一最小响度，确定所述全局平均响度；根据所述全局平均响度，确定第二最小响度；根据所述第一最小响度和所述第二最小响度，确定所述全局最小响度。
在该实施例中，可以首先利用所有帧的音频的响度来建立直方图，该直方图的横坐标可以是响度值，纵坐标可以是帧数，从而该直方图可以表示在不同响度值的帧数，即响度分布范围。然后，直接将该直方图上的最大的响度作为全局最大响度。此外，可以对直方图中响度小于预设音频响度阈值(可以根据需要人为设定，例如-60LUFS)的音频帧不作考虑以便舍弃音频中的部分噪音，从而提高随后计算的准确性。在剩下的音频帧中，从直方图中的最大响度向最小响度的方向，截取占据直方图预设比例(可以根据需要人为设定，例如75％)的音频帧进行全局平均响度的计算。将在该预设比例处的音频帧的响度值作为备选最小响度，即第一最小响度，并且选出具有大于该第一最小响度的响度的音频帧，对这些选出的音频帧，通过以下公式计算全局平均响度：
其中，avgloud为全局平均响度，Gim为第i帧音频的第m个声道的权重系数，Zim为第i帧音频的第m个声道的均方能量,x为第i帧音频的声道数，A为响度大于第一最小响度的音频帧的数量。
然后，可以利用该全局平均响度减去一预设值(可以根据需要人为设定，例如20LUFS)而获得另一个备选最小响度，即第二最小响度。最后，通过将上述第一最小响度和第二最小响度进行对比，取其中较小者作为全局最小响度。如此确定的全局最小响度更加合理准确。
根据本公开的实施例，还可以根据每帧音频的响度，通过其它任何适用的方法来确定全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度。例如可以对全部帧音频的响度进行对比，直接确定全局最大响度和全局最小响度，并且针对全部帧音频直接计算全局平均响度。
在步骤S104中，可以根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比。
根据本公开的实施例，通过全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度，可以计算出响度波动，另外可以获得用户期望的响度波动，即预设响度波动，并且根据该计算出的响度波动和用户期望的响度波动，即预设响度波动，可以确定每帧音频的电平波动缩放比。
进一步地，所述根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比可以包括：根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；根据所述每帧音频的响度、所述全局平均响度、所述最大响度缩放率和所述最小响度缩放率，确定所述每帧音频的响度的缩放值；根据所述每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
在该实施例中，最大响度缩放率是指预设响度波动与全局最大响度相对于全局平均响度的波动之间的比率，最小响度缩放率是指预设响度波动与全局最小响度相对于全局平均响度的波动之间的比率，可以通过以下公式计算最大响度缩放率和最小响度缩放率：
其中，Ra为最大响度缩放率，Ro为最小响度缩放率，eLoudFlu为预设响度波动，maxloud为全局最大响度，minloud为全局最小响度，avgloud为全局平均响度。
每帧音频的响度的缩放值是指每帧音频的响度波动在缩放后与缩放前相比相差的值，可以通过以下公式计算每帧音频的响度的缩放值：
nloudi＝R·(loudi-avgloud)+avgloud-loudi
其中，nloudi第i帧音频的响度的缩放值，loudi为第i帧音频的响度，avgloud为全局平均响度；若第i帧音频的响度大于全局平均响度，则R＝Ra，否则R＝Ro。
最后，可以通过以下公式计算每帧音频的电平波动缩放比：
其中，umi为第i帧音频的电平波动缩放比，nloudi为第i帧音频的响度的缩放值。
根据本公开的实施例，还可以通过其它任何适用的方法根据全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度确定以及预设响度波动，来确定每帧音频的电平波动缩放比。例如可以根据全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；根据最大响度缩放率和最小响度缩放率，确定平均缩放率；然后参照上述方法，用平均缩放率来确定每帧音频响度的缩放值；最后利用每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
在步骤S105中，可以根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
根据本公开的实施例，通过用户期望的平局响度，即预设平均响度和全局平均响度，可以确定待均衡音频的全局电平缩放比。
进一步地，所述根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比包括：根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定平均响度缩放值；根据所述平均响度缩放值，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
在该实施例中，可以利用预设平均响度减去全局最大响度获得两者差值，即平均响度缩放值，随后通过以下公式，计算全局电平缩放比：
其中，gm为待均衡音频的全局电平缩放比，eLoudavg为预设平均响度，avgloud为全局平均响度。
在步骤S106中，可以根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
根据本公开的实施例，在获得每帧音频的电平波动缩放比和待均衡音频的全局电平缩放比之后，可以通过调整待均衡音频的电平来对整个待均衡音频进行响度均衡。
进一步地，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡包括：根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平；根据所述待均衡音频的全局电平缩放比和所述每帧音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的缩放后电平。
在该实施例中，可以首先利用每帧音频的电平波动缩放比和电平直接相乘而计算出每帧音频的缩放后电平，然后利用每帧音频的缩放后电平与待均衡音频的全局电平缩放比直接相乘而计算出每帧音频的二次缩放后电平，由每帧音频的二次缩放后电平获得整个待均衡音频的缩放后电平。可以理解的是，利用每帧音频的电平波动缩放比对相应的单独帧音频的电平进行缩放是用于波动范围的缩放，而利用待均衡音频的全局电平缩放比对每帧音频缩放后的电平进行再次缩放是用于对全部音频帧的整体缩放，即均值迁移。
进一步地，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平可以包括：根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比；针对所述每帧音频，根据每个采样点的所述采样点电平缩放比和电平，确定每个采样点的缩放后电平；根据所述每帧音频的所述每个采样点的缩放后电平，确定对应的每帧音频的缩放后电平。
具体地，由于每帧音频的电平波动缩放比可能不同，因此会导致相邻帧的音频的相邻采样点(例如第i帧音频的最后一个采样点和第i+1帧音频的第一个采样点)的电平在缩放后不连续(断裂)。因此，为了保证相邻帧音频的电平在缩放后的平滑衔接，可以根据每帧音频的电平波动缩放比来调整各自采样点的电平缩放比。
更进一步地，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比可以包括：根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自的中间采样点的电平波动缩放比、第一个采样点的电平波动缩放比和最后一个采样点的电平波动缩放比；根据所述每帧音频的所述中间采样点的电平波动缩放比、所述第一个采样点的电平波动缩放比和所述最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得所述每帧音频的中间采样点与所述第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比并且获得所述每帧音频的中间采样点与所述最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。该中间采样点是指一帧音频的全部采样点中最中间或靠近中间的采样点。
举例来说，可以通过以下方式来确定所有采样点的电平波动缩放比：将第i帧音频的电平波动缩放比作为第i帧音频的中间采样点的电平波动缩放比；将第i帧音频的第一个采样点的电平波动缩放比调整为等于第i-1帧音频的电平波动缩放比和第i帧音频的电平波动缩放比的平均值；将第i帧音频的最后一个采样点的电平波动缩放比调整为等于第i帧音频的电平波动缩放比和第i+1帧音频的电平波动缩放比的平均值；根据第i帧音频的中间采样点的电平波动缩放比、第i帧音频的第一个采样点的电平波动缩放比和第i帧音频的最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得第i帧音频的中间采样点与第i帧音频的第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比以及第i帧音频的中间采样点与第i帧音频的最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。值得注意的是，上述i为正整数，当i＝1时，对应于第一帧音频，可以设定第i-1帧的电平波动缩放比等于第一帧的电平波动缩放比，当i的值对应于最后一帧时，可以设定第i+1帧的电平波动缩放比等于最后一帧的电平波动缩放比。
通过这种方法，可以将相邻帧音频的缩放比平滑化，从而使得缩放后的电平平滑衔接而不会出现断裂(跳跃)。当然，还可以采用其它任何适用的方法来调整采样点的缩放比，以便使得相邻帧音频缩放后的电平平滑衔接。例如，上述方法设定中间采样点、第一采样点和最后一个采样点为平滑缩放比的端点，还可以设定其它采样点为端点，并且相邻帧的相邻采样点的缩放比的值可以结合用户期望的值来设定。
在如上获得每帧音频各自采样点的电平缩放比之后，可以利用采样点的缩放比与对应采样点的电平直接相乘获得对应采样点的缩放后电平，由此通过每帧音频各自全部采样点的缩放后电平可以获得每帧音频各自的缩放后电平。
根据本公开的实施例，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡还可以包括：根据所述待均衡音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的每个采样点的缩放后电平；判断所述每个采样点的缩放后电平是否大于第一预设阈值；统计缩放后电平大于所述第一预设阈值的所有采样点的数量；计算单位时间内缩放后电平大于所述第一预设阈值的采样点的单位时间数量；当所述单位时间数量大于第二预设阈值时，发出警告。
在该实施例中，还可以在获得待均衡音频的缩放后电平以后，首先直接确定待均衡音频中的每个采样点的缩放后电平，然后统计会引起削波(缩放后电平大于第一预设阈值)的采样点的数量，并且计算单位时间内的采样点数量，当单位时间内的采样点数量大于第二预设阈值时，向用户发送警告，通知用户产生削波的采样点过多，由此用户可以根据该警告执行后续操作，例如重新设定预设波动响度和/或预设平均响度以重新执行此方法，或者根据实际情况保留此结果。
本公开还提供一种音频响度均衡装置。该装置用于执行以上结合图1所描述的音频响度均衡方法实施例中的步骤。
参照图2，图2是示出根据本公开的一个实施例的音频响度均衡装置100的示意性框图。该装置100包括获取模块101、单帧响度确定模块102、全局响度确定模块103、第一缩放比确定模块104、第二缩放比确定模块105和均衡模块106。该获取模块101配置为用于获取待均衡音频。该单帧响度确定模块102配置为用于对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度。该全局响度确定模块103配置为用于根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度。该第一缩放比确定模块104配置为用于根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比。该第二缩放比确定模块105配置为用于根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。该均衡模块106配置为用于根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
根据本公开的实施例，所述单帧响度确定模块102用于采取如下方式根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度：针对所述每帧音频的每个声道的采样信号，分别通过滤波器进行滤波以获得每个声道滤波后音频信号；针对每个声道滤波后音频信号的采样点电平，计算所述每个声道各自的均方能量；根据每个声道的权重系数，通过将全部声道的均方能量加权求和来获得所述每帧音频的响度。
根据本公开的实施例，所述全局响度确定模块103用于采取如下方式根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度：根据所述每帧音频的响度，建立全局响度直方图；根据所述全局响度直方图，确定所述全局最大响度和第一最小响度；根据所述第一最小响度，确定所述全局平均响度；根据所述全局平均响度，确定第二最小响度；根据所述第一最小响度和所述第二最小响度，确定所述全局最小响度。
根据本公开的实施例，所述第一缩放比确定模块104用于采取如下方式根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比：根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；根据所述每帧音频的响度、所述全局平均响度、所述最大响度缩放率和所述最小响度缩放率，确定所述每帧音频的响度的缩放值；根据所述每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
根据本公开的实施例，所述第二缩放比确定模块105用于采取如下方式根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比：根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定平均响度缩放值；根据所述平均响度缩放值，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
根据本公开的实施例，所述均衡模块106用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡：根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平；根据所述待均衡音频的全局电平缩放比和所述每帧音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的缩放后电平。
根据本公开的实施例，所述均衡模块106用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平：根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比；针对所述每帧音频，根据每个采样点的所述采样点电平缩放比和电平，确定每个采样点的缩放后电平；根据所述每帧音频的所述每个采样点的缩放后电平，确定对应的每帧音频的缩放后电平。
根据本公开的实施例，所述均衡模块106用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自的中间采样点的电平波动缩放比、第一个采样点的电平波动缩放比和最后一个采样点的电平波动缩放比；
根据所述每帧音频的所述中间采样点的电平波动缩放比、所述第一个采样点的电平波动缩放比和所述最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得所述每帧音频的中间采样点与所述第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比并且获得所述每帧音频的中间采样点与所述最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。
根据本公开的实施例，所述均衡模块106还用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡：根据所述待均衡音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的每个采样点的缩放后电平；判断所述每个采样点的缩放后电平是否大于第一预设阈值；统计缩放后电平大于所述第一预设阈值的所有采样点的数量；计算单位时间内缩放后电平大于所述第一预设阈值的采样点的单位时间数量；当所述单位时间数量大于第二预设阈值时，发出警告。
可以理解的是，关于以上参照图2描述的实施例中的音频响度均衡装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在结合图1所描述的音频响度均衡方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开实施例还提供一种音频响度均衡装置，其中，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：获取待均衡音频；对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度；根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比；根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
可以理解的是，所述处理器执行所述计算机程序时实现的步骤与上述方法中的各个步骤的实现方式基本一致，具体方式已经在有关音频响度均衡方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
在另一方面中，本公开提供一种计算机可读存储介质，其中，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如下步骤：获取待均衡音频；对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度；根据所述全局平均响度、全局最大响度、全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比；根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
可以理解的是，所述处理器执行所述计算机程序时实现的步骤与上述方法中的各个步骤的实现方式基本一致，具体方式已经在有关音频响度均衡方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
以上对本公开实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。
应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”和“第二”、等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
以上对本公开实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本公开的思想，基于本公开的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本公开保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。

Claims (18)

1.一种音频响度均衡方法，其中，所述方法包括：
获取待均衡音频；
对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；
根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度，所述根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度包括：根据所述每帧音频的响度，建立全局响度直方图；根据所述全局响度直方图，确定所述全局最大响度和第一最小响度；根据所述第一最小响度，确定所述全局平均响度；根据所述全局平均响度，确定第二最小响度；根据所述第一最小响度和所述第二最小响度，确定所述全局最小响度；
根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；
根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比；
根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
2.根据权利要求1所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度包括：
针对所述每帧音频的每个声道的采样信号，分别通过滤波器进行滤波以获得每个声道滤波后音频信号；
针对每个声道滤波后音频信号的采样点电平，计算所述每个声道各自的均方能量；
根据每个声道的权重系数，通过将全部声道的均方能量加权求和来获得所述每帧音频的响度。
3.根据权利要求1所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比包括：
根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；
根据所述每帧音频的响度、所述全局平均响度、所述最大响度缩放率和所述最小响度缩放率，确定所述每帧音频的响度的缩放值；
根据所述每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
4.根据权利要求1所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比包括：
根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定平均响度缩放值；
根据所述平均响度缩放值，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
5.根据权利要求1所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡包括：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平；
根据所述待均衡音频的全局电平缩放比和所述每帧音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的缩放后电平。
6.根据权利要求5所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平包括：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比；
针对所述每帧音频，根据每个采样点的所述采样点电平缩放比和电平，确定每个采样点的缩放后电平；
根据所述每帧音频的所述每个采样点的缩放后电平，确定对应的每帧音频的缩放后电平。
7.根据权利要求6所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比包括：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自的中间采样点的电平波动缩放比、第一个采样点的电平波动缩放比和最后一个采样点的电平波动缩放比；
根据所述每帧音频的所述中间采样点的电平波动缩放比、所述第一个采样点的电平波动缩放比和所述最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得所述每帧音频的中间采样点与所述第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比并且获得所述每帧音频的中间采样点与所述最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。
8.根据权利要求5所述的音频响度均衡方法，其中，所述根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡还包括：
根据所述待均衡音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的每个采样点的缩放后电平；
判断所述每个采样点的缩放后电平是否大于第一预设阈值；
统计缩放后电平大于所述第一预设阈值的所有采样点的数量；
计算单位时间内缩放后电平大于所述第一预设阈值的采样点的单位时间数量；
当所述单位时间数量大于第二预设阈值时，发出警告。
9.一种音频响度均衡装置，其中，所述装置包括：
获取模块，其配置为用于获取待均衡音频；
单帧响度确定模块，其配置为用于对所述待均衡音频进行分帧，并根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度；
全局响度确定模块，其配置为用于根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度，所述全局响度确定模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的响度，确定所述待均衡音频的全局平均响度、全局最大响度和全局最小响度：根据所述每帧音频的响度，建立全局响度直方图；根据所述全局响度直方图，确定所述全局最大响度和第一最小响度；根据所述第一最小响度，确定所述全局平均响度；根据所述全局平均响度，确定第二最小响度；根据所述第一最小响度和所述第二最小响度，确定所述全局最小响度；
第一缩放比确定模块，其配置为用于根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比；
第二缩放比确定模块，其配置为用于根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比；
均衡模块，其配置为用于根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡。
10.根据权利要求9所述的音频响度均衡装置，其中，所述单帧响度确定模块用于采取如下方式根据预设响度计算方式确定每帧音频的响度：
针对所述每帧音频的每个声道的采样信号，分别通过滤波器进行滤波以获得每个声道滤波后音频信号；
针对每个声道滤波后音频信号的采样点电平，计算所述每个声道各自的均方能量；
根据每个声道的权重系数，通过将全部声道的均方能量加权求和来获得所述每帧音频的响度。
11.根据权利要求9所述的音频响度均衡装置，其中，所述第一缩放比确定模块用于采取如下方式根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定每帧音频的电平波动缩放比：
根据所述全局平均响度、所述全局最大响度、所述全局最小响度以及预设响度波动，确定最大响度缩放率和最小响度缩放率；
根据所述每帧音频的响度、所述全局平均响度、所述最大响度缩放率和所述最小响度缩放率，确定所述每帧音频的响度的缩放值；
根据所述每帧音频的响度的缩放值，确定所述每帧音频的电平波动缩放比。
12.根据权利要求9所述的音频响度均衡装置，其中，所述第二缩放比确定模块用于采取如下方式根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比：
根据所述全局平均响度和预设平均响度，确定平均响度缩放值；
根据所述平均响度缩放值，确定所述待均衡音频的全局电平缩放比。
13.根据权利要求9所述的音频响度均衡装置，其中，所述均衡模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平；
根据所述待均衡音频的全局电平缩放比和所述每帧音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的缩放后电平。
14.根据权利要求13所述的音频响度均衡装置，其中，所述均衡模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和电平，确定每帧音频的缩放后电平：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比；
针对所述每帧音频，根据每个采样点的所述采样点电平缩放比和电平，确定每个采样点的缩放后电平；
根据所述每帧音频的所述每个采样点的缩放后电平，确定对应的每帧音频的缩放后电平。
15.根据权利要求14所述的音频响度均衡装置，其中，所述均衡模块用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自全部采样点的采样点电平缩放比：
根据所述每帧音频的电平波动缩放比，确定所述每帧音频各自的中间采样点的电平波动缩放比、第一个采样点的电平波动缩放比和最后一个采样点的电平波动缩放比；
根据所述每帧音频的所述中间采样点的电平波动缩放比、所述第一个采样点的电平波动缩放比和所述最后一个采样点的电平波动缩放比，通过线性平滑法获得所述每帧音频的中间采样点与所述第一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比并且获得所述每帧音频的中间采样点与所述最后一个采样点之间的所有采样点的电平波动缩放比。
16.根据权利要求13所述的音频响度均衡装置，其中，所述均衡模块还用于采取如下方式根据所述每帧音频的电平波动缩放比和所述待均衡音频的全局电平缩放比，对所述待均衡音频进行响度均衡：
根据所述待均衡音频的缩放后电平，确定所述待均衡音频的每个采样点的缩放后电平；
判断所述每个采样点的缩放后电平是否大于第一预设阈值；
统计缩放后电平大于所述第一预设阈值的所有采样点的数量；
计算单位时间内缩放后电平大于所述第一预设阈值的采样点的单位时间数量；
当所述单位时间数量大于第二预设阈值时，发出警告。
17.一种音频响度均衡装置，其中，所述装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
18.一种计算机可读存储介质，其中，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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