CN1148059C - 用于自动补偿音量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

这里公开了一种用于自动补偿音量的方法和装置。该方法包括如下步骤：确定是否输入了一个频道转换键和一个音频输入开关键，当频道转换键输入时产生一个音频信号的能量，以及将在一预定时限检测到的音频信号的能量值与从先前步骤获得的能量值进行比较，并为由这种比较获得的音量差异补偿相等音量。该方法和装置考虑了音频信号的对称特性，计算关于音频信号的一半信号的声音能量，将计算出的信号转换成一个简化值，并相应地自动补偿音量，从而消除了繁琐的手动步骤。

Description

用于自动补偿音量的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种音频信号处理技术，特别地，涉及一种用于自动补偿音量而不用由用户进行附加键操作的改进方法和装置。

背景技术

图1显示的是用于电视机的传统的音频信号处理装置的方框图。如图所示，该装置包括一个调谐单元101，用于根据通过一个天线ANT接收到的高频广播信号从多个频道中由用户选择所需要的频道；一个波形检测单元102，用于接收调谐单元101的输出信号并恢复一个视频信号和一个音频信号；一个输入信号选择单元103，用于向一个图像处理单元输出从波形检测单元102接收到的视频信号，并将从波形检测单元102输出的音频信号和一个外部音频信号EAUin中的一个输出；一个声音控制单元104，用于调节从输入信号选择单元103输出的音频信号的音量，并将所得的信号输入到扬声器SP；以及一个微计算机105，用于根据从一个键输入单元106接收到的用户选择信号控制相应的模块。

下面描述传统的音频信号处理装置的操作。

首先，在用户希望观看表面波(areal wave)广播的情况下，当所要求的广播频道通过键输入单元106输入时，输入信号被加到微计算机105，微计算机105随后输出相应的控制信号到调谐单元101。

调谐单元101从通过天线ANT的高频广播信号中选择多个频道中的一个，也就是相应于来自用户所选择的微计算机105的加到其上的控制信号的频道，调谐单元101然后将相应频道的电视广播信号放大到一预定电平，并输出放大的信号。然后，波形检测单元102从调谐单元101输出的信号恢复原始视频信号和音频信号。

输入信号选择单元103将波形检测单元102输出的信号中的视频信号传输到图像处理单元，而将音频信号AU传输到声音控制单元104。

当需要通过一个另外的连接线对一个外部设备进行重放(playback)而不是观看空中波广播时，也就是，当外围设备例如VCR，CD(光盘)播放机以及LD(激光视盘)播放机连接到电视机来重放时，用户可以通过键输入单元106进行相应功能的键操作，微计算机105识别该键操作，从而将一个相应的控制信号加到输入信号选择单元103。

然后，输入信号选择单元103根据控制信号CS1从音频信号或从波形检测单元102输出的外部音频信号EAUin中选择一个，并分别输出视频信号和音频信号到图像处理单元和声音控制单元104。声音控制单元104接收从输入信号选择单元103输出的音频信号AU，并将所接收的信号调节到一个用户所需要的音量电平，也就是相应于从微计算机105输出的控制信号CS2的一个音量电平，以便将其加到扬声器SP。

如上所述，传统的音频信号处理装置的一个缺陷是，如果用户需要某一电平的音频输出，只要改换了频道或输入音频源就必须手动地调节音量。

例如，音乐信号和语音信号表现出不同的频率特性。音乐允许频率的均匀分布，这样音乐信号在人类的听觉系统中听起来会比真实的要大些，而语音信号则要比音乐弱些，因为人的声音是在范围1～5kHz内变化。

并且，在许多情况中，由于依赖于广播站的传输电平的差异，依赖于地区的接受灵敏度的差异，以及记录媒体的记录电平的差异，音量电平不是均匀输出的，因此音量必须由用户手动调节。

发明内容

本发明致力于解决现有技术中存在的缺点。因此，本发明的一个目的是提供一种自动补偿音量的方法和装置，其中，根据人类的听觉频率特性考虑一种响度(loudness)曲线来进行音量补偿，并且计算关于一对称音频信号的半个信号的声音能量，以便转换成简化的测量。

为了实现上述目的，依据本发明提供了一种在对外部输入的音频信号或接收的空中音频广播信号进行重放的声音重放方法中的用于自动补偿音量的方法，包括：

用于确定是否输入了一个频道转换键和一个音频输入开关键的步骤；

用于当所述频道转换键或所述音频输入开关键输入时产生一个重放音频信号的能量值的步骤；

用于将在一预定时限检测到的所述音频信号的能量值与从先前步骤获得的能量值进行比较，并用由这种比较获得的音量差异补偿所述音量的步骤；

其特征在于还包括：

用于确定是否执行了三个连续的补偿操作，并重复前面的比较和补偿步骤，直到确定已经执行了三个连续的补偿操作的步骤；

用于确定关于所述音频信号的有声区间和无声区间的步骤；以及

用于当无声区间保持一预定时限时输出一个基本音量的步骤。

另外，为了实现上述目的，依据本发明提供了一种在根据用户的需要放大和输出一个输入音频信号的音量的音频方法中的用于自动补偿音量的方法，包括：

一个输入确定步骤，用于确定是一个音频信号的输入模式被改变还是一个频道被改变；

一个能量产生步骤，用于以预定周期计算所述输入音频信号的能量值，并获得所计算能量值和在其一先前步骤获得的能量值的平均能量；

一个音频模式确定步骤，用于将所述输入音频信号分离成有声区间和无声区间，并在分离的区间的基础上确定输入音频信号是处于音乐模式还是语音模式；

其特征在于还包括：

一个模式音量补偿步骤，用于根据能量产生步骤产生的能量值以及音频模式确定步骤确定的音频模式来计算音频信号的补偿量，并根据计算出的值执行三个连续的补偿操作以补偿音量。

进一步地，为了实现上述目的，依据本发明提供了一种在对外部输入的音频信号或一种接收的空中音频广播信号进行重放的声音重放设备中的用于自动补偿音量的装置，包括：

一个低通滤波器和放大器，用于去除在一个输入音频信号中包含的高频噪声分量，并将所得信号放大到一预定电平；

一个能量检测单元，用于计算在所述低通滤波器和放大器中放大的音频信号的能量；

一个微计算机，用于将在一预定时限由所述能量检测单元获得的音频信号的能量值累加起来，将所述音频信号能量值与在先步骤获得的值进行比较，并输出一个相应于比较结果值的音量补偿控制信号；

其特征在于还包括：

一个音量控制单元，用于根据所述音量补偿控制信号执行三个连续的补偿操作以补偿所述输入音频信号的放大率。

更进一步地，为了实现上述目的，依据本发明提供了一种在根据用户的需要放大和输出一个输入音频信号的音量的音频设备中的用于自动补偿音量的装置，包括：

一个开关单元，当一个输入音频信号模式被转换或者一个广播频道被切换时，用于将所述输入音频信号传送到一个A/D转换器；

一个能量检测单元，用于接收从所述A/D转换器输出的一个数字音频信号，并获得和累计其中预定周期的相应区间的能量值；

一个音频模式确定单元，用于将获得的相应区间的能量值与一参考能量值进行比较，根据比较结果值在累计中对被确定为有声和无声的区间计数，并在所述累计计数值的基础上确定一种输入音频信号模式；

其特征在于还包括：

一个补偿量计算单元，用于在预定帧周期期间计数的有声区间的数目的基础上获得所述输入音频信号的全部能量，确定所述获得的平均能量和参考能量值的差异，并根据差异值和确定的音频模式计算音量补偿值；以及

一个数字信号处理单元，包括应用所述音量补偿值执行三个连续的补偿操作以放大从A/D转换器输出的音频信号的音量的放大器。

本发明的目的和优点从下文的详细说明将会变得更加明显。然而，因为从该详细说明中在本发明的构思和范围内的各种变化和修改对于本领域普通技术人员将变得很明显，应该理解，这些详细说明和特定例子虽然表示了发明的最佳实施例，但仅仅是为了例示说明。

附图说明

参考附图将会更好地理解本发明，这些附图仅仅是为了图示说明，因此并不限制本发明的范围，其中：

图1是表示电视机的一种传统的音频信号处理装置的方框图；

图2是表示依据本发明的最佳实施例的电视机的一种音频信号处理装置的方框图；

图3是图2框图中的自动音量调节装置的详细方框图；

图4是图3框图中的能量检测单元的详细方框图；

图5A至5D是图4框图中的相应模块的时间图；

图6是表示依据本发明的自动音量调节装置的流程图；

图7是依据本发明的另一个最佳实施例的自动音量调节装置的详细方框图；

图8是图7框图中的数字信号处理单元的详细方框图；

图9是表示依据本发明的另一个最佳实施例的自动音量补偿方法的流程图；

图10是表示有声和无声区间的数据采样和确定例子的时间图。

具体实施方式

图2是表示依据本发明的最佳实施例的电视机的一种音频信号处理装置的方框图。如图所示，该装置包括一个调谐单元201，用于根据通过一个天线ANT接收到的高频广播信号从多个频道中由用户选择所需要的频道；一个波形检测单元202，用于接收调谐单元201的输出信号并恢复一个视频信号和一个音频信号；一个输入信号选择单元203，用于向一个图像处理单元输出从波形检测单元202接收到的视频信号，并将波形检测单元202输出的音频信号和一个外部音频信号EAUin中选择的一个信号输出，一个自动音量调节装置204，用于当转换频道和切换输入信号时，累计从输入信号选择单元203输出的音频信号AU的能量值，使得累计的能量值与从先前步骤获得的值进行比较，从而根据比较结果调节输入音频信号的音量；一个声音控制单元205，用于当用户输入一个音量调节键时，调节从自动音量调节装置204输出的音频信号AU的音量，并输出一个结果信号到扬声器SP；以及一个微计算机206，用于控制调谐单元201的调谐操作、输入信号选择单元203的输入信号选择操作以及声音控制单元205的音量调节操作。

如图3所示，自动音量调节装置204包括低通滤波器和放大器301，一个能量检测单元302，一个微计算机206以及一个音量控制单元303。

低通滤波器和放大器301去除在输入音频信号AUin中包含的高频噪声分量，并将去除了噪声的输入音频信号放大到一合适电平。能量检测单元302在一预定时限累计由低通滤波器和放大器301输出的音频信号的能量。微计算机206将在能量检测单元302中计算的能量值与在先前步骤获得的值进行比较，并输出一个音量控制信号，以输出与由比较获得的差异相同的增益。音量控制单元303根据微计算机206输出的音量控制信号补偿输入音频信号的音量，并输出该补偿值。

下面将说明这样构造的用于自动补偿音量的装置的操作和效果。

图2中除了自动音量调节装置204其余的操作步骤与图1中的传统的步骤相似。

具体地说，通过调谐单元201和波形检测单元202所选择的频道的电视音频信号被加到输入信号选择单元203的一个输入端，而由VCR、CD播放机或LD播放机产生的外部音频信号EAUin被加到输入信号选择单元203的另一输入端。

然后，输入信号选择单元203根据从微计算机206输出的控制信号CS1输出从音频信号，即广播音频信号和外部音频信号EAUin中选择的一个信号。

自动音量调节装置204以一预定周期时序累计从输入信号选择单元203输出的音频信号AU的能量，结果值被输出到微计算机206。

微计算机206将加到其上的音频信号AU的能量值与先前步骤的值进行比较，获得比较出的差异，并输出一个具有相应于自动音量调节装置204的电平的音量补偿控制信号，以输出用户所需要的绝对音量。

因此，自动音量调节装置204根据音量补偿控制信号调节被输出到音量控制单元205的音量，这样，当输入音频信号在输入信号选择单元203中被转换时，也就是当输入音频信号从广播音频信号转换到外部音频信号EAUin或反之时，可以保持用户以前所要求的音量。

从自动音量调节装置204获得音频信号AU的能量的方法可以有各种变化。考虑到音频信号没有直流分量而有带有对称特性的参考电平为零的交流信号，本发明选择正(+)信号或负(-)信号中的一个，通过一预定阈值计算信号通路的宽度和频率，并在结果值的基础上获得原始信号的能量。

同时，当计算从输入信号选择单元203的输出端分出的声音输出的能量以应用音量控制单元205调节音量时，在由用户设置的音量记忆过程之后必须修改音量补偿值。另外，当出现一个轻微的电平补偿错误时，因为该值可以被累计，提供了一种另外的自动音量调节装置204，如图2所示。

下面将参考图3和图4解释用于自动补偿音量的自动音量调节装置204和微计算机206的相应操作。

低通滤波器和放大器301接收从输入信号选择单元203输出的音频信号AU，以去除其中包括的噪声分量，这样，考虑到人类听觉灵敏度的去除噪声的信号用于处理一个带有响度曲线的反函数的频率特性。

进行这样一种处理是因为人类对于高频感觉迟钝并且一个音频系统对于一个宽范围的频带具有恒定的灵敏度，所以高频的大小被降低，来以与人类对声音相似的感觉来操作。

另外，音频信号AU在激励(activation)中很弱，所以低通滤波器和放大器301必须是可操作具有20倍增益以便来驱动在其后面的一个触发单元401。

因此，低通滤波器和放大器301被设计为一个应用多级子反馈的低频带滤波器，因此滤波器工作于一种稳定的状态，从而足够实现三个目标：噪声消除，响度曲线，以及放大器功能。

从低通滤波器和放大器301输出的音频信号如图5A所示，被提供给触发单元401以转换成如图5B所示的球面波。这样转换的球面波被提供给乘法器403，与一个如图5C所示的由一个时钟发生单元402输出的时钟信号相乘。这里，考虑输入音频信号的宽度和频率，一个具有比音频信号的频率高的时钟信号与球面波相乘，这样则在乘法器403中在有声区间期间输出一个由时钟加载(loaded)的调制波。此时，图5D是关于乘法器403的一个输出信号的时间图。

为了采用音频信号的正(+)区域，可以应用一个反向放大器；另外的情况则应用一个非反向放大器。

从乘法器403输出的信号被作为时钟信号加到一个异步计数器404，从而增加其计数值。这里，计数值说明音频信号的能量值。

如图5B、5C和5D所示，在不存在由乘法器403的乘法处理所放的音频信号的无声区间没有产生球面波，而在存在音频信号的有声区间产生了球面波，这样则它被作为一个时钟信号提供给异步计数器404，从而增加异步计数器404的计数值。

异步计数器404的计数值通过一个D/A转换器405转换成模拟信号，提供给一个信号转换器406。为了使计数值被加到信号转换器406的输入端，应该采用一个并行端口，这就不可避免地导致了该装置的复杂结构。

信号转换器406在通过上述步骤以一预定时限计算的加到其上的音频信号的能量值的基础上分析该音频信号，分析值被传送到微计算机206。然后，异步计数器404以一预定时间周期复位。

此时，微计算机206将当前加到其上的音频信号的能量值与先前加到其上的值进行比较并获得其差异，以产生一个其电平相应于该差异的音量补偿控制信号。这样产生的音量补偿控制信号通过信号转换器406提供给音量控制单元303。

因此，音量控制单元303在加到其上的音量补偿控制信号的基础上补偿音频信号AU的放大率，并输出补偿值，由此可以保持一个用户所需的绝对音量。

图6是表示依据本发明的自动音量补偿方法的流程图。

首先，检查是输入了一个输入模式修改键，即频道修改键还是输入了一个音频输入信号修改键，并且当没有所期望的键输入时，一直等到所期望的键输入后，进行后续的音量补偿过程。

在条件满足时，一旦初始状态被设定以补偿音量，那么用于自动补偿的各个的变量被初始化，并检查一个预设时间t(＝150ms)是否已经消逝(lapse)。然后，读取从D/A转换器405输出的音频信号的能量值，并将读出值与先前设置的阈值进行比较。如果读出值或能量值比阈值大，则确定为有声区间；如果小于阈值，则确定为无声区间(步骤S1～S4)。

当确认无声区间以一预定时限继续重复时，重复地进行比较操作，当条件满足时，不再等待音频信号的输入，而是将音量设置为一基本值(步骤S5～S7)。然而，当存在一个有声区间时，执行累计在有声区间中的音频信号的能量值的操作。当一预设时间消逝时，将预设时间累计的能量值，也就是当前步骤的能量值与前一步骤的通过与上述相同步骤获得的值进行比较，并根据比较结果值补偿其中的音量(步骤S8～S12)。

在音量通过这些步骤补偿的情况下，当预设有声区间的数目较小时，虽然补偿时间变得较小，随后的错误会变得较大；反之，则虽然补偿时间变得较大，随后的错误会变得较小。

考虑到这些因素，本发明允许实现三重补偿(步骤S13)，因为实验结果已经表明三重补偿比一重延伸的补偿具有更多的优点。另外，补偿方法本身也表明了高的可靠性。

例如，电视广播也许在一个短瞬时产生静音和大的声音，因此如果在一单个时间补偿时进行频道转换，则执行正常的补偿操作。然而，在大声音之后的中等声音以一更小声音补偿，而在小声音之后的中等声音则还要进一步放大，因此采用一个短时间补偿的三个连续操作。

图7是依据本发明的另一实施例应用了一个数字信号处理单元的自动音量调节装置的详细方框图。如图所示，自动音量调节装置包括一个数字信号处理单元701，一个音调/音量控制单元702，一个放大器703和一个微计算机704。

数字信号处理单元701周期地累计一个输入音频信号Ain的能量值，在各个区间的能量值的基础上计算在一预定帧内的全部能量，并同时确定该音频信号是处于音乐模式还是语音模式，以补偿到用户所需的绝对音量。音调/音量控制单元702在微计算机704的控制下调节从数字信号处理单元701输出的音频信号Aout的音调和音量。放大器703将从音调/音量控制单元702输出的音频信号放大到一个适于扬声器SP工作的电平。当转换广播频道或切换输入模式时，微计算机704控制数字信号处理单元701的操作，以将输出音量电平设置为用户所需的绝对电平。

如图8所示，数字信号处理单元701包括一个开关单元801，一个A/D转换器802，一个能量检测单元803，一个音频模式确定器804，一个补偿量计算单元805，一个放大器806，以及一个D/A转换器807。

开关单元801依据输入模式转换信号IN或频道转换信号CH的输入将输入音频信号发送到A/D转换器802或从旁路通过(bypass)。能量检测单元803接收在A/D转换器802中转换成数字信号的音频信号，获得在预定周期内的各个区间的能量值，并累计结果值。音频模式确定器804将获得的各个区间的能量值与一参考能量值进行比较，依据比较结果在累计时对确定为有声或无声的区间计数。补偿量计算单元805在预定帧周期期间由累计计数的有声区间的数目的基础上获得输入音频信号的全部能量，获得所得全部能量和参考能量的差异，并根据这个差异和确定的音频模式计算音量补偿值。放大器806应用从补偿量计算单元805获得的音量补偿值，放大从A/D转换器802输出的音频信号的音量。D/A转换器807将从放大器806输出的数字音频信号转换成模拟音频信号。

下面参考图9和图10说明本发明的其他最佳实施例的操作。

在用户的命令下，当在图2的输入信号选择单元203中选择的音频信号被加到数字信号处理单元701时，数字信号处理单元701产生输入音频信号Ain的能量，以累计计数的方法获得音量能量值，然后将获得值与从前一步骤获得的音量能量值进行比较，以确定音量变化的范围。

另外，确定输入音频信号Ain是产生于音乐模式还是语音模式，以便根据确定的模式计算补偿值。然后，输出音量被补偿到用户所需的绝对音量电平，并相应地输出补偿值。

从数字信号处理单元701输出的音频信号通过音调/音量控制单元702和放大器703输出给扬声器SP。

因此，允许用户以预先设定的音量电平收听选定的节目，而与输入音频信号的改变无关。

此时，微计算机704确认是在调谐单元201中的广播频道的切换还是输入信号选择单元202的输入模式的切换，输出输入模式转换信号IN或频道转换信号CH到数字信号处理单元701，由此数字信号处理单元701用于以预定数目次数补偿音量(例如，三次)。

另外，当用户需要通过遥控或分离键输入单元调节音调或音量(声音量)时，微计算机704输出一个相应的控制信号到音调/音量控制单元702，从而能够调节音调或音量。

下面参考图8，进一步详细说明数字信号处理单元701的操作。

当输入信号选择单元203中没有广播频道的转换或音频信号的输入线的切换时，没有输入模式转换信号IN或频道转换信号CH从微计算机704输出到开关单元801，这样则从输入信号选择单元203输出的音频信号绕过开关单元801。

然而，当在输入信号选择单元203中用户转换频道或切换音频信号的输入线时，输入模式转换信号IN或频道转换信号CH从微计算机704提供给开关单元801。相应地，开关单元801被切换，使得从输入信号选择单元203输出的音频信号Aout通过开关单元801提供给A/D转换器802来转换成数字信号。然后，该数字信号被同时提供给放大器806和能量检测单元803。

能量检测单元803以一预定周期例如15ms(1帧)周期性重复地获得加到其上的有效能量值，音频模式确定器804将在该周期(15ms)获得的能量值与参考能量值(Parl)进行比较。当参考能量值(Parl)小于获得的能量值时，确定为无声区间；当参考能量值(Parl)大于获得的能量值时，确定为有声区间，从而在累计中对有声区间和无声区间的相应数目进行计数。

而且，音频模式确定器804在30帧(450ms)的累计中将计数的有声区间与参考值进行比较。当有声区间的数目大于参考值时，当前接收的音频信号被确定为音乐模式，而当有声区间的数目小于参考值时，当前接收的音频信号被确定为语音模式。

补偿量计算单元805在30帧的累计中所计数的有声区间数目的基础上获得加到其上的音频信号，并获得先前获得的音量和用户所要求的音量的差异，然后根据确定的音频模式确定音量补偿值，从而控制放大器806的放大率。

这样音量补偿的音频信号通过D/A转换器807又转换成一个模拟信号，然后传输到音调/音量控制单元702。

因此，不论是频道的转换还是音频信号的输入模式的转换，用户可以以其设置的音量电平来收听。

图9是说明在数字信号处理单元701中将音量自动调节到用户所需绝对电平的流程图。如图所示，在输入信号选择单元203中由用户转换频道或切换音频信号的输入线，并且当输入模式转换信号IN或频道转换信号CH从微计算机704提供给数字信号处理单元701时，开始音量补偿算法。

此时，在该算法中应用的变量(例如，有声音(voiced sound)的数目，无声音(voiceless sound)的数目，当前的能量累计值，增益等。)被初始化。(步骤ST1)

在音量补偿算法初始化的状态中，变量在频道改变期间初始化，并且一旦频道被改变，其他频道又重新被初始化。(步骤ST2～ST4)

当频道在30帧内被改变时，用于确认第二个频道改变的一个步骤(ST3)计算输入音频信号的能量值。

然后，在下面的等式下以15ms周期计算输入音频信号的有效能量值Xrms。这样一种计算操作连续地进行。这样计算出的能量值(Ecur)与参考能量值(Parl)进行比较，以确定有声音和无声音，并且相应地，当能量值Ecur大于参考能量值Parl时，确定为有声区间；当小于时，确定为无声区间。(步骤ST5，ST6)

$\mathrm{Xrms}=\sqrt{{\∫}_T{x}^2\left(t\right)\mathrm{dt}}=\sqrt{\underset{\mathrm{Fs}}{\mathrm{\Σ}{x}_n^2}}$

其中，T＝15ms，Fs＝(在A/D转换的采样频率)×15/60×10^-3。这里，每次确定为无声区间时，无声区间计数器的计数值在累计中计数，当有声区间的数目为“0”时，确定为没有声音，从而停止进行音量补偿。(步骤ST7～ST9)

同样地，每次确定为有声区间时，有声区间计数器的计数值在累计中计数，并在累计中计算音频信号的能量值。

此时，当计数值到达“30”或30帧时，求出通过先前步骤获得的30帧的能量值的平均值和通过当前步骤获得的30帧的能量值的平均值。(步骤ST10～ST13)

获得当前步骤和先前步骤的平均值的原因是为了使补偿错误最小。也就是，一旦音量以30帧周期补偿，则对全部时间进行补偿，从而能得到更精确的补偿。

然后，确定音频模式是音乐模式还是语音模式，并且为了根据确定的模式区别音量补偿值，将无声区间NV的数目与参考值Par2进行比较，以确定语音模式。(步骤ST14)

另外，确定音频模式是音乐模式还是语音模式是基于在语音模式中的音频信号具有许多无声区间，而在音乐模式中的音频信号具有相对较少的无声区间。

同样地，用于分离音频模式的理由还归因于一个事实，就是由于与语音模式相比的低有效能量值，使得音乐模式具有较少数目的无声区间。因此，在音乐的情况下，对于具有相同能量值的输入信号，其输出与语音相比相对较小。

最后，由于这些特性，针对两种模式设定不同的补偿参考，从而不用考虑模式使最终输出的音量电平相等。

为了获得音量补偿值，也就是一个依据当前输入音频信号的模式的可变放大增益，在频道和输入模式的改变之前的一个相应时限期间获得的平均能量值和从步骤ST13获得的能量的平均值Eavg之间得到一个差异。这个获得的差异根据先前确定的模式与单位放大值Par3或单位放大值Par4相乘。(步骤ST15，ST16)

也就是说，在语音模式，该差异与单位放大值Par3相乘，而在音乐模式，该差异与单位放大值Par4相乘，以获得可变放大增益。

这样获得的可变放大增益加“1”，其结果值与一个输入信号X相乘，从而获得一个音量补偿输出信号Y。(步骤ST17)

在音量补偿之后初始化相应的变量。此时，剩余的变量除了全部累计值都被初始化。(步骤ST18)

通过一预定数目的次数(例如，三次)执行音量补偿步骤，然后恢复到第一步骤ST1，从而初始化所有变量。(步骤ST19)

图10是用于采样和确定有声区间和无声区间的时间图。

在图9中，YU代表有声音的数目，NV代表无声音的数目。另外，i、Ecur、Eacc、Eavg为变量，Par0-Par4为参数。

如上所述，本发明考虑音频信号的对称特性，计算关于音频信号的一半信号的声音能量，将计算出的信号转换成一个简化值，并相应地自动补偿音量，从而当转换频道或输入信号时消除由用户重新调节音量所需的冗余的手动步骤。

进一步地，考虑到响度曲线，根据人类听觉的依赖频带变化的特性进行音量补偿，从而给人们提供合适的音量。

更进一步地，本发明通过获得输入音频信号能量值和确定音频信号模式来补偿音量，使得用户可以精确地保持一个绝对音量，而不考虑输入音频信号模式的转换。

在不偏离本发明的本质特征的精神的情况下，本发明可以几种形式来实施，应该理解，上述的实施例并不限于前面描述的任何细节，除非特别指定，而应在附带的权利要求书所定义的精神和范围内较宽地构造，因此，所有落入权利要求书的范围和限制或相当于这种范围和限制内的变化和修改将包含附带的权利要求书。

Claims (8)

1.一种在对外部输入的音频信号或接收的空中音频广播信号进行重放的声音重放方法中的用于自动补偿音量的方法，包括：

用于确定是否输入了一个频道转换键和一个音频输入开关键的步骤；

用于当所述频道转换键或所述音频输入开关键输入时产生一个重放音频信号的能量值的步骤；

用于将在一预定时限检测到的所述音频信号的能量值与从先前步骤获得的能量值进行比较，并用由这种比较获得的音量差异补偿所述音量的步骤；

其特征在于还包括：

用于确定是否执行了三个连续的补偿操作，并重复前面的比较和补偿步骤，直到确定已经执行了三个连续的补偿操作的步骤；

用于确定关于所述音频信号的有声区间和无声区间的步骤；以及

用于当无声区间保持一预定时限时输出一个基本音量的步骤。

2.一种在对外部输入的音频信号或一种接收的空中音频广播信号进行重放的声音重放设备中的用于自动补偿音量的装置，包括：

一个低通滤波器和放大器，用于去除在一个输入音频信号中包含的高频噪声分量，并将所得信号放大到一预定电平；

一个能量检测单元，用于计算在所述低通滤波器和放大器中放大的音频信号的能量；

一个微计算机，用于将在一预定时限由所述能量检测单元获得的音频信号的能量值累加起来，将所述音频信号能量值与在先步骤获得的值进行比较，并输出一个相应于比较结果值的音量补偿控制信号；

其特征在于还包括：

一个音量控制单元，用于根据所述音量补偿控制信号执行三个连续的补偿操作以补偿所述输入音频信号的放大率。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述能量检测单元包括：

一个触发单元，用于将所述输入音频信号转换成一个球面波信号；

一个乘法器，用于将一个时钟信号与所述球面波信号相乘，并只为所述有声区间产生一个时钟加载的调制波信号；

一个异步计数器，用于为所述乘法器的一个输出信号计数；

一个D/A(数字/模拟)转换器，用于将所述异步计数器的一个输出值转换成一个模拟信号；以及

一个信号转换器，用于在所述D/A转换器输出的一个音频信号的能量值的基础上分析以一预定时限施加的输入音频信号，并在所述异步计数器的各时间周期间隔复位所述异步计数器。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述乘法器从所述音频信号的正区域和负区域中选择一个，从而进行一个相乘运算。

5.一种在根据用户的需要放大和输出一个输入音频信号的音量的音频方法中的用于自动补偿音量的方法，包括：

一个输入确定步骤，用于确定是一个音频信号的输入模式被改变还是一个频道被改变；

一个能量产生步骤，用于以预定周期计算所述输入音频信号的能量值，并获得所计算能量值和在其一先前步骤获得的能量值的平均能量；

一个音频模式确定步骤，用于将所述输入音频信号分离成有声区间和无声区间，并在分离的区间的基础上确定输入音频信号是处于音乐模式还是语音模式；

其特征在于还包括：

一个模式音量补偿步骤，用于根据能量产生步骤产生的能量值以及音频模式确定步骤确定的音频模式来计算音频信号的补偿量，并根据计算出的值执行三个连续的补偿操作以补偿音量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述能量产生步骤包括：

用于通过将所述输入音频信号分成一预定数目的帧单元来计算能量的步骤；

用于以预定周期分离所述输入音频信号、获得相应周期的能量值、将所得能量值与一参考值进行比较、以及确定有声区间和无声区间的步骤；

用于累计能量值直到所述预定数目帧单元内的有声区间的数目大于一预定值的步骤；以及

用于获得当前预定数目帧单元内的平均能量以及先前预定数目帧单元内的平均能量的步骤。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述模式音量补偿步骤还包括用于恢复到音量补偿的一个初始步骤的步骤，以执行三个连续的补偿操作。

8.一种在根据用户的需要放大和输出一个输入音频信号的音量的音频设备中的用于自动补偿音量的装置，包括：

一个开关单元，当一个输入音频信号模式被转换或者一个广播频道被切换时，用于将所述输入音频信号传送到一个A/D转换器；

一个能量检测单元，用于接收从所述A/D转换器输出的一个数字音频信号，并获得和累计其中预定周期的相应区间的能量值；

一个音频模式确定单元，用于将获得的相应区间的能量值与一参考能量值进行比较，根据比较结果值在累计中对被确定为有声和无声的区间计数，并在所述累计计数值的基础上确定一种输入音频信号模式；

其特征在于还包括：

一个补偿量计算单元，用于在预定帧周期期间计数的有声区间的数目的基础上获得所述输入音频信号的全部能量，确定所述获得的平均能量和参考能量值的差异，并根据差异值和确定的音频模式计算音量补偿值；以及

一个数字信号处理单元，包括应用所述音量补偿值执行三个连续的补偿操作以放大从A/D转换器输出的音频信号的音量的放大器。

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