CN1929298B - 一种音频处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种音频处理方法，包括下列步骤：读取一音频文件并解码该音频文件生成一数字音频信号。对该数字音频信号进行取样，获得一预设时间段内的多个振幅值。获取一当前音量控制值。根据该多个振幅值及该音量控制值，计算该预设时间段内的音频能量累积值。当该音频能量累积值达到一默认值时，调低该当前音量控制值。本发明还提供一音频处理系统。该音频处理方法用于当该音频能量累积值达到用户能够承受的极限值时，则自动调低当前音量控制值，从而达到保护用户听力的目的。

Description

一种音频处理系统及方法
【技术领域】
本发明涉及一种音频处理系统及方法，特别是涉及一种通过管理音频处理系统的音量从而保护听力的系统及方法。
【背景技术】
随着数字产品的发展，手持音频播放设备得到广泛应用。然而，在噪音比较大的环境中，会导致用户很难听到渴望的音频信号，因为噪音会掩盖用户渴望听到的音频信号。
为了解决该问题，市场上出现了许多音量控制系统及方法。如美国专利商标局于2003年7月3日公开的US 2003/0123680号专利申请文件，其揭露了一种音量控制系统及方法。该音量控制系统包括一扬声器、一音量控制单元、一解码单元、一用户选择单元、一噪音感应器、一音量设定表及一微控制器；该音量控制单元用于输出一音量控制信号；该解码单元响应该音量控制信号以调节音量控制值，并输出一音量控制值被调节后的声音信号到该扬声器；该用户选择单元选择一音量自动控制功能；该噪音感应器感应外部噪音；该音量设定表列出了各噪音值对应的音量控制值；该微控制器基于该感应的外部噪音确定一噪音值，从该音量设定表中读取该被确定的噪音值对应的音量控制值，及控制该音量控制单元以调节该音量控制值。该音量控制方法包括步骤：存储一音量设定表，该音量设定表列出了各噪音值对应的音量控制值；感应外部噪音；确定该外部噪音的噪音水平；及基于该音量设定表，根据该被确定的噪音值调节该音量控制值。即如果外部噪音增加，则输出声音的音量控制值随之增加。
在噪音比较大的环境中，用户为了能够听到渴望的音频信号，就会增大音量控制值。另外，用户在收听快节奏音乐时，也会将音量控制值调到很大。然而，用户都存在一个听力生理极限，即响度不适级(Loudness Discomfort Level，LDL)，如果用户的耳朵长时间暴露在超过该响度不适级的环境下，则会对该用户的听力造成伤害。
【发明内容】
为了保护用户的听力，在本发明的实施方式中提供了一种音频处理系统。该系统包括一中央处理单元、一存储单元、一解码单元、一音量控制单元及一音量管理单元。该中央处理单元用于控制该音频处理系统中各单元的操作。该存储单元存储有多个音频文件。该解码单元读取并解码一音频文件生成一数字音频信号。该音量控制单元设定一当前音量控制值。该音量管理单元对该数字音频信号进行取样，获取一预设时间段内的多个振幅值；并从该音量控制单元获取该当前音量控制值；然后根据该多个振幅值及该当前音量控制值，计算一预设时间段内的音频能量累积值；当该音频能量累积值达到一默认值时，向该音量控制单元发送一音量调节信号，使得该音量控制单元响应该音量调节信号从而调低当前音量控制值。
本发明的实施方式中还提供了一种音频处理方法，包括下列步骤：读取并解码一音频文件生成一数字音频信号。对该数字音频信号进行取样，获得一预设时间段内的多个振幅值。获取一当前音量控制值。根据该多个振幅值及该音量控制值，计算该预设时间段内的音频能量累积值。当该音频能量累积值达到一默认值时，调低该当前音量控制值。
应用该音频处理系统及方法计算一预设时间段内的音频能量累积值，当该音频能量累积值达到用户能够承受的极限值时，则自动调低当前音量控制值，从而达到保护用户听力的目的。下面将结合附图对本发明的实施方式进行说明。
【附图说明】
图1是实施方式中本发明的音频处理系统的架构图。
图2是实施方式中本发明的音量管理单元的模块图。
图3是传统上播放音频文件的流程图。
图4是实施方式中本发明的音量管理方法的流程图。
【具体实施方式】
如图1所示是本实施方式中音频处理系统的架构图。该音频处理系统1包括一中央处理单元10、一存储单元11、一解码单元12、一数/模转换器13、一音量控制单元14、一放大器15、一音频输出装置16及一音量管理单元17。该存储单元11存储有多个音频文件、解码程序及音量管理程序。该中央处理单元10控制该音频处理系统1中各单元的操作。该解码单元12读取一音频文件，并解码该音频文件产生一数字音频信号，然后将该数字音频信号传送至该数/模转换器13。该数/模转换器13将该数字音频信号转换为模拟音频信号，并将该模拟音频信号传送至该放大器15。该音量控制单元14设定一当前音量控制值。该放大器15根据该音量控制单元14设定的当前音量控制值将该模拟音频信号放大，并将放大后的模拟音频信号传送到该音频输出装置16。该音频输出装置16输出该模拟音频信号对应的声音。该音频输出装置16可为一耳机或一扬声器。该音量管理单元17获取该解码单元12输出的数字音频信号，对该数字音频信号进行取样，获取一预设时间段T内的多个振幅值mi；并从该音量控制单元14获取一当前音量控制值V；然后根据该多个振幅值mi及该音量控制值V，应用一数学算法计算该预设时间段T内的音频能量累积值Q；并当该音频能量累积值Q达到一默认值K(该默认值K为用户耳朵能够承受的音频能量累积值Q的极限值)时，向该音量控制单元14发送一音量调节信号，使得该音量控值单元14响应该音量调节信号从而降低当前音量控制值V。例如，该数学算法可为：Q＝[∑(mi*V)2/N]1/2(其中，i从1到N)，Q表示该音频能量累积值，V表示当前音量控制值，N表示该预设时间段T内获取该数字音频信号的振幅值mi的数目。
如图2所示是本实施方式中音量管理单元17的模块图。该音量管理单元17包括一取样模块20、一音量获取模块21、一计算模块22及一音量调节模块23。该取样模块20用于对该解码单元12输出的数字音频信号进行取样，获取该预设时间段T内的多个振幅值mi。该音量获取模块21用于从该音量控制单元14获取一当前音量控制值V。该计算模块22用于在该控制单元11的控制下根据该多个振幅值mi及该音量控制值V，应用上述数学算法计算该预设时间段T内的音频能量累积值Q。该音量调节模块23用于当该音频能量累积值Q达到该默认值K时，向该音量控制单元14发送一音量调节信号，使得该音量控值单元14响应该音量调节信号从而调低当前音量控制值V。
如图3所示是传统上播放一音频文件的流程图。当用户选择一音频文件进行播放时，该中央处理单元10从该存储单元11中读取该音频文件(步骤S30)。该解码单元12在该中央处理单元10的控制下解码该音频文件产生一数字音频信号，并将该数字音频信号传送至该数/模转换器13(步骤S31)。该数/模转换器13将该数字音频信号转换为模拟音频信号，并将该模拟音频信号传送至该放大器15(步骤S32)。该放大器15根据当前音量控制值将该模拟音频信号放大，并将放大后的模拟音频信号传送到该音频输出装置16(步骤S33)。该音频输出装置16输出该模拟音频信号对应的声音(步骤S34)。
如图4所示是本实施方式中音量管理方法的流程图。在该中央处理单元10的控制下，该音量管理单元17获取该解码单元12输出的数字音频信号(步骤S41)。然后对该数字音频信号进行取样，获取该预设时间段T内的多个振幅值mi(步骤S41)。并从该音量控制单元14获取一当前音量控制值V(步骤S42)。根据该多个振幅值mi及该音量控制值V，该音量管理单元17计算该预设时间段T内的音频能量累积值Q(步骤S43)。判断该音频能量累积值Q是否达到一默认值K(步骤S44)。如果该音频能量累积值Q未达到一默认值K，流程返回步骤S41。如果该音频能量累积值Q达到一默认值K，该音量管理单元17向该音量控值单元14发送一音量调节信号，使得该音量控制单元14响应该音量调节信号从而调低当前音量控制值V(步骤S45)。

Claims (5)

1.一种音频处理系统，包括一中央处理单元、一解码单元、一音量控制单元、一数/模转换器、一放大器及一音频输出装置，该解码单元获取一音频文件并解码该音频文件生成一数字音频信号，该数/模转换器将该数字音频信号转换成模拟音频信号，该音量控制单元设定一当前音量控制值，该放大器根据该设定的音量控制值放大该模拟音频信号，该音频输出装置输出该放大器放大的模拟音频信号对应的声音，其特征在于，该系统还包括：
一音量管理单元，在该中央处理单元的控制下，对该解码单元输出的数字音频信号进行取样，获取一预设时间段内的多个振幅值mi，并从该音量控制单元获取该当前音量控制值V，然后根据该多个振幅值mi及该音量控制值V，应用一数学算法计算该预设时间段内的音频能量累积值Q；及当该音频能量累积值达到一默认值时，向该音量控制单元发送一音量调节信号，使得该音量控制单元响应该音量调节信号从而调低当前音量控制值，其中，该数学算法为Q＝[∑(mi*V)2/N]1/2，N表示该预设时间段内获取该数字音频信号的振幅值mi的数目。
2.如权利要求1所述的音频处理系统，其特征在于，该默认值为用户耳朵能够承受的音频能量累积值的极限值。
3.如权利要求1所述的音频处理系统，其特征在于，该音频处理系统还包括一存储单元，存储有多个音频文件、一解码程序及一音量管理程序。
4.一种音量管理方法，其特征在于，包括步骤：
读取一音频文件并解码该音频文件生成一数字音频信号；
将该数字音频信号转换成一模拟音频信号，获取一当前音量控制值V，并根据该当前音量控制值V，放大该模拟音频信号，并输出该模拟音频信号对应的声音；
对该数字音频信号进行取样，获得一预设时间段内的多个振幅值mi；
根据该多个振幅值mi及该音量控制值V，应用一数学算法计算该预设时间段内的音频能量累积值Q，其中该数学算法为Q＝[∑(mi*V)2/N]1/2，N表示该预设时间段内获取该数字音频信号的振幅值mi的数目；及
当该音频能量累积值Q达到一默认值时，调低该当前音量控制值。
5.如权利要求4所述的音量管理方法，其特征在于，该默认值为用户耳朵能够承受的音频能量累积值的极限值。
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