CN201336723Y - 可自动控制音量的音频输出设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可自动控制音量的音频输出设备，包括功率放大器、扬声器和一音量控制模块；所述音量控制模块将接收到的音频信号的幅度与预先设定的目标值进行比较，若音频信号的幅度高于目标值则降低音频增益，进而输出处理后的音频信号至所述的功率放大器，并通过所述功率放大器对音频信号进行功率放大处理后，驱动扬声器输出。本实用新型通过对现有音频输出设备进行简单改进，使其输出声音的音量得到了有效控制，从而避免了声音突然增大对用户及其家庭造成的不良影响，使用户可以收听到均衡的声音效果。将其设计思想应用于目前的电视接收机中，可以显著提升电视伴音的输出质量，进而有助于增强电视产品的市场竞争能力。

Description

可自动控制音量的音频输出设备

技术领域

本实用新型属于音频信号处理技术领域，具体地说，是涉及一种可以自动控制输出音量的音频输出设备。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，电视机已经成为现代家庭不可或缺的家电设备之一。传统的电视机在接收到音频信号后，一般都是经过通道选择、模数转换、声音增益放大处理后，提高音频信号的增益；然后再将处理后的音频信号通过数模转换器还原为模拟信号，输入到功率放大器以提高音频信号的输出功率；最后通过功率放大器输出至扬声器，驱动扬声器实现声音的选择播放，其具体结构参见图1所示的音频信号处理电路原理框图。

采用这种电路结构处理输出的音频信号幅度会随着音频信号的输入幅度线性变化。也就是说，声音输入得大，则放大得大；声音输入得小，则放大得小，参见图2所示的音频信号输入输出幅度变化关系曲线。由于音频信号的输出幅度直接随着输入幅度的增大而线性变化，因此，容易导致音频信号在输入幅度非标或者调制度非标的情况下，出现输出声音特别大的情况，从而严重影响了用户的正常收听收看。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有音频信号处理电路在接收到的音频信号幅度非标或者调制度非标的情况下会出现输出音量突然增大的问题，提供了一种可以自动控制输出音量的音频输出设备，通过对接收到的音频信号的幅度进行非线性化处理，从而有效避免了声音突然增大对用户及其家庭造成的不良影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种可自动控制音量的音频输出设备，包括功率放大器、扬声器和一音量控制模块；所述音量控制模块将接收到的音频信号的幅度与预先设定的目标值进行比较，若音频信号的幅度高于目标值则降低音频增益，进而输出处理后的音频信号至所述的功率放大器，并通过所述功率放大器对音频信号进行功率放大处理后，驱动扬声器输出，从而避免了在切换音频信号时发生声音突然增大的现象。

进一步的，若所述音量控制模块将接收到的音频信号的幅度与预先设定的目标值进行比较后，发现音频信号的幅度低于目标值，则提高音频增益，使切换后的音频信号的音量接近于目标值，以避免出现声音突然降低的问题。

作为一种实施例，所述音量控制模块可以采用一微处理器实现，接收用户发出的目标值，并结合输入音频信号的幅度确定音频增益。

进一步的，所述微处理器连接音频输出设备中的主芯片，通过所述主芯片接收用户发出的目标值，并将所述的目标值传输至微处理器。

作为另外一种实施例，可以将所述的音量控制模块内置于音频输出设备的主芯片中，即通过所述主芯片完成音量控制模块的功能，接收用户发出的目标值，并结合输入音频信号的幅度确定音频增益。

为了使声音输出更加合理和具有人性化，所述音量控制模块根据设定的目标值形成以所述目标值为中心的多个不同的增益调节区间，当输入的音频信号的幅度落入紧挨目标值两侧的区间时，将音频信号的幅度统一设置为所述目标值的幅度；若落入其他增益调节区间，则执行线性放大，即以固定增益对音频信号的输出幅度进行线性放大。

又进一步的，在所述音频输出设备中还包括一模数转换器，将接收到的模拟音频信号转换为数字信号后输出至所述的音量控制模块。

再进一步的，在所述音频输出设备中还包括一数模转换器，对所述音量控制模块输出的音频信号进行数模转换后，输出模拟音频信号至所述的功率放大器。

优选的，所述音频输出设备为电视机，用户通过遥控器或者设置在电视机上的按键板输出所述的目标值。

更进一步的，在所述电视机中设置有音频通道选择电路，接收电视机主芯片输出的控制信号，并在选中输出电视伴音时，将接收到的电视音频信号输出至所述的音量控制模块进行音频增益的控制。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过对现有音频输出设备进行简单改进，使其输出声音的音量得到了有效控制，从而避免了声音突然增大对用户及其家庭造成的不良影响，使用户可以收听到均衡的声音效果。将其设计思想应用于目前的电视接收机中，可以显著提升电视伴音的输出质量，进而有助于增强电视产品的市场竞争能力。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是现有电视机中音频信号处理电路的一种实施例的电路原理框图；

图2是采用图1所示音频信号处理电路处理后得到的音频信号输入输出幅度变化关系曲线图；

图3是本实用新型所提出的音频信号处理电路的一种实施例的电路原理框图；

图4是采用图3所示音频信号处理电路处理后得到的音频信号输入输出幅度变化关系曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述。

本实用新型的音频输出设备通过在其内部的音频信号处理电路中设置一音量控制模块，以代替现有的增益处理电路对接收到的音频信号进行增益处理，一改现有增益处理电路仅以固定增益对输入音频信号的幅度进行线性化放大的设计思路，而采用将音频信号的幅度与预先设定的目标值进行比较，并根据比较结果对输入音频信号的增益进行非线性调节的设计思想，从而获得了更为理想的输出音量。具体来讲，若输入到音量控制模块的音频信号的幅度低于目标值，则音量控制模块将提高增益；若输入音频信号的幅度高于目标值，则降低增益。采用这种非线性增益变化处理后输出的音频信号，其音量幅度更加接近于用户期望的最佳值，进而将处理后的音频信号传输至功率放大器进行功率放大处理后，驱动扬声器输出。

下面以电视机为例来详细阐述所述音频信号处理电路的具体组成结构以及工作过程。

实施例一，参见图3所示，在本实施例中，通过电视机中高频头接收到的射频信号经高频头处理后，分离成视频信号和音频信号两部分，分别输出至视频处理电路和音频处理电路中进行独立处理输出。其中，在所述的音频处理电路中包含有模数转换器、解调器、音量控制模块、数模转换器和功率放大器等主要组成部分。通过高频头分离输出的伴音中频信号IF经模数转换器将模拟音频转换为数字音频信号后，输出至解调器进行解调处理，进而传输至音量控制模块进行增益放大，以提高音频信号的输出幅度。

由于目前的增益处理电路在对接收到的音频信号进行处理时，只能以固定增益对输入信号的幅度进行线性放大，所以在遇到幅度非标或者调制度非标的伴音信号时，会导致电视机的输出音量突然增大，从而严重影响了用户对电视节目的正常收看。为了解决这一问题，本实施例采用对输入信号的幅度进行非线性放大的处理方式来设计所述的音量控制模块，即通过所述的音量控制模块对输入音频信号的幅度与事先设定的目标值进行比较，当输入的音频信号的幅度低于目标值时，则提高增益；当输入的音频信号的幅度高于目标值时，则降低增益，从而使处理后的音频信号幅度趋近于所述目标值所对应的幅度，即用户认为最佳音量所对应的音频信号幅度。然后，将音量控制模块处理后输出的音频信号传输至功率放大器，通过所述功率放大器对音频信号进行功率放大处理后，驱动扬声器输出电视伴音。

在这里，所述的目标值可以根据用户在实际使用过程中选定的最佳音量值自动生成。即用户在收看电视节目时，通过调节音量来确定其认为最合适的音量值，将所述音量值写入电视机，以对应生成音量控制模块所需的目标值。由于所述的目标值与用户输入的最佳音量值一一对应，因此为描述简便起见，将用户输入的最佳音量值即称为所述的目标值。

在本实施例中，所述音量控制模块可以具体采用一颗微处理器实现，直接连接电视机内部的遥控接收电路或者按键扫描电路，以接收用户输出的目标值；或者将所述的微处理器与电视机解码板上的主芯片相连接，通过电视机主芯片接收用户输出的目标值，进而传输至微处理器进行音频增益的控制。在电视机主菜单中设置音量控制子菜单，用户通过遥控器或者设置在电视机上的按键板调出所述的子菜单，进而按照提示通过遥控器或者按键板输入其认为理想的音量值，从而传输至微处理器，以确定所述的目标值。

当然，随着数字电视信号的日益普及，对于目前可接收数字电视信号的某些高端电视机来说，其内部选用的主芯片通常可以同时处理音视频数据信号。此时，为了简化电路结构，可以直接采用所述的主芯片来完成所述音量控制模块的功能。即利用所述的主芯片接收用户输出的目标值，进而将输入的音频信号的幅度与该目标值进行比较，以适当地调节音频信号的增益，始终使输出音量达到用户设定的最佳收听状态。

为了让电视机输出的伴音更加合理、更具有人性化，本实施例根据用户设定的目标值形成以所述目标值为中心的多个不同的增益调节区间，如图4所示。其中，横轴为输入音频信号的增益，纵轴为输出音频信号的增益；坐标系内直线1是通过现有增益处理电路处理后输出的音频信号幅度的线形图，折线2是经过所述音量控制模块处理后输出的音频信号幅度的线形图。其中，横轴a点的值即为目标值，横轴a点在输出音频信号的线形图上对应的d点的值即为用户认为最佳音量所对应的音频信号幅度。在本实施例中设置5个增益调节区间，如图4所示，在a点左右两侧设定区间b-a和a-c；在b点左侧设定区间e-b；坐标原点o与e点形成第四个区间o-e；c点右侧形成第五个区间。其中，区间b-a、a-c和e-b的跨度为预先设定的固定值或者可以由用户自定义，本实施例对此不进行具体限制。

当输入到所述音量控制模块的音频信号的幅度落入b-a区间内时，由于输入音频信号的幅度比目标值小，故提高增益，使输出音频信号的幅度等于d点的值；当输入到音量控制模块的音频信号的幅度落入a-c区间内时，由于输入音频信号的幅度大于设定的目标值，故减小增益，使输出音频信号的幅度直接等于d点的值；而当输入到所述音量控制模块的音频信号的幅度落入e-b区间内时，采取一个如图4所示的类似线性关系进行音频幅度的线性放大；当输入到所述音量控制模块的音频信号的幅度落入o-e区间或者所述的第五个区间内(即输入音频信号的幅度大于c点的值)时，采用固定增益对音频信号的幅度进行线性放大，所述增益值可以具体选择现有增益处理电路普遍采用的增益值实现。

除此之外，对于目前可接收外部多种信号源输出的音视频信号的高端电视机来说，在其音频处理电路中还设置有DSP通道选择电路和音频通道选择电路。所述DSP通道选择电路可以对多路外部信号源的音频进行选择接收；所述音频通道选择电路则实现在电视伴音和外部信号源音频之间进行切换输出，如图3所示。所述DSP通道选择电路和音频通道选择电路的控制端均与电视机主芯片相连接，接收主芯片根据用户指令生成并输出的通道选择信号。当用户选择收听或者收看外部信号源1中的音频或者视频节目时，主芯片输出相应的通道选择信号首先控制DSP通道选择电路选通声音1的开关通道，进而将接收到的声音1进行模数转换和增益放大处理后，传输至音频通道选择电路的其中一路备选通道。与此同时，主芯片输出的通道选择信号同时作用于所述的音频通道选择电路，控制其连通声音1的备选通道，进而经数模转换后，输出声音1。所述声音1可以通过电视机内部的功率放大器进行功率放大处理后，驱动电视机内部扬声器输出；也可以直接输出至外部功放，通过外部功放进行功率放大处理后输出。而当用户选择收看电视节目时，主芯片输出相应的通道选择信号控制DSP通道选择电路中的各条开关通道截止，并连通音频通道选择电路中与电视伴音信号相连接的备选通道，从而将接收到的电视伴音输出至音量控制模块进行放大处理后，输入至功率放大器以驱动扬声器输出节目伴音。

采用本实用新型的音频处理电路可以为用户提供均衡的声音输出效果，该音频处理电路除了适用于目前的电视产品外，同样适合在其他具有音频输出能力的电子设备中推广应用。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1、一种可自动控制音量的音频输出设备，包括功率放大器和扬声器；其特征在于：在所述音频输出设备中还设置有一音量控制模块，所述音量控制模块将接收到的音频信号的幅度与预先设定的目标值进行比较，若音频信号的幅度高于目标值则降低音频增益，进而输出处理后的音频信号至所述的功率放大器，并通过所述功率放大器对音频信号进行功率放大处理后，驱动扬声器输出。

2、根据权利要求1所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：所述音量控制模块为一微处理器，接收用户发出的目标值，并结合输入音频信号的幅度确定音频增益。

3、根据权利要求2所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：所述微处理器连接音频输出设备中的主芯片，通过所述主芯片接收用户发出的目标值，并将所述的目标值传输至微处理器。

4、根据权利要求1所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：所述音量控制模块内置于音频输出设备的主芯片中，通过所述主芯片接收用户发出的目标值，并结合输入音频信号的幅度确定音频增益。

5、根据权利要求2至4中任一项所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：在所述音频输出设备中还包括一模数转换器，将接收到的模拟音频信号转换为数字信号后输出至所述的音量控制模块。

6、根据权利要求2至4中任一项所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：在所述音频输出设备中还包括一数模转换器，对所述音量控制模块输出的音频信号进行数模转换后，输出模拟音频信号至所述的功率放大器。

7、根据权利要求6所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：所述音频输出设备为电视机，用户通过遥控器或者设置在电视机上的按键板输出所述的目标值。

8、根据权利要求7所述的可自动控制音量的音频输出设备，其特征在于：在所述电视机中设置有音频通道选择电路，接收电视机主芯片输出的控制信号，并在选中输出电视伴音时，将接收到的电视音频信号输出至所述的音量控制模块进行音频增益的控制。

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