CN102013252A

CN102013252A - 一种音效调节方法及声音播放装置

Info

Publication number: CN102013252A
Application number: CN2010105276984A
Authority: CN
Inventors: 陈旺; 单海波
Original assignee: Huawei Device Co Ltd
Current assignee: Huawei Device Co Ltd
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明实施例公开了一种音效调节方法，本发明实施例还提供相应的声音播放装置。本发明技术方案中，先获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间，再根据获取的形状参数确定相应的数字信号优化算法，再获取即将播放的数字音频信号，并根据形状参数以及混响时间对该数字音频信号利用获取的数字信号优化算法进行优化，再将经过优化后的数字音频信号输出；智能化实现了音频在特定的空间中获得最佳播放效果。

Description

一种音效调节方法及声音播放装置

技术领域

本发明涉及电子领域，具体涉及一种音效调节方法及声音播放装置。

背景技术

超声波是一种超过人听觉范围的声波，且对人体无害，超声波对物体没有穿透性，遇到物体的遮挡即进行反射，超声波探测器是利用了超声波的特性，通过发射出超声波，并且接收返回的超声波，并统计发射出去的能量和时间以及接收到反射回的超声波的能量和时间，根据能量差来计算房间表面的平均吸声系数，根据时间差来测量距离。

混响声是组成室内声场的一种，比直达声晚50ms以上的多次反射声都称为混响声。混响声能增加音乐的丰满度，但是在增加音乐丰满度的同时会降低声音的清晰度和语言的可懂度，因此混响声成分不可没有，也不能过大。混响效果的指标是混响时间，混响时间可由建筑声学中著名的塞宾公式：T＝0.161V/(S×a)得到，其中T是混响时间，V是房间体积，S是房间墙面的总表面积，a是房间表面的平均吸声系数。

数字信号优化算法(DSP，Digital Signal Processing)是现有技术中实现软件混响效果器，主要作用是产生声场效果和特殊的声音效果，以此来增强或减弱特定的混响效果，它实现的主要方法是对混响声及频谱、延时进行处理，对混响声及频谱的调节、混响声频谱的处理、混响声的衰减特性以及混响声与直达声的比例的处理等等，输入的主要参数有：空间模型的长度、宽度、高度以及混响时间。

为了达到最佳音质效果，目前已有很多现有的混响模型，如大厅混响模型、房间混响模型、板式混响模型、反转混响模型等等，在很多播放器中，用户可以根据音乐和环境的类型，手动选择合适的混响模型对音乐进行播放。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，手动选择混响模型首先是不方便；再者，只有音频方面的专业人士才会对混响声的特性以及混响类型之间的区别比较了解，对一般的用户来说，手动选择混响模型容易选择错误的混响模型导致音效变差。

发明内容

本发明实施例提供一种音效调节方法及声音播放装置，智能化地实现了音频在特定的空间中获得最佳播放效果。

一种音效调节方法，包括：

获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间；

根据获取的形状参数确定相应的数字信号优化算法；

获取即将播放的数字音频信号；

根据获取的形状参数以及混响时间对即将播放的数字音频信号利用获取的数字信号优化算法进行优化；

输出经过优化后的数字音频信号。

一种声音播放装置，包括：

第一获取模块，用于获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间；

第二获取模块，用于根据第一获取模块获取的形状参数确定相应的数字信号优化算法；

第三获取模块，用于获取即将播放的数字音频信号；

优化模块，用于根据第一获取模块获取的形状参数以及混响时间对第三获取模块获取的数字音频信号利用第二获取模块获取的数字信号优化算法进行优化；

输出模块，用于输出经过优化模块优化后的数字音频信号。

本发明实施例采用获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间，与声音播放装置内置的空间模型进行匹配，并利用相应的DSP优化算法对数字音频信号进行优化，使得音频在特定的空间中获得最佳的播放效果，本发明即使对音乐一窍不通的用户也能达到同样的效果，方便了用户。

附图说明

图1是本发明实施例中音效调节方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中音效调节方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中音效调节方法的流程示意图；

图4A是本发明实施例中声音播放装置的逻辑结构示意图；

图4B是本发明实施例中声音播放装置的逻辑结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种音效调节方法，本发明实施例还提供相应的装置。以下分别进行详细说明。

请参阅图1，本发明实施例中一种音效调节方法的第一实施例，具体如下：

101、获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间；

可以在声音播放装置上安装有一个超声波传感器，在声音播放装置开启时该超声波传感器向四周发射超声波，并记录时间和发射的超声波的能量；超声波在遇到周围的阻挡物后会反射回来，超声波传感器接收反射回来的超声波，并记录接收反射的超声波的时间和能量；

根据超声波发射时的时间、能量以及接收反射回来的超声波时的时间、能量，获得时间差和能量差；

根据计算获得的时间差和超声波的传播速度计算声音播放装置所在空间的形状参数，该形状参数可以是空间的长度、宽度和高度，根据空间的长度、宽度和高度计算出该空间的体积和表面积；也可以用球坐标系下的球积分来计算空间的体积和表面积；

根据计算得出的能量差计算得出声音播放装置所在空间表面的平均吸声系数；

根据声音播放装置所在空间的体积、表面积以及平均吸声系数利用塞宾公式计算混响时间，混响时间＝0.161×体积÷(表面积×平均吸声系数)。

102、根据形状参数确定相应的数字信号优化算法；

根据步骤101中获取的形状参数确定相应的数字信号优化算法；具体的：

可以在声音播放装置本地预先设置两组映射关系：声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系，以及，空间模型和DSP优化算法索引的映射关系，映射关系可以以映射表、图像或者树型结构等等来实现；并且在声音播放装置本地预先设置DSP优化算法库，DSP优化算法库中，DSP优化算法索引和具体的DSP优化算法之间一一对应；

根据获取的形状参数计算出声音播放装置所在空间的体积、表面积，在根据计算得出的体积和表面积从预先设置的空间的体积、表面积和空间模型的映射关系中查出计算得出的体积和表面积对应的空间模型；再根据得到的空间模型从空间模型和数字信号优化算法索引的映射关系中查询到对应的DSP优化算法索引，再根据获取的DSP优化算法索引从DSP优化算法库中获取具体的DSP优化算法。

103、获取即将播放的数字音频信号；

获取即将播放的数字音频信号，可以是直接获取数字音频信号，也可以先接收模拟音频信号，再将该模拟音频信号转换成数字音频信号。

104、根据形状参数以及混响时间对数字音频信号利用数字信号优化算法进行优化；

根据步骤101中获取的形状参数以及根据该形状参数计算得到的混响时间，对步骤103中获取的数字音频信号利用在步骤102中获取的DSP优化算法进行优化。

105、输出经过优化后的数字音频信号。

在本实施例中，通过在声音播放装置上安装一个超声波传感器，通过超声波传感器来测量声音播放装置所在空间的长度、宽度、高度以及空间墙面的平均吸声系数，并根据该形状参数计算空间的体积和表面积，进而计算根据该体积、表面积以及平均吸声系数计算混响时间，然后根据体积和表面积找到对应的空间模型和与该空间模型对应的DSP优化算法，再利用计算得到的长度、宽度、高度和混响时间参数，利用对应的DSP优化算法，对数字音频信号进行优化，使得该数字音频信号在当前空间里取得最好的音频播放效果，本发明即使对音乐一窍不通的用户也能达到同样的效果，方便了用户使用。

请参阅图2，本发明实施例中一种音效调节方法的第二实施例，具体如下：

201、获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间；

202、根据形状参数确定相应的空间模型；

根据在步骤101出计算得出的声音播放装置所在空间的体积和表面积从声音播放装置内预置的声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系中获取相应的声音器件参数，以表格的形式为例，如表1所示：

表1

空间模型	体积	表面积
			房间	0-100立方米	0-300平方米
大厅	100-1000立方米	300-2500平方米
			音乐厅	1000-10000立方米	2500-5000平方米

如果计算得出声音播放装置所在的空间的体积为90立方米，表面积为138平方米，对应的0-300立方米以及0-360平方米的范围，根据这个范围，对应的是房间模型。

203、根据对应的房间模型从声音播放装置内预置的空间模型映射关系中获取相应的数字信号优化算法索引，以表格的形式为例，如表2所示：

表2

空间模型	数字信号优化算法
		房间	A
大厅	B
		音乐厅	C

表格中，每个空间模型对应一个DSP优化算法的索引，如房间对应DSP优化算法的A索引、大厅对应DSP优化算法的B索引、音乐厅对应DSP优化算法的C索引。

204、根据空间模型从声音播放装置内预置的DSP优化算法库中获取相应的DSP优化算法；

在步骤103中，已经根据空间模型获取了该空间模型所对应的DSP优化算法索引，再根据该DSP优化算法索引从声音播放装置内预置的DSP优化算法库中获取相应的DSP优化算法，例如房间模型对应的是DSP优化算法A，则根据A从DSP优化算法库中获取相应的DSP优化算法。

205、获取即将播放的数字音频信号；

206、根据长度、宽度高度和混响时间利用DSP优化算法对数字音频信号进行优化；

DSP优化算法根据长度、宽度高度和混响时间对数字音频信号进行优化，使得每一个具体的空间都有其唯一的最佳音频混响效果。

207、输出经过优化后的数字音频信号。

请参阅图3，本发明实施例中一种音效调节方法的第三实施例，具体如下：

在本实施例中，我们在手机上安装一个超声波传感器，并在手机中预置两组映射关系：声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系，以及，空间模型和DSP优化算法索引的映射关系，映射关系可以以映射表、图像或者树型结构等等来实现；并且在声音播放装置本地预先设置DSP优化算法库，DSP优化算法库中，DSP优化算法索引和具体的DSP优化算法之间一一对应；

声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系以表格的形式为例，如表3所示：

表3

空间模型和DSP优化算法索引的映射关系以表格的形式为例，如表4所示：

表4

空间模型	DSP优化算法
		房间	A

大厅	B
		音乐厅	C

表格中，每个空间模型对应一个DSP优化算法的索引，如房间对应DSP优化算法的A索引、大厅对应DSP优化算法的B索引、音乐厅对应DSP优化算法的C索引；

DSP优化算法以函数的形式加以调用，根据DSP优化算法的索引在DSP优化算法库中获取相应的DSP优化算法，然后输入参数调用该DSP优化算法。

301、获取手机所在空间的形状参数，以及混响时间；

当用户打开手机空间检测功能，或者在用户接听电话、开启音乐时，手机自动开启空间检测功能，扫描周围的空间，并建立空间模型，即：超声波传感器向四周发射超声波，并记录时间和发射的超声波的能量，超声波在遇到周围的阻挡物后会反射回来，超声波传感器接收反射回来的超声波，并记录接收反射的超声波的时间和能量；

根据超声波发射时的时间、能量以及接收反射回来的超声波时的时间、能量，获得时间差、能量差；

根据计算获得的时间差和超声波的传播速度计算手机所在空间的长度，宽度和高度，并根据该形状参数计算出该空间的体积和表面积，在本发明的一个实施例中，假设长度为20米，宽度为15米，高度为3米，则体积为900立方米，表面积为810平方米；

根据计算得出的能量差计算得出手机所在空间表面的平均吸声系数等于20；

根据手机所在空间的体积、表面积以及平均吸声系数利用塞宾公式计算混响时间，混响时间＝0.161×体积÷(表面积×平均吸声系数)，混响时间T＝0.161×900÷(810×20)，T＝0.00894。

302、根据形状参数确定相应的空间模型；

根据在步骤201出计算得出的手机所在空间的体积900立方米和表面积810平方米从手机内预置的声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射表中获取相应的声音器件参数，如表3所示，范围落在空间模型为房间对应的参数范围内；

在根据空间模型，即房间从声音播放装置内预置的空间模型和DSP优化算法索引的映射表中获取相应的空间模型，从表4中可以得出，房间对应的是索引为A的DSP优化算法。

303、根据空间模型对应的DSP优化算法索引获取对应的DSP优化算法；

在步骤202中，已经根据空间模型房间获取了对应的DSP优化算法索引A，再根据索A引从声音播放装置内预置的DSP优化算法库中获取相应的DSP优化算法。

304、获取即将播放的数字音频信号；

获取即将播放的数字音频信号，具体的：

如果是通话状态，则先获取模拟音频信号，再将该模拟音频信号转换成数字音频信号；

如果是音乐播放状态，则直接获取数字音频信号。

305、向DSP优化算法输入相关参数，对数字音频信号进行优化；

向DSP优化算法输入在步骤201中测量的长度、宽度、高度和混响时间，DSP优化算法根据这些参数对数字音频信号进行优化。

306、输出经过优化后的数字音频信号；

如果手机是音乐播放状态，则将优化后的数字音频信号先转换成模拟音频信号，然后播放，经过优化的音乐效果更悠扬。

在本实施例中，通过在手机上安装一个超声波传感器，通过超声波传感器来测量声音播放装置所在空间的长度、宽度、高度以及空间墙面的平均吸声系数，并根据该形状参数计算空间的体积和表面积，进而计算根据该体积、表面积以及平均吸声系数计算混响时间，然后根据体积和表面积找到对应的空间模型和与该空间模型对应的DSP优化算法，再利用计算得到的长度、宽度、高度和混响时间参数，利用对应的DSP优化算法，对数字音频信号进行优化，使得该数字音频信号在当前空间里取得最好的音频播放效果，本发明即使对音乐一窍不通的用户也能达到同样的效果，方便了用户使用；本实施例以手机为例，但是本方案适用于各种音乐播放设备而不限于手机。

请参阅图4A、图4B，本发明实施例中一种声音播放装置的第四实施例，具体如下：

第一获取模块401，用于获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间；

第二获取模块402，用于根据第一获取模块401获取的形状参数确定相应的数字信号优化算法；

第三获取模块403，用于获取即将播放的数字音频信号；

优化模块404，用于根据第一获取模块401获取的形状参数以及混响时间对第三获取模块403获取的数字音频信号利用该数字信号优化算法进行优化；

输出模块405，用于输出经过优化后的数字音频信号，具体用于将转换模块转换后的模拟音频信号或者优化后的数字音频信号输出；

第二获取模块402具体用于：

根据第一获取模块401获取的形状参数从声音播放装置内预置的声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系中获取相应的空间模型，并根据获取的空间模型从声音播放装置内预置的数字信号优化算法库中获取相应的数字信号优化算法。

如图4B，第一获取模块401包括：

发射单元401a，用于发射超声波；

接收单元401b，用于接收由发射单元发出后折射返回的超声波；

计算单元401c，用于计算发射的超声波与接收的超声波的能量差以及发射超声波与接收超声波之间的时间差，并且根据该能量差计算声音播放装置所在空间墙面的平均吸声系数，根据时间差计算声音播放装置所在空间的形状参数，然后根据该形状参数计算声音播放装置所在空间的体积和表面积，再根据平均吸声系数、体积以及表面积计算混响时间；

第二获取模块402包括：

第一获取单元402a，用于根据第一获取模块401获取的体积和表面积从声音播放装置内预置的声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系中获取相应的声音器件参数；

第二获取单元402b，用于根据第一获取单元获取的声音器件参数从该声音播放装置内预置的空间模型和DSP优化算法索引的映射关系中获取相应的空间模型；

第三获取单元402c，用于根据第二获取单元获取的空间模型从声音播放装置内预置的数字信号优化算法库中获取相应的数字信号优化算法；

本实施例中声音播放装置还包括：

接收模块406，用于接收模拟音频信号；

转换模块407，用于将接收模块406接收的模拟音频信号转换成数字音频信号，以及将数字音频信号转换成模拟音频信号。

在本实施例中，通过第一获取模块获取声音播放装置所在空间的长度、宽度、高度以及空间墙面的平均吸声系数，并根据该形状参数计算空间的体积和表面积，进而计算根据该体积、表面积以及平均吸声系数计算混响时间，然后根据体积和表面积找到对应的空间模型和与该空间模型对应的DSP优化算法，再利用计算得到的长度、宽度、高度和混响时间参数，利用对应的DSP优化算法，对数字音频信号进行优化，使得该数字音频信号在当前空间里取得最好的音频播放效果，本发明即使对音乐一窍不通的用户也能达到同样的效果，方便了用户使用。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的音效调节方法以及声音播放装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，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发明的限制。

Claims

1.一种音效调节方法，其特征在于，包括：

获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间；

根据所述形状参数确定相应的数字信号优化算法；

获取即将播放的数字音频信号；

根据所述形状参数以及所述混响时间对所述数字音频信号利用所述数字信号优化算法进行优化；

输出经过优化后的数字音频信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述形状参数确定相应的数字信号优化算法具体为：

根据所述形状参数从所述声音播放装置内预置的空间模型和数字信号优化算法索引的映射关系中获取相应的空间模型，并根据所述空间模型从所述声音播放装置内预置的数字信号优化算法库中获取所述相应的数字信号优化算法。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取声音播放装置所在空间的形状参数，以及混响时间的步骤具体为：

通过声音播放装置接收由设置于所述声音播放装置中的超声波传感器发射出的超声波折射后返回的超声波来获取所述超声波传感器发射出的超声波的能量和所述超声波折射后返回的能量之间的能量差，以及所述超声波传感器发射出超声波的时间与所述超声波折射后返回的时间之间的时间差；

根据所述时间差获取所述声音播放装置所在空间的形状参数；

根据所述形状参数获取所述空间的体积和表面积，并根据所述能量差获取所述声音播放装置所在空间墙面的平均吸声系数；

根据所述体积和表面积以及所述平均吸声系数获取混响时间。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据形状参数从所述声音播放装置内预置的空间模型和数字信号优化算法索引的映射关系中获取相应的空间模型的步骤具体为：

根据所述体积和表面积从所述声音播放装置内预置的声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系中获取相应的声音器件参数；

根据所述声音器件参数从所述声音播放装置内预置的空间模型和数字信号优化算法索引的映射关系中获取相应的空间模型。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述获取即将播放的数字音频信号的步骤包括：

接收模拟音频信号；

将所述模拟音频信号转换成数字音频信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述输出经过优化后的数字音频信号具体为：

将经过优化后的数字音频信号转换成模拟音频信号并输出。

7.一种声音播放装置，其特征在于，包括：

第二获取模块，用于根据所述形状参数确定相应的数字信号优化算法；

第三获取模块，用于获取即将播放的数字音频信号；

优化模块，用于根据所述形状参数以及所述混响时间对所述数字音频信号利用所述数字信号优化算法进行优化；

输出模块，用于输出经过优化后的数字音频信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：

发射单元，用于发射超声波；

接收单元，用于接收由发射单元发出后折射返回的超声波；

计算单元，用于计算发射的超声波与接收的超声波的能量差以及发射超声波与接收超声波之间的时间差，并且根据所述能量差计算声音播放装置所在空间墙面的平均吸声系数，根据所述时间差计算声音播放装置所在空间的形状参数，根据所述形状参数计算所述空间的体积和表面积，并根据所述平均吸声系数以及所述体积和表面积计算混响时间。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

第一获取单元，用于根据所述体积和表面积从所述声音播放装置内预置的声音播放装置所在空间的体积、表面积和空间模型的映射关系中获取相应的声音器件参数；

第二获取单元，用于根据所述声音器件参数从所述声音播放装置内预置的空间模型和数字信号优化算法索引的映射关系中获取相应的空间模型；

第三获取单元，用于根据所述空间模型从所述声音播放装置内预置的数字信号优化算法库中获取相应的数字信号优化算法。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块包括：

接收单元，用于接收模拟音频信号；

转换单元，用于将接收模块接收的模拟音频信号转换成数字音频信号。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述转换单元还用于将优化后的数字音频信号转换成模拟音频信号；

所述输出模块具体用于将转换模块转换后的模拟音频信号或者优化后的数字音频信号输出。