CN102195581A - 数字音频信号的音量调整方法 - Google Patents

Abstract

一种数字音频信号的音量调整方法。此方法包括根据音频输入信号，以检测电平。根据检测电平，以决定增益值。以及根据增益值与音频输入信号，以输出一音频输出信号。根据本发明，弱音频信号(例如背景噪音)在静音期间将被抑制，以减少对人类听觉的干扰。

Description

数字音频信号的音量调整方法

技术领域

本发明是有关于音频信号的音量调整方法，特别是关于峰值或能量电平较弱的音频信号的音量调整方法，以降低多媒体***中的背景噪音。

背景技术

图1显示传统的多媒体音频处理***的平面图。如图1所示，传统的多媒体音频处理***10包括调谐器102、多个模拟转数字转换器(analog todigital convener，以下简称ADC)104、解调器106(例如声音中频(sound If，SIF)解调器)、模拟输入108、数字输入110、解码器112、数字音频信号处理装置114、数字转模拟转换器(digital to analog convener，以下简称DAC)116与数字输出118。音频输入的来源可从调谐器102、模拟输入108或数字输入110而取得。由调谐器102与模拟输入108所输入的音频输入为模拟音频源，且可借助于ADC 104作模拟转数字的转换。在数字化后，调谐器102所输入的音频源进一步借助于解调器106作解调。由数字输入110所输入的音频在传输至数字音频处理装置114之前，需将其解码。数字音频信号处理装置114可处理由调谐器102、模拟输入108和/或数字输入110所输入的音频输入。最后，音频信号将由数字音频信号处理装置114传输至DAC 116或数字输出118。

然而，模拟信号在传送与处理期间易受到噪声的干扰，而导致信号噪声比(signal noise ratio，SNR)下降。而且，人耳在有音乐或声音播放时，并不会察觉到背景噪音的存在。但是，当音乐或声音停止播放，则人耳便很容易察觉背景噪音的存在。

有鉴于此，本发明提出一种***可在正常音频降低时，判断是否为背景噪音且调整声音，以减少人耳的噪音干扰。

发明内容

本发明实施例的目的之一在于提供一种数字音频信号处理***与方法，用以抑制与减低音量非常弱的音频来源的音频信号，以降低背景噪音对多媒体音频***的干扰。

根据上述目的，数字音频信号处理装置包括根据音频输入信号以检测电平的电平检测器、根据检测的电平以决定增益值的增益表以及根据增益值与音频输入信号以输出音频输出信号的增益控制器。

根据上述目的，数字音频信号的音量调整方法包括根据音频输入信号，检测电平；根据检测电平，决定增益值；以及根据增益值与音频输入信号，输出音频输出信号。

附图说明

图1的平面图是显示一传统的音频信号处理***。

图2的方块图是显示根据本发明的一数字音频信号处理装置。

图3的关系图是显示增益值与音频输入信号的检测电平的关系。

图4的流程图是显示根据本发明的一实施例的音频信号处理方法。

图5的流程图是显示根据本发明的另一实施例的音频信号处理方法。

【主要元件符号说明】

10    传统的音频处理***

102   调谐器

104   模拟转数字转换器

106   解调器

108   模拟输入

110   数字输入

112   解码器

114   数字音频信号处理装置

116   数字转模拟转换器

118   数字输出

20    数字音频信号处理装置

202   滤波器

204   峰值电平检测器

206   增益表

208   增益控制器

402-410  步骤

502-514  步骤

thd0～thd4  电平

具体实施方式

图2的方块图显示根据本发明的一实施例的数字音频信号处理装置。如图2所示，数字音频信号处理装置20包括滤波器202、峰值电平检测器204、增益表206与增益控制器208。当数字音频信号处理装置20接收音频输入信号时，滤波器202将滤除高频的部分，这是因为人耳对频率高过20KHz的声音较不敏感。根据一优选实施例，滤波器202可为低通滤波器或带通滤波器。接下来，将滤过的音频输入信号传输至峰值电平检测器204，以检测滤过的音频输入信号的峰值。根据由峰值电平检测器206所检测的峰值电平，数字音频信号处理装置20可查阅增益表，以决定增益值。然后根据增益值与音频输入信号，增益控制器208将可输出音频输出信号。在一优选实施例中，音频输出信号为音频输入信号乘上增益值的乘积。

本发明另有一实施例，其所采用的数字音频处理装置，除了将图2的数字音频处理装置20的峰值电平检测器替换为能量电平检测器之外，其余架构均与数字音频处理装置20相同，且所采用的增益表所提供的增益值，可对应于滤过的音频输入信号的能量电平。接下来，本实施例的数字音频信号处理装置将可根据能量电平检测器所检测到的能量电平，查阅上述增益表，以决定增益值。在其它实施例中，本发明也可采用相似于图2所示架构的数字音频信号处理装置，但是以由滤波器所滤过的音频信号(非原始音频输入信号)与增益值相乘的乘积为其音频输出信号。

图3为增益值与音频输入信号的检测峰值的关系图。如图3所示，在一优选实施例中，可借助于五个不同的电平(thd0～thd4)，将音频输入信号的检测峰值区分为六个区间。基本上，图3所示的曲线显示本发明的数字音频信号处理装置的增益控制器可抑制峰值电平较低的信号。图3所示的例示实施例显示了，对于检测峰值电平位于thd0与thd4之间的音频信号而言，其所检测到的电平愈低，信号被抑制的程度愈大。如图3所示，对于本实例，检测电平低于thd4的检测信号的峰值电平，其增益均为一预定的最低限定增益值，-18dB。需注意的是，在不同的实施例中，可将检测峰值电平根据不同实施例的需要而分为少于或多于五个区间。且更进一步的说，对于本发明中采用能量电平检测器而非峰值检测器的数字音频信号处理装置而言，图3所示的曲线图在此类实施例中可表示增益值与检测能量电平的关系。

图4的流程图显示根据本发明的数字模拟信号处理方法。如图4所示，本发明的数字模拟信号处理***在步骤402接收音频输入信号。音频输入信号可为模拟或数字信号，或者是用于不同***的不同类型的标准信号。在步骤404，为了在后续的过程中取得较佳的结果，将音频输入信号先行过滤，例如在此实施例中是滤除音频输入信号的高频的部分。在步骤406，检测滤过的音频信号的峰值电平。在步骤408，根据检测峰值电平，决定增益值：其中决定增益值的方法之一，可为参考对应于检测峰值电平的增益表。在步骤410，根据增益值与音频输入信号，输出调整音量后的音频输出信号。举例来说，音频输出信号可借助于在增益控制器中将增益值乘上音频输入信号所产生。由于增益值为一抑制值(例如为一小于单位增益的值)，所以音频输出信号的值将会降低。对于峰值检测值低于预定临界值的音频输入信号，本发明的设计是尽可能减低相应的增益值，以减低音频输出信号音量或甚至达到静音。

本发明在其它实施例中，在步骤406可采用不同作法，例如可以音频输入信号的能量电平取代其峰值电平作为检测对象。在此类实施例中，步骤408可相应改为根据检测能量电平，以决定增益值。另外在一些其它的实施例中，步骤410可改变为输出由增益值乘上滤过的音频输入信号(由步骤404所产生)的乘积。

本发明中的增益值可另根据音频信号的电平持续衰弱的时间长短来决定。此操作将采用状态值。图5的流程图显示根据本发明的另一实施例的音频信号处理方法。如图5所示，在步骤502中将初始状态值设为0(state＝0)，不抑制音频输出信号的音量，意即对应的增益值为单位增益。在步骤504，根据不同的设计，检测音频输入信号的峰值电平或能量电平。如果检测电平大于初始状态临界电平(thd0)，则状态值维持为0且跳回步骤502，再进行下一个观察周期。如果检测电平没有大于初始状态临界电平(thd0)，则执行步骤508。在步骤508，将更进一步检测电平是否低于目前状态临界电平。如果检测电平小于目前状态临界电平，则执行步骤512；否则，则执行步骤510。在步骤512，在状态值超过预定上限之前，状态值将不断的加一并且根据状态值设定音频信号的增益值。接下来，跳回步骤504以进行下一个观察周期。在步骤508，检测信号是否低于目前状态临界电平。在步骤510，则进一步检测电平是否高于前一个状态临界电平。因此，如果检测到的电平不高于前一个状态临界电平，则流程跳回步骤504以进行下一个观察周期，且根据目前状态值设定增益值；若检测电平高于前一个临界电平，则在步骤514中将状态值减一，表示此时检测电平(不论峰值电平或能量电平(音量电平))在不断地增加。此外，如果状态值达到上限，且检测电平低于目前状态(上限状态)对应的临界电平，则在步骤512将维持相同的状态值，因为此时可推知音频信号非常的微弱，这表示可能为静音期间的背景杂音，因此将对应的增益值设定为预定的最低限定值，以降低音频输出信号的音量。

请继续参考图5。在步骤506，当察觉到检测的电平高于初始状态临界电平(thd0)，便可判断音频输入信号不在静音期。而在步骤502，将增益设回为单位增益而不对音频输出信号音量进行抑制或降低。

总而言之，本发明提供一种有效的音频信号处理，在静音期间抑制与降低微弱信号的音量(因其可能为背景噪音)。本发明在一些实施例中，根据检测到的音频输入信号的峰值电平或能量电平来决定增益值(抑制值)；而在另外一些实施例中，则参考检测到的电平持续位于低电平的时间有多长，以决定增益值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离发明所公开的精神所完成的等效改变或修饰，均应包含在所附权利要求内。

Claims (20)

1.一种数字音频信号处理装置，包括：

一电平检测器，用以检测一音频输入信号的电平；

一增益表，其是根据该检测到的电平决定一增益值；以及

一增益控制器，其是根据该增益值与该音频输入信号，输出一音频输出信号。

2.如权利要求1所述的数字音频信号处理装置，其中该电平检测器为一峰值电平检测器，其用于检测该音频输入信号的一峰值电平，且该增益表是根据该检测到的峰值电平决定一增益值。

3.如权利要求1所述的数字音频信号处理装置，其中该电平检测器为一能量电平检测器，其用于检测该音频输入信号的一能量电平，且该增益表是根据该检测到的能量电平决定一增益值。

4.如权利要求1所述的数字音频信号处理装置，其还包括：

一滤波器，用以过滤该音频输入信号，且输出一滤过的音频输入信号，其中该电平检测器是用于检测该滤过的音频输入信号。

5.如权利要求4所述的数字音频信号处理装置，其中该滤波器为一低通滤波器。

6.如权利要求1所述的数字音频信号处理装置，其中该音频输出信号为该增益值乘上该音频输入信号的乘积。

7.如权利要求1所述的数字音频信号处理装置，其中该数字音频信号处理装置是应用至一多媒体***。

8.如权利要求7所述的数字音频信号处理装置，其中当该音频输入信号的电平低于一预定临界值时，使用该增益控制器抑制该音频输出信号。

9.如权利要求7所述的数字音频信号处理装置，其中当该音频输入信号低于一预定临界值时，使用该增益控制器使该音频输出信号为静音。

10.一种用于数字音频信号的音量调整方法，包括：

检测一音频输入信号的电平；

根据该检测到的电平决定一增益值；以及

根据该增益值与该音频输入信号，输出一音频输出信号。

11.如权利要求10所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中检测一音频输入信号的电平的步骤包括检测该音频输入信号的峰值电平，以及根据该检测到的电平决定一增益值的步骤包括根据该检测到的峰值电平决定一增益值。

12.如权利要求10所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中检测一音频输入信号的电平的步骤包括检测该音频输入信号的能量电平，且根据该检测到的电平决定一增益值的步骤包括根据该检测到的能量电平决定一增益值。

13.如权利要求10所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其还包括：

借助于一滤波器过滤该音频输入信号，以减少该音频输入信号的噪声。

14.如权利要求10所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中根据该增益值与该音频输入信号输出一音频输出信号的步骤包括输出将该音频输入信号乘上该增益值的乘积。

15.如权利要求14所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中当该音频输入信号的电平低于一预定临界值时，该增益值为一抑制值以抑制该音频输出信号的音量。

16.如权利要求14所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中当该音频信号的电平低于一预定临界值时，该增益值为一抑制值以使该音频输出信号为静音。

17.如权利要求10所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中检测一音频输入信号的电平的步骤是在多个预定周期中的每个预定周期进行；该方法还包括：

根据该检测到的电平调整一状态值；

其中决定一增益值的步骤，还包括：

根据该音频输入信号的该状态值，以决定一增益值。

18.如权利要求17所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中调整一状态值的步骤包括当该检测电平低于一临界值时，增加一状态值。

19.如权利要求17所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中一高状态值对应于一低增益值。

20.如权利要求17所述的用于数字音频信号的音量调整方法，其中当该检测电平高于该预定值，则将该状态值设置为0。

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