CN105632509B - 一种音频处理方法和音频处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频处理方法和音频处理装置，其中，一种音频处理方法包括：获取需要处理的音频数据；对音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理，得到音频数据的高频分量；对音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理，得到音频数据的低频分量；获取该低频分量的前N位数值，并将前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与传递系数进行卷积运算处理后求和并进行M阶滤波运算，得到低频分量的高频段数据；生成高频段数据的一次谐波和二次谐波并进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；将上述音频数据的高频分量和虚拟低音数据进行逻辑加法运算后输出处理后的音频数据；本发明提供的技术方案能够有效提高音频的低音效果。

Description

一种音频处理方法和音频处理装置

技术领域

本发明涉及音频领域，具体涉及一种音频处理方法和音频处理装置。

背景技术

音频是多媒体设备的重要部分，声音的好坏能够直接影响到用户的感受，因此，没有好的声音，即使多媒体设备的应用再多也是有缺陷的。

随着用户对多媒体设备(例如智能电视、手持设备以及其它电子设备)的体积和外形的要求，目前多媒体设备也越来越往轻、薄的方向发展，然而，这使得多媒体设备的喇叭尺寸也受到了极大的限制，尺寸的限制造成了喇叭谐振频率较高，因此不可能辐射出低于其谐振频率的信号分量，从而导致音频的低音部分的缺失。虽然，通过为多媒体设备配置低音炮音箱能够还原音频的低音部分，然而，由于低音炮音箱的价格通常较高，为多媒体设备配置低音炮音箱无疑增加了用户成本，同时，低音炮音箱的体积通常较大，也不便于用户携带。

发明内容

本发明提供一种音频处理方法和音频处理装置，用于提高音频的低音效果。

本发明第一方面提供一种音频处理方法，包括：

获取需要处理的音频数据；

对上述音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理，得到上述音频数据的高频分量；

对上述音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理，得到上述音频数据的低频分量；

获取上述低频分量的前N位数值，其中，上述N为偶数；

将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

将上述求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到上述低频分量的高频段数据，其中，上述M大于或等于2；

生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

将上述一次谐波和上述二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

将上述音频数据的高频分量和上述虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

输出上述处理后的音频数据。

本发明另一方面提供一种音频处理装置，包括：

第一获取单元，用于获取需要处理的音频数据；

高通滤波单元，用于对上述音频数据进行高通滤波处理；

第一增益控制单元，用于对上述高通滤波单元处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到上述音频数据的高频分量；

低通滤波单元，用于对上述音频数据进行低通滤波处理；

第二增益控制单元，用于对上述低通滤波单元处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到上述音频数据的低频分量；

第二获取单元，用于获取上述低频分量的前N位数值，其中，上述N为偶数；

卷积求和单元，用于将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

滤波运算单元，用于将上述卷积求和单元求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到上述低频分量的高频段数据，其中，上述M大于或等于2；

生成单元，用于生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

卷积运算单元，用于将上述一次谐波和上述二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

计算单元，用于将上述第一增益控制单元输出的高频分量和上述卷积运算单元输出的虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

输出单元，用于输出上述计算单元处理后的音频数据。

从本发明上述技术方案可知，本发明利用人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调这一生理学特征，通过对音频数据进行高通滤波处理、低通滤波出和增益控制处理获得音频数据的高频分量和低频分量，并获取音频数据的低频分量的前N位数值进行卷积运算求和、M阶滤波处理以及谐波处理，得到虚拟低音数据，再将先前获得的音频的高频分量和虚拟低音数据进行逻辑加法运算，从而得到处理后的音频数据，经过本发明技术方案，由于处理后的音频数据包含经处理得到的虚拟低音数据，因此能够改善音频数据的低音频率的重现，有效提高音频的低音效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种音频处理方法一个实施例流程示意图；

图2为本发明提供的一种音频处理方法另一个实施例流程示意图；

图3为本发明提供的一种音频处理装置一个实施例结构示意图；

图4为本发明提供的一种音频处理装置另一个实施例结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面对本发明实施例中的一种音频处理方法进行描述，请参阅图1，本发明实施例中的音频处理方法包括：

101、获取需要处理的音频数据；

本发明实施例中，音频处理装置从多媒体设备获取需要处理的音频数据，其中，需要处理的音频数据是指即将播放的音频数据或者即将被推送到其它应用的音频数据。

可选的，音频处理装置获取高清晰度多媒体接口(HDMI，High DefinitionMultimedia Interface)信号，并从HDMI信号中分离出音频数据并存入XY存储器中，在需要处理时从XY存储器中读取音频数据。需要说明的是，本发明实施例中的XY存储器是一种高性能的存储器***，其可以被配置成同时读取两个源操作数和在一个周期中写一个目的操作数，从而极大提高了数据的存储效率。

可选的，对于双声道的音频数据，音频处理装置从多媒体设备获取左通道音频数据和右通道音频数据(例如从前述XY存储器中读取左通道音频数据和右通道音频数据)，并分别针对左通道音频数据和右通道音频数据执行后续的方法流程。

102、对上述音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理，得到上述音频数据的高频分量；

本发明实施例中，对音频数据进行高通滤波处理主要是将音频数据与一组预先设定的滤波器系数进行乘法累加运算，实现将音频数据的低频分量滤除的效果，其中，该滤波器系数根据实际需要的高通滤波效果进行设定。增益控制处理主要是将经过高通滤波处理后的数据乘以预先设定的增益系数，其中，该增益系数根据实际需要的增益效果进行设定。具体地，对音频数据的高通滤波处理和增益控制处理可以参照现有的高通滤波技术和增益控制技术实现，此处不再赘述。

可选的，若音频处理装置采用的ARC处理器架构，则可通过ARC处理器特有的内嵌汇编代码和64位累加器完成上述高通滤波处理过程，以充分利用ARC处理器的64位累加器减少多项式运算中对中间结果的保存，简化赋值语句优化算法结构，提高运算效率。

103、对上述音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理，得到上述音频数据的低频分量；

本发明实施例中，对音频数据进行低通滤波处理主要是将音频数据与一组预先设定的滤波器系数进行乘法累加运算，实现将音频数据的高频分量滤除的效果，其中，该滤波器系数根据实际需要的低通滤波效果进行设定。增益控制处理主要是将经过低通滤波处理后的数据乘以预先设定的增益系数，其中，该增益系数根据实际需要的增益效果进行设定。具体地，对音频数据的低通滤波处理和增益控制处理可以参照现有的低通滤波技术和增益控制技术实现，此处不再赘述。

可选的，若音频处理装置采用的ARC处理器架构，则可通过ARC处理器特有的内嵌汇编代码和64位累加器完成上述低通滤波处理过程，以充分利用ARC处理器的64位累加器减少多项式运算中对中间结果的保存，简化赋值语句优化算法结构，提高运算效率。

104、获取上述低频分量的前N位数值，其中，上述N为偶数；

可选的，上述N取大于或等于6的偶数值。当然，上述N也可以取小于6的偶数值，此处不作限定。

举例说明，当上述N取6时，则音频处理装置获取步骤103输出的低频分量的前6位数值。

105、将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

本发明实施例中，音频处理装置将步骤104获得的前N位数值中的前N/2位数值与预设的传递系数进行卷积运算处理，假设将处理后得到的数据称为第一数据，将步骤104获得的前N位数值中的后N/2位数值与该传递系数进行卷积运算处理，假设将处理后得到的数据称为第二数据，再将第一数据和第二数据进行求和。

具体的，上述卷积运算可参考现有卷积运算公式实现，此处不再赘述。

106、将上述求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到上述低频分量的高频段数据；

其中，上述M大于或等于2。

举例说明的，假设上述M取2，则音频处理装置将步骤105求和得到的数据进行2阶滤波运算，可选的，音频处理装置先将步骤105求和得到的数据进行1阶滤波运算，再将1阶滤波运算输出的数据进行2阶滤波运算。

107、将平滑滤波处理后的高频段数据通过谐波生成器，生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

本发明实施例中，音频处理装置通过谐波生成器获取步骤106获得的低频分量的高频段数据的一次谐波和二次谐波。本发明实施例中的谐波生成器由一组特定的谐波生成系数和以谐波生成系数为基础的二次多项式运算组成。具体的，谐波生成器的原理和结构可以参照已有的谐波生成器，此处不再赘述。

可选的，为了进一步降低噪声干扰，可以在生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波之前，先对步骤106输出的高频段数据进行平滑滤波处理，例如通过反馈器对步骤106输出的高频段数据进行平滑滤波处理，再生成经过平滑滤波处理后的高频段数据的一次谐波和二次谐波。

108、将上述一次谐波和二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

具体的，上述卷积运算可参考现有卷积运算公式实现，此处不再赘述。

109、将上述音频数据的高频分量和上述虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

本发明实施例中，音频处理装置将步骤102得到音频数据的高频分量和步骤108得到的虚拟低音数据进行逻辑加法运算，整合成一帧完整的音频数据。

可选的，若上述逻辑加法运算的结果大于16位有符号最大正整数(或小于16位有符号最小负整数)，则取该16位最大正整数(或该16位最小负整数)作为处理后的音频数据。

110、输出上述处理后的音频数据；

具体的，音频处理装置可以将步骤109得到的音频数据输出到功放中并驱动扬声器输出经过该音频数据，或者，音频处理装置可以将步骤109得到的音频数据输出到其它应用中，以便其它应用基于该音频数据进行处理，此处不作限定。

可选的，本发明实施例向用户提供虚拟低音控制接口，用户通过该虚拟低音控制接口可对虚拟低音进行配置和管理，例如，通过该虚拟低音控制接口控制虚拟低音功能的开启和关闭，当用户打开虚拟低音功能时，图1所实施中的方法流程才会执行，当用户关闭虚拟低音功能时，音频处理装置在获取音频数据(例如从XY存储器中读取音频数据，该XY存储器中存储从HDMI信号中分离出来的音频数据)后，直接写入功放中并通过扬声器输出该音频数据。进一步，用户还可以通过该虚拟控制接口对虚拟低音的低音效果进行调整，例如，通过该虚拟低音控制接口向音频处理装置发送虚拟低音控制指令，该虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数，以便音频处理装置在接收到该虚拟低音控制指令后，根据该虚拟低音控制指令调整传递***，并在图1所示实施例的步骤105中，将步骤104获取的低频分量的前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。可选的，上述对虚拟低音的配置和管理可以通过HDMI接口的消费电子控制通道(CEC，Consumer Electronics Control)实现，以提高命令传输效率，HDMI接口的CEC能够作为自定义命令的传输通道来传输多种控制命令，命令的执行主要通过表1所示的自定义协议实现。

表1

SYNC

SN

Len

CMD

CRC

在表1中，SYNC字段为数据包包头同步字节，通常SYNC字段的固定取值为Ox5A5A；SN字段的长度为16bit，其中，SN字段中的前12bit位表示传输数据包序列号，每次发送累加，SN字段中的后4bit位表示标识码，用于指示重传或响应，需要说明的是，如果传输数据包为确认字符(ACK，Acknowledgement)数据包时，SN字段的值不累加；Len字段用于指示数据长度，数据包的最大长度限制为256字节；CMD字段用于承载控制命令字；CRC字段用于承载循环冗余校验码(CRC，Cyclic Redundancy Check)。具体的，虚拟低音控制指令的传输可靠性主要通过以下机制保证：

数据发送：将需要发送的数据打包为数据包；将SN字段的值加一；根据数据包的SN字段判断该数据包是否为需要应答的数据包，如果是不需要应答的数据包，则通过HDMI接口的CEC层发送该数据包，如果是需要应答的数据包，则通过HDMI接口的CEC层发送该数据包，并将该数据包保存在超时管理队列中等待应答包，如果收到该数据包的应答包，则将该数据包移除超时管理队列，如果在超时后未收到该数据包的应答包，则重传该数据包并重新计时，直至接收到该数据包的应答包，或者，在重传该数据包三次后仍然未收到该数据包的应答包，退出该数据包的发送流程，并向虚拟低音应用层汇报此发送失败信息，完成错误处理。

数据接收：当接收到数据包时，对该数据包进行CRC校验，若CRC校验错误，则丢弃该数据包，若CRC校验正确，则根据该数据包中的的SN字段判断是否该数据包是否为应答包，如果该数据包为应答包，则将超时管理队列中的相应的数据包删除，如果该数据包不为应答包，则进一步判断该数据包是否需要应答，若需要应答，则通过HDMI接口的CEC层完成应答，然后将数据包传递给虚拟低音应用层进行解析和控制操作处理，若不需要应答，则直接将数据包传递给虚拟低音应用层进行解析和控制操作处理。

可选的，本发明实施例中的音频处理装置可以集成在模块电视中，模式电视包括显示屏端和智能卡端两部分，显示屏端和智能卡端之间为活动链接，智能卡端可以通过插槽与显示端适配连接，显示屏端是数据展示部分，包括图像和声音的输出等。具体的，上述音频处理装置集成在模块电视的显示屏端，当模块电视的显示屏端上电启动后，在初始后阶段往声卡驱动器中注册本发明实施例中的音频处理装置，显示屏端声卡驱动器从HDMI信号中分离出音频数据存入XY存储器中，如果在声卡驱动器中由注册过上述音频处理装置，则通过上述音频处理装置执行图1所示的方法流程，如果在声卡驱动器中由没有注册上述音频处理装置，则将XY存储器中的音频数据写入功放并通过扬声器输出。进一步，将对音频处理装置的功能管理集成在上述模块电视的智能卡端，用户可以通过上述模块电视的智能卡端对音频处理装置的虚拟低音实现灵活的管理和配置。

需要说明的是，本发明实施例中的音频处理装置也可以集成在其它多媒体设备(例如手持设备、车载终端等)，当然，上述音频处理装置也可以是独立于多媒体设备，并能够通过有线方式或无线方式与该多媒体设备进行通讯的装置，此处不作限定。

从本发明上述技术方案可知，本发明利用人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调这一生理学特征，通过对音频数据进行高通滤波处理、低通滤波出和增益控制处理获得音频数据的高频分量和低频分量，并获取音频数据的低频分量的前N位数值进行卷积运算求和、M阶滤波处理以及谐波处理，得到虚拟低音数据，再将先前获得的音频的高频分量和虚拟低音数据进行逻辑加法运算，从而得到处理后的音频数据，经过本发明技术方案，由于处理后的音频数据包含经处理得到的虚拟低音数据，因此能够改善音频数据的低音频率的重现，有效提高音频的低音效果。

由于音频数据的数据类型通常为浮点数，考虑到多媒体设备处理浮点数效率比较低，为了提高运算速度，本发明实施例中将浮点型的音频数据转化为整数型的音频数据后再进行处理。请参阅图2，本发明实施例中的音频处理方法，包括：

201、获取需要处理的音频数据；

本发明实施例中，音频处理装置从多媒体设备获取需要处理的音频数据，其中，需要处理的音频数据是指即将播放的音频数据或者即将被推送到其它应用的音频数据。

可选的，音频处理装置获取HDMI信号，并从HDMI信号中分离出音频数据并存入XY存储器中，在需要处理时从XY存储器中读取音频数据。需要说明的是，本发明实施例中的XY存储器是一种高性能的存储器***，其可以被配置成同时读取两个源操作数和在一个周期中写一个目的操作数，从而极大提高了数据的存储效率。

可选的，对于双声道的音频数据，音频处理装置从多媒体设备获取左通道音频数据和右通道音频数据(例如从前述XY存储器中读取左通道音频数据和右通道音频数据)，并分别针对左通道音频数据和右通道音频数据执行后续的方法流程。

202、将上述音频数据乘以预设倍数；

本发明实施例中，音频数据的数据类型为浮点数，当步骤201获取音频数据后，音频处理装置将步骤201获取的音频数据乘以预设倍数，即，将音频数据的小数点右移，以将浮点型的音频数据转换为整数型的音频数据。具体地，上述倍数根据实际的音频数据的数据精度进行设定，例如，假如音频数据的精度设置为精确到小数点后三位，则上述倍数可以设置为1000，当步骤201获取音频数据后，音频处理装置将步骤201获取的音频数据乘以1000，以保证将该音频数据转换为整数型的音频数据。

203、对上述音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理，得到上述音频数据的高频分量；

本发明实施例中，对步骤202转换得到的整数型的音频数据进行高通滤波处理和增益控制处理。

具体的，上述高频滤波处理主要是将音频数据与一组预先设定的滤波器系数进行乘法累加运算，实现将音频数据的低频分量滤除的效果，其中，该滤波器系数根据实际需要的高通滤波效果进行设定。上述增益控制处理主要是将经过高通滤波处理后的数据乘以预先设定的增益系数，其中，该增益系数根据实际需要的增益效果进行设定。具体地，对音频数据的高通滤波处理和增益控制处理可以参照现有的高通滤波技术和增益控制技术实现，此处不再赘述。

可选的，若音频处理装置采用的ARC处理器架构，则可通过ARC处理器特有的内嵌汇编代码和64位累加器完成上述高通滤波处理过程，以减少赋值语句优化算法结构，提高运算效率。

204、对上述音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理，得到上述音频数据的低频分量；

本发明实施例中，对步骤202转换得到的整数型的音频数据进行低通滤波处理和增益控制处理。

具体的，上述低通滤波处理主要是将音频数据与一组预先设定的滤波器系数进行乘法累加运算，实现将音频数据的高频分量滤除的效果，其中，该滤波器系数根据实际需要的低通滤波效果进行设定。上述增益控制处理主要是将经过低通滤波处理后的数据乘以预先设定的增益系数，其中，该增益系数根据实际需要的增益效果进行设定。具体地，对音频数据的低通滤波处理和增益控制处理可以参照现有的低通滤波技术和增益控制技术实现，此处不再赘述。

可选的，若音频处理装置采用的ARC处理器架构，则可通过ARC处理器特有的内嵌汇编代码和64位累加器完成上述低通滤波处理过程，以充分利用ARC处理器的64位累加器减少多项式运算中对中间结果的保存，简化赋值语句优化算法结构，提高运算效率。

205、获取上述低频分量的前N位数值，其中，上述N为偶数；

可选的，上述N取大于或等于6的偶数值。当然，上述N也可以取小于6的偶数值，此处不作限定。

举例说明，当上述N取6时，则音频处理装置获取步骤204输出的低频分量的前6位数值。

206、将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

本发明实施例中，音频处理装置将步骤205获得的前N位数值中的前N/2位数值与预设的传递系数进行卷积运算处理，假设将处理后得到的数据称为第一数据，将步骤205获得的前N位数值中的后N/2位数值与该传递系数进行卷积运算处理，假设将处理后得到的数据称为第二数据，再将第一数据和第二数据进行求和。

具体的，上述卷积运算可参考现有卷积运算公式实现，此处不再赘述。

207、将上述求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到上述低频分量的高频段数据；

其中，上述M大于或等于2。

举例说明的，假设上述M取2，则音频处理装置将步骤206求和得到的数据进行2阶滤波运算，可选的，音频处理装置先将步骤206求和得到的数据进行1阶滤波运算，再将1阶滤波运算输出的数据进行2阶滤波运算。

208、将平滑滤波处理后的高频段数据通过谐波生成器，生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

本发明实施例中，音频处理装置通过谐波生成器获取步骤207获得的低频分量的高频段数据的一次谐波和二次谐波。本发明实施例中的谐波生成器由一组特定的谐波生成系数和以谐波生成系数为基础的二次多项式运算组成。具体的，谐波生成器的原理和结构可以参照已有的谐波生成器，此处不再赘述。

可选的，为了进一步降低噪声干扰，可以在生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波之前，先对步骤207输出的高频段数据进行平滑滤波处理，例如通过反馈器对步骤207输出的高频段数据进行平滑滤波处理，再生成经过平滑滤波处理后的高频段数据的一次谐波和二次谐波。

209、将上述一次谐波和二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

具体的，上述卷积运算可参考现有卷积运算公式实现，此处不再赘述。

210、将上述音频数据的高频分量和上述虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

本发明实施例中，音频处理装置将步骤203得到音频数据的高频分量和步骤209得到的虚拟低音数据进行逻辑加法运算，整合成一帧完整的音频数据。

可选的，若上述逻辑加法运算的结果大于16位有符号最大正整数(或小于16位有符号最小负整数)，则取该16位最大正整数(或该16位最小负整数)作为处理后的音频数据。

211、将上述逻辑加法运算后得到的音频数据除以上述预设倍数；

音频处理数据将步骤210得到的音频数据除以预设倍数，其中，该倍数与步骤202中的倍数一致，以将整数型的音频数据还原为浮点型的音频数据。

212、输出上述处理后的音频数据；

具体的，音频处理装置可以将步骤211处理后的音频数据输出到功放中并驱动扬声器输出该音频数据，或者，音频处理装置可以将步骤211得到的音频数据输出到其它应用中，以便其它应用基于该音频数据进行处理，此处不作限定。

可选的，本发明实施例向用户提供虚拟低音控制接口，用户通过该虚拟低音控制接口可对虚拟低音进行配置和管理，例如，通过该虚拟低音控制接口控制虚拟低音功能的开启和关闭，当用户打开虚拟低音功能时，图2所实施中的方法流程才会执行，当用户关闭虚拟低音功能时，音频处理装置在获取音频数据(例如从XY存储器中读取音频数据，该XY存储器中存储从HDMI信号中分离出来的音频数据)后，直接写入功放中并通过扬声器输出该音频数据。进一步，用户还可以通过该虚拟控制接口对虚拟低音的低音效果进行调整，例如，通过该虚拟低音控制接口向音频处理装置发送虚拟低音控制指令，该虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数，以便音频处理装置在接收到该虚拟低音控制指令后，根据该虚拟低音控制指令调整传递***，并在图2所示实施例的步骤206中，将步骤205获取的低频分量的前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。可选的，上述对虚拟低音的配置和管理可以通过HDMI接口的CEC实现，以提高命令传输效率，HDMI接口的CEC能够作为自定义命令的传输通道来传输多种控制命令，命令的执行主要通过上述表1所示的自定义协议实现。

具体的，虚拟低音控制指令的传输可靠性主要通过以下机制保证：

数据发送：将需要发送的数据打包为数据包；将SN字段的值加一；根据数据包的SN字段判断该数据包是否为需要应答的数据包，如果是不需要应答的数据包，则通过HDMI接口的CEC层发送该数据包，如果是需要应答的数据包，则通过HDMI接口的CEC层发送该数据包，并将该数据包保存在超时管理队列中等待应答包，如果收到该数据包的应答包，则将该数据包移除超时管理队列，如果在超时后未收到该数据包的应答包，则重传该数据包并重新计时，直至接收到该数据包的应答包，或者，在重传该数据包三次后仍然未收到该数据包的应答包，退出该数据包的发送流程，并向虚拟低音应用层汇报此发送失败信息，完成错误处理。

数据接收：当接收到数据包时，对该数据包进行CRC校验，若CRC校验错误，则丢弃该数据包，若CRC校验正确，则根据该数据包中的的SN字段判断是否该数据包是否为应答包，如果该数据包为应答包，则将超时管理队列中的相应的数据包删除，如果该数据包不为应答包，则进一步判断该数据包是否需要应答，若需要应答，则通过HDMI接口的CEC层完成应答，然后将数据包传递给虚拟低音应用层进行解析和控制操作处理，若不需要应答，则直接将数据包传递给虚拟低音应用层进行解析和控制操作处理。

可选的，本发明实施例中的音频处理装置可以集成在模块电视中，模式电视包括显示屏端和智能卡端两部分，显示屏端和智能卡端之间为活动链接，智能卡端可以通过插槽与显示端适配连接，显示屏端是数据展示部分，包括图像和声音的输出等。具体的，上述音频处理装置集成在模块电视的显示屏端，当模块电视的显示屏端上电启动后，在初始后阶段往声卡驱动器中注册本发明实施例中的音频处理装置，显示屏端声卡驱动器从HDMI信号中分离出音频数据存入XY存储器中，如果在声卡驱动器中由注册过上述音频处理装置，则通过上述音频处理装置执行图1所示的方法流程，如果在声卡驱动器中由没有注册上述音频处理装置，则将XY存储器中的音频数据写入功放并通过扬声器输出。进一步，将对音频处理装置的功能管理集成在上述模块电视的智能卡端，用户可以通过上述模块电视的智能卡端对音频处理装置的虚拟低音实现灵活的管理和配置。

需要说明的是，本发明实施例中的音频处理装置也可以集成在其它多媒体设备(例如手持设备、车载终端等)，当然，上述音频处理装置也可以是独立于多媒体设备，并能够通过有线方式或无线方式与该多媒体设备进行通讯的装置，此处不作限定。

从本发明上述技术方案可知，本发明利用人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调这一生理学特征，通过对音频数据进行高通滤波处理、低通滤波出和增益控制处理获得音频数据的高频分量和低频分量，并获取音频数据的低频分量的前N位数值进行卷积运算求和、M阶滤波处理以及谐波处理，得到虚拟低音数据，再将先前获得的音频的高频分量和虚拟低音数据进行逻辑加法运算，从而得到处理后的音频数据，经过本发明技术方案，由于处理后的音频数据包含经处理得到的虚拟低音数据，因此能够改善音频数据的低音频率的重现，有效提高音频的低音效果。进一步，在获取到音频数据后，先将浮点型的音频数据转换为整数型的音频数据后再进行处理，能够有效提高运算速率，进而提高对音频数据的处理效率。

本发明实施例还提供一种音频处理装置，如图3所示，本发明实施例中的音频处理装置300，包括：

第一获取单元301，用于获取需要处理的音频数据；

高通滤波单元302，用于对第一获取单元301获取的音频数据进行高通滤波处理；

第一增益控制单元303，用于对高通滤波单元302处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到上述音频数据的高频分量；

低通滤波单元304，用于对第一获取单元301获取的音频数据进行低通滤波处理；

第二增益控制单元305，用于对低通滤波单元304处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到上述音频数据的低频分量；

第二获取单元306，用于获取上述低频分量的前N位数值，其中，上述N为偶数；

卷积求和单元307，用于将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

滤波运算单元308，用于将卷积求和单元307求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到上述低频分量的高频段数据，其中，上述M大于或等于2；

生成单元309，用于生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

卷积运算单元310，用于将上述一次谐波和上述二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

计算单元311，用于将第一增益控制单元303输出的高频分量和卷积运算单元310输出的虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

输出单元312，用于输出计算单元311处理后的音频数据。

可选的，在图3所示实施例的基础上，第一获取单元301具体用于：获取左通道音频数据和右通道音频数据；高通滤波单元302、第一增益控制单元303、低通滤波单元304、第二增益控制单元305、第二获取单元306、卷积求和单元307、滤波运算单元308、生成单元309、卷积运算单元310、计算单元311和输出单元312对上述左通道音频数据和上述右通道音频数据分别进行处理。具体的，在图3所示实施例的基础上，第一获取单元301包括：子获取单元，用于获取HDMI信号；音频分离存储单元，用于从上述HDMI信号中分离出音频数据并存入XY存储器中；读取单元，用于从上述XY存储器中读取音频数据。进一步，上述读取单元具体用于：从上述XY存储器中读取左通道音频数据和右通道音频数据；高通滤波单元302、第一增益控制单元303、低通滤波单元304、第二增益控制单元305、第二获取单元306、卷积求和单元307、滤波运算单元308、生成单元309、卷积运算单元310、计算单元311和输出单元312对上述左通道音频数据和上述右通道音频数据分别进行处理。

可选的，本发明实施例中的，音频处理装置还包括：平滑处理单元，用于对滤波运算单元308输出的高频段数据进行平滑滤波处理；生成单元309具体用于：将经上述平滑处理单元平滑滤波处理后的高频段数据，通过谐波生成器生成上述平滑处理单元输出的高频段数据的一次谐波和二次谐波。

可选的，本发明实施例中的音频处理装置还包括：

接收单元，用于接收虚拟低音控制指令，其中，上述虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数；

调整单元，用于根据上述虚拟低音控制指令调整所述传递系数；

卷积求和单元307具体用于：将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。

进一步，本发明实施例还可以向用户提供虚拟低音控制接口，用户通过该虚拟低音控制接口可对虚拟低音进行配置和管理，例如，通过该虚拟低音控制接口控制虚拟低音功能的开启和关闭，当用户启动虚拟低音功能时，本发明实施例音频处理装置的虚拟低音功能才触发，当用户关闭虚拟低音功能时，音频处理装置在获取音频数据(例如从XY存储器中读取音频数据，该XY存储器中存储从HDMI信号中分离出来的音频数据)后，直接写入功放中并通过扬声器输出该音频数据。可选的，本发明实施例中的音频处理装置还包括：接收单元，用于接收虚拟低音控制指令，其中，上述虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数；调整单元，用于根据上述虚拟低音控制指令调整上述传递系数；卷积求和单元307具体用于：将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。

需要说明的是，本发明实施例中的音频处理装置也可以集成在其它多媒体设备(例如手持设备、车载终端等)，当然，上述音频处理装置也可以是独立于多媒体设备，并能够通过有线方式或无线方式与该多媒体设备进行通讯的装置，此处不作限定。本发明实施例中的音频处理装置可以如上述方法实施例中的音频处理装置，可以用于实现上述方法实施例中的全部技术方案，其具体实现过程可参照上述方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

从本发明上述技术方案可知，本发明利用人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调这一生理学特征，通过对音频数据进行高通滤波处理、低通滤波出和增益控制处理获得音频数据的高频分量和低频分量，并获取音频数据的低频分量的前N位数值进行卷积运算求和、M阶滤波处理以及谐波处理，得到虚拟低音数据，再将先前获得的音频的高频分量和虚拟低音数据进行逻辑加法运算，从而得到处理后的音频数据，经过本发明技术方案，由于处理后的音频数据包含经处理得到的虚拟低音数据，因此能够改善音频数据的低音频率的重现，有效提高音频的低音效果。进一步，在获取到音频数据后，先将浮点型的音频数据转换为整数型的音频数据后再进行处理，能够有效提高运算速率，进而提高对音频数据的处理效率。

由于音频数据的数据类型通常为浮点数，考虑到多媒体设备处理浮点数效率比较低，为了提高运算速度，本发明实施例中将浮点型的音频数据转化为整数型的音频数据后再进行处理。下面对本发明实施例提供的另一种音频处理装置进行描述，如图4所示，本发明实施例中的音频处理装置400，包括：

第一获取单元401，用于获取需要处理的音频数据；

转换单元402，用于将第一获取单元401获取的音频数据乘以预设倍数，以将上述音频数据转换为整数型的音频数据；

高通滤波单元403，用于对转换单元402转换得到的音频数据进行高通滤波处理；

第一增益控制单元404，用于对高通滤波单元403处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到上述音频数据的高频分量；

低通滤波单元405，用于对对转换单元402转换得到的音频数据进行低通滤波处理；

第二增益控制单元406，用于对低通滤波单元405处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到上述音频数据的低频分量；

第二获取单元407，用于获取上述低频分量的前N位数值，其中，上述N为偶数；

卷积求和单元408，用于将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

滤波运算单元409，用于将卷积求和单元408求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到上述低频分量的高频段数据，其中，上述M大于或等于2；

生成单元410，用于生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

卷积运算单元411，用于将上述一次谐波和上述二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

计算单元412，用于将第一增益控制单元404输出的高频分量和卷积运算单元411输出的虚拟低音数据进行逻辑加法运算，将上述逻辑加法运算后得到音频数据除以上述预设倍数，得到处理后的音频数据；

输出单元413，用于输出计算单元412处理后的音频数据。

可选的，第一获取单元401具体用于：获取左通道音频数据和右通道音频数据；转换单元402、高通滤波单元403、第一增益控制单元404、低通滤波单元405、第二增益控制单元406、第二获取单元407、卷积求和单元408、滤波运算单元409、生成单元410、卷积运算单元411、计算单元412和输出单元413对上述左通道音频数据和上述右通道音频数据分别进行处理。具体的，在图4所示实施例的基础上，第一获取单元401包括：子获取单元，用于获取HDMI信号；音频分离存储单元，用于从上述HDMI信号中分离出音频数据并存入XY存储器中；读取单元，用于从上述XY存储器中读取音频数据。进一步，上述读取单元具体用于：从上述XY存储器中读取左通道音频数据和右通道音频数据；转换单元402、高通滤波单元403、第一增益控制单元404、低通滤波单元405、第二增益控制单元406、第二获取单元407、卷积求和单元408、滤波运算单元409、生成单元410、卷积运算单元411、计算单元412和输出单元413对上述左通道音频数据和上述右通道音频数据分别进行处理。

可选的，本发明实施例中的，音频处理装置还包括：平滑处理单元，用于对滤波运算单元409输出的高频段数据进行平滑滤波处理；生成单元410具体用于：将经上述平滑处理单元平滑滤波处理后的高频段数据，通过谐波生成器生成上述高频段数据的一次谐波和二次谐波。

进一步，本发明实施例还可以向用户提供虚拟低音控制接口，用户通过该虚拟低音控制接口可对虚拟低音进行配置和管理，例如，通过该虚拟低音控制接口控制虚拟低音功能的开启和关闭，当用户启动虚拟低音功能时，本发明实施例音频处理装置的虚拟低音功能才触发，当用户关闭虚拟低音功能时，音频处理装置在获取音频数据(例如从XY存储器中读取音频数据，该XY存储器中存储从HDMI信号中分离出来的音频数据)后，直接写入功放中并通过扬声器输出该音频数据。可选的，本发明实施例中的音频处理装置还包括：接收单元，用于接收虚拟低音控制指令，其中，上述虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数；调整单元，用于根据上述虚拟低音控制指令调整上述传递系数；卷积求和单元408具体用于：将上述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。

需要说明的是，本发明实施例中的音频处理装置也可以集成在其它多媒体设备(例如手持设备、车载终端等)，当然，上述音频处理装置也可以是独立于多媒体设备，并能够通过有线方式或无线方式与该多媒体设备进行通讯的装置，此处不作限定。本发明实施例中的音频处理装置可以如上述方法实施例中的音频处理装置，可以用于实现上述方法实施例中的全部技术方案，其具体实现过程可参照上述方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

从本发明上述技术方案可知，本发明利用人耳能够把低音基频的高频段谐波的差频声音听成原来低音基频的音调这一生理学特征，通过对音频数据进行高通滤波处理、低通滤波出和增益控制处理获得音频数据的高频分量和低频分量，并获取音频数据的低频分量的前N位数值进行卷积运算求和、M阶滤波处理以及谐波处理，得到虚拟低音数据，再将先前获得的音频的高频分量和虚拟低音数据进行逻辑加法运算，从而得到处理后的音频数据，经过本发明技术方案，由于处理后的音频数据包含经处理得到的虚拟低音数据，因此能够改善音频数据的低音频率的重现，有效提高音频的低音效果。进一步，在获取到音频数据后，先将浮点型的音频数据转换为整数型的音频数据后再进行处理，能够有效提高运算速率，进而提高对音频数据的处理效率。进一步，在获取到音频数据后，先将浮点型的音频数据转换为整数型的音频数据后再进行处理，能够有效提高运算速率，进而提高对音频数据的处理效率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种音频处理方法和音频处理装置的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种音频处理方法，其特征在于，包括：

获取需要处理的音频数据；

对所述音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理，得到所述音频数据的高频分量；

对所述音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理，得到所述音频数据的低频分量；

获取所述低频分量的前N位数值，其中，所述N为偶数；

将所述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

将所述求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到所述低频分量的高频段数据，其中，所述M大于或等于2；

生成所述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

将所述一次谐波和所述二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

将所述音频数据的高频分量和所述虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

输出所述处理后的音频数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取需要处理的音频数据包括：

获取左通道音频数据和右通道音频数据；

所述音频处理方法具体为：分别针对所述左通道音频数据和右通道音频数据执行所述进行高通滤波处理和增益控制处理的步骤、所述进行低通滤波处理和增益控制处理的步骤以及后续步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述音频数据的数据类型为浮点数；

所述获取需要处理的音频数据的步骤，之后包括：

将所述音频数据乘以预设倍数，以将所述音频数据转换为整数型的音频数据；

所述对所述音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理的步骤，具体为：

对所述整数型的音频数据依次进行高通滤波处理和增益控制处理；

所述对所述音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理的步骤，具体为：

对所述整数型的音频数据依次进行低通滤波处理和增益控制处理；

所述将所述音频数据的高频分量和所述虚拟低音数据进行逻辑加法运算的步骤，之后还包括：

将所述逻辑加法运算后得到的音频数据除以所述预设倍数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生成所述高频段数据的一次谐波和二次谐波，之前包括：

对所述高频段数据进行平滑滤波处理；

所述生成所述高频段数据的一次谐波和二次谐波，具体为：将所述平滑滤波处理后的高频段数据通过谐波生成器，生成所述高频段数据的一次谐波和二次谐波。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将所述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和的步骤，之前还包括：

接收虚拟低音控制指令，其中，所述虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数；

根据所述虚拟低音控制指令调整所述传递系数；

所述将所述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和，具体为：

将所述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。

6.一种音频处理装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取需要处理的音频数据；

高通滤波单元，用于对所述音频数据进行高通滤波处理；

第一增益控制单元，用于对所述高通滤波单元处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到所述音频数据的高频分量；

低通滤波单元，用于对所述音频数据进行低通滤波处理；

第二增益控制单元，用于对所述低通滤波单元处理得到的音频数据进行增益控制处理，得到所述音频数据的低频分量；

第二获取单元，用于获取所述低频分量的前N位数值，其中，所述N为偶数；

卷积求和单元，用于将所述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与预设的传递系数进行卷积运算处理后求和；

滤波运算单元，用于将所述卷积求和单元求和得到的数据进行M阶滤波运算，得到所述低频分量的高频段数据，其中，所述M大于或等于2；

生成单元，用于生成所述高频段数据的一次谐波和二次谐波；

卷积运算单元，用于将所述一次谐波和所述二次谐波进行卷积运算处理，得到虚拟低音数据；

计算单元，用于将所述第一增益控制单元输出的高频分量和所述卷积运算单元输出的虚拟低音数据进行逻辑加法运算，得到处理后的音频数据；

输出单元，用于输出所述计算单元处理后的音频数据。

7.根据权利要求6所述的音频处理装置，其特征在于，所述第一获取单元具体用于：获取左通道音频数据和右通道音频数据；

所述高通滤波单元、所述第一增益控制单元、所述低通滤波单元、所述第二增益控制单元、所述第二获取单元、所述卷积求和单元、所述滤波运算单元、所述生成单元、所述卷积运算单元、所述计算单元和所述输出单元对所述左通道音频数据和所述右通道音频数据分别进行处理。

8.根据权利要求6或7所述的音频处理装置，其特征在于，所述音频数据的数据类型为浮点数；

所述音频处理装置还包括：

转换单元，用于将所述音频数据乘以预设倍数，以将所述音频数据转换为整数型的音频数据；

所述高通滤波单元具体用于对所述转换单元转换得到的音频数据进行高通滤波处理；

所述低通滤波单元具体用于对所述转换单元转换得到的音频数据进行低通滤波处理；

所述计算单元还用于：将所述逻辑加法运算后得到音频数据除以所述预设倍数。

9.根据权利要求6或7所述的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理装置还包括：

平滑处理单元，用于对所述滤波运算单元输出的高频段数据进行平滑滤波处理；

所述生成单元具体用于：将经所述平滑处理单元平滑滤波处理后的高频段数据通过谐波生成器，生成所述高频段数据的一次谐波和二次谐波。

10.根据权利要求6或7所述的音频处理装置，其特征在于，所述音频处理装置还包括：

接收单元，用于接收虚拟低音控制指令，其中，所述虚拟低音控制指令中指示需要的传递系数；

调整单元，用于根据所述虚拟低音控制指令调整所述传递系数；

所述卷积求和单元具体用于：将所述前N位数值中的前N/2位数值和后N/2位数值分别与调整后的传递系数进行卷积运算处理后求和。