CN108599732A - 一种音量控制方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种音量控制方法及***，该方法包括步骤：S1.接收音频流；S2.在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；S3.根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；S4.根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。本发明综合考虑了音频***的频响曲线和人耳响度听感心理学曲线，利用细分频段音量等级增益曲线来计算音频流的动态音量等级增益，使得音量调整更精细均匀，可以适应音乐风格不同导致的音量不同，音量听感更符合人耳的特性，体验更好。

Description

一种音量控制方法及***
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种音量控制方法及***。
背景技术
随着科技的发展和多媒体应用的普及，支持多媒体声音输出的电子设备越来越多，各类电子设备对输出音量控制方法不尽相同。当前主流设备是预先定制好音量等级增益曲线，音量等级由用户根据偏好设定。
多媒体资源的种类多样，风格和偏好各不相同，由于人耳对各个不同频率的听感灵敏度不同，导致相同音量下不同风格的多媒体资源播出的音量也不尽相同。例如：人耳对各个不同频率的听感灵敏度不同，125HZ-30dB的声音和1KHZ-10dB的声音在人耳听起来具有相同的响度；典型低音风的的歌曲频谱主要集中在低频部分，典型高音风的的歌曲频谱主要集中在高频部分。另外，同一首歌曲，在不同段落内，频谱差异也可能比较大。因此，在相同音量等级增益下，高音风格的歌曲和低音风格的歌曲用户听到的声音却有大有小，因此在相同的音量等级下不同频段响度听感差异大，导致用户经常需要手动调整音量大小来符合自己的习惯。
公开号为CN104410379A的专利公开了一种音量调节方法，所述方法包括：采集当前音频信号的特征参数；将所述特征参数和预设的与当前音量格数相对应的参数阈值进行比较；根据比较结果，调节所述当前音量格数的增益。本发明实施例可以根据音频文件的参数来设定音量调节对应的音量增益，提升用户体验。虽然以上技术方案可以实现***音量的调节，但是该方法是利用预设阈值根据音频信号的特征动态和阈值比较调整等级增益，只能调整音频流本身音量大小不同，且在不同段内的音量大小差异大的音频流的音量大小，还是没有考虑人耳对各个不同频率的听感灵敏度不同，相同音量下不同风格的多媒体资源播出的音量也不相同的问题，因此无法解决音频流本身音量大小相同，但由于音频流风格(频段)不同，导致用户听到的音量大小差异大的问题。
公开号为CN106293606A的专利公开了一种音量控制***和音量控制方法，所述音量控制方法包括：提供音/视频文件，所述音/视频文件的文件头内记录有该音/视频文件的有效音频的平均增益值；播放所述音/视频文件时，通过对所述音/视频文件解码，获得所述音/视频文件的有效音频的平均增益值之后，将所述平均增益值与标准增益参考值比较，获得增益系数，所述平均增益值乘以增益系数等于所述标准增益参考值；根据所述增益系数调整播放器播放所述音/视频文件时的增益。虽然以上技术方案也可以实现***音量的调节，使用音频流头部预先设置的增益值和等级增益值的比较，然后调整等级增益，减小切换歌曲音量跳变，因此也是只能调整音频流本身音量大小不同的音频流，也没有考虑人耳对各个不同频率的听感灵敏度不同，相同音量下不同风格的多媒体资源播出的音量也不相同的问题，因此也无法解决音频流本身音量大小相同，但由于音频流风格(频段)不同，导致用户听到的音量大小差异大的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，综合考虑了音频***的频响曲线和人耳响度听感心理学曲线，利用细分频段音量等级增益曲线来计算音频流的动态音量等级增益，使得音量调整更精细均匀，可以适应音乐风格不同导致的音量不同，音量听感更符合人耳的特性，体验更好。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种音量控制方法，包括步骤：
S1.接收音频流；
S2.在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；
S3.根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；
S4.根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。
进一步的，所述第一时间片为100ms。
进一步的，所述细分频段音量等级增益曲线表示各个频段与增益大小的对应关系。
进一步的，所述细分频段音量等级增益曲线的制定过程为：
A1.对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加得到音频***响度级下的频响曲线；
A2.根据预设的阈值对所述频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线；
A3.根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线；
A4.对所述取补曲线进行归一化处理得到细分频段音量等级增益曲线。
进一步的，所述动态音量等级增益为所述音频流中各个频段的权重与各个频段对应的音量等级增益的乘积之和。
相应的，本发明还提供一种音量控制***，包括：
接收模块，用于接收音频流；
第一调整模块，用于在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；
计算模块，用于根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；
第二调整模块，用于根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。
进一步的，所述第一时间片为100ms。
进一步的，所述细分频段音量等级增益曲线表示各个频段与增益大小的对应关系。
进一步的，所述细分频段音量等级增益曲线的制定过程为：
A1.对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加得到音频***响度级下的频响曲线；
A2.根据预设的阈值对所述频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线；
A3.根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线；
A4.对所述取补曲线进行归一化处理得到细分频段音量等级增益曲线。
进一步的，所述动态音量等级增益为所述音频流中各个频段的权重与各个频段对应的音量等级增益的乘积之和。
与现有技术相比，本发明通过综合考虑音频***的频响曲线，结合人耳响度听感心理学曲线，制定细分频段音量等级增益曲线结合音频流的特征实时计算音量等级增益，对音频流的音量调整更细致，可动态控制音频流声音输出的大小，保证在不同频段声音大小听感一致，不同风格的音乐声音大小听感一致，在不同声音输出流上用户调整等级声音大小听感均匀，音量听感更符合人耳的特性，体验更好。
附图说明
图1是本发明提供的一种音量控制方法流程图；
图2是本发明提供的细分频段音量等级增益曲线的制定过程流程图；
图3是本发明提供的一种音量控制***结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的技术涉及一种音量控制方法和***，随着互联网技术的发展，移动通信技术的快速发展，支持多媒体声音输出的电子设备越来越多，本发明就是针对现有电子设备音频***控制音量方法的缺点，综合考虑了音频***的频响曲线和人耳响度听感心理学曲线，利用细分频段音量等级增益曲线来计算音频流的动态音量等级增益，使得音量调整更精细均匀，可以适应音乐风格不同导致的音量不同，音量听感更符合人耳的特性，体验更好。
本发明提供一种音量控制方法，如图1所示，包括步骤：
S1.接收音频流；
S2.在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；
S3.根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；
S4.根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。
其中，所述音频流为多媒体电子设备中正在播放的音频文件。具体实现中，电子设备包括个人电脑、智能手机(如Android手机、iOS手机、Windows Phone手机等)、MP3、MP4、MP5、平板电脑、掌上电脑、移动互联网设备(MID，Mobile Internet Devices)或穿戴式设备等具备多媒体播放功能的终端，所述音频流可以为歌曲文件、视频文件、网络流媒体、FM广播、语音通话和视频会议中的至少一种。上述音频流特征是指能够量化表示音频流信号声音特征的具体参数，特征参数主要为上述音频流信号的频率和功率。
电子设备播放终端在播放指定的多媒体文件之前首先通过采样的方式采集多媒体文件中音频流的特征参数。其中的采样方式可以为模数转换(ADC，Analog-to-DigitalConverting)采样或频率采样，具体采样方式本发明实施例不作限定。
在音频流开始播放时，在第一个时间片内默认音量等级增益来调整音频流的音量大小，在第一时间片内可能***还来不及采集音频流的特征计算动态音量等级增益来调整音频流的音量大小，所以在第一时间片内还是使用默认音量等级增益先进行调整。
具体的，所述的默认音量等级增益是通过全频域音量等级增益曲线进行选取。
需要说明的是，所述的全频域音量等级增益曲线就是没有进行细分的音量等级增益曲线，现有的大部分电子设备都是利用全频域音量等级增益曲线来调整音频的音量大小。
可选的，所述第一时间片为100ms。
在第一时间片过后，此时，***已经获取到了音频流的特征参数，获取到音频流的特征参数以后根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益。
具体实现中，所述的细分频段音量等级增益曲线表示各个频段与增益大小的对应关系。
如图2所示，所述细分频段音量等级增益曲线的制定过程为：
A1.对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加得到音频***响度级下的频响曲线；
A2.根据预设的阈值对所述频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线；
A3.根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线；
A4.对所述取补曲线进行归一化处理得到细分频段音量等级增益曲线。
具体的，首先是要制定***中的频率响应曲线和等响曲线，制定过程为取全频段频响随输入信号增益线性变化的最大信号对应的频响为对应响度频响，取该信号幅度下1khz信号时***响度为最大响度如90db。则对应90db等响曲线和对应***频响曲线。逐级(如衰减2db)测量***频响曲线并找到对应的等响曲线，直到***预定的最小响度。
得到频率响应曲线和等响曲线后对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加，得到各个响度级对应的频响曲线。
然后根据预设的阈值对频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线。例如，设置阈值为1db，则取曲线变化阈值在1db内的连续频段为一段，取该段内均值为响度值，如果该频段内变化过于剧烈，则综合曲线变化趋势和频段跨度选取频段。
然后根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线。
最后是将所述的取补曲线进行归一化处理等到细分频段音量等级增益曲线。
可选的，所述的归一化处理利用最大响度对应的增益为边界来进行处理。
通过制定细分频段音量等级增益曲线可以得到各个响度级下不同频段所对应的增益大小，例如，预定义输出音量等级10级，对应响度为：
等级 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
响度(db) 90 87 84 81 78 75 72 69 66 64 0
根据制定的细分频段音量等级增益曲线可以得到不同频段(例如80-120Hz和120-250Hz两个频段)的音量等级增益。
频段 10 9 8 7 6
80-120Hz 0.98 0.51 0.3 0.125 …
120-250Hz 0.96 0.41 0.2 0.12 …
可选的，所述动态音量等级增益为所述音频流中各个频段的权重与各个频段对应的音量等级增益的乘积之和。
具体的，在获取到音频流的特征参数以后，先是利用各个频段的功率和来计算出音频流中各个频段所占的权重，根据细分频段音量等级增益曲线可以找到所述音频流中各个频段所对应的音量等级增益，等到各个频段的权重和音量等级增益就可计算出动态音量等级增益。
具体的计算过程为：例如预设当前***的音量等级为9级，音频流的频谱落在了80-120Hz和120-250Hz两个频段内。
分别计算80-120Hz和120-250Hz两个频段的功率和，得到百分比功率和n1(40)和n2(60)，得到权重分别为n1/(n1+n2)＝0.4,n2/(n1+n2)＝0.6。
因为***当前的音量等级为9级，所以取9级对应的音量等级增益0.51和0.49，等到两个频段的权重以及音量等级增益，可以计算出动态音量等级增益结果如0.51*0.4+0.49*0.6＝0.498。则***根据这个动态音量等级增益来调整音量。
相应的，本发明还提供一种音量控制***，如图3所示，包括：
接收模块1，用于接收音频流；
第一调整模块2，用于在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；
计算模块3，用于根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；
第二调整模块4，用于根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。
具体的，所述第一时间片为100ms。
具体的，所述细分频段音量等级增益曲线表示各个频段与增益大小的对应关系。
具体的，所述细分频段音量等级增益曲线的制定过程为：
A1.对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加得到音频***响度级下的频响曲线；
A2.根据预设的阈值对所述频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线；
A3.根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线；
A4.对所述取补曲线进行归一化处理得到细分频段音量等级增益曲线。
具体的，所述动态音量等级增益为所述音频流中各个频段的权重与各个频段对应的音量等级增益的乘积之和。
综上所述，本发明通过综合考虑音频***的频响曲线，结合人耳响度听感心理学曲线，制定细分频段音量等级增益曲线结合音频流的特征实时计算音量等级增益，对音频流的音量调整更细致，可动态控制音频流声音输出的大小，保证在不同频段声音大小听感一致，不同风格的音乐声音大小听感一致，在不同声音输出流上用户调整等级声音大小听感均匀，音量听感更符合人耳的特性，体验更好。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种音量控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1.接收音频流；
S2.在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；
S3.根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；
S4.根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。
2.根据权利要求1所述的一种音量控制方法，其特征在于，所述第一时间片为100ms。
3.根据权利要求1所述的一种音量控制方法，其特征在于，所述细分频段音量等级增益曲线表示各个频段与增益大小的对应关系。
4.根据权利要求1所述的一种音量控制方法，其特征在于，所述细分频段音量等级增益曲线的制定过程为：
A1.对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加得到音频***响度级下的频响曲线；
A2.根据预设的阈值对所述频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线；
A3.根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线；
A4.对所述取补曲线进行归一化处理得到细分频段音量等级增益曲线。
5.根据权利要求1所述的一种音量控制方法，其特征在于，所述动态音量等级增益为所述音频流中各个频段的权重与各个频段对应的音量等级增益的乘积之和。
6.一种音量控制***，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收音频流；
第一调整模块，用于在第一时间片内使用默认音量等级增益调整所述音频流的音量大小；
计算模块，用于根据音频流的特征和细分频段音量等级增益曲线计算动态音量等级增益；
第二调整模块，用于根据所述动态音量等级增益调整所述音频流的音量大小。
7.根据权利要求6所述的一种音量控制***，其特征在于，所述第一时间片为100ms。
8.根据权利要求6所述的一种音量控制***，其特征在于，所述细分频段音量等级增益曲线表示各个频段与增益大小的对应关系。
9.根据权利要求6所述的一种音量控制***，其特征在于，所述细分频段音量等级增益曲线的制定过程为：
A1.对音频***的频率响应曲线和等响曲线的下的相同频点的响度和频率响应值进行叠加得到音频***响度级下的频响曲线；
A2.根据预设的阈值对所述频响曲线进行分段线性化得到分段频响曲线；
A3.根据音频***的最大响度对应的信号增益对所述分段频响曲线进行向上取补得到取补曲线；
A4.对所述取补曲线进行归一化处理得到细分频段音量等级增益曲线。
10.根据权利要求6所述的一种音量控制***，其特征在于，所述动态音量等级增益为所述音频流中各个频段的权重与各个频段对应的音量等级增益的乘积之和。
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