CN110536216B

CN110536216B - 一种基于插值处理的均衡参数匹配方法、装置、终端设备及存储介质

Info

Publication number: CN110536216B
Application number: CN201910835081.XA
Authority: CN
Inventors: 沈平
Original assignee: Changsha Echo Technology Co ltd
Current assignee: Changsha Echo Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2039-09-05
Also published as: CN110536216A

Abstract

本发明公开了一种基于插值处理的均衡参数匹配方法、装置、终端设备及存储介质，根据均衡频点的增益变化范围对音箱的音色进行离散化采样，获取各离散采样点的频谱曲线；对各离散采样点之间的增益进行插值处理，得到相应的均衡参数插值曲线，基于所述均衡参数插值曲线得到各个插值点的频谱曲线；根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数。本发明可实现音箱模拟设备与目标音箱的均衡参数变化规律的动态匹配，当保持其他影响音箱音色的参数不变，仅调节目标音箱的均衡参数时，对音箱模拟设备的均衡参数进行相应地调节，即可得到目标音箱实时地音色，无需再对目标音箱进行复制采样。

Description

一种基于插值处理的均衡参数匹配方法、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明属于音频技术领域，尤其涉及一种基于插值处理的均衡参数匹配方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

音箱是整个音响***的终端，其作用是把音频电能转换成相应的声能，并把它辐射到空间去，它是音响***极其重要的组成部分，担负着把电信号转变成声信号供人的耳朵直接聆听的任务。但是，在一些情况下，比如演出现场，可能不提供音箱或者提供的音箱因使用时间较长，设备已经老化，音色质量不尽如意，而音箱体积笨重，若每次演出都携带外出，对乐手来说也是不方便的。另外，一台好的音箱价格昂贵，对于需要多种其他音箱音色的人来说，购买多台音箱成本无疑也是很高的，此时选用能模拟各种音箱音色的音箱模拟设备，对乐手们来说是一个明智的选择。

而音箱的音色***，其受均衡、增益、过载、混响、音量等参数的影响，现有的音箱模拟设备在模拟目标音箱的音色时，首先需将目标音箱的音色调至一满意的音色再进行音色的复制采样，此时模拟出来的音色为该组特定参数下的音箱音色，若调整其中一个参数，则需要进行重新采样。而在影响音箱音色的众多参数中，均衡参数对音色的调节起着关键性的作用，现有的音箱模拟设备在采集不同均衡参数的音色时，需要针对不同的均衡参数频繁的进行采样，不能在当目标音箱上的均衡参数变化时，通过在音箱模拟设备上相应的调节均衡参数，以实现动态同步地音色变化。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明目的在于提供一种基于插值处理的均衡参数匹配方法、装置、终端设备及存储介质，旨在解决以下问题：

现有技术的音箱模拟设备不能实现音色随均衡参数的动态变化，当改变目标音箱的均衡参数后，在音箱模拟设备上设置相同的均衡参数后，不能得到与目标音箱相同的音色，如果想要获得该音色，则需要进行重新采样，频繁的采样为音箱音色的模拟带来不便。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，所述方法包括：

a.根据均衡频点的增益变化范围对音箱的音色进行离散化采样，获取各离散采样点的频谱曲线；b.对各离散采样点之间的增益进行插值处理，得到相应的均衡参数插值曲线，基于所述均衡参数插值曲线得到各个插值点的频谱曲线；c.根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数。

进一步地，在所述步骤a中，均衡参数的增益变化范围与音箱上的均衡参数增益变化范围相同，均衡频点和均衡带宽也相同。

进一步地，在所述步骤a中，所述离散化采样具体为：在每一均衡频点上选定不同的增益值对音箱音色进行复制采样，其中以第一个采样点的各均衡频点的增益值为基准参数，在此基础上，一次仅改变一个频点的增益值，其他频点的增益值均保持在基准参数点不变，以进行各个频点的离散采样。

进一步地，在所述步骤a中，每次采样的输入信号均相同。

进一步，所述输入信号为白噪声、粉噪声、复合正弦波或者扫频信号。

进一步地，所述获取各离散采样点的频谱曲线具体为：以第一个采样点的频谱曲线为基准，将其他各采样点的频谱曲线与基准作差，以获得各离散采样点基于该频点增益变化的频谱曲线。

进一步地，在所述步骤b中，采用线性或者样条的方式进行插值处理。

进一步地，所述步骤c中，通过逆傅里叶变换法或者最优化方法建立对应的滤波器参数。

一种基于插值处理的均衡参数匹配装置，其特征在于，包括：

采样模块，用于根据均衡频点的增益变化范围对音箱的音色进行离散化采样，获取各离散采样点的频谱曲线；

插值模块，用于对各离散采样点之间的增益进行插值处理，得到相应的均衡参数插值曲线，基于所述均衡参数插值曲线得到各个插值点的频谱曲线；

滤波器模块，用于根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数。

进一步地，所述采样模块进行离散化采样具体为：在每一均衡频点上选定不同的增益值对音箱音色进行复制采样，其中以第一个采样点的各均衡频点的增益值为基准参数，在此基础上，一次仅改变一个频点的的增益值，其他频点的增益值均保持在基准参数点不变，以进行各个频点内的离散采样。

进一步地，所述采样模块获取各离散采样点的频谱曲线具体为：以第一个采样点的频谱曲线为基准，将其他各采样点的频谱曲线与基准作差，以获得各离散采样点基于该频点增益变化的频谱曲线。

进一步地，所述插值模块采用线性或者样条的方式进行插值处理。

进一步地，所述滤波器模块通过逆傅里叶变换法或者最优化方法建立对应的滤波器参数。

一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并能够由所述处理器运行的可执行程序，其特征在于，所述处理器运行所述可执行程序时执行前述任一项所述的基于插值处理的均衡参数匹配方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行程序，其特征在于，所述可执行程序被处理器执行时实现前述任一项所述的基于插值处理的均衡参数匹配方法。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供一种基于插值处理的均衡参数匹配方法、装置、终端设备及存储介质，所述方法可实现音箱模拟设备与目标音箱的均衡参数变化规律的动态匹配，当保持其他影响音箱音色的参数不变，仅调节目标音箱的均衡参数时，对音箱模拟设备的均衡参数进行相应地调节，即可得到目标音箱实时地音色，无需再对目标音箱进行复制采样。

(2)本发明实现了音箱模拟设备具有与真实音箱完全相同的均衡参数调节方式，可一次只调节一个频段的均衡参数，也可同时调节多个频段的均衡参数，符合大众的使用习惯，便于用户操作，提高了用户使用时的便利性。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种基于插值处理的均衡参数匹配方法流程图；

图2为本发明实施例2提供的一种基于插值处理的均衡参数匹配装置模块结构图；

图3为本发明实施例3提供的一种基于插值处理的均衡参数匹配方法的硬件示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，所述方法包括：

a.根据均衡频点的增益变化范围对音箱的音色进行离散化采样，获取各离散采样点的频谱曲线；

其中，均衡器分为图示均衡器、参数均衡器和房间均衡器三类，在音箱上应用的均衡器为参数均衡器，一般为三段或者四段式均衡器，以三段式均衡器为例，它有三个频段可以调整，一般是分为高频、中频、低频三个频段，指定各频段的中心频点和带宽，以实现各频段内以中心频点为中心进行一定带宽的变动。

在本实施例中，在所述步骤a中，均衡参数的增益变化范围与音箱上的均衡参数的增益变化范围相同，且均衡频点和均衡带宽也相同。

以三段均衡器为例，首次采样时，将目标音箱的音色调至一满意的音色，对该特定参数下的音箱音色进行采样，令音箱上除均衡之外的其他参数保持不变，将该特定参数下目标音箱音色所对应的高频、中频、低频频段的三个中心频点的增益值作为基准参数，在此基础上，在低频、中频、高频频段对应的中心频点的增益变化范围内分别进行离散采样，其中，在对低频频段对应的中心频点的增益变化范围进行离散采样时，保持中频、高频频段的增益值在基准参数点，在低频频段对应的中心频点的增益变化范围内选取若干个增益点对音箱的音色进行采样；在对中频频段对应的中心频点的增益变化范围进行离散采样时，保持低频、高频频段的增益值在基准参数点，在中频频段对应的中心频点的增益变化范围内选取若干个增益点对音箱的音色进行采样；在对高频频段对应的中心频点的增益变化范围进行离散采样时，保持低频、中频频段的增益值在基准参数点，在高频频段对应的中心频点的增益变化范围内选取若干个增益点对音箱的音色进行采样。

进一步地，在所述步骤a中，每次采样的输入信号均相同。令每次采样的输入信号相同，以排除因不同的输入信号造成采样结果不同的情况，从而保证采样的结果仅是受均衡参数的影响。

进一步地，所述输入信号为白噪声、粉噪声、复合正弦波或者扫频信号。

进一步地，在所述步骤a中，所述获取各离散采样点的频谱曲线具体为：以第一个采样点的频谱曲线为基准，将其他各采样点的频谱曲线与基准作比较，以获得各离散采样点基于该频点增益变化的频谱曲线。

即对第一次采样的输入信号进行傅里叶变换，获取该采样点的频谱曲线，该频谱曲线为基于当下均衡频点的增益值的频谱曲线和除均衡参数之外的其他参数的频谱曲线的叠加，将该频谱曲线选定为基准曲线，令音箱上除均衡之外的其他参数保持不变，将后续采样点的频谱曲线均与基准曲线作比较，即得到各离散采样点的基于该频点增益变化的频谱曲线。

b.对各离散采样点之间的增益进行插值处理，得到相应的均衡参数插值曲线，基于所述均衡参数插值曲线得到各个插值点的频谱曲线；

进一步地，在本实施例中，在所述步骤b中，采用线性或者样条的方式进行插值处理。

(1)线性插值

以对低频频段的均衡参数进行插值处理为例，在低频频段对应的中心频点的增益变化范围内，进行离散定点采样取值，假设相邻的两个采样点分别为(x₁，y₁)和(x₂，y₂)，这两个采样点之间的任意插值点为(x，y)，则根据线性插值原理，其中x表示低频频段对应的中心频点的增益点值，y表示该增益点对应的频谱曲线值，应满足：

给定任意x₁＜x＜x₂，通过求解上述公式，得到x对应的线性插值目标值y为：

y即为各插值点的对应的频谱曲线。

(2)样条插值

以对低频频段的均衡参数进行插值处理为例，在低频频段对应的中心频点的增益变化范围内，进行离散定点采样取值，以最常用的三次样条插值算法为例，通过构建相邻采样点之间的三次样条插值函数，该插值函数在相邻采样点组成的插值区间上具有足够的光滑性，将该区间内的插值点带入该三次样条插值函数中，即可求得各个插值点对应的频谱曲线。

其中构建三次样条插值函数的具体原理为：给定区间[a，b]上有n+1个节点：a＝x₀<x₁<...<x_n＝b和这些节点的函数值f(x_i)＝y_i，i＝0，1，……，n。若函数S(x)满足S(x)＝y_i，i＝0，1，……，n；S(x)在每个小区间[x_i，x_i+1]上是不高于三次的多项式，S(x)在区间[a，b]上有两阶连续导数，则称S(x)为f(x)在区间[a，b]上的三次样条插值函数,要构造三次样条插值函数S(x)：

S(x)＝S_i(x)＝a_ix³+b_ix²+c_ix+d_i

其中a_i，b_i，c_i，d_i是待定系数，插值条件满足：

S(x_i)＝f(x_i)，(i＝0，1，……，n)

另外S(x)在区间[a，b]上的一阶导数和二阶导数连续，所以在节点x_i(i＝1，2，……，n-1)处应满足以下连续性条件:

S(x_i-0)＝S(x_i+0)

S′(x_i-0)＝S′(x_i+0)

S″(x_i-0)＝S″(x_i+0)

外加边界条件S″(x₀)＝S″(x_n)＝0，即可得到三次样条函数。

c.根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数。

在本实施例中，所述步骤c中，通过逆傅里叶变换法或者最优化方法建立对应的滤波器参数。

进一步地，所述滤波器可以为FIR滤波器或者IIR滤波器，其中，通过逆傅立叶变换法构建FIR滤波器参数，通过最优化方法构建IIR滤波器参数。

在实际运行时，通过调用所述滤波器参数进行均衡运算。

实施例2

本实施例提供一种基于插值处理的均衡参数匹配装置，其特征在于，包括：

采样模块1，用于根据均衡频点的增益变化范围对音箱的音色进行离散化采样，获取各离散采样点的频谱曲线；

插值模块2，用于对各离散采样点之间的增益进行插值处理，得到相应的均衡参数插值曲线，基于所述均衡参数插值曲线得到各个插值点的频谱曲线；

滤波器模块3，用于根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数。

进一步地，所述采样模块1进行离散化采样具体为：在每一均衡频点上选定不同的增益值对音箱音色进行复制采样，其中以第一个采样点的各均衡频点的增益值为基准参数，在此基础上，一次仅改变一个频点的的增益值，其他频点的增益值均保持在基准参数点不变，以进行各个频点内的离散采样。

进一步地，所述采样模块1获取各离散采样点的频谱曲线具体为：以第一个采样点的频谱曲线为基准，将其他各采样点的频谱曲线与基准作差，以获得各离散采样点基于该频点增益变化的频谱曲线。

进一步地，所述插值模块2采用线性或者样条的方式进行插值处理。

进一步地，所述滤波器模块3通过逆傅里叶变换法或者最优化方法建立对应的滤波器参数。

需要说明的是：上述实施例提供的基于插值处理的均衡参数匹配装置在实际运行时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将基于插值处理的均衡参数匹配装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的基于插值处理的均衡参数匹配装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

实施例3

为了实现上述基于插值处理的均衡参数匹配方法，本发明实施例还提供了一种基于插值处理的均衡参数匹配方法的硬件结构。下面对本发明实施例的基于插值处理的均衡参数匹配方法的硬件结构做进一步说明，图3是本申请实施例提供的终端设备的示意框图。

本实施例提供一种终端设备100，如图3所示，包括处理器110、存储器120以及存储在所述存储器上并能够由所述处理器运行的可执行程序130，所述处理器110运行所述可执行程序130时执行如前述实施例1中的步骤，例如图1所示的步骤a至c。或者，所述处理器110运行所述可执行程序130时执行如前述实施例2中各模块/单元的功能，例如图2所示模块1至3的功能。

示例性的，可执行程序130可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器120中，并由所述处理器110执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述可执行程序130在所述终端设备100中的执行过程。

所述终端设备100包括但不仅限于处理器110、存储器120。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备100的一个示例，并不构成对终端设备100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器110可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器120可以是所述终端设备100的内部存储单元，例如终端设备100的硬盘或内存。所述存储器120也可以是所述终端设备100的外部存储设备，例如所述终端设备100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器120还可以既包括所述终端设备100的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器120用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器120还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

实施例4

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。

因此，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行的计算机程序，其特征在于，所述可执行计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例1中所述的基于插值处理的均衡参数匹配方法。

其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

本领域普通技术人员应明白，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的移动终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的移动终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，所述方法包括：

a.根据均衡频点的增益变化范围对音箱的音色进行离散化采样，获取各离散采样点的频谱曲线；b.对各离散采样点之间的增益进行插值处理，得到相应的均衡参数插值曲线，基于所述均衡参数插值曲线得到各个插值点的频谱曲线；c.根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数；

在所述步骤a中，所述离散化采样具体为：在每一均衡频点上选定不同的增益值对音箱音色进行复制采样，其中以第一个采样点的各均衡频点的增益值为基准参数，在此基础上，一次仅改变一个频点的增益值，其他频点的增益值均保持在基准参数点不变，以进行各个频点的离散采样；

在所述步骤a中，每次采样的输入信号均相同；

所述获取各离散采样点的频谱曲线具体为：以第一个采样点的频谱曲线为基准，将其他各采样点的频谱曲线与基准作比较，以获得各离散采样点基于该频点增益变化的频谱曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，在所述步骤a中，均衡参数的增益变化范围与音箱上的均衡参数增益变化范围相同，均衡频点和均衡带宽也相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，所述输入信号为白噪声、粉噪声、复合正弦波或者扫频信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，在所述步骤b中，采用线性或者样条的方式进行插值处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于插值处理的均衡参数匹配方法，其特征在于，所述步骤c中，通过逆傅里叶变换法或者最优化方法建立对应的滤波器参数。

6.一种基于插值处理的均衡参数匹配装置，其特征在于，包括：

滤波器模块，用于根据各采样点和插值点的频谱曲线建立对应的滤波器参数；

所述采样模块进行离散化采样具体为：在每一均衡频点上选定不同的增益值对音箱音色进行复制采样，其中以第一个采样点的各均衡频点的增益值为基准参数，在此基础上，一次仅改变一个频点的增益值，其他频点的增益值均保持在基准参数点不变，以进行各个频点内的离散采样；

其中，每次采样的输入信号均相同；

所述采样模块获取各离散采样点的频谱函数具体为：以第一个采样点的频谱曲线为基准，将其他各采样点的频谱曲线与基准作差，以获得各离散采样点基于该频点增益变化的频谱曲线。

7.根据权利要求6所述的一种基于插值处理的均衡参数匹配装置，其特征在于，所述插值模块采用线性或者样条的方式进行插值处理。

8.根据权利要求6所述的一种基于插值处理的均衡参数匹配装置，其特征在于，所述滤波器模块通过逆傅里叶变换法或者最优化方法建立对应的滤波器参数。

9.一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并能够由所述处理器运行的可执行程序，其特征在于，所述处理器运行所述可执行程序时执行如权利要求1-5任一项所述的基于插值处理的均衡参数匹配方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行程序，其特征在于，所述可执行程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的基于插值处理的均衡参数匹配方法。