CN113613121A - 一种获取耳机声压级的方法、装置及耳机 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于耳机技术领域，提供了一种获取耳机声压级的方法、装置及耳机。方法包括：获取输入到耳机的音频数字信号；根据耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级；对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级。本申请根据耳机的频率响应对音频数字信号进行频响加权处理，得到音频数字信号经过耳机后的原始声压级，并对原始声压级进行频率计权后获得耳机的听感声压级，频率计权模拟了人耳对不同响度纯音的响应，使得最终获得的声压级更贴近人耳的真实感受，更有利于用户的听力保护。
Description
技术领域
本申请属于耳机技术领域，尤其涉及一种获取耳机声压级的方法、装置及耳机。
背景技术
当前佩戴耳机的人群越来越大，使用场景也越来越多，一些儿童也已经开始在学习生活中使用到了耳机。但是大部分人通常没有听力保护的概念，为了听得更清晰、覆盖周围的噪声等，将耳机音量调高，使得耳机声场输出强度过大，长时间使用容易造成人耳听力损失。
由于很多人的耳朵对声音不是很敏感，所以在听音过程中并不能主观的判断声压级的大小。即使是耳朵敏感的人群，在长时间大音量听音后，耳朵已经适应了大音量环境，也会无法准确判断音量是否过大。
现有技术中，在输入耳机的音频数字信号的基础上加权耳机的频率响应来获得耳机的声压级，由于耳机的频率响应是由仪器测量，而人耳主观感受对不同频率的响应不是平直的，因此，获得的声压级往往是仪器测量到的声压级，而非人耳感受到的声压级。
其次，处理专业的声学测量仪器外，目前市面上的一些手机已经开始对人们的听音数据进行分析，但是由于人们使用耳机的种类不同、品牌不同、场景不同，所以在手机上很难做到精确的声压级计算。
发明内容
本申请实施例提供了一种获取耳机声压级的方法、装置及耳机，可以获得更符合人耳主观感受的耳机声压级。
第一方面，本申请实施例提供了一种获取耳机声压级的方法，包括：
获取输入到耳机的音频数字信号；
根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级；
对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级。
其中，所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级，包括：
根据选择的计权方式，对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级；
所述计权方式包括A计权、B计权、C计权或线性计权。
其中，根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级，包括：
根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后相对于鼓膜参考点的原始声压级；
所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级，包括：
对所述相对于鼓膜参考点的原始声压级进行频率计权，获得所述耳机在人耳鼓膜处的听感声压级。
作为一种可能的实现方式，得到所述音频数字信号经过所述耳机后相对于鼓膜参考点的原始声压级之后，还包括：
将相对于鼓膜参考点的原始声压级转换为散射场下的原始声压级；
所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级，包括：
对所述散射场下的原始声压级进行频率计权，获得所述耳机在散射场下的听感声压级。
进一步的，所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级之后，还包括：
通过所述耳机的指示灯的数量和/或颜色显示所述听感声压级；
或者，通过所述耳机的显示器显示所述听感声压级；
或者，将所述听感声压级发送到与所述耳机连接的电子设备上，并在所述电子设备的显示屏上显示所述听感声压级。
作为另一种可能的实现方式，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级之后，还包括：
根据所述耳机的喇叭校准数据，对所述原始声压级进行校准。
第二方面，本申请实施例提供了一种获取耳机声压级的装置，包括：
信号获取模块，用于获取输入到耳机的音频数字信号；
声压级分析模块，用于根据所述耳机的频率响应曲线对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级；并对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级。
作为一种可能的实现方式，获取耳机声压级的装置还包括授时模块；
所述授时模块用于在存储器存储所述听感声压级时提供所述听感声压级的发生时刻。
第三方面，本申请实施例提供了一种耳机，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的获取耳机声压级的方法；
所述存储器存储所述耳机的频率响应曲线，所述频率响应曲线是通过声学仪器测量得到的。
作为一种可能的实现方式，所述耳机还包括显示模块，所述显示模块为指示灯或显示器，用于显示所述听感声压级；
所述指示灯的数量有多个，和/或所述指示灯的颜色有多种。
作为一种可能的实现方式，所述存储器存储所述耳机的喇叭校准数据，所述耳机的喇叭校准数据用于对所述原始声压级进行校准。
作为一种可能的实现方式，所述耳机还包括授时模块，所述授时模块用于在存储器存储所述听感声压级时提供所述听感声压级的发生时刻。
作为一种可能的实现方式，所述耳机还包括通信模块，所述通信模块与电子设备通信连接，用于从所述电子设备获取音频数字信号，还用于将所述听感声压级及所述听感声压级的发生时刻发送到所述电子设备上显示和/或存储。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的获取耳机声压级的方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在耳机上运行时，使得耳机执行上述第一方面的获取耳机声压级的方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：根据耳机的频率响应对音频数字信号进行频响加权处理，得到音频数字信号经过耳机后的原始声压级，并对原始声压级进行频率计权，获得耳机的听感声压级，频率计权模拟了人耳对不同响度纯音的响应，使得最终获得的声压级更贴近人耳的真实感受，更有利于用户的听力保护。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请一实施例提供的获取耳机声压级的方法的流程图；
图2是本申请另一实施例提供的获取耳机声压级的方法的流程图；
图3是本申请一实施例提供的获取耳机声压级的装置的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的耳机的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本实施例提供了一种获取耳机声压级的方法，适用于入耳式、半入耳式、头戴式等多种款式的耳机，由一种获取耳机声压级的装置来执行，所述装置的模块集成在耳机中，或一部分模块集成于耳机、另一部分模块集成于提供音频的终端设备。
图1是本实施例提供的获取耳机声压级的方法的流程图。如图1所示，获取耳机声压级的方法包括如下步骤：
S11，获取输入到耳机的音频数字信号。
耳机与手机、电脑等具有多媒体功能的电子设备建立有线或无线连接，电子设备将音频输出到耳机，获取通过无线通信输入到耳机的原始的音频数字信号，或者获取通过有线通信输入到耳机的音频模拟信号，并将音频模拟信号转换为音频数字信号。
S12，根据耳机的频率响应曲线，对音频数字信号进行频响加权处理，得到音频数字信号经过耳机后的原始声压级。
耳机产生的声压随音频频率的变化而发生增大或衰减，声压与频率的相关联的变化关系称为频率响应。每款耳机都有其音频特性，频率响应曲线是表示耳机音频特性的参数之一，耳机的频率响应特性由声学仪器测量得出，以频率响应曲线(简称频响曲线)的形式存储。
不同的耳机播放同一音频，因其频率响应曲线不同，产生的声压也不完全相同，因此需要根据耳机的频率响应曲线对音频数字信号进行频响加权处理，在不同的频率叠加对应的增益系数，得到音频数字信号经过耳机后的原始声压级。
若将耳机置于人工耳设备中测试声压级，人工耳设备的鼓膜参考点处测得的声压级即为音频数字信号经过耳机后相对于鼓膜参考点的原始声压级。
S13，对原始声压级进行频率计权，获得耳机的听感声压级。
而人耳主观感受对不同频率的响应不是平直的，这时，仅经过步骤S12测得的原始声压级是仪器测量的声压级，而非人耳感受到的声压级(听感声压级)。
因此，需要根据不同人群、不同听音环境和/或不同健康标准对声压级的健康要求，对原始声压级进行频率计权，获得耳机的听感声压级，此时获得的声压级是更贴近人耳感受的声压级。若耳机佩戴在人耳上，对相对于鼓膜参考点的原始声压级进行频率计权，即获得耳机在人耳鼓膜处的听感声压级。
根据选择的计权方式，对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级；所述计权方式包括A计权、B计权、C计权或线性计权。A计权、B计权、C计权分别对应40方、70方、100方纯音的等响曲线，线性计权表示未使用计权网络。等响曲线存储于耳机中，根据人群、听音环境和/或健康标准，选择合适的计权方式进行频率计权。例如，常规环境选择A计权，高噪声环境选择C计权等。
本实施例在常规测试耳机声压级方法的基础上，选择合适的计权方式对经过耳机频响处理的原始声压级进行频率计权，获得耳机的听感声压级，频率计权模拟了人耳对不同响度纯音的响应，使得最终获得的声压级更贴近人耳的真实感受；根据此听感声压级作出的音量调节建议，更贴近用户的真实使用场景，更有利于用户的听力保护。
作为一种可能的实现方式，在上述实施例的基础上对方法进行改进，如图2所示，获取耳机声压级的方法包括如下步骤：
S21，获取输入到耳机的音频数字信号。
S22，根据耳机的频率响应曲线对音频数字信号进行频响加权处理，得到音频数字信号经过耳机后相对于鼓膜参考点的原始声压级。
频响加权在不同的频率叠加对应的增益系数。同样-6dB的信号，在驱动1Khz和6Khz的时候输出的声压级是不同的。具体的加权算法可以使用时域的加权算法，也可以使用频域的加权算法。
S23，将相对于鼓膜参考点的原始声压级转换为散射场下的原始声压级。
有一些健康标准采用散射场下的声压级作为声压级衡量标准，那么就需要在步骤S22之后，增加鼓膜参考点到散射场之间的转换。采用鼓膜参考点到散射场的修正传递函数，将相对于鼓膜参考点的原始声压级转换为散射场下的原始声压级。
同理，可根据采用的不同声场，将鼓膜参考点的原始声压级转换为相应声场下的原始声压级。
S24，对散射场下的原始声压级进行频率计权，获得耳机在散射场下的听感声压级。
进一步的，对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级之后，还包括：通过所述耳机的指示灯的数量和/或颜色显示所述听感声压级，或通过所述耳机的显示器显示所述听感声压级，或者通过与电子设备的通信连接，将所述听感声压级发送到电子设备上显示。显示的听感声压级可以是瞬时的，也可以是一段时间的等效声压级。
作为另一种可能的实现方式，得到音频数字信号经过耳机后的原始声压级之后，还包括：根据所述耳机的喇叭校准数据，对所述原始声压级进行校准。具体的，由于耳机的个体差异，尤其器件产生的差异，会造成产品个体在同等条件下输出声压级有一定偏差，通过在生产过程中对每个喇叭进行校准，并将校准数据存储在耳机的存储模块，在使用中通过补偿喇叭输出的方式，实现更精准的声压级计算。
对应于上文实施例所述的获取耳机声压级的方法，图3示出了本申请实施例提供的获取耳机声压级的装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参照图3，该装置包括：
信号获取模块，用于获取输入到耳机的音频数字信号。
声压级分析模块，用于根据耳机的频率响应曲线，对音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级；并对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级。
作为一种可能的实现方式，获取耳机声压级的装置还包括授时模块；所述授时模块用于在存储器存储所述听感声压级时，提供所述听感声压级的发生时刻。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能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功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中，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。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种耳机，如图4所示，该耳机包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
所述存储器存储所述耳机的频率响应曲线，所述频率响应曲线是通过声学仪器测量得到的。
作为一种可能的实现方式，所述耳机还包括显示模块，所述显示模块为指示灯或显示器，用于显示所述听感声压级。所述指示灯的数量有多个，和/或所述指示灯的颜色有多种。
作为一种可能的实现方式，所述存储器存储所述耳机的喇叭校准数据，所述耳机的喇叭校准数据用于对所述原始声压级进行校准。
作为一种可能的实现方式，所述耳机还包括授时模块，所述授时模块用于在存储器存储所述听感声压级时提供所述听感声压级的发生时刻。
作为一种可能的实现方式，所述耳机还包括通信模块，所述通信模块与电子设备通信连接，用于从所述电子设备获取音频数字信号，还用于将所述听感声压级及所述听感声压级的发生时刻发送到所述电子设备上显示和/或存储。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器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。
所述存储器是所述耳机的内部存储单元，所述存储器用于存储上述方法实施例对应的计算机程序及运行该计算机程序所必须的数据，例如所述计算机程序的程序代码、耳机的频响曲线、等响曲线等。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在耳机上运行时，使得移动终端执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的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，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。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至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
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或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，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。
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。
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 (10)
1.一种获取耳机声压级的方法，其特征在于，包括：
获取输入到耳机的音频数字信号；
根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级；
对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级。
2.如权利要求1所述的获取耳机声压级的方法，其特征在于，所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级，包括：
根据选择的计权方式，对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级；
所述计权方式包括A计权、B计权、C计权或线性计权。
3.如权利要求1所述的获取耳机声压级的方法，其特征在于，所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级之后，还包括：
通过所述耳机的指示灯的数量和/或颜色显示所述听感声压级；
或者，通过所述耳机的显示器显示所述听感声压级；
或者，将所述听感声压级发送到与所述耳机连接的电子设备上，并在所述电子设备的显示屏上显示所述听感声压级。
4.如权利要求1所述的获取耳机声压级的方法，其特征在于，根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级，包括：
根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后相对于鼓膜参考点的原始声压级；
所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级，包括：
对所述相对于鼓膜参考点的原始声压级进行频率计权，获得所述耳机在人耳鼓膜处的听感声压级。
5.如权利要求4所述的获取耳机声压级的方法，其特征在于，得到所述音频数字信号经过所述耳机后相对于鼓膜参考点的原始声压级之后，还包括：
将相对于鼓膜参考点的原始声压级转换为散射场下的原始声压级；
所述对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级，包括：
对所述散射场下的原始声压级进行频率计权，获得所述耳机在散射场下的听感声压级。
6.如权利要求1所述的获取耳机声压级的方法，其特征在于，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级之后，还包括：
根据所述耳机的喇叭校准数据，对所述原始声压级进行校准。
7.一种获取耳机声压级的装置，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于获取输入到耳机的音频数字信号；
声压级分析模块，用于根据所述耳机的频率响应曲线，对所述音频数字信号进行频响加权处理，得到所述音频数字信号经过所述耳机后的原始声压级；并对所述原始声压级进行频率计权，获得所述耳机的听感声压级。
8.如权利要求7所述的获取耳机声压级的装置，其特征在于，所述装置还包括授时模块；
所述授时模块用于在存储器存储所述听感声压级时提供所述听感声压级的发生时刻。
9.一种耳机，其特征在于，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的方法；
所述存储器存储所述耳机的频率响应曲线，所述频率响应曲线是通过声学仪器测量得到的。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN102378085A (zh) * | 2010-08-21 | 2012-03-14 | 比亚迪股份有限公司 | 基于等响曲线的响度补偿方法、补偿装置及音频处理*** |
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-
2021
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| Title |
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| CN114286252A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-05 | 清华大学 | 一种播放设备频率响应校准方法 |
| CN114286252B (zh) * | 2022-01-21 | 2022-08-30 | 清华大学 | 一种播放设备频率响应校准方法 |
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