CN1983804B - 音频处理装置及音量管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种音量管理方法，包括下列步骤：周期性地获得一音频信号在一第一预设时间段内的多个取样值及当前增益值；根据该多个取样值及当前增益值，计算该第一预设时间段内的实际音频能量值；侦测环境噪音的音量级；根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值；比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，调低当前增益值。本发明提供了一种音量管理***。该音量管理方法既能够保护用户的听力免受伤害，又能够使得用户在环境噪音较大时仍能够在适当的音量级下欣赏音频。

Description

音频处理装置及音量管理方法

【技术领域】

本发明涉及一种音频处理装置及音量管理方法，尤其是涉及一种通过限制音量从而保护听力的装置及方法。

【背景技术】

随着数字产品的发展，手持音频播放设备得到广泛应用。在噪音比较大的环境中，用户为了能够听到渴望的音频信号，就会随着环境噪音的增大而不断地增大音量。然而，用户都存在一听力生理极限，即响度不适级(Loudness Discomfort Level，LDL)，如果用户的耳朵长时间暴露在超过该响度不适级的环境下，则会对该用户的听力造成伤害。

为了解决该问题，市场上出现了一种音量控制装置及方法，该音量控制装置提供一音量设定表，该音量设定表列出了各噪音值对应的增益值。该音量控制装置首先感应外部噪音，并计算一预设时间段内该外部噪音的噪音水平；然后在该音量设定表中读取该噪音水平对应的一预设增益值，并根据该预设增益值调节音量。即使得该音量控制装置输出声音的音量随着外部噪音的增减而增减。

然而，如果用户处于环境噪音变化较频繁的环境时，该音量控制装置将会频繁地改变输出声音的音量。而频繁地改变输出声音的音量将使得用户在欣赏音乐或收听广播时感觉不舒服。并且，单纯考虑音量级也无法真正体现不同振幅的声音对听力的伤害。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种音量管理方法，用于管理一音频处理装置输出音频时的音量，包括步骤：周期性地获得一数字音频信号在一第一预设时间段内的多个取样值及当前增益值；根据该多个取样值及当前增益值，计算该第一预设时间段内该数字音频信号的实际音频能量值；侦测环境噪音的音量级；根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值；比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，调低当前增益值。

有鉴于此，还有必要提供一种音频处理装置，包括一中央处理单元、一解码单元、一音量控制单元及一音量管理单元。该解码单元用于解码一音频文档，生成一数字音频信号。该音量管理单元，在该中央处理单元的控制下，周期性地获得该数字音频信号在一第一预设时间段内的多个取样值，并从该音量控制单元获得当前增益值；根据该多个取样值及当前增益值，计算该第一预设时间段内该数字音频信号的实际音频能量值；侦测环境噪音的音量级；根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值；比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，调低当前增益值。

相较于现有技术，所述音量管理方法及自动调节音量的音频处理装置，获得环境噪音的音量级，并根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值，当前输出的音频信号的实际音频能量值大于该参考音频能量值时，才调低当前增益值。使得既能够保护用户耳朵免受伤害，又能够使得用户在环境噪音较大时仍能够在适当的音量级下欣赏音乐。下面将结合附图对本发明的实施方式进行说明。

【附图说明】

图1是本发明的一实施方式中音频处理装置的架构图。

图2是本发明的一实施方式中音量管理单元的模块图。

图3是传统上播放音频的流程图。

图4是本发明的一实施方式中调节音量的流程图。

图5是本发明的另一实施方式中调节音量的流程图。

【具体实施方式】

本发明提供的音量管理***及方法可用于许多电子设备的音频处理装置中，该电子设备可为汽车音响、家庭影院、音频再现装置、电子阅读装置等，本实施方式列举一音频再现装置的音频处理装置进行介绍。

如图1所示是一实施方式中音频处理装置的架构图。该音频处理装置10包括一存储单元11、一输入单元12、一中央处理单元13、一解码单元14、一数模转换器15、一音量控制单元16、一音频输出装置17、一音量管理单元18、一麦克风19及一模数转换器20。

该存储单元11存储有多个音频文档及解码程序。该输入单元12用于响应用户的操作，从而产生并向该中央处理单元13发送一命令信号。该中央处理单元13用于控制该音频处理装置中各单元的操作，其识别该命令信号并向该解码单元14发送一控制信号。该解码单元14响应该中央处理单元13发送的一请求播放音频的控制信号，读取一音频文档，并执行解码程序解码该音频文档从而生成数字音频信号。该数模转换器15将该数字音频信号转换为模拟音频信号。该音量控制单元16用于放大该模拟音频信号。该音频输出装置17用于输出该模拟音频信号对应的声音。该音频输出装置17可为一耳机或一扬声器。

该音量管理单元18对该解码单元14输出的数字音频信号进行取样，周期性地获得一第一预设时间段T1内的多个振幅值mi；并从该音量控制单元16获得当前增益值V；然后根据该多个振幅值mi及该增益值V，应用一数学算法计算该第一预设时间段T1内的实际音频能量值Q，例如，该数学算法可为但不限于：Q＝[∑(mi*V)2/N]1/2(其中，i从1到N)，Q表示该实际音频能量值，V表示当前增益值，N表示该第一预设时间段T1内获得该数字音频信号的振幅值mi的数目。

同时，麦克风19实时地感应环境噪音并生成模拟噪音信号。该模数转换器20将该模拟噪音信号转换为数字噪音信号。该音量管理单元18计算出该数字噪音信号的音量级，并根据该数字噪音信号的音量级获得一参考音频能量值。

其中，获得该参考音频能量值的方法可为：读取存储于该存储单元11的一对应表中该音量级对应的参考音频能量值，该对应表中存储有多个环境噪音的音量级及其对应的参考音频能量值。

另外，获得该参考音频能量值的方法还可为：计算出该数字噪音信号的音量级相较于一预设噪音音量级的变化率，然后根据该变化率及一预设音频能量值，生成一参考音频能量值。该参考音频能量值随着环境噪音的增减而适当地增减，使得噪音较小的环境下，输出声音的最大音量稍微小些，而使得噪音较大的环境下，输出声音的最大音量稍微大些，从而既能保护用户听力又使得用户能够听清音频。

接着，该音量管理单元18比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，该音量管理单元18则自动调低当前增益值，或者驱动该中央处理单元13输出提示音，以提醒用户调低当前增益值。其中，自动调低当前增益值具体可为，每次调低一固定增益值，直到该实际音频能量值不大于该参考音频能量值为止。

如图2所示是一实施方式中音量管理单元18的模块图。该音量管理单元18包括：一取样模块180、一获得模块181、一计算模块182、一噪音处理模块183及一增益控制模块184。该取样模块180周期性地获得数字音频信号在该第一预设时间段T1内的多个取样值mi。该获得模块181，用于从该音量控制单元16获得当前增益值。该计算模块182，根据该多个取样值mi及当前增益值V，应用上述数学算法计算该第一预设时间段T1内的实际音频能量值Q。该噪音处理模块183，用于侦测环境噪音的音量级。该增益控制模块184，根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值；比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，调低当前增益值。

如图3所示是传统上播放音频的流程图。当用户根据该输入单元12选择一音频文档进行播放时，该输入单元12向该中央处理单元13发送一请求播放音频的命令信号，该中央处理单元13识别该命令信号并向该解码单元14发送一控制信号(步骤S30)。该解码单元14响应该控制信号，从该存储单元11中读取该音频文档(步骤S31)，并在该中央处理单元13的控制下解码该音频文档产生一数字音频信号，然后将该数字音频信号传送至该数模转换器15(步骤S32)。该数模转换器15将该数字音频信号转换为模拟音频信号，并将该模拟音频信号传送至该音量控制单元16(步骤S33)。该音量控制单元16根据当前增益值放大该模拟音频信号，并将放大后的模拟音频信号传送到该音频输出装置17(步骤S34)。该音频输出装置17输出该模拟音频信号对应的声音(步骤S35)。

如图4所示是一实施方式中调节音量的流程图。在该音频处理装置播放音频的过程中，该音量管理单元18对该解码单元14输出的数字音频信号进行取样，获得该第一预设时间段T1内的多个振幅值mi(步骤S40)；并从该音量控制单元16获得当前增益值V(步骤S41)；然后该音量管理单元18根据该多个振幅值mi及该增益值V，计算该第一预设时间段T1内的实际音频能量值Q(步骤S42)。同时，该麦克风19感应环境噪音并生成一模拟噪音信号(步骤S43)。该模数转换器20将该模拟噪音信号转换为数字噪音信号(步骤S44)。该音量管理单元18计算出该数字噪音信号的音量级(步骤S45)，并计算出该数字噪音信号的音量级相较于一预设噪音音量级的变化率(步骤S46)，然后根据该变化率及一预设音频能量值，生成一参考音频能量值(步骤S47)。接着该音量管理单元18判断该实际音频能量值是否大于该参考音频能量值(步骤S48)？如果该实际音频能量值不大于该参考音频能量值，流程返回开始步骤，即上述流程循环进行；如果该实际音频能量值大于该参考音频能量值，该音量管理单元18则自动调低当前增益值，然后流程返回开始步骤，即上述流程循环进行(步骤S49)。

如图5所示是另一实施方式中调节音量的流程图。在该音频处理装置播放音频的过程中，该音量管理单元18对该解码单元14输出的数字音频信号进行取样，周期性地获得该第一预设时间段T1内的多个振幅值mi(步骤S50)；并从该音量控制单元16获得当前增益值V(步骤S51)；然后该音量管理单元18根据该多个振幅值mi及该增益值V，计算该第一预设时间段T1内的实际音频能量值Q(步骤S52)。同时，该麦克风19感应环境噪音并生成一模拟噪音信号(步骤S53)。该模数转换器20将该模拟噪音信号转换为数字噪音信号(步骤S54)。该音量管理单元18计算出该数字噪音信号的音量级(步骤S55)，并读取一对应表中该数字噪音信号的音量级对应的参考音频能量值(步骤S56)。然后该音量管理单元18判断该实际音频能量值是否大于该参考音频能量值(步骤S57)？如果该实际音频能量值不大于该参考音频能量值，流程返回开始步骤；如果该实际音频能量值大于该参考音频能量值，该中央处理单元13控制该音频处理装置输出提示音，以提醒用户调低当前增益值(步骤S58)。然后流程返回开始步骤，继续计算上述实际音频能量值及参考音频能量值，如果实际音频能量值仍然大于参考音频能量值，该音量管理单元18则增加该提示音的增益值及/或提高该提示音的输出频率；直到实际音频能量值不大于参考音频能量值时，该中央处理单元13控制该音频处理装置停止输出该提示音。

Claims (12)

1.一种音量管理方法，用于管理一音频处理装置输出音频时的音量，其特征在于，包括步骤：

周期性地获得一数字音频信号在一预设时间段内的多个取样值及当前增益值；

根据该多个取样值及当前增益值，计算该预设时间段内该数字音频信号的实际音频能量值；

侦测环境噪音的音量级；

根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值；及

比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，调低当前增益值。

2.如权利要求1所述的音量管理方法，其特征在于，获得该参考音频能量值的方法可为提供一对应表，读取该对应表中该环境噪音的音量级对应的参考音频能量值。

3.如权利要求1所述的音量管理方法，其特征在于，获得该参考音频能量值的方法可为比较该环境噪音的音量级与一预设噪音音量级，计算一变化率；根据该变化率及一预设音频能量值，生成一参考音频能量值。

4.如权利要求1所述的音量管理方法，其特征在于，调低当前增益值的方法可为自动调低当前增益值。

5.如权利要求1所述的音量管理方法，其特征在于，调低当前增益值的方法可为输出提示音提醒用户手动调低当前增益值。

6.如权利要求5所述的音量管理方法，其特征在于，如果下一周期的实际音频能量值仍然大于参考音频能量值，则提高该提示音的音量及/或该提示音的输出频率。

7.一种音频处理装置，包括一中央处理单元、一解码单元、一音量控制单元及一音量管理单元，该解码单元用于解码一音频文档，生成一数字音频信号；其特征在于：

该音量管理单元，在该中央处理单元的控制下，周期性地获得该数字音频信号在一预设时间段内的多个取样值，并从该音量控制单元获得当前增益值；根据该多个取样值及当前增益值，计算该预设时间段内该数字音频信号的实际音频能量值；侦测环境噪音的音量级；根据该环境噪音的音量级获得一参考音频能量值；比较该实际音频能量值与该参考音频能量值，当该实际音频能量值大于该参考音频能量值时，调低当前增益值。

8.如权利要求7所述的音频处理装置，其特征在于，该音量管理单元获得该参考音频能量值具体可为提供一对应表，读取该对应表中该环境噪音的音量级对应的参考音频能量值。

9.如权利要求7所述的音频处理装置，其特征在于，该音量管理单元获得该参考音频能量值具体可为，比较该环境噪音的音量级与一预设噪音音量级，计算一变化率；根据该变化率及一预设音频能量值，生成一参考音频能量值。

10.如权利要求7所述的音频处理装置，其特征在于，该音量管理单元调低当前增益值具体可为，自动调低当前增益值。

11.如权利要求7所述的音频处理装置，其特征在于，该音频处理单元调低当前增益值的方法可为，输出提示音提醒用户手动调低当前增益值。

12.如权利要求11所述的音频处理装置，其特征在于，如果下一周期的实际音频能量值仍然大于参考音频能量值，该音量管理单元则提高该提示音的音量及/或该提示音的输出频率。

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