改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路，其中包括音量控制單元、包絡(luò)計(jì)算單元、壓縮系數(shù)計(jì)算單元、延遲單元、乘法器。本發(fā)明還涉及一種改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法。采用該種改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路及方法，由于其中針對(duì)每一個(gè)溢出的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)均計(jì)算其壓縮系數(shù)，并對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，從而相較于現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)差別壓縮后得到的音頻波形，更接近于原有音頻信號(hào)，從而達(dá)到了消除噪音影響的目的，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，而且處理過(guò)程快捷方便，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛。
【專利說(shuō)明】改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及數(shù)字音頻信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字音頻滿幅度音量為O分貝，當(dāng)數(shù)字音量調(diào)節(jié)范圍超過(guò)O分貝時(shí)就有部分音頻數(shù)據(jù)有溢出現(xiàn)象，音量調(diào)節(jié)范圍超過(guò)O分貝越多這種現(xiàn)象越明顯。
[0003]傳統(tǒng)的處理這種溢出的方法就是將溢出的數(shù)據(jù)做滿幅度處理:也就是當(dāng)當(dāng)前數(shù)據(jù)大于滿幅度音頻最大值時(shí)，使得當(dāng)前數(shù)據(jù)等于滿幅度音頻最大值。
[0004]上述方法在音量調(diào)節(jié)范圍超過(guò)O分貝很少的時(shí)候還不容易聽(tīng)出錯(cuò)誤，但是在音量調(diào)節(jié)范圍超過(guò)O分貝部分很高時(shí)會(huì)有很明顯的嚴(yán)重噪音產(chǎn)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種能夠有效消除音頻數(shù)據(jù)溢出造成的輸出噪音、確保無(wú)差別壓縮后得到的音頻波形更接近于原有音頻、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、處理過(guò)程快捷方便、工作性能穩(wěn)定可靠、適用范圍較為廣泛的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路及方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路及方法如下:
[0007]該改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路，其主要特點(diǎn)是，所述的電路包括:
[0008]音量控制單元，接收數(shù)字音頻輸入信號(hào)，并對(duì)該輸入信號(hào)的音量進(jìn)行增減調(diào)節(jié)；
[0009]包絡(luò)計(jì)算單元，接收所述音量控制單元的輸出信號(hào)，并計(jì)算該輸出信號(hào)的包絡(luò)值；
[0010]壓縮系數(shù)計(jì)算單元，接收所述包絡(luò)計(jì)算單元所輸出的包絡(luò)值，并計(jì)算相應(yīng)的音頻壓縮系數(shù)；
[0011]延遲單元，接收所述音量控制單元的輸出信號(hào)，并進(jìn)行時(shí)序延遲處理；
[0012]乘法器，分別接收所述延遲單元的延遲輸出信號(hào)和所述壓縮系數(shù)計(jì)算單元的音頻壓縮系數(shù)，并將兩者進(jìn)行乘法運(yùn)算后得到數(shù)字音頻輸出信號(hào)。
[0013]該基于上述的電路改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其主要特點(diǎn)是，所述的方法包括以下步驟:
[0014]步驟一、接收數(shù)字音頻輸入信號(hào)，并對(duì)該輸入信號(hào)的音量進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理；
[0015]步驟二、根據(jù)所述進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理的輸出信號(hào)計(jì)算包絡(luò)值；
[0016]步驟三、根據(jù)所述包絡(luò)值計(jì)算音頻壓縮系數(shù)；
[0017]步驟四、對(duì)所述進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理的輸出信號(hào)進(jìn)行延遲處理；
[0018]步驟五、將所述經(jīng)延遲的輸出信號(hào)與所述音頻壓縮系數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，以得到數(shù)字音頻輸出信號(hào)。
[0019]在另一實(shí)施例中，所述改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法中的對(duì)輸入信號(hào)的音量進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理，具體為:
[0020]根據(jù)以下公式計(jì)算增減控制后的音頻信號(hào)數(shù)據(jù)x(n):
[0021]X (n) = input (η) X 10vol(DB)/2CI ；
[0022]其中，νο?為需要增加或減少的分貝數(shù)，DB為音量單位分貝，10—/2°為對(duì)應(yīng)的量化倍數(shù)值，input (η)為輸入信號(hào)，η為輸入信號(hào)的序列號(hào)，η = 1,2,3……。
[0023]在另一實(shí)施例中，所述改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法中的量化倍數(shù)值為根據(jù)具體所應(yīng)用的音量控制范圍、步長(zhǎng)以及當(dāng)前數(shù)字音頻的位數(shù)事先計(jì)算并以表格形式進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0024]在另一實(shí)施例中，所述對(duì)所述進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理的輸出信號(hào)進(jìn)行延遲處理，具體為:
[0025]經(jīng)過(guò)延遲處理后的延時(shí)輸出音頻值(延遲輸出信號(hào))為X (η — D)，所述延時(shí)輸出音頻值X (η — D)是指當(dāng)前輸入X (η)經(jīng)延遲D個(gè)輸入，其中，D為延遲輸入序列號(hào)，D=l，2,3......。
[0026]進(jìn)一步地，所述延遲輸入序列號(hào)D的經(jīng)驗(yàn)值為32或者64。
[0027]在另一實(shí)施例中，所述改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法中的進(jìn)行輸出信號(hào)的包絡(luò)值計(jì)算處理，包括以下步驟:
[0028]第一步，根據(jù)以下公式，從當(dāng)前音頻信號(hào)數(shù)據(jù)與之前N個(gè)音頻信號(hào)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值中取最大值xmax (η):
[0029]Xmax (n) = max [ | x (n-N) , |x (n-N+1) |......x (n) | ]；
[0030]第二步，根據(jù)以下公式由當(dāng)前的最大值Xmax (n)與前一個(gè)包絡(luò)值emax(n_l)計(jì)算新的包絡(luò)值emax(n):
[0031]emax(n) = (Xniax(η)+3Xe眶(n-1))/4 ;

【權(quán)利要求】
1.一種改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制電路，其特征在于，所述電路包括: 音量控制單元，接收數(shù)字音頻輸入信號(hào)，并對(duì)該輸入信號(hào)的音量進(jìn)行增減調(diào)節(jié)； 包絡(luò)計(jì)算單元，接收所述音量控制單元的輸出信號(hào)，并計(jì)算該輸出信號(hào)的包絡(luò)值； 壓縮系數(shù)計(jì)算單元，接收所述包絡(luò)計(jì)算單元所輸出的包絡(luò)值，并計(jì)算相應(yīng)的音頻壓縮系數(shù)； 延遲單元，接收所述音量控制單元的輸出信號(hào)，并進(jìn)行時(shí)序延遲處理； 乘法器，分別接收所述延遲單元的延遲輸出信號(hào)和所述壓縮系數(shù)計(jì)算單元的音頻壓縮系數(shù)，并將兩者進(jìn)行乘法運(yùn)算后得到數(shù)字音頻輸出信號(hào)。
2.一種改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 接收數(shù)字音頻輸入信號(hào)，并對(duì)該輸入信號(hào)的音量進(jìn)行增減調(diào)節(jié)； 根據(jù)所述進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理的輸出信號(hào)計(jì)算包絡(luò)值； 根據(jù)所述包絡(luò)值計(jì)算音頻壓縮系數(shù)； 對(duì)所述進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理的輸出信號(hào)進(jìn)行延遲處理； 將所述經(jīng)延遲的輸出信號(hào)與所述音頻壓縮系數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，以得到數(shù)字音頻輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述對(duì)輸入信號(hào)的音量進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理，具體為: 根據(jù)以下公式計(jì)算增減控制后的音頻信號(hào)數(shù)據(jù)x(n):
X (n) = input (η) X 10vol(DB)/2CI ； 其中，νο?為需要增加或減少的分貝數(shù)，DB為音量單位分貝，I(Tudb)M為對(duì)應(yīng)的量化倍數(shù)值，input (η)為輸入信號(hào)，η為輸入信號(hào)的序列號(hào)，η = 1,2,3......。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述對(duì)進(jìn)行增減調(diào)節(jié)處理的輸出信號(hào)進(jìn)行延遲處理，具體為: 經(jīng)過(guò)延遲處理后的延時(shí)輸出音頻值，即延遲輸出信號(hào)，為X (η — D)，所述延時(shí)輸出音頻值X (η — D)是指當(dāng)前輸入X (η)經(jīng)延遲D個(gè)輸入，其中，D為延遲輸入序列號(hào)，D=l，2，3......ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述延遲輸入序列號(hào)D為32或者64。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述量化倍數(shù)值為根據(jù)具體所應(yīng)用的音量控制范圍、步長(zhǎng)以及當(dāng)前數(shù)字音頻的位數(shù)事先計(jì)算并以表格形式進(jìn)行存儲(chǔ)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述的進(jìn)行輸出信號(hào)的包絡(luò)值計(jì)算處理，包括以下步驟: 根據(jù)以下公式，從當(dāng)前音頻信號(hào)數(shù)據(jù)與之前N個(gè)音頻信號(hào)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值中取最大值Xmax (η):
Xmax (n) = max [ | x (n-N) , |x (n-N+1) |......1 x (n) | ]； 根據(jù)以下公式由當(dāng)前的最大值Xmax(H)與前一個(gè)包絡(luò)值emax(n-l)計(jì)算新的包絡(luò)值?max (打):
emax (η) = (χ眶(η)+3 XeniaxO1-1) )/4 ;根據(jù)以下公式由當(dāng)前的包絡(luò)值emax (η)與之前第M個(gè)包絡(luò)值計(jì)算得到所輸出的包絡(luò)值e(n):
e(n-l)為第n — I次所計(jì)算出的包絡(luò)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述的進(jìn)行音頻壓縮系數(shù)計(jì)算處理，包括以下步驟: 判斷所輸出的包絡(luò)值e (η)是否大于滿幅度音量； 如果否，則將音頻壓縮系數(shù)設(shè)置為I ; 如果是，則根據(jù)以下公式計(jì)算得到壓縮系數(shù)g (η):
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改善音頻信號(hào)音量調(diào)節(jié)的控制方法，其特征在于，所述的滿幅度音量為O分貝。
【文檔編號(hào)】G10L19/00GK104183241SQ201310206315
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】顧麗娟 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)矽科微電子有限公司