CN109217834A - 增益调整方法、音频设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增益调整方法，包括：获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值；根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值；根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值；根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。本发明还公开了一种音频设备及计算机可读存储介质。本发明可以避免用户经常手动调节音量以听清音频文件或由于响度突然增大导致听觉系统出现损伤，从而提高用户的听音效果。

Description

增益调整方法、音频设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及音频技术领域，尤其涉及一种增益调整方法、音频设备及计算机可读存储介质。

背景技术

当用户通过音频设备如播放器听音乐时，通常会遇到某些歌曲的声音偏小，需要手动增大音量的情况，当自动播放到下一首音乐时声音又会突然变大，导致响度过大而引起听觉不适。尤其在音源的来源途径不统一或者播放软件不同时，需要经常手动调节音量，这样不仅操作不便而且可能会对用户的听觉系统造成损伤。此外，若单纯通过音量“+”键来增大音量，可能会由于个别大信号的突变引起过载，导致非线性失真，从而影响用户的听音效果。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种增益调整方法、音频设备及计算机可读存储介质，旨在解决由于音源来源或者播放软件不同引入的音频文件功率差异所导致的响度听感差异问题，避免用户经常手动调节音量以听清音频文件或由于响度突然增大导致听觉系统出现损伤，从而提高用户的听音效果。

为实现上述目的，本发明提供一种增益调整方法，所述增益调整方法包括以下步骤：

获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值；

根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值；

根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值；

根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。

优选地，所述根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值的步骤包括：

计算所述预设功率值与所述平均功率值之间的差值绝对值；

根据所述差值绝对值与所述预设的参考功率值，计算得到所述预期增益值。

优选地，所述根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值的步骤包括：

计算所述平均功率值以及所述预设的参考功率值之间的商值；

根据所述商值与所述预期增益值，计算得到目标增益；

根据所述目标增益以及所述预设的参考功率值，计算得到所述预调整功率值。

优选地，所述根据所述商值与所述预期增益值，计算得到目标增益的步骤包括：

取所述商值的预定倍数的对数值；

比较所述平均功率值与所述预设功率值之间的大小关系；

在所述平均功率值小于或等于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的和值，将所述和值作为所述目标增益；

在所述平均功率值大于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的差值，将所述差值作为所述目标增益。

优选地，所述根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值的步骤之后还包括：

判断所述预调整功率值是否对应存在超过预设门限值的频段点；

若存在，则通过自动增益控制器限制对应的时域信号；

若不存在，则执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤。

优选地，所述获取音频文件基于时域信号的平均功率值的步骤包括：

获取所述音频文件的时长以及幅度；

根据所述时长以及所述幅度，计算得到所述平均功率值。

优选地，所述根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤之后还包括：

将经过增益调整后的电信号，经解码器进行解码转为声信号，并输入音频设备以在所述音频设备进行播放。

优选地，所述获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值的步骤之前还包括：

对获取的所述音频文件预先进行存储。

为实现上述目的，本发明还提供一种音频设备，所述音频设备包括处理器以及存储在所述处理器内并可在所述处理器上运行的增益调整程序，其中，所述增益调整程序被所述处理器执行时实现如上所述的增益调整方法的步骤。

本发明提供的增益调整方法、音频设备及计算机可读存储介质，通过获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值，然后根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值，再根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值，最后根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。如此，可以解决由于音源来源或者播放软件不同引入的音频文件功率差异所导致的响度听感差异问题，避免用户经常手动调节音量以听清音频文件或由于响度突然增大导致听觉系统出现损伤，从而提高用户的听音效果。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的音频设备一实施例的的功能模块示意图；

图2为本发明增益调整方法第一实施例的流程示意图；

图3为图2中步骤S2的细化流程示意图；

图4为图2中步骤S3的细化流程示意图；

图5为图4中步骤S32的细化流程示意图；

图6为本发明增益调整方法第二实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的音频设备包括：处理器1001，例如CPU，用户接口1002，存储器1003，通信总线1004以及喇叭1005。其中，通信总线1004用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1002可以包括输入单元。喇叭1005用于播放音频文件。

存储器1003可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1003可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的音频设备并不构成对音频设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

作为一种计算机存储介质的存储器1003中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及增益调整程序。

用户接口1002主要用于接收用户通过输入单元输入指令触发用户指令；处理器1001用于调用存储器1003中存储的增益调整程序，并执行以下操作：

获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值；

根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值；

根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值；

根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

计算所述预设功率值与所述平均功率值之间的差值绝对值；

根据所述差值绝对值与所述预设的参考功率值，计算得到所述预期增益值。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

计算所述平均功率值以及所述预设的参考功率值之间的商值；

根据所述商值与所述预期增益值，计算得到目标增益；

根据所述目标增益以及所述预设的参考功率值，计算得到所述预调整功率值。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

取所述商值的预定倍数的对数值；

比较所述平均功率值与所述预设功率值之间的大小关系；

在所述平均功率值小于或等于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的和值，将所述和值作为所述目标增益；

在所述平均功率值大于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的差值，将所述差值作为所述目标增益。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

判断所述预调整功率值是否对应存在超过预设门限值的频段点；

若存在，则通过自动增益控制器限制对应的时域信号；

若不存在，则执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

获取所述音频文件的时长以及幅度；

根据所述时长以及所述幅度，计算得到所述平均功率值。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

将经过增益调整后的电信号，经解码器进行解码转为声信号，并输入音频设备以在所述音频设备进行播放。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1003中存储的增益调整程序，还执行以下操作：

对获取的所述音频文件预先进行存储。

参照图2，在第一实施例中，本发明提供一种增益调整方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值；

本实施例中，存储器可以预先存储音频设备如手机、蓝牙音箱等接收的音频文件，优选地，所述存储器可以预先存储待播放的下一首音频文件，以用于后续分析处理。

所述音频文件的信号可以为时域信号或频域信号，当所述音频文件的信号为时域信号时，其自变量是时间，即横轴是时间t，纵轴是信号的变化，其动态信号是描述信号在不同时刻取值的函数dt；当所述音频文件的信号为频域信号时，其自变量为频率，即横轴是频率，纵轴是该频率信号的幅度，也即频谱图。本实施例中，所述音频文件的信号优选为时域信号。

所述音频文件的音量阶数可以根据实际需要合理设置，但不宜设置过多，如30节。过多的音量阶数会让声音大小的调整变得不可察觉且繁琐。预先的，设置每阶音量下对应的预设功率值。

其中，所述平均功率值的获取，可以采用以下方法：获取所述音频文件的时长T以及幅度A；根据所述时长T以及所述幅度A，通过以下公式计算得到所述平均功率值P：

其中，T为音频文件的时长，A为音频信号的幅度，t为时间，dt为音频信号在不同时刻取值的函数。当然，在其他实施例中，也可以采用其他公式进行计算，本发明并不做具体限定。

步骤S2、根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值；

本实施例中，根据计算得到的所述平均功率值P，以及每阶音量下对应的预设功率值P₀，可以通过以下公式计算得到预期增益值G：

其中，P_ref为预设的参考功率值，可以取值为1W。

可以理解的是，本优选实施例中，可以结合预设功率值P₀，计算得到的所述平均功率值P，以及所述预设的参考功率值P_ref，以上述公式计算得到所述预期增益值。当然，在其他实施例中，还可以通过其他公式或算法计算得到所述预期增益值，如根据平均功率值P以及预设功率值P₀计算得到所述预期增益值。其他适用于将功率值转为分贝值的方式均可，本发明对此并不做具体限定。

步骤S3、根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值；

本实施例中，根据所述平均功率值P、所述预期增益值G以及预设的参考功率值P₀，计算得到预调整功率值Pend，具体可参照如下公式：

其中，P_ref为预设的参考功率值，g为根据所述平均功率值P、预设的参考功率值P_ref，以及所述预期增益值G计算得到的目标增益。

步骤S4、根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。

本实施例中，根据预调整功率值Pend对所述音频文件进行整体的增益调整，如提升增益或降低增益，具体增加还是降低主要取决于所述平均功率值P与所述预设的参考功率值P₀的大小关系。当所述平均功率值P小于所述预设的参考功率值P₀时，表明计算得到的所述音频文件对应的功率值偏低，因此，需要对所述音频文件进行提升增益调整；反之，表明计算得到的所述音频文件对应的功率值偏高，因此，需要对所述音频文件进行降低增益调整。也即本发明可以根据不同音频文件对应的功率值，对应进行增益调整，使得不同音频文件播放时，均能以合适的音量进行播放，从而避免用户经常手动调节播放器音量。

进一步地，将经过增益调整后的电信号，经解码器进行解码转为声信号，并输入音频设备以在所述音频设备进行播放。

本发明提供的增益调整方法，通过获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值，然后根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值，再根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值，最后根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。如此，可以解决由于音源来源或者播放软件不同引入的音频文件功率差异所导致的响度听感差异问题，避免用户经常手动调节音量以听清音频文件或由于响度突然增大导致听觉系统出现损伤，从而提高用户的听音效果。

参照图3，在第二实施例中，基于第一实施例，所述步骤S2包括：

步骤S21、计算所述预设功率值与所述平均功率值之间的差值绝对值；

步骤S22、根据所述差值绝对值与所述预设的参考功率值，计算得到所述预期增益值。

本实施例中，可以先计算所述预设功率值P₀与所述平均功率值P之间的差值绝对值|P₀-P|，然后根据所述差值绝对值|P₀-P|，计算所述差值绝对值|P₀-P|与所述预设的参考功率值Pref之间的商值：

再将所述商值取对数，并取10倍的对数，也即：

其中，P_ref为预设的参考功率值，可以取值为1W。

当所述差值绝对值|P₀-P|≥0时，表明P₀≥P，即当前所述音频文件的功率偏小，后续将会对所述音频文件进行整体提升增益调整；当差值绝对值|P₀-P|＜0时，表明P₀＜P，即当前所述音频文件的功率偏大，后续将会对所述音频文件进行整体降低增益调整。当然，在其他实施例中，还可以通过其他公式或算法计算得到所述预期增益值，其他适用于将功率值转为分贝值的方式均可，本发明对此并不做具体限定。

本实施例通过计算差值绝对值，获取当前音频文件的功率与预设的功率值之间的大小关系，从而便于判断当前所述音频文件是提升增益调整，还是减低增益调整，从而可以针对性解决由于不同的音源来源或者播放软件不同引入的音频文件功率差异所导致的响度听感差异的问题。

参照图4，在第三实施例中，基于第一或第二实施例，所述步骤S3包括：

步骤S31、计算所述平均功率值以及所述预设的参考功率值之间的商值；

本实施例中，计算所述平均功率值P以及所述预设的参考功率值P_ref之间的商值：

步骤S32、根据所述商值与所述预期增益值，计算得到目标增益；

本实施例中，参照图5，所述步骤S32进一步包括：

步骤S321、取所述商值的预定倍数的对数值；

步骤S322、比较所述平均功率值与所述预设功率值之间的大小关系；

步骤S323、在所述平均功率值小于或等于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的和值，将所述和值作为所述目标增益；

步骤S324、在所述平均功率值大于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的差值，将所述差值作为所述目标增益。

本实施例中，将所述商值取对数，并取10倍的对数，也即：

然后将上述公式计算得到的值，进行增益调整，得到目标增益g，具体地：

比较所述平均功率值P与所述预设功率值P₀之间的大小关系，当P₀≥P时，即当前所述音频文件的功率偏小，需要对所述音频文件进行整体提升增益调整，计算所述预定倍数如10倍的对数值与所述预期增益值之间的和值，将所述和值作为所述目标增益。可以根据以下公式提升增益：

当P₀＜P时，即当前所述音频文件的功率偏大，需要对所述音频文件进行整体降低增益调整，计算所述预定倍数如10倍的对数值与所述预期增益值之间的差值，将所述差值作为所述目标增益。可以根据以下公式降低增益：

可以理解的是，本发明还可采用其他公式进行增益的提升或降低处理，如可以在上述列举的提升增益或降低增益的公式中，更改所述预期增益值G前面的系数，以及所述前面的系数。

步骤S33、根据所述目标增益以及所述预设的参考功率值，计算得到所述预调整功率值。

本实施例中，根据所述目标增益g以及所述预设的参考功率值P₀，计算得到预调整功率值Pend，具体可参照如下公式：

当然，所述目标增益g的计算方式并不局限于上述列举的一种计算方式，同样地，所述预调整功率值Pend也不局限于上述一种计算公式，其他合理的公式也可，本发明对此并不做具体限定。

本实施例通过结合所述平均功率值P与所述预设功率值P₀之间的大小关系，计算得到目标增益值，然后将所述目标增益转为功率值，方便对所述音频文件整体增益的调整。

参照图6，在第五实施例中，基于第一实施例，所述步骤S3之后还包括：

步骤S5、判断所述预调整功率值是否对应存在超过预设门限值的频段点；

本实施例中，由于不同的音频文件具有不同的频段，当对所述音频文件进行整体提升增益或降低增益调整后，预调整功率值可能存在超过预设门限值的频段点，因此，需要判断对所述音频文件进行增益调整后的功率值，是否存在超过预设门限值的频段点。

步骤S6、若存在，则通过自动增益控制器限制对应的时域信号；

本实施例中，若存在对应超过预设门限值的频段点，则通过自动增益控制器限制对应的时域信号，使其对应的功率值在所述预设门限值内，然后执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤。如此，可以防止增益调整后产生的过载非线性失真现象。

步骤S7、若不存在，则执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤。

本实施例中，若不存在对应超过预设门限值的频段点，则直接执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤。

本实施例通过设置预设门限值，并判断所述预调整功率值是否对应存在超过预设门限值的频段点，决定是否执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤，可以进一步提高对音频文件的增益效果，从而可以限制强信号而防止过载，避免大信号下的非线性失真保证听感并保护听觉系统。

本发明还提供一种音频设备，所述音频设备包括处理器以及存储在所述处理器内并可在所述处理器上运行的增益调整程序，其中，所述增益调整程序被所述处理器执行时实现如上所述的增益调整方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有增益调整程序，所述增益调整程序被处理器执行实现如上所述的增益调整方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

Claims (10)

1.一种增益调整方法，其特征在于，所述方法包括：

获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值；

根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值；

根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值；

根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整。

2.如权利要求1所述的增益调整方法，其特征在于，所述根据所述平均功率值以及所述预设功率值，计算得到预期增益值的步骤包括：

计算所述预设功率值与所述平均功率值之间的差值绝对值；

根据所述差值绝对值与所述预设的参考功率值，计算得到所述预期增益值。

3.如权利要求1或2所述的增益调整方法，其特征在于，所述根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值的步骤包括：

计算所述平均功率值以及所述预设的参考功率值之间的商值；

根据所述商值与所述预期增益值，计算得到目标增益；

根据所述目标增益以及所述预设的参考功率值，计算得到所述预调整功率值。

4.如权利要求3所述的增益调整方法，其特征在于，所述根据所述商值与所述预期增益值，计算得到目标增益的步骤包括：

取所述商值的预定倍数的对数值；

比较所述平均功率值与所述预设功率值之间的大小关系；

在所述平均功率值小于或等于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的和值，将所述和值作为所述目标增益；

在所述平均功率值大于所述预设功率值时，计算所述预定倍数的对数值与所述预期增益值之间的差值，将所述差值作为所述目标增益。

5.如权利要求1所述的增益调整方法，其特征在于，所述根据所述平均功率值、所述预期增益值以及预设的参考功率值，计算得到预调整功率值的步骤之后还包括：

判断所述预调整功率值是否对应存在超过预设门限值的频段点；

若存在，则通过自动增益控制器限制对应的时域信号；

若不存在，则执行根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤。

6.如权利要求1所述的增益调整方法，其特征在于，所述获取音频文件基于时域信号的平均功率值的步骤包括：

获取所述音频文件的时长以及幅度；

根据所述时长以及所述幅度，计算得到所述平均功率值。

7.如权利要求1所述的增益调整方法，其特征在于，所述根据所述预调整功率值对所述音频文件进行增益调整的步骤之后还包括：

将经过增益调整后的电信号，经解码器进行解码转为声信号，并输入音频设备以在所述音频设备进行播放。

8.如权利要求1所述的增益调整方法，其特征在于，所述获取音频文件基于时域信号的平均功率值，以及每阶音量下的预设功率值的步骤之前还包括：

对获取的所述音频文件预先进行存储。

9.一种音频设备，其特征在于，所述音频设备包括处理器以及存储在所述处理器内并可在所述处理器上运行的增益调整程序，其中，所述增益调整程序被所述处理器执行时实现如上权利要求1至8中任一项所述的增益调整方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有增益调整程序，所述增益调整程序被处理器执行实现如权利要求1至8中任一项所述的增益调整方法的步骤。