專利名稱：基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法、補(bǔ)償裝置及音頻處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法、補(bǔ)償裝置及音頻處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在用多媒體設(shè)備播放音頻信號(hào)時(shí)，當(dāng)將音量調(diào)節(jié)到較小時(shí)，往往聽到的聲音比較干澀，部分樂器的伴奏聲也漸漸消失，使得聲音單調(diào)乏味。這是由人耳聽覺特性曲線——等響曲線決定的。等響曲線是指將響度水平相同的各頻率的純音的聲壓級(jí)連成的曲線，如圖1 所示。在該曲線圈上，橫坐標(biāo)為各純音的頻率，縱坐標(biāo)為達(dá)到各響度水平所需的聲壓級(jí)。人耳對(duì)聲音的感覺取決于響度，當(dāng)響度太低時(shí)人耳感覺不到，而響度不僅和聲壓有關(guān)，還和頻率有關(guān)。聲壓級(jí)相同，頻率不同的聲音，聽起來響亮程度也不同。由等響曲線可以看出聲壓級(jí)較大時(shí)等響曲線較為平坦，說明各頻率的聽覺的響度基本相同；高頻和低頻部分在聲壓級(jí)較小時(shí)衰減較快，特別是低頻部分，響度太小，以至于人耳感覺不到低頻的聲音，使得聲音干澀，單調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有音頻信號(hào)在音量較小時(shí)，部分頻率段的響度太小，人耳感覺不到，使得聽到的聲音干澀、單調(diào)乏味的技術(shù)問題，提供了一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法、補(bǔ)償裝置及音頻處理系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，包括以下步驟步驟Si,調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到加權(quán)信號(hào)；所述相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是指，通過查詢等響曲線，得到同一聲壓級(jí)下，預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的頻段中任一頻率達(dá)到頻率為IkHz的響度水平需要提高的聲壓級(jí)與頻率為IkHz所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值；步驟S2，分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與所述步驟Sl中得到的加權(quán)信號(hào)相疊加，使得輸入信號(hào)響度得到補(bǔ)償。本發(fā)明還提供了一種響度補(bǔ)償裝置，包括補(bǔ)償單元，用于調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到加權(quán)信號(hào)；所述相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是指，通過查詢等響曲線，得到同一聲壓級(jí)下，預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的頻段中任一頻率達(dá)到頻率為IkHz的響度水平需要提高的聲壓級(jí)與頻率為IkHz所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值；輸出單元，用于分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與所述步驟Si中得到的加權(quán)信號(hào)相疊加，使得輸入信號(hào)響度得到補(bǔ)償。
本發(fā)明又提供了一種音頻處理系統(tǒng)，包括音頻功率放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)，還包括上述響度補(bǔ)償裝置，用于補(bǔ)償輸入信號(hào)的響度，經(jīng)音頻功率放大器放大后，通過揚(yáng)聲器系統(tǒng)輸出信號(hào)。從本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，通過調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到信號(hào)；并分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與上述濾波加權(quán)得到的信號(hào)相疊加，使得輸入信號(hào)的部分頻段(包括低頻段和高頻段)，尤其是低頻信號(hào)的響度得到補(bǔ)償，聲音聽起來響亮飽滿，滿足人們聽覺上的舒適感，而且，由于本發(fā)明僅需用到的器件聲級(jí)計(jì)和濾波器，以及一些簡(jiǎn)單計(jì)算就可實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的響度補(bǔ)償，因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。


圖1為等響曲線特性圖；圖2為本發(fā)明基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法的實(shí)施例一提供的流程框圖；圖3為本發(fā)明基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法的實(shí)施例一提供的詳細(xì)流程圖；圖4為本發(fā)明基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法的實(shí)施例二提供的流程框圖；圖5為本發(fā)明響度補(bǔ)償裝置提供的結(jié)構(gòu)框圖；圖6為本發(fā)明音頻處理系統(tǒng)提供的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供的一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，包括步驟Si,調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到加權(quán)信號(hào)；所述相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是指，通過查詢等響曲線，得到同一聲壓級(jí)下，預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的頻段中任一頻率達(dá)到頻率為IkHz的響度水平需要提高或降低的聲壓級(jí)與頻率為 IkHz所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值；步驟S2，分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與所述步驟Sl中得到的加權(quán)信號(hào)相疊加，使得輸入信號(hào)響度得到補(bǔ)償。下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1為等響曲線特性圖，該圖是現(xiàn)有技術(shù)中國(guó)際通用的等響曲線圖，本發(fā)明的響度補(bǔ)償方法主要是基于等響曲線而實(shí)現(xiàn)的。圖2為本發(fā)明基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法的實(shí)施例一提供的流程框圖，圖3為本發(fā)明基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法的實(shí)施例一提供的詳細(xì)流程圖。參閱圖2和圖3，一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法具體包括首先，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)X音量，可以從音量的小到大或大到小均勻調(diào)節(jié)音量，并每調(diào)一次音量，通過聲級(jí)計(jì)測(cè)得該音量Q對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)L，計(jì)算并存儲(chǔ)該聲壓級(jí)L下的加權(quán)系數(shù)a和加權(quán)系數(shù)b，直至計(jì)算并存儲(chǔ)所有可取音量值Q分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)L下的所有加權(quán)系數(shù) a和加權(quán)系數(shù)b ；所述加權(quán)系數(shù)a是指，同一聲壓級(jí)下，對(duì)照?qǐng)D1中的等響曲線，在頻率小于或等于 70Hz的低頻段中任一選擇一頻率，計(jì)算該頻率的響度要達(dá)到頻率為IkHz的響度水平需要提高或降低的聲壓級(jí)與頻率為IkHz所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值。所述加權(quán)系數(shù)b是指，同一聲壓級(jí)下，對(duì)照?qǐng)D1中的等響曲線，在頻率大于或等于 IOkHz的高頻段中任一選擇一頻率，計(jì)算該頻率的響度要達(dá)到頻率為IkHz的響度水平需要提高或降低的聲壓級(jí)與頻率為IkHz所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值。其次，對(duì)音頻信號(hào)X分別采用截止頻率為70Hz的低通濾波器和截止頻率為IOkHz 的高通濾波器進(jìn)行濾波后，經(jīng)低頻濾波器濾波后得到低頻信號(hào)XI，經(jīng)高通濾波器濾波后得到高頻信號(hào)X2，調(diào)節(jié)音頻信號(hào)的音量，每調(diào)一次音量Q，調(diào)用上述存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)聲壓級(jí)對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)a和加權(quán)系數(shù)b，按照以下公式求得音頻輸出信號(hào)Y，直至對(duì)所有可取音量值Q均進(jìn)行響度補(bǔ)償后輸出Y = X0+Xl*a+X2*b ；其中Y是音頻輸出信號(hào)，XO是未經(jīng)處理的音頻原始信號(hào)，Xl是低頻信號(hào)，X2是高頻信號(hào)，a, b為相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)。下面就小于或等于70Hz的低頻段中任一選擇的60Hz頻率點(diǎn)、大于或等于IOkHz 的高頻段中任一選擇的IOkHz頻率點(diǎn)為例，詳細(xì)描述加權(quán)系數(shù)a和加權(quán)系數(shù)b的計(jì)算方法。 調(diào)節(jié)音頻信號(hào)音量從小到大，分別記錄每一音量值Q對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)L的加權(quán)系數(shù)a和加權(quán)系數(shù)b。例如，當(dāng)調(diào)節(jié)音量Q= 1時(shí)，通過聲級(jí)計(jì)測(cè)得聲壓級(jí)L值，假如L = 60，此時(shí)查詢圖 1的等響曲線圖，在縱坐標(biāo)聲壓級(jí)為60時(shí)，查看頻率為60Hz的信號(hào)達(dá)到頻率為IkHz信號(hào)所對(duì)應(yīng)的響度60需要將聲壓級(jí)提高15，即低頻補(bǔ)償量N = 15，再查看頻率為IOkHz的信號(hào)達(dá)到頻率為IkHz信號(hào)所對(duì)應(yīng)的響度60需要將聲壓級(jí)提高6，即高頻補(bǔ)償量M = 6，最后根據(jù)公式a = N/L，b = M/L求得聲壓級(jí)L為60時(shí)的加權(quán)系數(shù)a和加權(quán)系數(shù)b，同理可求得不同聲壓級(jí)下所對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)a和加權(quán)系數(shù)b，具體如下表所示
權(quán)利要求
1.一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，其特征在于，包括步驟Si，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到加權(quán)信號(hào)；所述相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是指，通過查詢等響曲線，得到同一聲壓級(jí)下，預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的頻段中任一頻率達(dá)到頻率為IkHZ的響度水平需要提高或降低的聲壓級(jí)與頻率為IkHz 所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值；步驟S2，分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與所述步驟Sl中得到的加權(quán)信號(hào)相疊加，使得輸入信號(hào)響度得到補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)頻率濾波器包括截止頻率為70Hz的低通濾波器和截止頻率為IOkHz的高通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，其特征在于，將所述低通濾波器和高通濾波器的對(duì)應(yīng)的頻率段分別分為多個(gè)頻率段，每一個(gè)頻率段對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，其特征在于，將所述低通濾波器和高通濾波器的對(duì)應(yīng)的頻率段等分為多個(gè)頻率段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟Sl中， 調(diào)節(jié)音頻信號(hào)音量，通過聲級(jí)計(jì)測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟Sl中， 調(diào)節(jié)音頻信號(hào)音量測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的方法是從小到大或從大到小均勻調(diào)節(jié)音量，通過聲級(jí)計(jì)測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)。
7.—種響度補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括補(bǔ)償單元，用于調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到加權(quán)信號(hào)；所述相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是指，通過查詢等響曲線，得到同一聲壓級(jí)下，預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的頻段中任一頻率達(dá)到頻率為IkHz的響度水平需要提高的聲壓級(jí)與頻率為IkHz所對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)的比值；輸出單元，用于分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與所述步驟Sl中得到的加權(quán)信號(hào)相疊加，使得輸入信號(hào)響度得到補(bǔ)償。
8.一種音頻處理系統(tǒng)，包括音頻功率放大器和揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，還包括權(quán)利要求7所述的響度補(bǔ)償裝置，用于補(bǔ)償輸入信號(hào)的響度，經(jīng)音頻功率放大器放大后，通過揚(yáng)聲器系統(tǒng)輸出信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于等響曲線的響度補(bǔ)償方法，首先調(diào)節(jié)輸入信號(hào)音量，測(cè)得所有可取音量值分別對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，在每一聲壓級(jí)下，對(duì)輸入信號(hào)采用預(yù)設(shè)頻率濾波器進(jìn)行濾波后乘以預(yù)設(shè)頻率濾波器對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)得到信號(hào)；接著分別將所有可取音量值對(duì)應(yīng)的多個(gè)聲壓級(jí)的每一聲壓級(jí)下的輸入信號(hào)與上述濾波加權(quán)得到的信號(hào)相疊加?？朔F(xiàn)有音頻信號(hào)在音量較小時(shí)，部分頻率段的響度太小，人耳感覺不到，使得聽到的聲音干澀、單調(diào)乏味的弊端，本發(fā)明使得輸入信號(hào)的部分頻段信號(hào)的響度得到補(bǔ)償，聲音聽起來響亮飽滿，滿足人們聽覺上的舒適感，而且，本發(fā)明僅需用到聲級(jí)計(jì)和濾波器，以及一些簡(jiǎn)單計(jì)算就可實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)的響度補(bǔ)償，因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
文檔編號(hào)H04R3/00GK102378085SQ201010261640
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月21日
發(fā)明者丁鵬, 焦培, 羅如忠, 赫慶佳 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司