一种音频信号处理方法、设备及存储介质与流程

本申请涉及声音处理技术领域，尤其涉及一种音频信号处理方法、设备及存储介质。

背景技术：

目前，市面上的音频播放类产品在播放音频时，当音频的频率恰好处于音频播放类产品的共振频率范围内时，会导致音频播放类产品产生震音等异音，这将影响用户体验。例如，共振会导致音箱产生大量异音。

现有技术中，通常采用泡棉垫片等物理结构通过缓冲的方式，来降低音频播放类产品的异音。但是，这种方式的生产工艺复杂，且生产成本较高。

技术实现要素：

本申请的多个方面提供一种音频信号处理方法、设备及存储机制，用以降低由于共振而造成音频播放设备中产生的异音。

本申请实施例提供一种音频信号处理方法，包括：

获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围；

若所述频率分布范围中存在与所述音频播放设备的共振频率相匹配的目标频率，则根据共振频率与幅度降低量的对应关系，确定所述目标频率对应的幅度降低量；

按照所述目标频率对应的幅度降低量，调整所述音频信号在所述目标频率上的幅度值；

通过所述音频播放设备输出幅度值调整后的音频信号。

本申请实施例还提供一种音频播放设备，包括处理器和扬声器；

所述处理器用于获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围；若所述频率分布范围中存在与所述音频播放设备的共振频率相匹配的目标频率，则根据共振频率与幅度降低量的对应关系，确定所述目标频率对应的幅度降低量；按照所述目标频率对应的幅度降低量，调整所述音频信号在所述目标频率上的幅度值；

所述扬声器用于输出幅度值调整后的音频信号。

本申请实施例还提供一种存储计算机指令的计算机可读存储介质，当所述计算机指令被一个或多个处理器执行时，致使所述一个或多个处理器执行前述的音频信号处理方法。

在本申请实施例中，在音频信号播出之前，根据音频信号的频率分布范围，确定音频信号的播出是否会导致音频播放设备发生共振，当确定音频信号的播出会导致音频播放设备发生共振时，降低音频信号中导致共振的目标频率上的幅度值，并播出幅度调整后的音频信号，从而可降低音频信号播出时音频播放设备由于共振而产生的异音。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的一种音频信号处理方法的流程示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种音频播放设备的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的另一种音频播放设备的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的又一种音频播放设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中，通常采用泡棉垫片等物理结构通过缓冲的方式，来降低音频播放类产品的异音。但是，这种方式的生产工艺复杂，且生产成本较高。本申请的一些实施例中：在音频信号播出之前，根据音频信号的频率分布范围，确定音频信号的播出是否会导致音频播放设备发生共振，当确定音频信号的播出会导致音频播放设备发生共振时，降低音频信号中导致共振的目标频率上的幅度值，并播出幅度调整后的音频信号，从而可降低音频信号播出时音频播放设备由于共振而产生的异音。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请一实施例提供的音频信号处理方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

100、获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围；

101、若频率分布范围中存在与音频播放设备的共振频率相匹配的目标频率，则根据共振频率与幅度降低量的对应关系，确定目标频率对应的幅度降低量；

102、按照目标频率对应的幅度降低量，调整音频信号在目标频率上的幅度值；

103、通过音频播放设备输出幅度值调整后的音频信号。

本实施例提供的音频信号处理方法可应用于各种需要改善音频播放设备由于共振而产生异音的场景中，本实施例对此不作限定。其中，音频播放设备可以是音箱、耳机、电视机等等，本实施例对此也不作限定。另外，本实施例中的音频信号可以是音乐信号、语音信号等等，本实施例对此也不作限定。

本实施例中，可获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围。其中，音频播放设备即将播放的音频信号可以是一首歌曲中的音乐片段对应的音频信号，也可以是一段语音中的单词对应的音频信号，本实施例对音频信号的规格不作限定。

另外，本实施例对音频播放设备即将播放的音频信号与当前处理时刻的时间距离也不作限定，只要在该音频信号播出之前完成幅度调节即可。例如，对于一首歌曲来说，音频播放设备播放该歌曲的过程具有时间持续性，因此，若在当前处理时刻，音频播放设备播放的是该歌曲的第5s上的音乐片段，则可将该歌曲的第6s的音乐片段作为音频播放设备即将播放的音频信号。当然，也可将该歌曲的第7s的音乐片段作为音频播放设备即将播放的音频信号。还可将该歌曲的第8～10s的音乐片段作为音频播放设备即将播放的音频信号。

其中，本实施例中，可从多种途径获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围。例如，可从在音频信号在被输送至音频播放设备之前对该音频信号进行过处理的其它处理设备中下载该音频信号的频率分布范围。又例如，可通过音频信号被输送至音频播放设备且未被播放之前的均衡器eq补偿等过程中对该音频信号的分析，获得该音频信号的频率分布范围。当然，还可从其它途径获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围，本实施例对此不作限定。

根据获取到的音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围，可将该音频信号的频率分布范围与音频播放设备的共振频率进行匹配，如果该音频信号的频率分布范围中存在与音频播放设备的共振频率相匹配的目标频率，则表征着该音频信号播出时会导致音频播放设备发生共振。在一些实际应用中，音频播放设备的共振频率可采用频率范围的形式来表征。据此，可判断音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围与音频播放设备的共振频率范围是否存在交集，以确定出目标频率。

基于确定出的目标频率，可根据预先配置的音频播放设备的共振频率与幅度降低量的对应关系，确定出目标频率对应的幅度降低量。其中，目标频率对应的幅度降低量是指对音频信号在目标频率上的幅度值的降低程度。

根据确定出的幅度降低量，可降低音频信号在目标频率上的幅度值，从而在通过音频播放设备输出幅度值调整后的音频信号时，可降低音频播放设备在目标频率上振动幅度的增幅。

另外，本实施例中，针对不存在目标频率的音频信号可按照默认的幅度值进行播出。

本实施例中，在音频信号播出之前，根据音频信号的频率分布范围，确定音频信号的播出是否会导致音频播放设备发生共振，当确定音频信号的播出会导致音频播放设备发生共振时，降低音频信号中导致共振的目标频率上的幅度值，并播出幅度调整后的音频信号，从而可降低音频信号播出时音频播放设备由于共振而产生的异音。

在上述或下述实施例中，可检测音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动幅度；若振动幅度不满足目标频率对应的振动幅度容忍条件，则提高共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量。

本实施例中，当音频播放设备输出幅度值调整后的音频信号时，可检测音频播放设备的振动幅度。在一个实际应用中，可采用加速度传感器检测音频播放设备的振动幅度：利用加速传感器可检测音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动位移；根据音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动位移，计算音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动幅度。其中，加速度传感器可部署在与音频播放设备接触的位置，例如，可部署在音频播放设备的底壁上，当然，还可以是其它位置，在此不作限定。另外，加速度传感器可采用变电容式加速度传感器或者压电式加速度传感器等等，在此也不作限定。

基于检测到的音频播放设备的振动幅度，可判断该振动幅度是否满足目标频率对应的振动幅度容忍条件。其中，目标设备的振动幅度容忍条件可预先设定，预设设定的过程将在后文中详述。当检测到的音频播放设备的振动幅度不满足目标频率对应的振动幅度容忍条件时，表征着按照共振频率与幅度降低量的对应关系中目标频率对应的幅度降低量进行音频信号的幅度调节时，无法获得预期的效果。据此，本实施例中，可提高共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量。

提高共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量目的在于，进一步改善音频播放设备即将播放的音频信号后续的音频信号的处理效果。这主要考虑到不同的声源信号的各项初始参数可能不同。例如，对于同一首歌曲，从不同声源中获取到的该歌曲的声源信号所对应的初始频谱可能不同，这导致，在不同声源信号中，针对同一目标频率采用相同幅度降低量时，无法获得相同的异音降低效果，当然，还可能存在其它因素导致不同的异音降低效果。因此，本实施例中，可通过动态调整共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量，不断优化幅度调整方案与相应的声源信号的适配程度，进而获得更好的处理效果。

例如，若音频播放设备正在播放一首歌曲，则对于这首歌曲中的一段音频信号进行处理时，根据共振频率与幅度降低量的对应关系，确定出目标频率对应的幅度降低量为5db，并将该音频信号在目标频率上的幅度值降低了5db后输出。若输出该段音频信号时检测到音频播放设备的振动幅度不满足目标频率对应的幅度容忍条件，则可将共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量提高为6db。据此，当后续再有音频信号的频率分布范围中包含目标频率时，可按照6db这一更重的幅度降低力度对这类音频信号进行处理，并可继续检测音频播放设备的振动幅度，若振动幅度依然不满足目标频率对应的振动幅度容忍条件，则可继续提高共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量。

据此，共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量为一个动态更新的值，这保证了音频播放设备即将播放的音频信号的幅度调整过程为一个精确度不断提高的过程。其中，可阶梯式提高共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量，从而更快、更准确地确定出目标频率最适合的幅度降低量。

另外，本实施例中，针对不存在目标音频的音乐信号可按照默认的功率放大倍数进行处理。相应地，如果其在前的音频信号中存在目标频率，致使功率放大倍数被降低时，则可在播放完其在前的音频信号后，将功率放大倍数恢复为默认值，以按照默认的功率放大倍数处理该音频信号。

在上述或下述实施例中，可在将音频信号送入功率放大器之前，按照目标频率对应的幅度降低量，降低音频播放设备的功率放大器的功率放大倍数，以降低音频信号在各频率上的幅度值，各频率包含目标频率。

本实施例中，在确定音频信号中存在目标频率并确定出目标频率对应的幅度降低量后，可根据确定出的幅度降低量设定音频播放设备的功率放大器的放大倍数。通过将功率放大器的放大倍数降低来实现音频信号在各频率上的幅度值的降低。例如，若音频播放设备默认的功率放大倍数为n，则音频播放设备即将播放的音频信号中存在目标频率时，可根据目标频率对应的幅度降低量，将针对该音频信号的功率放大倍数降低为m，m<n，m和n均为有理数，这样，可使音频信号在各频率上的幅度值低于按默认的功率放大倍数进行处理时的幅度值，从而实现了音频信号在各频率上的幅度值的降低。

其中，由于音频信号包含的目标频率可能为多个，而本实施例中采用的是一种统一调整的方案，也即是对音频信号中包括目标频率在内的所有频率上的幅度值进行统一降低，因此，可选地，本实施例中，在确定功率放大器的功率放大倍数时，可按照各目标频率所对应的幅度降低量中的最大值来降低功率放大倍数，这可保证各目标频率均可获得较好的幅度值降低效果。当然，还可采用其它原则确定功率放大器的放大倍数，例如，可按照各目标频率对应的幅度降低量的平均值等，本实施例对此不作限定。

本实施例中，通过降低功率放大器的功率放大倍数，来降低音频信号的音量，从而可实现音频信号在目标频率上的幅度值的降低。

另外，值得说明的是，上述利用功率放大器来降低目标频率的幅度值的方式仅是一种可选的实现方式，本实施例中，还可采用其它实现方式来降低目标频率的幅度值，例如，可在eq补偿过程中，降低eq补偿量等等，本实施例并不限于此。

在上述或下述实施例中，可预先配置共振频率与幅度降低量之间的对应关系。

本实施例中，可向音频播放设备输入测试信号，并检测音频播放设备在播放测试信号过程中各播放时刻的振动幅度及振动频率；从各播放时刻的振动频率中，获取振动幅度相较于其前一播放时刻的增幅大于预设阈值的至少一个振动频率作为音频播放设备的共振频率；以及根据至少一个共振频率各自对应的振动幅度容忍条件，确定至少一个共振频率各自对应的幅度降低量，以生成共振频率与幅度降低量的对应关系。

其中，测试信号可以是扫频信号，当然还可以是其它类型的音频信号，本实施例对此不作限定。本实施例中，可将测试信号输入音频播放设备，并将此音频播放设备在播放测试信号过程中的振动幅度及振动频率，当发现某一播放时刻发生了某些振动频率上的振动幅度突增时，可确定音频播放设备在该播放时刻发生了共振，据此可将该播放时刻上发生振动幅度突增的振动频率确定为音频播放设备的共振频率。

据此，可通过检测音频播放设备在播放测试信号过程中各播放时刻的振动幅度及振动频率，确定出音频播放设备的共振频率。在一些实际应用中，可根据检测到致使音频播放设备发送共振的离散的至少一个振动频率，确定出音频播放设备对应的共振频率的区间范围。相应地，在音频播放设备使用过程中，可通过判断其即将播放的音频信号的各个频率是否属于其共振频率的区间范围，来确定音频信号中是否存在目标频率。

当然，上述实现方式仅是示例性的，本实施例中，还可采用其它实现方式来确定音频播放设备的共振频率，本实施例并不限于此。

在确定出音频播放设备的共振频率的基础上，可进一步确定出各共振频率各自对应的幅度降低量。

本实施例中，可针对每个共振频率，从测试信号在共振频率所属的播放时刻的原始音量开始，阶梯式降低测试信号在播放时刻下的音量，直至检测到音频播放设备在共振频率上的振动幅度满足振动幅度容忍条件；将振动幅度满足振动幅度容忍条件时的音量降低量，作为共振频率对应的幅度降低量。

其中，根据针对幅度容忍条件可确定出各共振频率各自对应的幅度降低量，振动幅度容忍条件可根据实际需要进行灵活设定。例如，可根据人耳对音频播放设备发生共振时产生的异音的承受程度，将在共振频率上检测到的振动幅度与音频信号的实际幅度的差值不超过预设阈值作为振动幅度容忍条件。共振频率上检测到的振动幅度与音频信号的实际幅度的差值可表征出共振所导致的振动幅度增幅，也即能够体现出共振对音频信号播放产生的影响程度。因此，可通过阶梯式地调整测试信号中共振频率的播放时刻的音量的方式或其它方式，来降低该差值，从而降低共振所导致的振动幅度增幅，降低共振对音频信号播放产生的影响程度。

由于降低音量或其它降低音频信号在共振频率上的幅度值的方式都可能对音频信号的音质的影响，因此，幅度降低量可设定在恰好满足振动幅度容忍条件即可，无需设定的太大，以避免对音频信号的音质造成严重的影响。

需要说明的是，上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤101至步骤103的执行主体可以为设备a；又比如，步骤101和102的执行主体可以为设备a，步骤103的执行主体可以为设备b；等等。

另外，在上述实施例及附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。

图2为本申请另一实施例提供的一种音频播放设备的结构示意图。如图2所示，该音频播放设备包括：处理器20和扬声器21。

处理器20用于获取音频播放设备即将播放的音频信号的频率分布范围；若频率分布范围中存在与音频播放设备的共振频率相匹配的目标频率，则根据共振频率与幅度降低量的对应关系，确定目标频率对应的幅度降低量；按照目标频率对应的幅度降低量，调整音频信号在目标频率上的幅度值；

扬声器21用于输出幅度值调整后的音频信号。

在本实施例中，在音频信号播出之前，根据音频信号的频率分布范围，确定音频信号的播出是否会导致音频播放设备发生共振，当确定音频信号的播出会导致音频播放设备发生共振时，降低音频信号中导致共振的目标频率上的幅度值，并播出幅度调整后的音频信号，从而可降低音频信号播出时音频播放设备由于共振而产生的异音。

在一可选实施例中，处理器20还用于：

检测音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动幅度；

若振动幅度不满足目标频率对应的振动幅度容忍条件，则提高共振频率与幅度降低量的对应关系中与目标频率对应的幅度降低量。

图3为本申请另一实施例提供的另一种音频播放设备的结构示意图，如

图3所示，音频播放设备还包括加速度传感器24，加速度传感器24与音频播放设备接触；

加速度传感器24，用于检测音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动位移，并将检测到的音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动位移发送至处理器；

处理器20，用于根据音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动位移，计算音频播放设备在输出幅度值调整后的音频信号时的振动幅度。

图4为本申请另一实施例提供的又一种音频播放设备的结构示意图，如图4所示，音频播放设备还包括功率放大器25；

处理器20在按照目标频率对应的幅度降低量，调整音频信号在目标频率上的幅度值时，用于在将音频信号送入功率放大器25之前，按照目标频率对应的幅度降低量，降低功率放大器25的功率放大倍数；

功率放大器25，用于按照降低后的功率放大倍数对音频信号进行功率放大，以降低音频信号在各频率上的幅度值，各频率包含目标频率。

在一可选实施例中，处理器20在根据共振频率与幅度降低量之间的对应关系，确定目标频率对应的幅度降低量之前，还用于：

向音频播放设备输入测试信号，并检测音频播放设备在播放测试信号过程中各播放时刻的振动幅度及振动频率；

从各播放时刻的振动频率中，获取振动幅度相较于其前一播放时刻的增幅大于预设阈值的至少一个振动频率作为音频播放设备的共振频率；以及

根据至少一个共振频率各自对应的振动幅度容忍条件，确定至少一个共振频率各自对应的幅度降低量，以生成共振频率与幅度降低量的对应关系。

在一可选实施例中，处理器20在根据至少一个共振频率各自对应的振动幅度容忍条件，确定至少一个共振频率各自对应的幅度降低量时，用于：

针对每个共振频率，从测试信号在共振频率所属的播放时刻的原始音量开始，阶梯式降低测试信号在播放时刻下的音量，直至检测到音频播放设备在共振频率上的振动幅度满足振动幅度容忍条件；

将振动幅度满足振动幅度容忍条件时的音量降低量，作为共振频率对应的幅度降低量。

进一步，如图2所示，该音频播放设备还包括：通信组件22、电源组件23等其它组件。图2中仅示意性给出部分组件，并不意味着音频播放设备只包括图2所示组件。

其中，通信组件22被配置为便于通信组件所在设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。通信组件所在设备可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件可基于近场通信(nfc)技术、射频识别(rfid)技术、红外数据协会(irda)技术、超宽带(uwb)技术、蓝牙(bt)技术或其它技术来实现，以促进短程通信。

其中，电源组件23，为电源组件所在设备的各种组件提供电力。电源组件可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电源组件所在设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被执行时能够实现上述方法实施例中可由音频播放设备执行的各步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商品或者设备不仅包括那些要素，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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。