用于处理音频信号的方法和设备的制作方法

专利名称：用于处理音频信号的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制音频信号音量的设备及其方法。尽管本发明适合于大范 围的应用，但是特别适合于使用参考信息或目标音量信息/非线性增益曲线来控制输入信
号的音量。
背景技术：
近来，如TV、计算机、移动设备等电子设备广泛地用于各种商业、娱乐等目的。因为 很多用户出于各种目的来使用这些设备，所以从该设备输出的音频信号偶而会打扰到其他 人。

发明内容
[技术问题]然而，在原样输出由电子设备接收到的音频信号的情况下，音量可能会高得足以 打扰其他人，或者用户可能由于音量低而不能听到期望的音频信号。此外，在根据预定条 件控制接收到的音频信号音量的情况下，忽略音频信号的特性而引起用户听到失真的音频 源。[技术方案]因此，本发明针对一种用于控制音频信号音量的设备及其方法，该设备和方法基 本上消除了由于相关技术的局限和缺点而导致的一个或多个问题。本发明的目的是提供一种用于控制音频信号音量的设备及其方法，通过该设备和 方法可以使用非线性增益曲线和输入信号的目标音量来控制输入信号的音量。本发明的另一目的是提供一种用于控制音频信号音量的设备及其方法，通过该设 备和方法可以使用参考信息来自适应地控制输入信号的音量。本发明的另一目的是提供一种用于控制音频信号音量的设备及其方法，通过该设 备和方法可以使用从邻近音频信号解码设备的外部环境所获得的外部环境信息来控制音 频信号的音量。[有益效果]因此，本发明提供了以下效果和/或优点。首先，使用指示在输入信号的音量和输出信号的音量之间的关系的非线性增益曲 线来控制输入信号的音量。因此，本发明能够缩小或扩大输出音量的动态范围。其次，本发明能够使用描述输入信号特征的元数据作为参考信息来根据输入信号 的类型、输入信号的频道控制音量。第三，本发明能够使用外部环境信息作为参考信息来根据外部环境的影响自适应 地控制输入信号的音量，该外部环境信息是从邻近音频信号的解码设备的外部环境测量 的。第四，本发明能够使用从存储器接收到的先前存储的存储参考信息作为参考信
4息，在考虑到用户特性的情况下自动地控制输入信号的音量。第五，先前帧的增益用于控制当前帧中的输入信号的音量。因此，本发明能够根据 帧来控制输入信号的输出音量以避免大程度的音量波动。


附图被包括进来一提供对本发明的进一步理解，并且被并入并且构成本说明的述 的一部分，附示了本发明的实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是根据本发明一个实施例的用于控制音频信号的音量的设备的框图；图2是根据本发明一个实施例的在图1中示出的音量测量单元的框图；图3到图5是图1中示出的参考信息测量单元的各个实施例的框图；图6是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的设备的框图；图7是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的设备的框图；图8是用于在图7中示出的音频信号音量控制设备中控制输入信号的音量的方法 的流程图；图9和图10是用于控制音频信号的音量的设备的各个实施例的框图；图IlA到图IlE是根据本发明另一实施例的音频信号解码设备的示图；图12是根据本发明另一实施例的用于通过使用非线性增益曲线计算增益来控制 输入信号的音量的音频信号音量控制设备的框图；图13是根据本发明另一实施例的用于通过使用先前增益和非线性增益曲线计算 第一增益和第二增益来控制输入信号的音量的音频信号音量控制设备的框图；图14A和图14B是用于本发明另一实施例的非线性增益曲线的示例的曲线图；以 及图15和图16是指示用于本发明另一实施例的非线性增益曲线的详细参数的曲线 图。最佳模式本发明的其它特征和优点将在以下描述中进行阐述，并且根据描述在一定程度上 更加清楚，或者可以通过实施本发明来习得。将通过在所撰写的说明书及其权利要求以及 附图中具体指出的结构来实现和获得本发明的目的及其它优点。为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如所体现和广泛描述的，一种 控制音频信号的输出的方法包括存储指示在输入信号和输出信号的音量之间的关系的非 线性增益曲线；接收输入信号和指示所述输入信号的目标音量的目标音量信息；通过使用 所述输入信号的音量和所述目标音量信息来确定第一增益；通过使用所述非线性增益曲 线，从a)所述输入信号的音量和所述目标音量信息或b)所述第一增益中的一个来确定第 二增益；以及通过将所述第二增益应用于所述输入信号来调整所述输入信号的音量，其中， 通过使用包括音量压缩器强度信息、音量扩大器强度信息、最大压缩音量和最小压缩音量 中的至少一个的非线性信息来生成所述非线性增益曲线。优选地，非线性增益曲线是具有最大压缩音量和最小压缩音量的修改的线性增益 曲线，并且使用音量压缩器强度信息、音量扩大器强度信息和目标音量来生成线性增益曲线。更优选地，最大压缩音量指示与被最大降低的输入音量相对应的目标音量，并且 最小压缩音量指示与被最大扩大的输入音量相对应的目标音量。优选地，每频域子带地确定第一增益和第二增益。优选地，所述控制音频信号的输出的方法进一步包括在先前帧中接收输入信号 的先前增益；以及通过使用所述先前增益来修改第一增益。优选地，先前增益是在先前帧中的输入信号的第二增益。优选地，通过在第一增益和先前增益之间的差值来将修改的第一增益应用于所述
第一增益。优选地，将第二增益存储为先前增益。优选地，确定第一增益包括将输入信号转换成频域中的输入信号，从目标音量信 息中获得目标音量，获得在频域的输入信号和目标音量之间的差值，将所述差值应用于频 域的输入信号，并且使用所述输入信号来确定所述第一增益。为了进一步实现这些及其它优点并且根据本发明的目的，一种用于控制音频信号 的输出的设备包括音量测量单元，用于测量输入信号的音量；存储器，用于存储用于指示 所述输入信号的目标音量的目标音量信息以及指示在输入信号的音量和输出信号的音量 之间的关系的非线性增益曲线；第一增益确定单元，用于使用所述输入信号的音量和目标 音量信息来确定第一增益；第二增益确定单元，用于通过使用非线性增益曲线根据所述第 一增益来确定第二增益；以及音量控制单元，用于通过将所述第二增益应用于所述输入信 号来调整所述输入信号的音量，其中，使用音量压缩器强度信息、音量扩大器强度信息、最 大压缩音量和最小压缩音量中的至少一个来生成所述非线性增益曲线。应当理解，上述一般描述和以下详细描述二者都是示例性的和解释性的，并且旨 在提供对要求保护的本发明的进一步解释。
具体实施例方式现在详细地参考本发明的优选实施例，在附图中图示了本发明的示例。首先，在该 说明书和权利要求中使用的术语或词语不被解释为限于通常的或词典含义，并且应当基于 发明人能够适当定义该术语的原理来以最佳方式描述发明人发明的原理来被解释为与本 发明的技术思想相匹配的含义和概念。在本公开中所公开的实施例和在附图中所示出的 配置只是一个优选实施例，并且不表示本发明的全部技术思想。因此，应当理解，本发明涵 盖了本发明的修改和改变，只要它们落入在提交本申请时所附权利要求及其等价物的范围 内。在本公开中，具体地，本公开中的‘信息’是通常包括值、参数、系数、元素等的术 语，并且其含义偶尔可以被解释为不同的，本发明不限于此。图1是根据本发明一个实施例的用于控制音频信号的音量的设备100的框图。参 考图1，用于控制音频信号的音量的设备100主要包括音量测量单元110、计时器120、存储 器130、参考信息测量单元140和音量控制单元150。首先，音量测量单元110接收输入信 号的输入，然后测量音量，该输入信号是音频信号。在该情况下，音量可以被表示为输入信 号的能量级、功率或功率近似值等中的一个，本发明不限于此。而且，音量被用作指示信号音量的术语。此外，音量测量单元110能够在时域中测量输入信号的音量或者可以在频域 中测量音量。在频域中测量的情况下，可以将时域中的输入信号转换成频域中的信号。稍 后将参考图2来详细进行解释。同时，计时器120能够测量输入信号的回放时间，或者可以单独通知当前时间。存储器130可以包括存储介质，该存储介质能够预先存储用于控制输入信号的信 息以及输入信号。而且，存储器130可以存储最终增益，该最终增益生成用于将来控制输入 信号的音量或者音量受控的输入信号。稍后将参考包括图7等的附图来详细解释存储在存 储器130中的信息以及用于控制输入信号的音量的信息的方法。参考信息测量单元140接收用于控制输入信号音量的参考信息，并且然后能够根 据接收到的参考信息来测量参考音量。在该情况下，参考信息可以包括指示输入信号特性 的元数据、指示外部环境的特性的外部环境信息和从存储器接收到的存储参考信息中的至 少一个。参考信息测量单元140生成本身作为参考音量的特定音量值，并且然后向音量控 制单元150输出生成的特定音量值。此外，参考信息测量单元140能够生成并且输出增益 值，该增益值将由音量控制单元150应用于输入信号，以提供特定音量值。在参考音量是特 定音量值本身的情况下，音量控制单元150应当进一步包括增益计算单元(在附图中未示 出)，该增益计算单元能够使用特定音量值和输入信号的音量来计算增益。音量控制单元150使用从参考信息测量单元140输出的参考音量来控制输入信号 的音量。如在前述描述中所提及的，如果参考音量是特定音量值本身，那么音量控制单元 150包括增益计算单元。在参考音量是增益值的情况下，增益值被应用于输入信号以控制 其音量。此外，在音量测量单元110在频域中测量输入信号的音量的情况下，音量控制单元 150还能够使用参考信息来在频域中控制音量。因此，通过分析频域中的声音，可以考虑到听者经由耳朵直接听到的声音的特性。 例如，易于察觉在可听频带上的声音，而不易察觉属于可听频带外的范围的声音。通过考虑 这些特性，能够控制输入信号。因此，音量测量单元110和音量控制单元150在频域中测量 和控制音量，由此可以执行感知编码。图2是根据本发明一个实施例的在图1中示出的音量测量单元的框图。参考图2， 音量测量单元110可以包括滤波器组111和子带音量确定单元112。滤波器组111将输入 信号转换成频域输入信号，并且把它分类成子带。滤波器组111能够在等效矩形带宽频标 (ERB频标)中执行频率转换。在该情况下，ERB频标基于人类频率分辨率，并且能够进行感 知编码。而且，子带音量测量单元112测量由滤波器组111分类的每个子带的音量。图3到图5是在图1中示出的参考信息测量单元140的各个实施例的框图。图3 到图5示出了指示输入信号的特性的元数据作为参考信息被输入的情况。参考图3，参考信息测量单元140A能够接收包括类型信息的元数据的输入。在该 情况下，类型信息指示输入信号属于一般分类中规定的一个，诸如新闻、电影、音乐广播、戏 剧等。在输入信号是新闻的情况下，有必要控制仅与语音范围相对应的声音。由于与其余 范围相对应的信号很可能是噪声，所以几乎可以将音量调整到底。同时，在输入信号与电影 相对应的情况下，因为输入信号均勻地分布在整个频带上，所以需要与新闻不同的音量控 制。因此，参考信息测量单元140A使用与预先存储的每个类型信息相对应的参考音量来控 制输入信号的音量。在该情况下，可以将与类型信息相对应的参考音量存储为查找表等。
同时，如果类型信息指示音乐广播，那么可以不使用参考信息来控制输入信号的 水平。在音乐广播的情况下，因为输入信号的特征在于，输入信号的音量变化是可观的，并 且输入信号均勻地分布在整个频带上，所以可以通过使用参考信息控制输入信号的音量来 使声音源失真。因此，在作为参考信息输入的元数据指示音乐广播的情况下，能够在不控制 输入信号音量的情况下原样输出输入信号。可以以各种方式确定元数据是否指示音乐广播。首先，指示音乐广播的信息可以 直接被包括在元数据中。其次，在已经检查EPG (电子节目向导)之后，如果在节目标题或内 容中包括词语‘音乐’，那么可以将其确定为音乐广播。第三，如果类型分类器(在附图中未 示出)被包括在参考信息测量单元140A中，那么能够使用除元数据之外的信息来确定它是 否是音乐广播。第四，在已经分析了输入信号的特定频率的功率值之后，如果信号的音量波 动宽度是可观的，并且输入信号在整个频带上均勻地分布，那么它可以被确定为音乐广播。参考图4，参考信息可以是包括频道信息的元数据。在该情况下，频道信息可以包 括指示广播频道的信息或指示与广播频道相对应的参考音量的信息。如果切换频道，那么 可以向参考信息测量单元140B输入频道信息。如果出现频道切换，那么与切换的频道相对 应的音量被选择，并且然后作为参考音量被输出。同时，尽管与切换频道相对应的音量可以具有稳定值，但是每个频道的平均音量 被存储来进行使用以便于降低频道间偏差。例如，如果频道A—周的平均音量是(ref+A) dB，并且频道B —周的平均音量是(ref-B) dB,那么将频道切换成频道A，在音量已经修改 了-A dB之后，能够控制输入信号的音量。参考图5，根据本发明一个实施例的参考信息测量单元140C使得用户能够选择音 量控制的强度。由于向参考信息测量单元140C提供了与控制模式相对应的参考音量设置，所以 如果在元数据中包括控制模式信息，那么能输出相应的参考音量。可以使用用户界面(UI) 将控制模式信息输入到参考信息测量单元140C。图6是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的设备600的框图。参考图6，用于控制音频信号的音量的设备600包括音量测量单元610、外部环境 检测单元620、参考信息测量单元630和音量控制单元640。因为音量测量和控制单元610 和640具有与前面在图1中所示出的音量测量和控制单元110和150相同的配置和功能， 所以在下面描述中省略了它们的细节。外部环境检测单元620测量在音频信号音量控制设备附近的外部环境，使得生成 外部环境信息。而且，外部环境检测单元620包括照明检测单元621和信号检测单元622。 照明检测单元621测量在设备附近的环境的照明强度(亮度)。在该情况下，能够使用照度 计。信号检测单元622经由接收器等接收邻近该设备的外部环境的周围的声音，并且然后
测量周围的声音的音量。与前面在图1中所示出的参考信息测量单元140不同，参考信息测量单元630包 括外部环境信息接收单元632和参考音量确定单元631。外部环境信息接收单元632从外 部环境检测单元620接收外部环境的照明强度或周围声音的音量。同时，参考音量确定单 元631能够使用在预置照明/音量和参考音量之间的查找表等来输出与外部环境的照明强 度或周围声音的音量相对应的参考水平。在该情况下，查找表被存储在参考音量确定单元631中，或者可以被存储在图1所示出的存储器130中。在从照明检测单元621输入外部环境的照明强度作为外部环境信息的情况下，如 果照明强度很高，那么它能够输出高参考音量。如果照明强度很低，那么它能够输出低参考 音量。同时，在从信号检测单元622输入周围声音的音量的情况下，与周围声音的音量成比 例地输出较高的参考音量。因此，能够自适应地控制输入信号的音量。此外，在输入信号是视频信号的情况下，能够使用由照明检测单元621 [在附图中 未示出]测量的外部环境的照明强度来控制视频信号的亮度。如果外部环境的照明强度很 低，那么用户能够感觉视频信号的亮度相对较高。如果外部环境的照明强度很高，那么用户 能够感觉视频信号的亮度相对较低。因此，如果由照明检测单元621测量的外部环境的照 明强度很低，那么输入视频信号的亮度也被控制为低。如果由照明检测单元621测量的外 部环境的照明强度很高，那么输入视频信号的亮度也被控制为高。因此，能够增强灵敏度。此外，在向存储器(在附图中未示出)输入特定信号的情况下，能够对存储参考信 息进行存储以输出相应的音量或增益值。因此，如果从外部环境将存储的特定信号输入到 信号检测单元622，那么参考信息测量单元630从存储器接收存储参考信息的输入，并且然 后能够输出参考音量或增益值。例如，如果存在电话铃声或门铃声，那么听者大多控制音频 信号的音量被降低。因此，在电话铃声、门铃声等已经连同相应的音量或增益值一起作为存储参考信 息被存储到存储器中之后，能够通过使用存储的信息作为参考信息控制输入信号的音量来 向听者提供便利。图7是根据本发明另一实施例的用于控制音频信号的音量的设备700的框图。参考图7，用于控制音频信号音量的设备700包括音量测量单元710、计时器720 和音量控制单元730。音量测量单元710在频域中测量输入信号的回放音量ν。计时器720 能够测量输入信号的回放时间t。同时，音量控制单元730能够参考输入信号的回放音量和 回放时间来控制输入信号的音量。图8是用于在图7中所示出的音频信号音量控制设备中控制输入信号的音量的方 法的流程图。参考图8，测量输入信号的回放音量[S810]。在该情况下，确定回放音量ν是否超 过特定值(Vthr，音量阈值)[S820]。如果回放音量ν等于或小于该特定值，那么在不控制 输入信号音量的情况下原样输出输入信号[S860]。相反，如果回放音量ν超过特定值，那么测量输入信号的回放时间t[S830]。然后， 确定回放时间t是否超过特定值(Tthr:时间阈值)[S840]。如果回放时间t等于或小于特 定值，那么也在不控制输入信号音量的情况下原样输出输入信号[S860]。然而，如果回放时 间t大于特定值Tthr，那么降低输入信号的音量，以防止听力受损，并且同时显示警告消息 (例如，通知‘由于长期收听而可能导致听力受损’的文本KS850]。长时间收听高声信号可能导致听力受损。在使用诸如移动电话、MP3、蓝牙耳机等 移动设备收听高声声音的情况下，由于难以听到周围声音所以可能会发生意外。因此，能够 通过使用回放时间和回放音量控制输入信号的音量来防止这些问题。图9和图10是用于控制音频信号的音量的设备的各个实施例的框图。参考图9，用于控制音频信号的音量的设备900包括音量测量单元910、存储器
9920、参考信息测量单元930和音量控制单元940。因为音量测量和控制单元910和940具 有与前面在图1中所示出的音量测量和控制单元110和150相同的配置和功能，所以在下 面描述中省略了它们的细节。存储器920可以在其中存储用户输入和收听历史。例如，指示用户在特定频道上 输入的音量的平均值的信息、指示用户在特定类型上输入的音量的平均值的信息等可以作 为存储参考信息来进行存储。参考信息测量单元931包括用户特性分析单元931和参考音量确定单元932。用 户特性分析单元931从存储器920接收存储参考信息的输入，并且然后分析接收到的存储 参考信息。例如，从存储器920输入的参考信息可以指示用户在20:00 23:00期间常常 将输出音量控制为32dB，而用户在10:00 15:00期间常常将输出音量控制为45dB。在该 情况下，用户特性分析单元931分析输入的信息，并且测量当前时间。如果测量的当前时间 与20:00 23:00相对应，那么用户特性分析单元931用于指示优选地将输出音量控制为 32dB的信息。参考音量确定单元932使用从音量测量单元910输入的输入信号音量和从用户特 性分析单元931输入的信息来确定用于控制输入信号的参考音量。通过使用参考音量控制输入信号的音量，音量控制单元940能够输出其上具有用 户收听历史的信号。参考图10，音量测量单元1020可以接收最大音量限制值的输入以及上述参考信 息。这可以作为存储参考信息从存储器输入，或者可以由用户输入。如果输入最大音量限 制值以及参考信息，那么音量控制单元1020能够通过最优选地向输入信号应用最大音量 限制值来控制音量。因此，如果使用最大音量限制值，那么当稍后晚上开启用于输出音频信号的设备 时，能够防止输入信号被高声输出。因此，能够避免由于高声声音所导致的不便。图IlA到图IlE是根据本发明另一实施例的用于音频信号解码设备的示图，其中， 与上述音频信号音量控制设备一起使用其它算法。参考图IlA和图11B，在频域中实现根据本发明一个实施例的音频信号音量控制 设备(以下称为音量控制器)和其它算法。在提供了相同的频率分辨率和时间单位的情况 下，其它算法1120a/1130b和音量控制器1130a/1120b在频域中彼此连接，并且可以仅执行 FFT和IFFT操作一次。此外，由于一些参数可用于其它算法和音量控制器二者，所以能够 增加操作量。参考图11A，在音量控制器1130a前对输入信号应用其它算法1120a。参考图 11B，以相反的顺序对输入信号应用其它算法和音量控制器1130a，如果必要的话可以进行 修改。图IlC和图IlD示出了指示不论频域中的支持操作如何其它算法1120c/1120d和 音量控制器1150c/1140d在时域中彼此连接的另一实施例。在该情况下，能够仅直接输出 对其应用其它算法1120c/1120d的输入信号[输出1]。替代地，能够输出输入信号[输出 2]，该输入信号的音量通过对其应用音量控制器1150c/1140d来控制。此外，图IlE示出了指示独立地应用其它算法IlOe和音量控制器1120e的情况的 另一实施例。图12是根据本发明另一实施例的用于通过使用非线性增益曲线计算增益来控制输入信号的音量的音频信号音量控制设备的框图。参考图12，音频信号音量控制设备120包括音量测量单元1210、存储器1220、第一 增益计算单元1230、第一增益修改单元1M0、第二增益计算单元和音量控制单元。音量测 量单元1210能够测量输入信号的音量。测量音量的方法与前面在图1中所示的音量测量 单元110等同，并且省略其细节。存储器1220可以存储指示输入信号的目标音量的目标音量信息以及指示在输入 信号音量和输出信号的音量之间关系的非线性增益曲线。增益计算单元1230从存储器1220接收目标音量信息和非线性增益曲线的输入以 及来自音量测量单元1210接收的测量的音量的输入，然后能够确定用于调整输入信号的 音量的增益。在该情况下，可以通过使用非线性信息来生成可用的非线性增益曲线。非线性信 息指示具有非线性的特性，并且包括下述信息中的至少一个指示在压缩输入信号音量中 的压缩程度的音量压缩器强度信息、指示扩大输入信号音量的扩大程度的音量扩大器强度 信息、指示旁通(bypass)音量而不是控制输入信号音量的目标音量、指示与需要最大压缩 的输入信号相对应的参考音量的最大压缩音量以及指示与需要最小压缩的输入信号相对 应的参考音量的最小压缩音量。同时，根据本发明的一个实施例，可以通过使用最大压缩音量和最小压缩音量修 改线性增益曲线来生成非线性增益曲线，该线性增益曲线使用音量压缩器强度信息、音量 扩大器强度信息和目标音量来生成。稍后参考图15和图16来详细解释相关参数。因此，如果使用非线性增益曲线用于调整输入信号的音量，那么根据输入信号的 特性来降低或扩大动态范围的输出音量。图13是根据本发明另一实施例的用于通过使用非线性增益曲线计算第二增益来 控制输入信号的音量的音频信号音量控制设备的框图。参考图13，音频信号音量控制设备1300包括音量测量单元1310、存储器1320、第 一增益计算单元1330、第一增益修改单元1340、第二增益计算单元1350和音量控制单元 1360。音量测量单元1310能够测量当前帧中的输入信号的音量。测量音量的方法与前面 在图1中所示的音量测量单元110相同，并且省略其细节。存储器1320可以存储指示目标音量信息的目标音量信息，该目标音量信息指示 当前帧中的输入信号的目标音量；先前帧中的输入信号的先前增益以及指示在输入信号和 输出信号的音量之间关系的非线性增益曲线。第一增益确定单元1330从存储器1320接收目标输出信息的输入，并且从音量测 量单元1310接收测量的音量的输入，并且然后能够使用该输入来确定当前帧中的输入信 号的第一增益。优选地，从目标输出信息获得当前帧中的目标音量，计算在测量的输入信号 的音量和目标音量之间的差值，并且然后通过对输入信号应用该差值来执行补偿。因此，能 够使用补偿的输入信号和初始输入的信号来确定第一增益。在该情况下，增益是增益值，并 且指示应用于输入信号以生成最终输出信号的音量的值。然而，在使用通过以上方法确定的第一增益来控制输入信号的音量的情况下，控 制器音量的波动可能是很可观的。因此，可能出现振鸣。因此，必须将先前帧中输入信号的增益(先前增益)反映到第一增益上。根据本发明的一个实施例，如在上面描述中所提及的，第一增益修改单元1340通过对第一增益应 用从存储器1320输入的先前帧中的输入信号的先前增益来生成修改的第一增益，以便于 防止出现振鸣现象。优选地，能够通过对第一增益应用在第一增益和先前增益之间的差值 来生成修改的第一增益。第二增益确定单元1350使用从存储器1320输入的非线性增益曲线来从修改的 第一增益确定第二增益。在该情况下，可以使用下述信息中的至少一个来生成可用非线性 增益曲线指示压缩输入信号音量的压缩程度的音量压缩器强度信息、指示扩大输入信号 音量的扩大程度的音量扩大器强度信息、指示旁通音量而不是控制输入信号音量的目标音 量、指示与需要最大压缩的输入信号相对应的参考音量的最大压缩音量和指示与需要最小 压缩的输入信号相对应的参考音量的最小压缩音量。优选地，在本发明中，音量压缩强度信息β C是下述信息，该信息用于在由压缩器 用作信息的输入信号音量很大时以控制音量降低的方式控制整个音量的动态范围降低，或 者在输入信号的音量很小时控制音量增加。相反，音量扩大器强度信息β E是下述信息，该 信息用于在由扩大器用作信息的输入信号音量很大时以控制音量增一步增加的方式来控 制整个音量的动态范围增加，或者在输入信号的音量很小时控制音量进一步降低。此外，最 大压缩音量CTm指示用于降低输入信号的音量的最大限制值，并且最小压缩音量ETm指示 用于降低输入信号的音量的最小限制值。同时，根据本发明的一个实施例，可以通过使用最大压缩音量和最小压缩音量修 改线性增益曲线来生成非线性增益曲线，该线性增益曲线使用音量压缩器强度信息、音量 扩大器强度信息和目标音量来生成。稍后参考图15和图16详细解释相关参数。图14Α和图14Β是用于本发明另一实施例的非线性增益曲线的示例的曲线图。参 考图14Α，当输入信号的音量很小时，通过应用较大值的增益来控制音量相对更大地增加。 如果输入信号的音量很大，那么能够进一步相对小地增加音量。参考图14Β，只有当输入 信号具有特定音量值时，才能够控制音量相对地增加。因此，根据本发明的一个实施例，使 用非线性增益曲线来控制输入信号，由此如果有必要则可以不同地控制输入信号的动态范 围。音量修改单元(音量控制单元)1360通过以向当前帧中的输入信号应用第二增益 的方式控制输入信号的音量来生成输出信号。因此，由于使用先前增益和非线性增益曲线 来生成第二增益，所以能够防止由于输出信号的过大动态范围所导致的出现振鸣出现，或 者能够防止输出波动的信号。同时，音量修改单元1260能够在频域中控制输入信号的音量。此外，存储在存储器1320中的先前增益可以包括用于先前帧中的输入信号的第 二增益。在已经修改了输入信号之后，用于当前帧中的输入信号的第二增益可以被存储在 存储器1220中。图15和图16是用于本发明另一实施例的非线性增益曲线的详细参数的图表。图 15和图16示出了在表示为非线性增益曲线的输入信号音量和输出信号的音量之间的关 系。具体地，图15示出了作为用于降低输入信号的音量动态范围的压缩器的非线性增益曲 线。图16示出了作为压缩器(如果输入信号等于或大于预定值)和用于增加输入信号的 音量动态范围(如果输入信号小于预定值)的扩大器的非线性增益曲线。
参考图15，水平轴指示输入信号的音量，并且垂直轴指示输出信号的音量。首先， 非线性增益曲线能够使用音量压缩器强度、音量扩大器强度和目标音量来生成线性增益曲 线。在该情况下，如果输入信号大于限制器阈值(LT)，那么不论输入信号的音量如何都将以 统一音量进行输出。如果输入信号等于或小于LT，那么将根据线性斜率曲线来确定输入信 号的音量，该线性斜率曲线通过音量压缩器强度来确定。然而，在使用线性斜率曲线控制输 入信号的音量的情况下，在输出信号中可能出现振鸣。因此，根据本发明一个实施例的音频信号音量控制器通过进一步使用最大压缩音 量来生成非线性增益曲线，由此减少或解决了上述问题。再次参考图15，通过使用下述修改线性增益曲线来生成非线性增益曲线指示在 不控制以用户特定音量输入的信号音量水平的情况下单独旁通的点的压缩器阈值(CT)、指 示降低音量范围在CT和LT之间的输入信号音量的程度和增加音量小于CT的输入信号音 量的程度的压缩器强度参数(β Cl、β02)以及指示输出音量的参考目标(CTml或CTm2)， 该输出音量与在其音量处于CT和LT之间的输入信号或者音量小于CT的输入信号中需要 最大压缩的输入信号相对应。在该情况下，可以以参考目标为中心进一步增加输入信号的 压缩器效果。在通过以上方法生成非线性增益曲线的情况下，可以观察到在参考目标周围 进一步减小了输入信号的输出音量的动态范围。图16示出在预定值(ET = CT)以上的范围中用作压缩器或者在预定值以下的范 围中用作扩大器的非线性增益曲线。与非线性增益曲线一样，使用压缩器强度参数和参考 目标来确定非线性增益曲线，该非线性增益曲线被应用于CT上的输入信号以用作压缩器。 与压缩器一样，扩大器能够进一步降低在特定音量周围的音量的动态范围。在该情况下，在 降低具有地域CT的音量输入信号中使用ETM，能够确定应用于在CT以下的输入信号的非线 性增益曲线，该ETM是与需要最小压缩的输入信号的音量相对应的参考音量。在通过以上 方法生成非线性增益曲线的情况下，可以观察到在音量范围中在参考目标周围进一步降低 了输入信号的输出音量的动态范围，其中，非线性增益曲线用作压缩器。因此，使用非线性增益曲线，而不是使用相关技术的线性增益曲线，能够降低输出 信号的音量动态范围。因此，本发明能够减少由于可观的波动所导致的振鸣或令人生厌的 信号的出现。虽然这里参考其优选实施例已经描述并图示了本发明，但是对那些本领域技术人 员来说清楚的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对其进行各种改变和变化。 因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等价物的范围内的本发明的修改和改变。工业实用性因此，本发明适用于编码和解码音频信号。
权利要求
1.一种控制信号的输出音量的方法，包括存储指示在输入信号的音量和输出信号的音量之间的关系的非线性增益曲线； 接收输入信号和指示所述输入信号的目标音量的目标音量信息； 通过使用所述输入信号的音量和所述目标音量信息来确定第一增益； 通过使用所述非线性增益曲线，从a)所述输入信号的音量和所述目标音量信息或b) 所述第一增益中的一个来确定第二增益；以及通过对所述输入信号应用所述第二增益来调整所述输入信号的音量， 其中，通过使用非线性信息来生成所述非线性增益曲线，所述非线性信息包括音量压 缩器强度信息、音量扩大器强度信息、最大压缩音量和最小压缩音量中的至少一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述非线性增益曲线是具有所述最大压缩音量和 所述最小压缩音量的修改的线性增益曲线，并且所述线性增益曲线是通过使用所述音量压 缩器强度信息、所述音量扩大器强度信息和所述目标音量来生成的。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述最大压缩音量指示与被最大降低的输入音量 相对应的目标音量，并且其中，所述最小压缩音量指示与被最大扩大的输入音量相对应的 目标音量。
4.如权利要求1所述的方法，其中，每子带地确定所述第一增益和所述第二增益。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括 接收先前帧中的所述输入信号的先前增益；以及 通过使用所述先前增益来修改所述第一增益。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述先前增益是在所述先前帧中的所述输入信号的第二增益。
7.如权利要求5所述的方法，其中，通过在所述第一增益和所述先前增益之间的差值 来将所述修改的第一增益应用于所述第一增益。
8.如权利要求5所述的方法，其中，将所述第二增益存储为所述先前增益。
9.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一增益包括将所述输入信号转换成频 域的输入信号；从所述目标音量信息中获得目标音量； 获得所述频域的所述输入信号和所述目标音量之间的差值； 将所述差值应用于所述频域的所述输入信号；以及 通过使用所述输入信号来确定所述第一增益。
10.一种用于控制输入信号的设备，包括音量测量单元，所述音量测量单元用于测量输入信号的音量； 存储器，所述存储器用于存储指示所述输入信号的目标音量的目标音量信息以及指示 在输入信号的音量和输出信号的音量之间的关系的非线性增益曲线；第一增益确定单元，所述第一增益确定单元用于通过使用所述输入信号的音量和所述 目标音量信息来确定第一增益；第二增益确定单元，所述第二增益确定单元用于通过使用所述非线性增益曲线根据所 述第一增益来确定第二增益；以及音量控制单元，所述音量控制单元用于通过对所述输入信号应用所述第二增益来调整所述输入信号的音量，其中，通过使用非线性信息来生成所述非线性增益曲线，所述非线性信息包括音量压 缩器强度信息、音量扩大器强度信息、最大压缩音量和最小压缩音量中的至少一个。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述非线性增益曲线是具有所述最大压缩音量 和所述最小压缩音量的修改的线性增益曲线，并且其中，所述线性增益曲线是通过使用所 述音量压缩器强度信息、所述音量扩大器强度信息和所述目标音量来生成的。
12.如权利要求10所述的设备，其中，所述音量确定单元将所述输入信号转换成频域 的输入信号，并且其中，所述音量控制单元调整所述频域的所述输入信号的音量。
13.如权利要求10所述的设备，其中，所述最大压缩音量指示与被最大降低的输入音 量相对应的目标音量，并且其中，所述最小压缩音量指示与被最大扩大的输入音量相对应 的目标音量。
14.如权利要求10所述的设备，进一步包括第一增益修改单元，所述第一增益修改单元用于通过使用先前增益来修改所述第一增 益，并且向所述第二增益确定单元输出所修改的第一增益，并且其中，所述存储器进一步存储先前帧中的所述输入信号的所述先前增益。
15.如权利要求10所述的设备，其中，所述存储器进一步将所述第二增益存储为所述 先前增益。
全文摘要
公开了一种用于控制音频信号音量的设备及其方法，通过该装置和方法可以通过使用非线性增益曲线和输入信号的目标音量来控制输入信号的音量。本发明包括存储指示在输入信号音量和输出信号的音量之间的关系的非线性增益曲线；接收输入信号和目标音量信息；通过使用输入信号的音量和目标音量信息来确定第一增益；通过使用非线性增益曲线从a)输入信号的音量和目标音量信息或b)第一增益中的一个来确定第二增益；以及通过对输入信号应用第二增益来调整输入信号的音量，其中，通过使用非线性信息来生成非线性增益曲线。使用指示在输入信号的音量和输出信号的音量之间的关系的非线性增益曲线来控制本发明的输入信号的音量。因此，本发明能够减小或扩大输出音量的动态范围。
文档编号H04N5/60GK102113312SQ200980129781
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者吴贤午, 文种何, 李凖一, 李铭勋, 郑亮源 申请人:Lg电子株式会社