音频信号处理方法、装置及终端与流程
本申请涉及信号处理领域，尤其涉及一种信号处理方法、装置、终端、存储介质及计算机程序。
背景技术：
扬声器作为传播声音的工具，在各个领域都有广泛的应用，尤其在终端领域，扬声器更是必不可少的组件之一，所以对扬声器的保护是非常重要的。扬声器中一个重要的部件是扬声器的膜片，在音频信号通过扬声器播放过程中，膜片会随着音频信号频率的大小而在不同程度上偏离原来的位置，即产生振动。而且，较低频的音频信号比较高频的音频信号对膜片的振膜位移的影响更大，甚至存在超过膜片最大振膜位移的可能性。一旦膜片的位移超过其能接受的最大振膜位移，则会对扬声器造成暂时或永久性的损伤。所以对扬声器膜片的振膜位移限制是扬声器保护的重要内容。
为了保护扬声器，现有技术首先通过低通滤波器从音频信号中提取出低频信号，然后计算与低频信号对应的振膜位移，并得到振膜位移的峰值。接着将该峰值与预设的最大振膜位移进行比较，如果该峰值超过最大振膜位移，则对该低频信号进行衰减，以使膜片的振膜位移小于或等于最大振膜位移。最后将经过衰减后的低频信号和音频信号中的原高频信号进行合成，并输入到扬声器中。
由于现有技术将低频信号作为一个整体来衰减，虽然能够实现保护扬声器的目的，但是对低频信号的音质损伤较大。
技术实现要素：
本申请实施例提供了一种音频信号处理方法、装置、终端、存储介质及计算机程序，在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
本申请实施例提供了一种音频信号处理方法，所述方法包括：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
可选的，所述至少两个处理后的子带信号中至少一个子带信号的扬声器振膜子位移的值为所述预设振膜位移除以所述至少两个子带信号的信号数量所得到的值。
可选的，所述根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
按照如下公式得到所述至少两个子带信号各自对应的初始增益：
其中，xi为第i个所述子带信号对应的初始增益，0＜i≤n，n为所述至少两个子带信号的信号数量，d为所述预设振膜位移，ai为所述第i个子带信号对应的扬声器振膜子位移，i为整数；
若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益，所述ath为预设增益。
可选的，若所述xi＞ath，则所述方法还包括：
将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益。
可选的，根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
按照从1到n的顺序依次获取所述至少两个子带信号各自对应的初始增益，其中，对于所述第i个子带信号，若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为所述第i个子带信号对应的目标增益；若所述xi＞ath，将所述预设增益ath作为所述第i个子带信号对应的目标增益，并且将所述预设振膜位移更新为d-aiath，更新后的振膜位移用于代替所述预设振膜位移，以用于所述至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号对应的目标增益的获取，其中d为所述预设振膜位移，d-aiath为更新后的振膜位移。
可选的，所述根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
根据预设振膜位移、所述至少两个子带信号各自对应的权重以及各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，所述至少两个子带信号各自对应的权重不都相同。
可选的，所述根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号包括：
对所述至少两个子带信号各自对应的目标增益进行平滑，得到所述至少两个子带信号各自对应的平滑后目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及各自对应的平滑后目标增益得到至少两个处理后子带信号。
本申请实施例还提供了一种音频信号处理装置，所述装置包括：
音频信号获取单元、振膜子位移获取单元、目标增益获取单元、处理单元和合并单元；
其中，所述音频信号获取单元，用于获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
所述振膜子位移获取单元，用于分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
所述目标增益获取单元，用于根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
所述处理单元，用于根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；
所述合并单元，用于将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
可选的，所述至少两个处理后的子带信号中至少一个子带信号的扬声器振膜子位移的值为所述预设振膜位移除以所述至少两个子带信号的信号数量所得到的值。
可选的，所述目标增益获取单元用于：
按照如下公式得到所述至少两个子带信号各自对应的初始增益：
其中，xi为第i个所述子带信号对应的初始增益，0＜i≤n，n为所述至少两个子带信号的信号数量，d为所述预设振膜位移，ai为所述第i个子带信号对应的扬声器振膜子位移，i为整数；
若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益，所述ath为预设增益。
可选的，若所述xi＞ath，则所述目标增益获取单元用于：
将所述预设增益ath作为所述第i个子带信号对应的目标增益。
可选的，所述目标增益获取单元用于：按照从1到n的顺序依次获取所述至少两个子带信号各自对应的初始增益；
对于所述第i个子带信号，若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为所述第i个子带信号对应的目标增益；
若所述xi＞ath，将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益，并且将所述预设振膜位移更新为d-aiath，更新后的振膜位移用于代替所述预设振膜位移，以用于所述至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号对应的目标增益的获得，其中d为所述预设振膜位移，d-aiath为更新后的振膜位移。
可选的，所述目标增益获取单元，用于：
根据预设振膜位移、所述至少两个子带信号各自对应的权重以及各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，所述至少两个子带信号各自对应的权重不都相同。
可选的，所述处理单元用于：
对所述至少两个子带信号各自对应的目标增益进行平滑，得到所述至少两个子带信号各自对应的平滑后目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及各自对应的平滑后目标增益得到至少两个处理后子带信号。
本申请实施例还提供了一种终端，所述终端包括处理器和存储有程序的存储器，其中，在所述处理器执行所述程序时，执行以下操作：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
可选的，所述至少两个处理后的子带信号中至少一个子带信号的扬声器振膜子位移的值为所述预设振膜位移除以所述至少两个子带信号的信号数量所得到的值。
可选的，所述处理器执行所述根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
所述处理器按照如下公式得到所述至少两个子带信号各自对应的初始增益：
其中，xi为第i个所述子带信号对应的初始增益，0＜i≤n，n为所述至少两个子带信号的信号数量，d为所述预设振膜位移，ai为所述第i个子带信号对应的扬声器振膜子位移，i为整数；
若xi≤ath，则所述处理器将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益，所述ath为预设增益。
可选的，若所述xi＞ath，则所述处理器还将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益。
可选的，所述处理器根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
所述处理器按照从1到n的顺序依次获取所述至少两个子带信号各自对应的初始增益，其中，对于所述第i个子带信号，若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为所述第i个子带信号对应的目标增益；若所述xi＞ath，将所述预设增益ath作为所述第i个子带信号对应的目标增益，并且将所述预设振膜位移更新为d-aiath，更新后的振膜位移用于代替所述预设振膜位移，以用于所述至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号对应的目标增益的获得，其中d为所述预设振膜位移，d-aiath为更新后的振膜位移。
可选的，所述处理器根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
所述处理器根据预设振膜位移、所述至少两个子带信号各自对应的权重以及各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，所述至少两个子带信号各自对应的权重不都相同。
可选的，所述处理器根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号包括：
所述处理器对所述至少两个子带信号各自对应的目标增益进行平滑，得到所述至少两个子带信号各自对应的平滑后目标增益；
所述处理器根据所述至少两个子带信号以及各自对应的平滑后目标增益得到至少两个处理后子带信号。
本申请实施例还提供了一种存储介质，用于存储程序，所述程序在被执行时使得终端执行以下操作：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
本申请实施例还提供了一种计算机程序，所述计算机程序在被执行使得终端执行以下操作：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例在满足至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移条件下，使各个子带信号具有各自对应的目标增益，即满足不同的子带信号具有不同衰减程度的需求。
附图说明
图1为以一种扬声器为例对应的音频信号频率与扬声器振膜位移的关系示意图；
图2为本申请实施例一提供的一种音频信号处理方法的流程图；
图3为本申请实施例二提供的一种音频信号处理装置的结构框图；
图4为本申请实施例三提供的一种终端的结构框图。
具体实施方式
在介绍本申请提供的信号处理方法及装置之前，首先介绍一下基本原理。参见图1，该图为以一种扬声器为例对应的音频信号频率与扬声器振膜位移的关系示意图。该图的横轴为音频信号频率的对数，单位为hz，标识的100、1000和10000为取对数前的频率(为了描述方便，下面提到的关于图1的音频信号频率均指取对数前的频率)；纵轴表示扬声器膜片的振膜位移。因为膜片是弹性的，可以前后振动，静止位置处的位移为0，如果设定向前的振膜位移为正位移，那么向后的振膜位移为负位移。从该图可以看出，相同的音频信号频率对应的正振膜位移和负振膜位移略有不同，正振膜位移比负振膜位移稍小些。我们以振膜位移为0为分界线，将图1的包络线分成两条曲线，即上下两条曲线，这两条曲线虽然在振膜位移上稍有不同，但是两条曲线的形状基本上是以纵轴为0的线呈对称，都在同一个音频信号频率(约850hz)处达到峰值。以上面的曲线为例，在音频信号为100hz至1000hz的范围内，膜片的振膜位移大体上与音频信号频率呈正相关关系，且曲线上升的幅度较缓。在达到峰值后，随着音频信号频率的增加，膜片的振膜位移急剧下降。也就是说，音频信号在低频部分(例如100hz-1000hz)的振膜位移较大，在高频部分(例如大于1000hz)的振膜位移较小。所以有必要确保音频信号在低频段膜片的振膜位移不超过其所能承受的最大振膜位移。
现有技术首先通过低通滤波器从音频信号中提取出低频信号，然后计算与低频信号对应的振膜位移，并得到振膜位移的峰值。接着将该峰值与预设的最大振膜位移进行比较，如果该峰值超过最大振膜位移，则对该低频信号整体进行衰减，以使膜片的振膜位移小于或等于最大振膜位移。例如从低通滤波器中提取出100hz-1000hz范围内的低频信号，当低频信号的频率为850hz时达到峰值，假设该峰值大于预设的最大振动峰值，则对该低频信号整体进行衰减，比如将100hz-1000hz范围内的低频信号整体乘以一个小于1的系数，使得低频信号的频率为850hz时对应的峰值小于或等于所述预设的最大振动峰值。但是，由于振膜位移大于预设振动峰值的音频信号的频率区间可能仅仅是一个很小的区间，例如800hz-900hz，如果将100hz-1000hz范围内的低频信号整体进行衰减，就会导致100hz-800hz范围内和900hz-1000hz范围内的低频信号的音质受损，而因为这两个频率区间内的低频信号对应的振膜位移低于所述预设的最大振动峰值，所以是不需要衰减的，或衰减的程度是不需要像800hz-900hz范围内的低频信号衰减的程度那么高的。
为了克服上述技术问题，本申请实施例提供了一种音频信号处理方法及装置，首先接收预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠，且所述至少两个子带信号覆盖的总的频率范围等于所述预设频率范围；然后，分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移，并根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；接着根据所述至少两个子带信号以及各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；最后将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
本申请实施例在满足至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移条件下，使各个子带信号具有各自对应的目标增益，即满足不同的子带信号具有不同衰减程度的需求。
下面的实施例将结合附图详细介绍本申请所提供的技术方案。
实施例一
参见图2，该图为本申请实施例一提供的一种音频信号处理方法的流程图。
本实施例提供的音频信号处理方法包括如下步骤：
s101：获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号。
本实施例提供的音频信号处理方法可以由终端来执行，所述终端可以为手机、平板电脑、pda(personaldigitalassistant，个人数字助理)、pos(pointofsales，销售终端)、或车载电脑等。终端产生的音频信号可以来源于某个应用，例如音乐app，还可以来源于用户通话，例如用户打电话、发微信语音等，这些音频信号为原始音频信号。
在本实施例中，首先获取预设频率范围内的音频信号，所述预设频率范围的音频信号是所述原始音频信号中在所述预设频率范围之内的音频信号。
所述原始音频信号可以分为两部分信号，一部分信号为低频信号，即在所述预设频率范围之内的音频信号，例如(0,1khz]；另一部分为高频信号，即在所述预设频率范围之外的音频信号，例如大于1khz。低频和高频是两个相对的概念，低频的频率低于高频的频率，且低频范围中的某个频率对应振膜位移的峰值。在这种情况下，所述预设频率范围内的音频信号包括至少两个子带信号。所谓子带信号是指某个频率区间对应的信号。所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠，且所述至少两个子带信号覆盖的总的频率范围等于所述预设频率范围。
举个例子，假设所述预设频率范围为(0,1khz](该区间视为低频区间)，且所述第一音频信号包括子带信号a和子带信号b，那么所述子带信号a对应的频率范围可以为(0,0.5khz]，所述子带信号b对应的频率范围可以为(0.5khz，1khz]。
再例如，假设所述预设频率范围为(0,1khz]，且所述第一音频信号包括子带信号c、子带信号d和子带信号e，那么所述子带信号c对应的频率范围可以为(0,0.4khz]，所述子带信号d对应的频率范围可以为(0.4khz，0.7khz]，所述子带信号e对应的频率范围可以为(0.7khz，1khz]。
若所述预设频率范围为所述原始音频信号对应的频率范围，那么所述预设频率范围内的音频信号包括至少三个子带信号。所述至少三个子带信号中至少有两个子带信号处于低频范围内，该低频范围的含义同上。所述至少三个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠，且所述至少两个子带信号覆盖的总的频率范围等于所述预设频率范围。
举个例子，假设所述预设频率范围为(0,10khz](该区间视为原始音频信号对应的频率范围)，且所述第一音频信号包括子带信号f、子带信号g和子带信号h，那么所述子带信号f对应的频率范围可以为(0,0.5khz]，所述子带信号g对应的频率范围可以为(0.5khz，1khz]，所述子带信号h对应的频率范围可以为(1khz，10khz]。其中，(0,1khz]为低频范围。
也就是说，在本实施例中，在低频范围内至少存在两个频率范围不相互交叉的子带信号，如果保证所述至少两个子带信号的衰减不相同，满足不同子带信号的不同衰减需求，就可以克服现有技术将低频信号作为一个整体来衰减，对低频信号的音质损伤较大的技术问题。
下面介绍如何确定预设频率范围内至少两个子带信号各自的衰减程度。
s102：分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移。
由前文所述，不同频率的子带信号分别对应的扬声器振膜子位移是不同的。本实施例提供一种各子带信号分别对应的扬声器振膜子位移的计算方法。
首先，获取预设频率范围内的音频信号对应的振膜位移，该振膜位移是一个总的振膜位移。
所述预设频率范围内的音频信号对应的振膜位移可以通过测量得到，例如通过位移传感器等，也可以通过计算得到。若通过计算得到，则计算方式如下：
在连接扬声器的电路中，在扬声器之前串联电阻，就可以获取到扬声器的电流值和电压值。然后可以根据扬声器的电流值和电压值以及电阻的阻值得到扬声器振膜位移。具体的，可以通过如下公式进行计算：
其中，uls为扬声器的电压值，re为电阻的阻值，ils为扬声器的电流值，le为扬声器的音圈电感，
通过所述公式(1)可以得到与音频信号对应的扬声器振膜位移，下面计算各个子带信号分别对应的扬声器振膜子位移：
其中，
其中，n为子带信号的序号，n为子带信号的信号数量，xls(n)为位移信号，
k0为第k个子带信号对应频率区间的其中一个端点频率，k1为第k个子带信号对应频率区间的另外一个端点频率。举个例子，假设是n＝256点的离散傅里叶变换，子带信号对应的频率区间为[0,50]，那么该子带信号对应的k0为0，k1为50。
s103：根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益。
在得到所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移后，根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益。所述目标增益表示子带信号的衰减程度，目标增益越大表示衰减程度越小；目标增益越小，表示衰减程度越大。
所述预设振膜位移可以是扬声器膜片的最大振膜位移，也可以根据所述最大振膜位移得到，例如将所述最大振膜位移乘以一个小于1的系数得到。本领域技术人员可以根据具体情况自行设计，本申请不做具体限定。
得到目标增益之后，可以根据下个步骤得到处理后子带信号，即根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移。
关于s103，其中一种可能的实现方式是：所述至少两个处理后的子带信号中至少一个子带信号的扬声器振膜子位移的值为所述预设振膜位移除以所述至少两个子带信号的信号数量所得到的值。
例如，假设所述预设振膜位移为d，所述各个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移为ai(i表示子带信号的序号，0＜i≤n，n为子带信号的信号数量)，那么可以例如有如下公式计算第i个子带信号对应的目标增益xi：
也就是说，第i个子带信号对应的xi乘以对应的扬声器振膜子位移为ai等于d/n，即每个处理后子带信号对应的振膜子位移都相等，都为d/n。为了实现该目标，子带信号i对应的目标增益xi与其对应的扬声器振膜子位移ai呈反比，扬声器振膜子位移ai越大，对应的目标增益xi越小，衰减的程度就越大；扬声器振膜子位移ai越小，对应的目标增益xi越大，衰减的程度也越小。由于所述预设振膜位移不超过膜片的最大振膜位移，所以有效保护了扬声器的膜片。也就是说，本实施例在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
关于s103，另外一种可能的实现方式是：根据预设振膜位移、所述至少两个子带信号各自对应的权重以及各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，所述至少两个子带信号各自对应的权重不都相同。
具体的，所述公式(5)可以有如下变形：
其中，wi为子带信号i的权重。也就是说，第i个子带信号对应的xi乘以对应的扬声器振膜子位移为ai等于d/win。通过将子带信号i的权重wi设置为与其他子带信号不同的权重，就可以使得子带信号i对应的处理后子带信号的扬声器振膜子位移，与其他处理后子带信号的扬声器振膜子位移不同，从而响度也不同。
当然可以理解的是，上述公式(5)和公式(6)并不构成对本申请的限定，本领域技术人员还可以根据具体情况自行设计。
s104：根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号。
在得到所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益后，可以将所述至少两个子带信号与所述至少两个子带信号各自对应的目标增益相乘，得到所述至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移。
s105：将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
由于所述至少两个处理后子带信号覆盖的总的频率范围等于所述预设频率范围，所以合并后能够形成与频率范围为所述预设频率范围的处理后音频信号。
由于根据公式(5)和公式(6)得到的至少两个处理后子带信号对应的振膜子位移均相同，将至少两个处理后子带信号合并之后得到的处理后音频信号，其对应的振膜位移等于预设振膜位移d。当然，在实际应用中，还有小于预设振膜位移的情况，该情况将在下文详细描述。
本实施例根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，并根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号，所述处理后音频信号对应的扬声器振膜位移小于或等于所述预设振膜位移，本实施例在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
此外，若所述至少两个处理后子带信号根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益相乘得到，那么可能会因为子带信号的突变而出现杂音。为了减少杂音，可以对所述至少两个子带信号各自对应的目标增益进行平滑，常见的例如三点线性平滑、五点线性平滑或七点线性平滑方法，得到所述至少两个子带信号各自对应的平滑后目标增益，然后根据所述至少两个子带信号以及各自对应的平滑后目标增益得到至少两个处理后子带信号。其中，以三点线性平滑法为例，三点线性平滑法为：当前子带信号的目标增益平滑后的值为前一个子带信号、当前子带信号和下一个子带信号的目标增益分别平滑后的值的均值。
根据上述公式(5)和公式(6)得到的处理后音频信号，其对应的振膜位移等于预设振膜位移d，下面介绍小于处理后音频信号对应的振膜位移小于预设振膜位移d的情况。
根据上文可知，子带信号的目标增益与其对应的扬声器振膜子位移呈反比，且根据图1可以得知，当音频信号频率较高时，扬声器振膜位移急剧下降，所以扬声器振膜子位移可能会是一个很小的值，那么就会导致计算得到的目标增益的值很大，甚至趋近于无穷大，导致得到的处理后子带信号不符合实际要求，因此需要保证目标增益不超过某个值。
具体的，本实施例可以根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的初始增益，所述初始增益可以是根据公式(5)和公式(6)得到的xi。若所述初始增益xi小于或等于所述预设增益ath，则将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益；若所述初始增益xi大于预设增益ath，则将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益。
例如，假设计算得到的某子带信号的初始增益为2.5，预设增益为2，那么该子带信号的目标增益即为2。假设计算得到的某子带信号的初始增益为1.8，预设增益为2，那么该子带信号的目标增益即为1.8。
若所有子带信号的初始增益xi均小于或等于预设增益ath，那么处理后音频信号对应的扬声器振膜位移等于所述预设振膜位移d。若存在部分或全部子带信号的初始增益xi大于预设增益ath，那么处理后音频信号对应的扬声器振膜位移就小于所述预设振膜位移d。
如果处理后音频信号对应的扬声器振膜位移小于所述预设振膜位移d，则意味着有部分振膜位移被“浪费”掉，扬声器没有发挥其最大的响度能力。为了克服该技术问题，可选的，本实施例在xi＞ath时，根据所述修改后振膜位移和其余子带信号各自对应的扬声器振膜位移，得到所述其余子带信号各自对应的目标增益，所述修改后预设振膜位移为d-aiath，所述其余子带信号为至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号。
也就是说，按照从1到n的顺序依次获取所述至少两个子带信号各自对应的初始增益，其中，对于所述第i个子带信号，若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为所述第i个子带信号对应的目标增益；若所述xi＞ath，将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益，并且将所述预设振膜位移更新为d-aiath，更新后的振膜位移用于代替所述预设振膜位移，以用于所述至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号对应的目标增益的获得，其中d为所述预设振膜位移，d-aiath为更新后的振膜位移。
下面以一个具体应用场景为例介绍能够使扬声器发挥其最大响度能力的音频信号处理方法。
本实施例提供的音频信号处理方法包括如下步骤：
s201：获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠。
令至少两个子带信号的序号为i。若子带信号的信号数量为n，那么可以存在集合i＝[1,n]。
s202：分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移ai。
s203：令i＝1。
s204：根据预设振膜位移d和子带信号i对应振膜子位移，得到子带信号i对应的初始增益xi。
即，
s205：判断子带信号i对应的初始增益xi是否小于或等于预设增益ath，若是，则将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益，并令d＝d-aixi，然后执行s207；若否，则执行s206。
s206：将预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益，并令d＝w-aiath，n＝n-1，且将集合i中减去子带信号i。然后执行s207。
s207：令i＝i+1，并判断i是否大于n，如果否，则返回执行s204；如果是，则执行s208。
s208：根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号。
至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移。
s209：将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
本实施例在xi＞ath时，令d＝d-aiath，并在集合i将子带信号i除去，且令n＝n-1，实现了即使存在子带信号i对应的初始增益xi大于预设增益ath的情况，处理后音频信号对应的扬声器振膜位移也是等于预设振膜位移d的，即预设振膜位移d被全部分配，没有被“浪费”。
实施例二
参见图3，该图为本申请实施例二提供的一种音频信号处理装置的结构框图。
本实施例提供的音频信号处理装置包括：
音频信号获取单元101、振膜子位移获取单元102、目标增益获取单元103、处理单元104和合并单元105；
其中，所述音频信号获取单元101，用于获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
所述振膜子位移获取单元102，用于分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
所述目标增益获取单元103，用于根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
所述处理单元104，用于根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号，所述至少两个处理后的子带信号各自的振膜子位移之和小于或等于所述预设振膜位移；
所述合并单元105，用于将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号。
本实施例在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
可选的，所述至少两个处理后的子带信号中至少一个子带信号的扬声器振膜子位移的值为所述预设振膜位移除以所述至少两个子带信号的信号数量所得到的值。
可选的，所述目标增益获取单元用于：
按照如下公式得到所述至少两个子带信号各自对应的初始增益：
其中，xi为第i个所述子带信号对应的初始增益，0＜i≤n，n为所述至少两个子带信号的信号数量，d为所述预设振膜位移，ai为所述第i个子带信号对应的扬声器振膜子位移，i为整数；
若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益，所述ath为预设增益。
可选的，若所述xi＞ath，则所述目标增益获取单元用于：
将所述预设增益ath作为所述第i个子带信号对应的目标增益。
可选的，所述目标增益获取单元用于：按照从1到n的顺序依次获取所述至少两个子带信号各自对应的初始增益；
对于所述第i个子带信号，若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为所述第i个子带信号对应的目标增益；
若所述xi＞ath，将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益，并且将所述预设振膜位移更新为d-aiath，更新后的振膜位移用于代替所述预设振膜位移，以用于所述至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号对应的目标增益的获得，其中d为所述预设振膜位移，d-aiath为更新后的振膜位移。
可选的，所述目标增益获取单元，用于：
根据预设振膜位移、所述至少两个子带信号各自对应的权重以及各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，所述至少两个子带信号各自对应的权重不都相同。
可选的，所述处理单元用于：
对所述至少两个子带信号各自对应的目标增益进行平滑，得到所述至少两个子带信号各自对应的平滑后目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及各自对应的平滑后目标增益得到至少两个处理后子带信号。
实施例三
参见图4，该图为本申请实施例三提供的一种终端的结构框图。
移动终端包括：射频(radiofrequency，rf)电路810、存储器820、输入单元830、显示单元840、传感器850、音频电路860、wifi模块870、处理器880、以及电源890等部件。本领域技术人员可以理解，图4中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定，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。
下面结合图4对移动终端的各个构成部件进行具体的介绍：
rf电路810可用于发射或接收数据；
存储器820可用于存储软件程序以及模块，处理器880通过运行存储在存储器820的软件程序以及模块，从而执行移动终端的各种功能应用以及数据处理。存储器820可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器820可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
输入单元830可用于接收用户的操作指令，以及产生与移动终端80的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元830可包括触控面板831以及其他输入设备832。触控面板831，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板831上或在触控面板831附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接移动终端。可选的，触控面板831可包括触摸检测移动终端和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测移动终端检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测移动终端上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器880，并能接收处理器880发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板831。除了触控面板831，输入单元830还可以包括其他输入设备832。具体地，其他输入设备832可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。
显示单元840可用于显示界面。显示单元840可包括指示灯841，可选的，可以采用液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)等形式来配置指示灯841。进一步的，触控面板831可覆盖指示灯841，当触控面板831检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器880以确定触摸事件的类型，随后处理器880根据触摸事件的类型在指示灯841上提供相应的视觉输出。虽然在图4中，触控面板831与指示灯841是作为两个独立的部件来实现移动终端的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板831与指示灯841集成而实现移动终端的输入和输出功能。
移动终端80还可包括至少一种传感器850。
音频电路860、扬声器861，传声器862可提供用户与移动终端之间的音频接口。音频电路860可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器861，由扬声器861转换为声音信号输出；另一方面，传声器862将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路860接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器880处理后，经摄像头810以发送给比如另一移动终端，或者将音频数据输出至存储器820以便进一步处理。
wifi模块870可以用于通信。
处理器880是移动终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个移动终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器820内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器820内的数据，执行移动终端的各种功能和处理数据，从而对移动终端进行整体监控。可选的，处理器880可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器880可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器880中。
移动终端80还包括给各个部件供电的电源890(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器880逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
尽管未示出，移动终端80还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。
在本发明实施例中，在所述处理器880执行所述程序时，执行以下操作：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号，所述处理后音频信号对应的扬声器振膜位移小于或等于所述预设振膜位移。
本实施例在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
可选的，所述至少两个处理后的子带信号中至少一个子带信号的扬声器振膜子位移的值为所述预设振膜位移除以所述至少两个子带信号的信号数量所得到的值。
可选的，所述处理器880执行所述根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
所述处理器880按照如下公式得到所述至少两个子带信号各自对应的初始增益：
其中，xi为第i个所述子带信号对应的初始增益，0＜i≤n，n为所述至少两个子带信号的信号数量，d为所述预设振膜位移，ai为所述至少两个子带信号中第i个子带信号对应的扬声器振膜子位移；
若xi≤ath，则所述处理器将所述初始增益xi作为该子带信号对应的目标增益，所述ath为预设增益。
可选的，若所述xi＞ath，则所述处理器还将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益。
可选的，所述处理器根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
所述处理器880按照从1到n的顺序依次获取所述至少两个子带信号各自对应的初始增益，其中，对于所述第i个子带信号，若xi≤ath，则将所述初始增益xi作为所述第i个子带信号对应的目标增益；若所述xi＞ath，将所述预设增益ath作为该子带信号对应的目标增益，并且将所述预设振膜位移更新为d-aiath，更新后的振膜位移用于代替所述预设振膜位移，以用于所述至少两个子带信号中第i+1个子带信号至第n个子带信号对应的目标增益的获得，其中d为所述预设振膜位移，d-aiath为更新后的振膜位移。
可选的，所述处理器880根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益包括：
所述处理器880根据预设振膜位移、所述至少两个子带信号各自对应的权重以及各自对应的扬声器振膜位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益，所述至少两个子带信号各自对应的权重不都相同。
可选的，所述处理器880根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号包括：
所述处理器880对所述至少两个子带信号各自对应的目标增益进行平滑，得到所述至少两个子带信号各自对应的平滑后目标增益；
所述处理器880根据所述至少两个子带信号以及各自对应的平滑后目标增益得到至少两个处理后子带信号。
实施例四
本实施例提供一种存储介质用于存储程序，所述程序在被执行时使得终端执行以下操作：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号，所述处理后音频信号对应的扬声器振膜位移小于或等于所述预设振膜位移。
本实施例在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
实施例五
本实施例提供一种计算机程序，所述计算机程序在被执行使得终端执行以下操作：
获取预设频率范围内的音频信号，所述音频信号包括至少两个子带信号，所述至少两个子带信号分别对应的频率范围之间不重叠；
分别获取所述至少两个子带信号各自对应的扬声器振膜子位移；
根据预设振膜位移和所述各自对应的扬声器振膜子位移，得到所述至少两个子带信号各自对应的目标增益；
根据所述至少两个子带信号以及所述至少两个子带信号各自对应的目标增益得到至少两个处理后子带信号；
将所述至少两个处理后子带信号合并形成处理后音频信号，所述处理后音频信号对应的扬声器振膜位移小于或等于所述预设振膜位移。
本实施例在保护扬声器膜片的基础上实现了满足不同子带信号的不同衰减需求的目的，提高了音频信号的音质。
所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
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