一种混音处理系统及混音处理方法

专利名称：一种混音处理系统及混音处理方法
技术领域：
本发明涉及音频信号混合处理领域，尤其涉及对PCM(Pulse Code Modulation脉 冲编码调制)音频码流的混合处理方法及系统。
背景技术：
在有些会议系统里，成员虽然可以同时发言，但效果模糊。在混音系统中，现有技 术是将采集回来的每路PCM码流直接叠加，然后将叠加总数除以η。根据该方法混音后，使 每路声音音量都降低为原来的1/η，就会导致上述音量变小，音质变得不清晰的效果。如果 叠加总数不除以η，叠加总数可容易就超出采样点的表示范围，而出现暴音，或者其他失真 现象。现有技术中还提供的一种两路音频混合的处理方法是，首先预先设定两路音频的 各路加权值，然后将该加权值与其对应的音频信号相乘，之后将相乘之后的结果相加得到 混合后的音频信号。这种音频信号混合处理的方法的缺点在于，不能随时根据各路音频信 号调整好加权值，虽然效果比上述混合处理方案要好，但还是没有解决上述混合后效果模 糊的缺点。

发明内容
本发明主要解决的技术问题是针对现有技术中的混音处理之后容易产生音质变 的不清晰或者产生暴音，提供一种自适应的混音处理系统和混音处理方法。本发明所提出的技术方案是一种混音处理方法，包括Α、从需要混音的η路音频PCM码流中提取各采样点的量化等级值并初始化各路音 频PCM码流的自适应因子为1/η，所述η为大于等于2的整数；B、以单位时间T为周期分段依次进行混音处理，直到处理完最后一个单位时间， 得到混音PCM码流；在当前单位时间内，具体步骤如下分别对每路音频PCM码流进行处理，分别对大于0和小于0的量化等级进行累加， 大于0的量化等级的累加值为第一累加值ValuePositive，小于0的量化等级的累加值为第 二累加值ValueNegative ；判断累加后的结果是否超出PCM码流的量化等级η分之一所能 表示的范围，当 ValuePositive > MAX*QT/n，或者 ValueNegative < MIN*QT/n 时，Q 为采样频 率，MIN为PCM码流表示的最小值，MAX为PCM码流表示的最大值，自适应因子做如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子-a;所述a 大于等于1/32且小于等于1/16 ；当 ValuePositive 彡 MAX*QT/n，且 ValueNegative 彡 MIN*QT/n 时，自适应因子做 如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子+a;所述a 大于等于1/32且小于等于1/16 ；
将与混音PCM码流采样点相对应的每路音频PCM码流采样点的量化等级与该路的 自适应因子g[i]进行乘积；然后把各路的乘积相加，即得该混音PCM码流采样点的第一混合量化等级mix ；根据预定的量化等级的最大值和最小值对第一混合量化等级mix进行限制裁减 输出。本发明的另一目的在于提供一种混音处理系统。一种混音处理系统，包括用于接 收多路音频PCM码流的接收模块、与接收模块连接用于对音频PCM码流进行采集的采样模 块和对采样模块采集的音频PCM码流进行混音的混音处理模块，其中，所述混音处理模块 包括与采样模块连接的自适应因子调整模块，所述自适应因子调整模块对各路音频 PCM码流，以时间T为单位依次分段调整；当前单位时间T内，提取该路采样点的音频PCM码 流的量化等级，分别对大于0和小于0的量化等级进行累加，大于0的量化等级的累加值为 第一累加值ValuePositive，小于0的量化等级的累加值为第二累加值ValueNegative ；判 断累加后的结果是否超出PCM码流的量化等级η分之一所能表示的范围，当 ValuePositive > MAX*QT/n，或者 ValueNegative < MIN*QT/n 时，Q 为采样频 率，MIN为PCM码流表示的最小值，MAX为PCM码流表示的最大值，自适应因子做如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子-a;所述a 大于等于1/32且小于等于1/16 ；当 ValuePositive ≤ MAX*QT/n，且 ValueNegative ≤ MIN*QT/n 时，自适应因子做 如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子+a;所述a 大于等于1/32且小于等于1/16 ；与采样模块连接的加权混音处理模块，利用经过自适应因子调整模块调整的各路 音频PCM码流的自适应因子对各路与混音PCM码流采样点相对应的音频PCM码流采样点的 量化等级进行加权处理，然后将加权处理后的量化等级相加得到该混音PCM码流采样点的 第一混合量化等级mix;与加权混音处理模块连接的输出模块，用于根据预定的量化等级的最大值和最小 值对第一混合量化等级mix进行限制裁减输出。本发明技术的有益效果是，本发明的混音处理系统和方法，以单位时间T为周期 分段依次进行混音处理，根据当前单位时间内的采样点的量化等级在前一单位时间内的自 适应因子的基础上得出当前单位时间内的各路音频的自适应因子的大小，提供了一个根据 各路音频PCM码流进行自适应调整的自适应因子，使混音处理之后效果较现有技术有所改 进，并且本发明的技术方案还不会产生暴音。


图1本发明的具体实施例的混音处理方法流程图；图2本发明的具体实施例的混音处理系统的结构框图。具体实施例方式为了进一步说明本发明的内容，下面结合附图、列举实施例对本发明做详细描述。
本发明的主要目的在于提供一种自适应多路混音的处理方法及系统，以保证混音 后的音频质量，解决现有技术的混音处理之后容易产生音质变的不清晰或者产生暴音的问 题。本发明的主要技术方案为一种混音处理方法，包括A、从需要混音的η路音频PCM码流中提取各采样点的量化等级值并初始化各路音 频PCM码流的自适应因子为1/η，所述η为大于等于2的整数；B、以单位时间T为周期分段依次进行混音处理，直到处理完最后一个单位时间， 得到混音PCM码流；在当前单位时间内，具体步骤如下分别对每路音频PCM码流进行处理，分别对大于0和小于0的量化等级进行累加， 大于0的量化等级的累加值为第一累加值ValuePositive，小于0的量化等级的累加值为第 二累加值ValueNegative ；判断累加后的结果是否超出PCM码流的量化等级η分之一所能 表示的范围，当 ValuePositive > MAX*QT/n，或者 ValueNegative < MIN*QT/n 时，Q 为采样频 率，MIN为PCM码流表示的最小值，MAX为PCM码流表示的最大值，自适应因子做如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子-a;所述a 大于等于1/32且小于等于1/16 ；当 ValuePositive 彡 MAX*QT/n，且 ValueNegative 彡 MIN*QT/n 时，自适应因子做 如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子+a;所述a 大于等于1/32且小于等于1/16 ；将与混音PCM码流采样点相对应的每路音频PCM码流采样点的量化等级与该路的 自适应因子g[i]进行乘积；然后把各路的乘积相加，即得该混音PCM码流采样点的第一混合量化等级mix ；根据预定的量化等级的最大值和最小值对第一混合量化等级mix进行限制裁减 输出。进一步，所述限制裁减输出，是为了防止出现混音暴音而设置，具体的输出方法 为如果第一混合量化等级mix小于PCM码流表示的最小值MIN，以MIN作为该混音PCM码 流采样点的最终混合量化等级输出；如果第一混合量化等级mix大于PCM码流表示的最大 值MAX，以MAX作为该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级输出；如果第一混合量化等 级mix小于等于MAX且第一混合量化等级mix大于等于MIN，以第一混合量化等级mix作为 该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级输出。进一步，所述步骤A还包括初始化衰减因子所述步骤B还包括，在当前单位时间内，依次处理每个混音PCM码流采样点，直到 当前单位时间内的最后一混音PCM码流采样点，具体步骤如下将当前混音PCM码流采样 点的第一混合量化等级mix乘于当前衰减因子f得到该混音PCM码流采样点的第二混合 量化等级数MIX ；如果第二混合量化等级数MIX大于MAX，则输出MAX作为该混音PCM码流 采样点的混音处理后最终混合量化等级，同时求出f'，所述f' =MAX/(MIX+1)，则下一混 音PCM码流采样点的衰减因子为f' +STP ；如果第二混合量化等级数MIX小于MIN，则输出 MIN作为该混音PCM码流采样点的混音处理后的最终混合量化等级，同时求出f' , f'= MIN/ (MIX-I)，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子为f' +STP ；如果第二混合量化等级数MIX大于等于MIN且小于等于MAX时，则输出第二混合量化等级数MIX作为该混音PCM码 流采样点的混音处理后最终混合量化等级，同时判断当前混音PCM码流采样点的衰减因子 f是否小于1，若小于1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子=当前混音PCM码流采样点 的衰减因子f+STP ；若不小于1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子=当前混音PCM码 流采样点的衰减因子f。所述STP大于等于(l_f)/32且小于等于(l-f)/16。进一步，本发明优选所述a = 1/16。进一步，本发明优选所述STP为(l_f)/16。进一步，所述单位时间T大于Os小于等于Is。优选T为Is。进一步，本发明优选在步骤A之前还包括判断各路PCM码流的采样参数是否相 同，如果不同，则对该PCM码流进行转换，转换成采样参数相同的PCM码流。本发明还提供了一种混音处理系统。所述混音处理系统，包括用于接收多路音频 PCM码流的接收模块、与接收模块连接用于对音频PCM码流进行采集的采样模块和对采样 模块采集的音频PCM码流进行混音的混音处理模块，其中，所述混音处理模块包括与采样模块连接的自适应因子调整模块，所述自适应因子调整模块对各路音频 PCM码流，以单位时间T为单位依次分段调整，当前单位时间T的自适应因子在前一自适应 因子的基础增加或者减少a ；所述a大于等于1/32且小于等于1/16 ；与采样模块连接的加权混音处理模块，利用经过自适应因子调整模块调整的各路 音频PCM码流的自适应因子对各路与采样点相对应的音频PCM码流量化等级进行加权处 理，然后将加权处理后的量化等级相加得到该采样点的第一混合量化等级mix;与加权混音处理模块连接的输出模块，用于，根据预定的量化等级的最大值和最 小值对第一混合量化等级mix进行限制裁减输出。所述限制裁减输出的具体方法为如果 第一混合量化等级mix小于PCM码流表示的最小值MIN，以MIN作为该采样点的最终混合量 化等级输出；如果第一混合量化等级mix大于PCM码流表示的最大值MAX，以MAX作为该采 样点的最终混合量化等级输出；如果第一混合量化等级mix小于等于MAX且第一混合量化 等级mix大于等于MIN，以第一混合量化等级mix作为该采样点的最终混合量化等级输出。进一步，优选所述混音处理模块还包括与加权混音处理模块连接的衰减处理模块，将该采样点的第一混合量化等级mix 与衰减因子f相乘得到该采样点第二混合量化等级MIX ；与衰减处理模块连接的衰减因子调整模块；如果第二混合量化等级MIX大于MAX， 则衰减因子调整模块求出f'，所述f' = MAX/(MIX+1)，则下一混音PCM码流采样点的衰 减因子为f' +STP ；如果第二混合量化等级MIX小于MIN，则求出f'，f' =MIN/(MIX-I), 则下一混音PCM码流采样点的衰减因子为f' +STP ；如果第二混合量化等级MIX大于等于 MIN且小于等于MAX时，则判断当前混音PCM码流采样点的衰减因子f是否小于1，若小于 1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子等于当前采样点的衰减因子f+STP ；若不小于1， 则下一混音PCM码流采样点的衰减因子等于当前混音PCM码流采样点的衰减因子f。所述 STP大于等于(l-f)/32且小于等于(l-f)/16 ；所述输出模块与衰减处理模块连接，用于，如果第二混合量化等级MIX小于MIN， 以MIN作为该采样点的最终混合量化等级输出；如果第二混合量化等级MIX大于MAX，以 MAX作为该采样点的最终混合量化等级输出；如果第二混合量化等级MIX小于等于MAX且大于等于MIN，以第二混合量化等级MIX作为该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级输
出ο进一步，优选所述混音处理模块还包括归一化处理模块，所述归一化处理模块连 接于采样模块和加权混音处理模块之间，用于判断各路PCM码流的采样参数是否相同，如 果不同，则对该PCM码流进行转换，转换成采样参数相同的PCM码流。进一步，优选所述a = 1/16，STP 为(l-f)/16。本发明所述的混音处理系统及方法可以是对至少两路的原始语音的PCM码流进 行混音处理，本实施例中以对两路的原始语音的音频PCM码流进行混音为例对本发明的技 术方案进行说明。本发明所采用的方法可以由计算机或者具有计算处理能力的智能设备执行。图1 是本发明的具体实施例的混音处理方法流程图。图2是本发明的具体实施例的混音处理系 统的结构框图。参照图1，本发明的混音处理流程如下步骤1 获取音频PCM码流并统计音频PCM码流通路数n，本实施例的通路数η为 2。步骤2 将各路中的音频PCM码流进行相互比较，判断各路中的音频PCM码流是否 一致，如果一致，执行步骤4 ；否则，执行步骤3。步骤3，对各路音频PCM码流进行归一化处理。所述归一化处理的步骤如下通常不同的音频PCM码流的采样频率都成整数倍关系，因此对于采用频率的转 化，通过复制采样点操作，将小采样率的音频PCM码流转换成为大采样频率的音频PCM码 流。例如，采样率为8000的音频PCM码流，通过把每个采样点的振幅值都复制一份，作为相 邻两个采样点的振幅之，就实现将音频PCM码流转化为16000的采样率了。相反，通过对采 样点的整合操作，可以将大采样率的音频PCM码流转换成小采样率的音频PCM码流。例如， 采样率为16000的音频PCM码流，通过把每两个采样点的振幅值整合成一个采样点的方法， 就将音频PCM码流的采样率转化成8000，整合操作可以采用简单的求平均值的方法完成。对不同音频PCM码流的采样频率不成整数倍关系得极少数情况，假设转化前的采 样频率为RA，转化后的采样频率为RB，则按照公式(1)得到X Ra/Rb=Y/X公式(1)中的Y为预先设定的值。接着对X取整得到Γ，利用插值算法将音频PCM 码流中的每Y个采样点的振幅值平均转换为X、个采样点振幅值，从而完成采样频率的转 化。例如，8000采样率的音频PCM码流转换成10000采样率的音频PCM码流且Y设为10， 则X = 12. 2，对X取整得12，则表示需要将10个采样点的振幅值平均转换为12个采样点 的振幅之。很显然，上述的公式(1)中的Y的取值和插值算法的选取豆回对精度有影响。对于量化等级的转化问题，假设有A、B两种量化等级，他们所能表达的最大值振 幅范围分别为ΜΑΧα*ΜΑΧβ，例如，8位带符号量化等级表示的最大振幅值为127 ；16位带符 号量化等级表示的最大值振幅为32767。假设音频PCM码流的量化等级为A时，在某个采样 点的振幅值为VA，将量化等级由A转化为B时，则在该采样点的振幅值Vb可根据下面公式 (2)确定
权利要求
一种混音处理方法，其特征在于，包括A、从需要混音的n路音频PCM码流中提取各采样点的量化等级值并初始化各路音频PCM码流的自适应因子为1/n，所述n为大于等于2的整数；B、以单位时间T为周期分段依次进行混音处理，直到处理完最后一个单位时间，得到混音PCM码流；在当前单位时间内，具体步骤如下分别对每路音频PCM码流进行处理，分别对大于0和小于0的量化等级进行累加，大于0的量化等级的累加值为第一累加值ValuePositive，小于0的量化等级的累加值为第二累加值ValueNegative；判断累加后的结果是否超出PCM码流的量化等级n分之一所能表示的范围，当ValuePositive＞MAX*QT/n，或者ValueNegative＜MIN*QT/n时，Q为采样频率，MIN为PCM码流表示的最小值，MAX为PCM码流表示的最大值，自适应因子做如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]＝前一单位时间内的自适应因子 a；所述a大于等于1/32且小于等于1/16；当ValuePositive≤MAX*QT/n，且ValueNegative≥MIN*QT/n时，自适应因子做如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]＝前一单位时间内的自适应因子+a；所述a大于等于1/32且小于等于1/16；将与混音PCM码流采样点相对应的每路音频PCM码流采样点的量化等级与该路的自适应因子g[i]进行乘积；然后把各路的乘积相加，即得该混音PCM码流采样点的第一混合量化等级mix；根据预定的量化等级的最大值和最小值对第一混合量化等级mix进行限制裁减输出。
2.如权利要求1所述混音处理方法，其特征在于，所述限制裁减输出的方法为如果第一混合量化等级mix小于PCM码流表示的最小值MIN，以MIN作为该混音PCM码 流采样点的最终混合量化等级输出；如果第一混合量化等级mix大于PCM码流表示的最大 值MAX，以MAX作为该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级输出；如果第一混合量化等 级mix小于等于MAX且第一混合量化等级mix大于等于MIN，以第一混合量化等级mix作为 该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级输出。
3.如权利要求1所述混音处理方法，其特征在于，所述步骤A还包括初始化衰减因子所述步骤B还包括，在当前单位时间内，依次处理每个混音PCM码流采样点，直到当前 单位时间内的最后一混音PCM码流采样点，具体步骤如下将当前混音PCM码流采样点的第一混合量化等级mix乘于当前衰减因子f得到该混 音PCM码流采样点的第二混合量化等级数MIX ；如果第二混合量化等级数MIX大于MAX，则 输出MAX作为该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级，同时求出f'，所述f' =MAX/ (MIX+1)，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子为f' +STP ；如果第二混合量化等级数 MIX小于MIN，则输出MIN作为该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级，同时求出f'， f' = MIN/(MIX-I)，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子为f ‘ +STP ；如果第二混合量 化等级数MIX大于等于MIN且小于等于MAX时，则输出第二混合量化等级数MIX作为该混音 PCM码流采样点的最终混合量化等级，同时判断当前混音PCM码流采样点的衰减因子f是否小于1，若小于1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子等于当前混音PCM码流采样点的 衰减因子f+STP ；若不小于1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子等于当前混音PCM码 流采样点的衰减因子f。所述STP大于等于(l_f)/32且小于等于(l-f)/16。
4.如权利要求3所述混音处理方法，其特征在于，所述a=1/16，所述STP为(l_f)/16。
5.如权利要求1至4任意项所述混音处理方法，其特征在于，在步骤A之前还包括判断各路PCM码流的采样参数是否相同，如果不同，则对该PCM码流进行转换，转换成采样参数相同的PCM码流。
6.如权利要求1至4任意项所述混音处理方法，其特征在于，所述单位时间T大于0秒 且小于等于1秒。
7.一种混音处理系统，包括用于接收多路音频PCM码流的接收模块、与接收模块连接 用于对音频PCM码流进行采集的采样模块和对采样模块采集的音频PCM码流进行混音的混 音处理模块，其特征在于，所述混音处理模块包括与采样模块连接的自适应因子调整模块，所述自适应因子调整模块对各路音频PCM码 流，以时间T为单位依次分段调整；当前单位时间T内，提取该路采样点的音频PCM码流的 量化等级，分别对大于0和小于0的量化等级进行累加，大于0的量化等级的累加值为第一 累加值ValuePositive，小于0的量化等级的累加值为第二累加值ValueNegative ；判断累 加后的结果是否超出PCM码流的量化等级η分之一所能表示的范围，当 ValuePositive > MAX*QT/n，或者 ValueNegative < MIN*QT/n 时，Q 为采样频率， MIN为PCM码流表示的最小值，MAX为PCM码流表示的最大值，自适应因子做如下处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子_a ；所述a大于 等于1/32且小于等于1/16;当 ValuePositive ^ MAX*QT/n，且 ValueNegative 彡 MIN*QT/n 时，自适应因子做如下 处理当前单位时间内的自适应因子g[i]=前一单位时间内的自适应因子+a ；所述a大于 等于1/32且小于等于1/16;与采样模块连接的加权混音处理模块，利用经过自适应因子调整模块调整的各路音频 PCM码流的自适应因子对各路与混音PCM码流采样点相对应的音频PCM码流采样点的量化 等级进行加权处理，然后将加权处理后的量化等级相加得到该混音PCM码流采样点的第一 混合量化等级mix ；与加权混音处理模块连接的输出模块，用于根据预定的量化等级的最大值和最小值对 第一混合量化等级mix进行限制裁减输出。
8.如权利要求7所述混音处理系统，其特征在于，混音处理模块还包括与加权混音处理模块连接的衰减处理模块，将该混音PCM码流采样点的第一混合量化 等级mix与衰减因子f相乘得到该混音PCM码流采样点第二混合量化等级MIX ；与衰减处理模块连接的衰减因子调整模块；如果第二混合量化等级MIX大于MAX，则衰 减因子调整模块求出f'，所述f' =MAX/(MIX+1)，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子 为f' +STP ；如果第二混合量化等级MIX小于ΜΙΝ，则求出f' ,f =MIN/(MIX-I)，则下一 混音PCM码流采样点的衰减因子为f ‘ +STP ；如果第二混合量化等级MIX大于等于MIN且 小于等于MAX时，则判断当前混音PCM码流采样点的衰减因子f是否小于1，若小于1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子等于当前混音PCM码流采样点的衰减因子f+STP ；若不 小于1，则下一混音PCM码流采样点的衰减因子等于当前混音PCM码流采样点的衰减因子 f。所述STP大于等于(l_f)/32且小于等于(l-f)/16 ；所述输出模块与衰减处理模块连接，用于，如果第二混合量化等级MIX小于MIN，以MIN 作为该采样点的最终混合量化等级输出；如果第二混合量化等级MIX大于MAX，以MAX作为 该采样点的最终混合量化等级输出；如果第二混合量化等级MIX小于等于MAX且大于等于 MIN,以第二混合量化等级MIX作为该混音PCM码流采样点的最终混合量化等级输出。
9.如权利要求8所述混音处理系统，其特征在于，所述混音处理模块还包括归一化处 理模块，所述归一化处理模块上接采样模块、下连自适应因子调整模块与加权混音处理模 块，用于判断各路PCM码流的采样参数是否相同，如果不同，则对该PCM码流进行转换，转换 成采样参数相同的PCM码流。
10.如权利要求9所述混音处理系统，其特征在于，所述a= 1/16，STP为(l_f)/16。
全文摘要
本发明提供一种混音处理系统和方法。本发明以时间T为单位依次分段调整自适应因子，当前时间T的自适应因子在前一自适应因子的基础增加或减少a；所述a≥1/32且a≤1/16；利用经过调整的自适应因子对该路与采混音PCM码流采样点相对应的音频PCM码流量化等级进行加权处理，然后将加权处理后的量化等级相加得到该采样点的第一混合量化等级mix；如果mix没有超出PCM码流表示的范围，则输出mix；反之，则输出MIX或者MAX。本发明分段依次进行混音处理，根据当前单位时间内的采样点的量化等级得出当前单位时间内的各路音频的自适应因子的大小，使混音处理之后效果较现有技术有所改进，本发明的技术方案还不会产生暴音。
文档编号G10L21/00GK101989430SQ20091010920
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者叶磊, 周君亮, 张恒新, 袁华隆 申请人:比亚迪股份有限公司