一种噪音测算和音量自调节的方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及播音控制领域，特别是一种噪音测算和音量自调节的方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、随着广播播音设备的普及，广泛应用于如商场、广场、地跌、机场等公共场所，但在实际播音过程中，由于公共场所的环境噪音往往存在非稳态性、不可控性和无法预料性，导致播放音量难以适时调节导致播音质量以及听众体验较差，例如遇到现场环境噪音突然变大，会使得播放设备播放的声音听上去不清晰，或者得当前的环境的噪音变小时，会使得播放设备的声音听上去很震耳。这些情况一般通过繁琐的手动操作去调整当前的播放音量，且有些设备的安装位置可能导致手动调节困难。现有还可以选择加装一个分贝检测装置，用来检测环境的噪音大小，进而控制播放音量，但是该分贝检测装置一般要求为指向性且安装在远离播放设备的地方，以免播放设备播放的声音被采集到被误识别环境噪音，指向性以及远距离安装无可避免造成较大的实际误差，且分贝检测装置受非稳态噪音影响较大，识别精度差，无法实时准确地进行播音装置的噪音测算和音量自调节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明一方面提出一种噪音测算和音量自调节的方法；技术方案是：一种噪音测算和音量自调节的方法，包括以下步骤：

2、s1：实时获取播放音频数据和环境噪音数据，并分别构造获取播放音频数据和环境噪音数据的数据函数f(n)和g(n)；

3、s2：基于互相关算法计算f(n)和g(n)的互相关函数并提取互相关函数的若干峰值位置；

4、s3：基于过零检测在若干峰值位置中筛选若干参考位置；

5、s4：基于数据方向检测在若干参考位置中确定对齐位置；

6、s5：将对齐位置作为函数原点将数据函数f(n)和g(n)进行对齐；

7、s6：基于余弦相似度算法计算对齐后的数据函数f(n)和g(n)之间的相似度值；

8、s7：根据相似度值调节播放音量百分比。

9、优选的，步骤s1具体包括：s10：将播放音频数据和环境噪音数据分别关于时间n作为变量构造为函数f(n)和g(n)。

10、优选的，步骤s2具体包括：

11、s20：将f(n)和g(n)进行卷积计算，获得互相关函数，记为(f＊g)(n)；卷积计算公式为：

12、

13、其中，n是时间变量，f＊[m]是f(n)的卷积核翻转形成的核函数；m是f(n)和g(n)之间的时间延迟值；

14、s21：提取互相关函数的峰值并排序；

15、s22：将互相关函数的前五大峰值的时间位置记为峰值位置。

16、优选的，步骤s3还具体包括以下步骤：

17、s30：逐一统计和比较每个峰值位置对应的f(n)和g(n)的过零次数；s31：将f(n)和g(n)的过零次数最接近的三个峰值位置记为参考位置。

18、优选的，步骤s4还具体包括以下步骤：

19、s40：逐一统计和比较每个参考位置对应的f(n)和g(n)的数据方向；数据方向包括过零斜率；

20、s41：将f(n)和g(n)的数据方向最趋同的参考位置记为对齐位置。

21、优选的，步骤s6中余弦相似度算法包括采用余弦相似度公式计算：余弦相似度公式为：

22、

23、其中，gxy(f)为f(n)和g(n)的点积之和，gxx(f)为g(n)的平方和，gyy(f)为f(n)的平方和，cxy(f)为f(n)和g(n)两者的相似度值。

24、优选的，步骤s7具体包括：

25、s70：相似度值分布在区间[0，1]，将每0.1梯度划分为10个噪音梯度等级；

26、s71：预设10个噪音梯度等级分别与播放音量百分比相对应；

27、s72：实时判断当前噪音梯度等级与当前播放音量百分比是否相符，若是，则维持当前播放音量百分比，若否，则执行步骤s73；

28、s73：将播放音量百分比渐变式调控至与当前噪音梯度等级相符的播放音量百分比。

29、优选的，渐变式调控包括：在预设的时间阈值内按预设速率调大或调小单位百分比量的播放音量；时间阈值为2秒；预设速率为5％每秒；单位百分比量为±10％。

30、本发明另一方面提出一种噪音测算和音量自调节系统，运行时实现上述的噪音测算和音量自调节的方法，包括：采集模块、处理模块、控制模块和播音模块；

31、采集模块用于获取播放音频数据和环境噪音数据；

32、处理模块用于基于播放音频数据和环境噪音数据计算相似度值；控制模块用于根据相似度值调节播放音量百分比；

33、播音模块用于根据播放音量百分比外放播音。

34、本发明又一方面提出一种计算机可读存储介质，其存储程序，程序用于使计算机执行上述的噪音测算和音量自调节的方法。

35、本发明的有益效果是：本发明的方案基于互相关算法计算数据函数的互相关函数并基于过零检测和数据方向检测筛选确定对齐位置，完成数据对齐，校准了延迟，其对齐精度高，尤其对非稳态噪音的识别对齐效果好，失真率低，可采用全方位的拾音设备与播音设备一体式或就近安装，不会将播放设备的声音识别成环境噪音，安装简便，经济适应性强，省时省力，又基于余弦相似度算法计算相似度值以渐变式自动调节播放音量百分比，渐变式调控听觉上不会显得突兀，听感体验好。

技术特征：

1.一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述步骤s3还具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述步骤s4还具体包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述步骤s6中余弦相似度算法包括采用余弦相似度公式计算：所述余弦相似度公式为：

7.根据权利要求6所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述步骤s7具体包括：

8.根据权利要求7所述的一种噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，所述渐变式调控包括：在预设的时间阈值内按预设速率调大或调小单位百分比量的播放音量；所述时间阈值为2秒；所述预设速率为5％每秒；所述单位百分比量为±10％。

9.一种噪音测算和音量自调节系统，运行时实现如权利要求1至8任一项所述的噪音测算和音量自调节的方法，其特征在于，包括：采集模块、处理模块、控制模块和播音模块；

10.一种计算机可读存储介质，其存储程序，所述程序用于使计算机执行如权利要求1－8任一所述的噪音测算和音量自调节的方法。

技术总结
本发明公开了一种噪音测算和音量自调节的方法、系统及存储介质，包括：S1：实时获取播放音频数据和环境噪音数据，并构造获取数据函数f(n)和g(n)；S2：基于互相关算法计算互相关函数并提取互相关函数的若干峰值位置；S3：基于过零检测筛选若干参考位置；S4：基于数据方向检测确定对齐位置；S5：将对齐位置作为函数原点将数据函数f(n)和g(n)进行对齐；S6：基于余弦相似度算法计算相似度值；S7：根据相似度值调节播放音量百分比。本发明对齐精度高，尤其对非稳态噪音的识别对齐效果好，失真率低，不会将播放设备的声音识别成环境噪音，安装简便，经济适应性强，省时省力，听感体验佳。

技术研发人员：刘芝秉,林弟,明德
受保护的技术使用者：广东保伦电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12