专利名称：音量控制装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种音量控制装置与方法，尤指应用于一电视芯片上的一
种音量控制装置与方法。
背景技术：
使用者观赏电视节目时，当进行节目频道切换、信号来源切换(例如 由模拟电视切换到数字电视)或是节目内容本身切换成广告等类似的影音 内容切换过程时，使用者很可能因为突如其来的音量变化而产生不适，例 如节目进广告后音量通常会变大，因此常常见到使用者需要不断利用遥控 器来调整音量。
而为能改善上述问题，厂商便发展出许多智能型音量控制机制来自动 监控电视机的音量，用以消除音量变化所造成的不适感且省去手动的麻 烦。但是，过于抑制音量变化也会造成声音质量与动态反应能力的下降。 因此，如何在保有声音质量与动态反应的要求下，还能改善上述问题，便 为各家电视芯片厂商所欲达到的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种音量控制装置与方法，可有效达 到自动监控电视机的音量，用以消除音量变化所造成的不适感且省去手动 的麻烦，也可免于因抑制音量变化所造成声音质量与动态反应能力的下 降。
为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案
本案提供了一种音量控制装置，用以将一原始声音信号縮放至一听者事先预设的一目标音量，其包含 一自动增益控制器，用以对所接收到的 该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出逐步收敛至该目标音量的一 自 动增益声音信号；以及一等响度控制器，电连接于该自动增益控制器，用 以根据该目标音量而对应出一响度曲线来对该自动增益声音信号进行补 偿，进而输出一补偿后声音信号。
根据上述构想，本案所述的等响度控制器可根据准位不同的目标音量 而对应出复数条响度曲线，而在一特定频率区段附近，该些响度曲线的增 益值系具有实质相同的数值，而在该特定频率区段外的高频段与低频段， 则对增益值有不同幅度的增加。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中上述的等响度控制器 系为一可设定双二阶无限脉冲响应滤波器，藉由对其参数的设定，用以于 复数条特性不同的响度曲线中选出该响度曲线。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该自动增益控制器包 含 一输入端乘法器，其系根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的 縮放，进而输出该自动增益声音信号至该等响度控制器； 一准位侦测器， 电连接于该输入端乘法器，其系对输出的自动增益声音信号的准位进行侦 测而输出一声音准位值； 一目标准位比较器，电连接于该准位侦测器，其 系根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个第一差值；以及 一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法器，用以产 生该增益值，该增益值产生器根据该第一差值对该增益值进行增加或减少 的动作。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该增益值产生器包含一乘法器，电连接于该目标准位比较器，用以将该目标准位比较器输出的
该第一差值与该增益值相乘后得到一第一乘积值； 一第一正负值判断模 块，电连接于该乘法器，其系因应该第一乘积值的正负来发出一选择信号; 一增益时序控制器，电连接于该第一正负值判断模块，其系因应该选择信 号来选用相对应的一增加曲线来产生一增量； 一加法器，电连接于该增益 时序控制器与该输入端乘法器，用以将该增量与回授的该增益值相加后更 新该增益值；；以及一分贝/纯量转换器，用以将该增益值的单位转换成一 纯量，再予以输出至该输入端乘法器。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该增益值产生器更包 含一限制器，电连接于该加法器与该分贝/纯量转换器之间，用以将该增 益值限制在一最大值之下。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该自动增益控制器包 含 一输入端乘法器，其系根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的 縮放，进而输出该自动增益声音信号至该等响度控制器； 一准位侦测器， 电连接于该输入端乘法器，其系对输出的自动增益声音信号的准位进行侦 测而输出一声音准位值； 一目标准位比较器，电连接于该准位侦测器，其 系根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一第一差值； 一增 益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法器，其系根据该 第一差值来将其输出的该增益值进行增加或减少的动作；以及一噪音侦测 器，电连接于该准位侦测器及该增益值产生器，其系将该准位侦测器输出 的声音准位值与一噪音准位值及该增益值相减而得到一第二差值，而当该 第二差值处于负值达到该预设时间长度后，将该增益值产生器输出的该增益值归零。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该增益值产生器包含: 一多任务器，电连接于该噪音侦测器与该目标准位比较器，用以受该噪音 侦测器的控制而从该第一差值与该增益值的倒数中择一输出； 一乘法器， 电连接于该多任务器，用以将该多任务器的输出与该增益值相乘后得到一 第一乘积值； 一第一正负值判断模块，电连接于该乘法器，其系因应该第 一乘积值的正负来发出一选择信号； 一增益时序控制器，电连接于该第一 正负值判断模块，其系因应该选择信号来选用相对应的一增加曲线来产生 一增量； 一加法器，电连接于该增益时序控制器与该输入端乘法器，用以 将该增量与回授的该增益值相加后更新该的增益值；以及一分贝/纯量转 换器，用以将该增益值的单位转换成一纯量，再予以输出至该输入端乘法 器°
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该增益值产生器更包
含一限制器，电连接于该加法器与该分贝/纯量转换器之间，用以将该增
益值限制在一最大值之下。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该准位侦测器包含
一高频滤波器，电连接于该输入端乘法器，用以除去该自动增益声音信号
中的直流成份以及重低音部份； 一绝对值单元，电连接于该高频滤波器，
用以将该自动增益声音信号中的交流信号的负数成份转正； 一低通滤波
器，电连接于该绝对值单元，用以求出与该自动增益声音信号的能量平均
值相关的该声音准位值；以及一分贝单位转换器，电连接于该低通滤波器
与该目标准位比较器，利用查表来将该声音准位值的单位转成分贝后输出
至该目标准位比较器。根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该自动增益控制器包 含 一可程序延迟装置，其系用以将该原始声音信号进行一预定时间的延 迟； 一输入端乘法器，电连接于该可程序延迟装置，其系根据一增益值来 对经过该预定时间延迟的该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自 动增益声音信号至该等响度控制器； 一准位侦测器，其系对该原始声音信 号的准位进行侦测而输出一声音准位值； 一目标准位比较器，电连接于该 准位侦测器，其系根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个 第一差值；以及一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端 乘法器，用以产生该增益值，该增益值产生器根据该第一差值对该增益值 进行增加或减少的动作。
根据上述构想，本案所述的音量控制装置，其中该自动增益控制器包 含 一可程序延迟装置，其系用以将该原始声音信号进行一预定时间的延 迟； 一输入端乘法器，电连接于该可程序延迟装置，其系根据一增益值来 对经过该预定时间延迟的该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自 动增益声音信号至该等响度控制器； 一准位侦测器，其系对该原始声音信 号的准位进行侦测而输出一声音准位值； 一目标准位比较器，电连接于该 准位侦测器，其系根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个 第一差值； 一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法 器，用以产生该增益值，该增益值产生器根据该第一差值对该增益值进行 增加或减少的动作；以及一噪音侦测器，电连接于该准位侦测器及该增益 值产生器，其系将该准位侦测器输出的声音准位值与一噪音准位值及该增 益值相减而得到一第二差值，而当该第二差值处于负值达到该预设时间长度后，将该增益值产生器输出的该增益值归零。
本案另外提供了一种音量控制方法，用以将一原始声音信号縮放至一 听者事先预设的一目标音量，其包含下列步骤接收该原始声音信号；根 据该目标音量将该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出逐步收敛至该 目标音量的一自动增益声音信号；以及根据该目标音量而对应出一响度曲 线来对该自动增益声音信号进行补偿，以输出一补偿后声音信号。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据准位不同的该目 标音量而从复数条响度曲线中对应出该响度曲线，而在一特定频率区段附 近，该些响度曲线的增益值系具有实质相同的数值，而在该特定频率区段 外的高频段与低频段，则对增益值有不同幅度的增加。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该目标音量来对 该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列歩骤根据一增益值来对 该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号；对该自 动增益声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；根据该目标音量与 该声音准位值来进行相减而得到一个第一差值；以及根据该第一差值将该 增益值进行增加或减少的动作。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该第一差值将该 增益值进行增加或减少的动作包含下列步骤将该第一差值与该增益值相 乘后得到一第一乘积值；因应该第一乘积值的正负来发出一选择信号；因 应该选择信号来选用相对应的一增加曲线来产生一增量；以及将该增量与 回授的该增益值相加后更新该增益值再予以输出。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中将该增量与回授的增益值相加后再予以输出的该增益值限制在一最大值之下。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该目标音量来对 该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤根据一增益值来对 该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号；对输出 的自动增益声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；根据该目标音 量与该声音准位值来进行相减而得到一第一差值；根据该第一差值来将其 输出的该增益值进行增加或减少的动作；以及将该声音准位值与一噪音准 位值及该增益值相减而得到一第二差值，而当该第二差值处于负值达到一 预设时间长度后，用以将该增益值归零。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该第一差值来将 其输出的该增益值进行增加或减少的动作包含下列步骤因应该第二差值 的变化而从该第一差值与该增益值的倒数中择一输出；将该第一差值或该 增益值的倒数中的一数值与该增益值相乘后得到一第一乘积值；因应该第 一乘积值的正负来发出一选择信号；因应该选择信号来选用相对应的一增 加曲线来产生一增量；以及将该增量与回授的该增益值相加后更新该增益 值再予以输出。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中将该增量与回授的该
增益值相加后再予以输出的该增益值限制在一最大值之下。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中对输出的自动增益声
音信号的准位进行侦测的方法包含下列步骤除去该自动增益声音信号中
的直流成份以及重低音部份；将该自动增益声音信号中的交流信号的负数
成份转正；求出与该自动增益声音信号的能量相关的该声音准位值；以及
利用査表来将该声音准位值的单位转成分贝后输出。根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该第一差值来将 其输出的该增益值进行增加或减少的动作更包含将该增益值转换成一纯 量，再予以输出。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该目标音量来对 该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤将该原始声音信号 进行一预定时间的延迟；根据一增益值来对经过该预定时间延迟的该原始 声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号；对该原始声音 信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；根据该目标音量与该声音准位 值来进行相减而得到一个第一差值；以及根据该第一差值将该增益值进行 增加或减少的动作。
根据上述构想，本案所述的音量控制方法，其中根据该目标音量来对 该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤将该原始声音信号 进行一预定时间的延迟；根据一增益值来对经过该预定时间延迟的该原始 声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号；对该原始声音 信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；根据该目标音量与该声音准位 值来进行相减而得到一个第一差值；根据该第一差值将该增益值进行增加 或减少的动作；以及将该声音准位值与一噪音准位值及该增益值相减而得 到一第二差值，而当该第二差值处于负值达到一预设时间长度后，用以将 该增益值归零。
本发明采用的音量控制装置与方法，可有效达到自动监控电视机的音 量，用以消除音量变化所造成的不适感且省去手动的麻烦，而且根据该目 标音量而对应出响度曲线来对该自动增益声音信号进行补偿，也可免于因 抑制音量变化所造成声音质量与动态反应能力的下降。
图1为本案改善习用技术手段缺失所发展出一智能型音量控制装置的 功能方块示意图。图2(a)为等响度控制器中多条响度曲线的示意图。
图2(b)为等响度控制器的一实施例电路方块示意图。
图3(a)为自动增益控制器的第一实施例电路方块示意图。
图3(b)为自动增益控制器的第二实施例电路方块示意图。
图3 (c)为自动增益控制器的第三实施例电路方块示意图。
图3 (d)为自动增益控制器的第四实施例电路方块示意图。
图4(a)、图4(c)为增益值产生器的内部功能方块示意图。
图4(b)、图4(d)为增益值产生器与噪音侦测器的内部功能方块示意
图5(a)、图5(b)为准位侦测器的内部功能方块示意图及频率响应示
图6为根据本发明实施例关于增益值A、原始声音信号与自动增益声 音信号的波形示意图。
图7为根据本发明实施例侦测到噪音时增益值A、原始声音信号的波 形示意图。
图8为根据本发明实施例的音量控制方法的流程示意图。
图9为本发明步骤82的方法细节流程示意图。
图10为本发明步骤82的另一方法细节流程示意图。 本案图式中所包含的各组件列式如下 智能型音量控制装置1 自动增益控制器10
等响度控制器11 査找表110
输入端乘法器30 增益值产生器31 准位侦测器32 目标准位比较器33加法器341
第二正负值判断模块342
计数器343
乘法器40
增益时序控制器42
限制器43
高频滤波器51
低通滤波器53
可程序延迟装置39
噪音侦测器34
具体实施例方式
多任务器310 第一正负值判断模块41 加法器44
分贝单位转换器340 绝对值单元52 分贝单位转换器54 分贝/纯量转换器49 噪音侦测器94
请参见图1，其系本案为改善习用技术手段缺失所发展出一智能型音 量控制装置1的功能方块示意图，其中自动增益控制器(Automatic Gain Control,简称AGC)10接收一原始声音信号，并根据一增益值来对该原始 声音信号进行能量(或波形振幅)的縮放，进而输出一自动增益声音信号， 而加诸于该原始声音信号的该增益值系因应着该原始声音信号的能量(或 波形振幅)随时间的变化而有所改变，进而用以将该自动增益声音信号的 音量进行修正，进而能逐步收敛至可由听者事先预设的一目标音量，用以 消除因频道切换或是转换至广告片段所导致音量剧烈变化所造成的不适 感。于此实施例中，自动增益控制器10的输出端设有一等响度控制器 (equal loudness controller) 11 ，用以根据听者事先预设的目标音量而 对应出不同的响度曲线来对该自动增益声音信号再进行一次补偿微调，进 而输出一补偿后声音信号。
根据不同目标音量的设定，等响度控制器11提供如图2(a)所示的多条响度曲线来对自动增益控制器10输出的该自动增益声音信号来进行微
调，例如图中所示的四条曲线，其系表示出不同目标音量所对应出的响度
曲线，其中横轴表示出声音频率，而纵轴表示出以相对分贝(dBr)为单位 的增益值，由图中可清楚看出，在人耳相对敏感的1 KHz区段，四条曲线 的增益值都控制在-20 dBr，但是在1 KHz区段外的高频段与低频段，则 对增益值有不同幅度的增加。主要是因为在高频段与低频段的声音，人耳 较不敏感，因此若是都只由自动增益控制器10 —视同仁对所有频段进行 相同程度的放大，在人耳听起来则会有高低频模糊消失之感，故本案的等 响度控制器11根据图2(a)中的响度曲线来对高频段与低频段进行强度补 偿，而且当预设的目标音量越小，则对应到的响度曲线对于1 KHz区段两 侧的高频段与低频段的补偿程度将越高。例如，若预设的目标音量分为由 高到低的第一级、第二级、第三级及第四级，则会对应至图2(a)中的响度 曲线21、 22、 23及24。如此一来，即使使用者将自动增益控制器10中的 目标音量定在很小的准位，依旧可以呈现清楚的高低频声音。
再请参见图2(b),其系为用以完成上述等响度控制器11的一实施例 电路方块示意图，其系为一可设定双二阶无限脉冲响应滤波器，其Z转换 函数可以用H(Z) = (aO + al Z-l + a2 Z-2) / (1 — bl Z-1 — b2 Z-2)来 代表，而藉由对参数a0、 al、 a2、 bl以及b2的设定，可产生出如图2(a) 中的响度曲线21、 22、 23及24的功能，因此，只要在等响度控制器11 中设置一个査找表(Look Up Table) 110，预先建立第一级、第二级、第三 级及第四级目标音量与参数aO、 al、 a2、 bl以及b2的关系，使得等响度 控制器11具有响度曲线21、 22、 23及24的表现，以产生质量较佳的补偿后声音信号再加以输出至后续装置。而上述原始声音信号、自动增益声
音信号以及补偿后声音信号可为常见的脉冲码调变(Pulse-code modulation,简称PCM)声音信号，或者，也可是其它数字编码方式的声音 信号，因此补偿后声音信号可送到相对应的数字模拟转换器 (Digital-to-Analog Converter,简称DAC)的后续装置进行后续处理。根 据以上揭露，熟知此项技艺的人士当可施用适当的无限脉冲响应滤波器或 者有限脉冲响应滤波器以实现本发明。
再请参见图3(a)，其系用以完成本案上述自动增益控制器10的第一 实施例电路方块示意图，其中原始声音信号先被送到一输入端乘法器30， 其系根据增益值产生器31所输出的该增益值A来对该原始声音信号进行 能量(或波形振幅)的縮放，进而输出自动增益声音信号至等响度控制器 11，但为能使加诸于该原始声音信号的增益值A可因应该原始声音信号的 能量(或波形振幅)随时间的变化而有所改变，故本案设有一个准位侦测器 32，其系对输出的自动增益声音信号的准位进行侦测而输出声音准位值至 目标准位比较器33，为能符合人耳对声音强度的特性，声音准位值较佳地 以分贝为单位。而目标准位比较器33系根据事先预设的目标音量与该声 音准位值来进行相减而得到第一差值，并将该第一差值传送到增益值产生 器31。而增益值产生器31根据该第一差值来将其输出的增益值A进行增 加或减少的动作，以求得最后能让输出的自动增益声音信号的准位与事先 预设的目标音量相符。
再请参见图3(b),其系用以完成本案上述自动增益控制器10的第二 实施例电路方块示意图，其中与图3(a)的第一实施例间最大的不同在于本实施例增设有一噪音侦测器34，其系用以根据可预设的一噪音准位值与一 预设时间长度来进行判断，其系将准位侦测器32输出的声音准位值与该 噪音准位值及增益值A相减而得到一第二差值，而该第二差值的正负则可 以判断当时是否没有正常讯号而只有噪音，若第二差值处于负值达到该预 设时间长度后，将增益值A取代原本传送到增益值产生器31的该第一差 值，用以停止增益值产生器31对已判断成噪音的信号进行放大，进而避 免产生噪音被错误放大到目标音量的现象。
再请参见图3(c)与图3(d),其系用以完成本案上述自动增益控制器 10的第三实施例与第四实施例电路方块示意图。图3(c)所示的第三实施 例系根据图3(a)的第一实施例来进行改动，主要是增设有一可程序延迟装 置(programmable delay) 39，用以将原始声音信号在送入输入端乘法器30 之前，先进行一预定时间的延迟，而该预定时间系因应原始声音信号进入 准位侦测器32、目标准位比较器33与增益值产生器31来产生的增益值A 所需要的时间长度来设定，进而让增益值产生器31所产生的增益值A可 于正确时间点上来对原始声音信号进行调整。同样地，图3(d)所示的第四 实施例系根据图3(b)的第二实施例来进行改动，也是增设有一可程序延迟 装置(programmable delay) 39，用以将原始声音信号在送入输入端乘法器 30之前，先进行一预定时间的延迟，而该预定时间系因应原始声音信号进 入准位侦测器32、目标准位比较器33、增益值产生器31与噪音侦测器34 来产生的增益值A所需要的时间长度来设定，进而让增益值产生器31所 产生的增益值A可于正确时间点上来对原始声音信号进行调整。
接着请参见图4(a)，其进一步列示图3(a)中增益值产生器31的内部功能方块示意图，其中目标准位比较器33输出的该第一差值系与输出的 增益值A利用一乘法器40相乘后得到一第一乘积值，然后传送到第一正 负值判断模块41进行判断并发出一选择信号至增益时序控制器42，当第 一乘积值大于0，表示输出的自动增益声音信号还小于事先预设的目标音 量，因此选用增益时序控制器42中一增加曲线来产生一增量，然后利用 加法器44来将该增量与回授的增益值A相加后更新增益值A再予以输出， 进而将增益值A逐步增加，以求得最后能让输出的自动增益声音信号的准 位与事先预设的目标音量相符。反之，当第一乘积值小于0，表示输出的 自动增益声音信号大于事先预设的目标音量，因此选用增益时序控制器42 中一递减曲线来产生一减量，然后与回授的增益值A相加后更新增益值A 再予以输出，进而将增益值A逐步降低，以求得最后能让输出的自动增益 声音信号的准位与事先预设的目标音量相符。而限制器43则是用以限制 增益值A的最大值，以免系统产生不稳定的现象。增益值产生器31利用 分贝/纯量转换器49，将限制器43输出的增益值的单位从分贝转成纯量， 而可以施用于乘法器30。
至于图4(b)，则进一步列示图3(b)中增益值产生器31与噪音侦测器 34的内部功能方块示意图，其中噪音侦测器34可具有一分贝单位转换器 340，利用査表来将增益值A的单位转成分贝，然后再利用加法器341来 将准位侦测器32输出的己转成分贝单位的声音准位值与该噪音准位值及 单位转换成分贝的增益值A相减而得到第二差值，接着利用第二正负值判 断模块342来判断第二差值是否处于负值，当第二差值处于负值时便启动 计数器343开始计数，并于计数值达到该预设时间长度后，发出切换信号到增益值产生器31中的多任务器310，用以将分贝单位转换器340输出的
该增益值的负值(以分贝单位来表示的负值，实为一般数值的倒数)来取代
原先目标准位比较器33所输出的该第一差值。如此一来，被判断成噪音
达该预设时间长度后，增益值产生器31将停止对己判断成噪音的信号进
行放大，而将该增益值产生器输出的该增益值归零，进而避免产生噪音被
错误放大到目标音量的现象。
图4(c)与图4(d)分别绘示图3(c)中增益值产生器31的内部功能方块
示意图与图3(d)中增益值产生器31与噪音侦测器34的内部功能方块示意
图，其中图4(c)的运作方式与图4(a)类似，图4(d)的运作方式则与图4(b)
的运作方式类似，差异仅在于前述增益施用的时间点，故不再予以赘述。 请参见图5(a)，其进一步列示上述准位侦测器32的内部功能方块示
意图，准位侦测器32测量数字信号的波封(envelope),而可由一高频滤
波器(high-pass filter ，简称HPF)51、 一绝对值单元52、 一低通滤波
器53以及一分贝单位转换器54来完成，其中高频滤波器51用以除去自
动增益声音信号中的直流成份以及重低音部份，而高频滤波器51不是必
要组件，可依实际需求来选用，至于绝对值单元52则用以将自动增益声
音信号中的交流信号的负数成份转正，然后再经过低通滤波器53的累积，
图中低通滤波器53为一二阶低通滤波器(low-pass filter,简称LPF)，
当然也可以是别种型态，进而求出与该自动增益声音信号的能量(或波形
振幅)平均值相关的一声音准位值，然后再经过分贝单位转换器54，例如
利用查表来将单位转成分贝。而上述绝对值单元52也可改用均方根单元
来完成，但运算将较为复杂，导致硬件成本将较高。而上述低通滤波器53
中的参数n的范围约在-2至-9之间，透过改变参数n，便能改变低通滤波
器53的频率响应，其示意图如图5(b)的所示，而n越大则低通滤波器53的延迟时间越短且截止频率越高，反之，n越小则低通滤波器53的延迟时 间越长且截止频率越低，因此n的选择将影响低通滤波器本身的截止频率 以及可程序延迟装置(programmable delay) 39所设定的延迟时间。
图6系为本案装置运作时，关于增益值A、原始声音信号与自动增益 声音信号的波形示意图，其中主要表达出一第一反应时间与一第二反应时 间，第一反应时间代表当原始声音信号由大音量突然转为小音量时，增益 值A由低转高所需的时间。反之，第二反应时间则代表当原始声音信号由 小音量突然转为大音量时，增益值A由高转低所需的时间。而上述两段时 间的长短，系由增益时序控制器42中的增加曲线与递减曲线来决定。而 增加曲线与递减曲线可以有相同的变化幅度，但是为能让听者有较舒适的 听觉感受，由图中可看出，增加曲线造成变化较为和缓的效果，而递减曲 线则制造出较为陡峭的效果。也就是在单位时间内，增益值A由低转高的 幅度较由高转低的幅度为小。因此，小于目标音量的原始声音信号将被缓 步放大，但大于目标音量的原始声音信号将被快速抑制。
图7系为本案装置运作时，关于侦测到噪音时增益值A、原始声音信 号的波形示意图，其中主要也表达出一第三反应时间与一第四反应时间， 而第三反应时间代表计数器343所预设的该预设时间长度，而第四反应时 间便是增益值产生器31将增益值A重置到0dB所需的时间，这些时间都 可以让设计者来设定与调整。
再请参见图8，其系本案所发展出来一种音量控制方法的步骤流程示 意图，首先接收一原始声音信号(步骤81)，然后根据一目标音量将该原始 声音信号进行能量的縮放，进而输出逐步收敛至该目标音量的一自动增益 声音信号(步骤82)，然后根据该目标音量而对应出一响度曲线来对该自动增益声音信号进行补偿(步骤83)，最后输出一补偿后声音信号(步骤84)。 至于步骤82的细节则可如图9所示的步骤流程示意图，其中先根据 一增益值来对该原始声音信号进行能量的縮放而输出自动增益声音信号 (步骤821)，接着对该自动增益声音信号的准位进行侦测而输出一声音准 位值(步骤822)，然后根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到 一个第一差值(步骤823)，再根据该第一差值将该增益值进行增加或减少 的动作(步骤824)。
而步骤82的细节也可如图IO所示的另一实施例的步骤流程示意图， 其中先根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的縮放而输出自动增 益声音信号(步骤821)，接着对该自动增益声音信号的准位进行侦测而输 出一声音准位值(步骤822)，然后根据该目标音量与该声音准位值来进行 相减而得到一个第一差值(步骤823)，再根据该第一差值将该增益值进行 增加或减少的动作(步骤824)，最后将该声音准位值与一噪音准位值及该 增益值相减而得到一第二差值(步骤825)，进而判断该第二差值处于负值 是否达到一预设时间长度(步骤826)，若是，将该增益值逐渐归零(步骤 827)，若否，则回到步骤824。
综合以上装置与方法实施例的说明，可以清楚了解到，利用本案的音 量控制装置与方法，可有效达到自动监控电视机的音量，用以消除音量变 化所造成的不适感且省去手动的麻烦，而且根据该目标音量而对应出响度 曲线来对该自动增益声音信号进行补偿，也可免于因抑制音量变化所造成 声音质量与动态反应能力的下降。是故，本发明得由熟习此技艺的人士任 施匠思而为诸般修饰，然皆不脱离权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种音量控制装置，用以将一原始声音信号缩放至一听者事先预设的一目标音量，其特征在于，其包含一自动增益控制器，用以对所接收到的该原始声音信号进行能量的缩放，进而输出逐步收敛至该目标音量的一自动增益声音信号；以及一等响度控制器，电连接于该自动增益控制器，用以根据该目标音量而对应出一响度曲线来对该自动增益声音信号进行补偿，进而输出一补偿后声音信号。
2. 如权利要求1所述的音量控制装置，其特征在于，上述的等响度控制器 可根据准位不同的目标音量而对应出复数条响度曲线，而在一特定频率区段附 近，该些响度曲线的增益值系具有实质相同的数值，而在该特定频率区段外的 高频段与低频段，则对增益值有不同幅度的增加。
3. 如权利要求2所述的音量控制装置，其特征在于，上述的等响度控制器 系为一可设定双二阶无限脉冲响应滤波器，藉由对其参数的设定，用以于复数 条特性不同的响度曲线中选出该响度曲线。
4. 如权利要求1所述的音量控制装置，其特征在于，该自动增益控制器包含一输入 端乘法器，其系根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的縮放， 进而输出该自动增益声音信号至该等响度控制器；一准位侦测器，电连接于该输入端乘法器，其系对输出的自动增益声音信 号的准位进行侦测而输出一声音准位值；一目标准位比较器，电连接于该准位侦测器，其系根据该目标音量与该声 音准位值来进行相减而得到一个第一差值；以及一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法器，用以产 生该增益值，该增益值产生器根据该第一差值对该增益值进行增加或减少的动作。
5. 如权利要求4所述的音量控制装置，其特征在于，该增益值产生器包含: 一乘法器，电连接于该目标准位比较器，用以将该目标准位比较器输出的该第一差值与该增益值相乘后得到一第一乘积值；一第一正负值判断模块，电连接于该乘法器，其系因应该第一乘积值的正 负来发出一选择信号；一增益时序控制器，电连接于该第一正负值判断模块，其系因应该选择信 号来选用相对应的一增加曲线来产生一增量；一加法器，电连接于该增益时序控制器与该输入端乘法器，用以将该增量 与回授的该增益值相加后更新该增益值；以及一分贝/纯量转换器，用以将该增益值的单位转换成一纯量，再予以输出至 该输入端乘法器。
6. 如权利要求5所述的音量控制装置，其特征在于，该增益值产生器更包 含一限制器，电连接于该加法器与该分贝/纯量转换器之间，用以将该增益值限 制在一最大值之下。
7. 如权利要求1所述的音量控制装置，其特征在于，该自动增益控制器包含一输入端乘法器，其系根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的縮放， 进而输出该自动增益声音信号至该等响度控制器；一准位侦测器，电连接于该输入端乘法器，其系对输出的自动增益声音信 号的准位进行侦测而输出 一声音准位值；一目标准位比较器，电连接于该准位侦测器，其系根据该目标音量与该声 音准位值来进行相减而得到一第一差值；一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法器，其系根 据该第一差值来将其输出的该增益值进行增加或减少的动作；以及一噪音侦测器，电连接于该准位侦测器及该增益值产生器，其系将该准位侦测器输出的声音准位值与一噪音准位值及该增益值相减而得到一第二差值， 而当该第二差值处于负值达到该预设时间长度后，将该增益值产生器输出的该 增益值归零。
8. 如权利要求7所述的音量控制装置，其特征在于，该增益值产生器包含: 一多任务器，电连接于该噪音侦测器与该目标准位比较器，用以受该噪音侦测器的控制而从该第一差值与该增益值的倒数中择一输出；一乘法器，电连接于该多任务器，用以将该多任务器的输出与该增益值相 乘后得到一第一乘积值；一第一正负值判断模块，电连接于该乘法器，其系因应该第一乘积值的正 负来发出一选择信号；一增益时序控制器，电连接于该第一正负值判断模块，其系因应该选择信 号来选用相对应的一增加曲线来产生一增量；一加法器，电连接于该增益时序控制器与该输入端乘法器，用以将该增量 与回授的该增益值相加后更新该增益值；一限制器，电连接于该加法器，用以将该增益值限制在一最大值之下；以及一分贝/纯量转换器，用以将该增益值的单位转换成一纯量，再予以输出至 该输入端乘法器
9. 如权利要求1所述的音量控制装置，其特征在于，该自动增益控制器包含一可程序延迟装置，其系用以将该原始声音信号进行一预定时间的延迟； 一输入端乘法器，电连接于该可程序延迟装置，其系根据一增益值来对经过该预定时间延迟的该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号至该等响度控制器；一准位侦测器，其系对该原始声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；一目标准位比较器，电连接于该准位侦测器，其系根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个第一差值；以及一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法器，用以产 生该增益值，该增益值产生器根据该第一差值对该增益值进行增加或减少的动 作。
10. 如权利要求1所述的音量控制装置，其特征在于，该自动增益控制器包含一可程序延迟装置，其系用以将该原始声音信号进行一预定时间的延迟； 一输入端乘法器，电连接于该可程序延迟装置，其系根据一增益值来对经过该预定时间延迟的该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号至该等响度控制器；一准位侦测器，其系对该原始声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；一目标准位比较器，电连接于该准位侦测器，其系根据该目标音量与该声 音准位值来进行相减而得到一个第一差值；一增益值产生器，电连接于该目标准位比较器与该输入端乘法器，用以产 生该增益值，该增益值产生器根据该第一差值对该增益值进行增加或减少的动 作；以及一噪音侦测器，电连接于该准位侦测器及该增益值产生器，其系将该准位 侦测器输出的声音准位值与一噪音准位值及该增益值相减而得到一第二差值， 而当该第二差值处于负值达到该预设时间长度后，将该增益值产生器输出的该 增益值归零。
11. 一种音量控制方法，用以将一原始声音信号縮放至一听者事先预设的一 目标音量，其特征在于，其包含下列步骤接收该原始声音信号；根据该目标音量将该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出逐步收敛至该目标音量的一自动增益声音信号；以及根据该目标音量而对应出一响度曲线来对该自动增益声音信号进行补偿， 以输出一补偿后声音信号。
12. 如权利要求11所述的音量控制方法，其特征在于，根据准位不同的该 目标音量而从复数条响度曲线中对应出该响度曲线，而在一特定频率区段附近， 该些响度曲线的增益值系具有实质相同的数值，而在该^^定频率区段外的高频 段与低频段，则对增益值有不同幅度的增加。
13. 如权利要求11所述的音量控制方法，其特征在于，根据该目标音量来 对该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益 声音信号；对该自动增益声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个第一差值；以及根据该第一差值将该增益值进行增加或减少的动作。
14. 如权利要求13所述的音量控制方法，其特征在于，根据该第一差值将 该增益值进行增加或减少的动作包含下列步骤将该第一差值与该增益值相乘后得到一第一乘积值； 因应该第一乘积值的正负来发出一选择信号；因应该选择信号来选用相对应的一增加曲线来产生一增量；以及 将该增量与回授的该增益值相加后更新该增益值再予以输出。
15. 如权利要求11所述的音量控制方法，其特征在于，根据该目标音量来 对该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤根据一增益值来对该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益 声音信号；对输出的自动增益声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值； 根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一第一差值；根据该第一差值来将其输出的该增益值进行增加或减少的动作；以及 将该声音准位值与一噪音准位值及该增益值相减而得到一第二差值，而当 该第二差值处于负值达到一预设时间长度后，用以将该增益值归零。
16. 如权利要求15所述的音量控制方法，其特征在于，根据该第一差值来 将其输出的该增益值进行增加或减少的动作包含下列步骤-因应该第二差值的变化而从该第一差值与该增益值的倒数中择一输出； 将该第一差值或该增益值的倒数中的一数值与该增益值相乘后得到一第一 乘积值；因应该第一乘积值的正负来发出一选择信号；因应该选择信号来选用相对应的一增加曲线来产生一增量；以及 将该增量与回授的该增益值相加后更新该增益值再予以输出。
17. 如权利要求13所述的音量控制方法，其特征在于，对输出的自动增益 声音信号的准位进行侦测的方法包含下列步骤除去该自动增益声音信号中的直流成份以及重低音部份； 将该自动增益声音信号中的交流信号的负数成份转正； 求出与该自动增益声音信号的能量相关的该声音准位值；以及 利用查表来将该声音准位值的单位转成分贝后输出。
18. 如权利要求15所述的音量控制方法，其特征在于，根据该第一差值来 将其输出的该增益值进行增加或减少的动作更包含将该增益值转换成一纯量， 再予以输出。
19. 如权利要求11所述的音量控制方法，其特征在于，根据该目标音量来 对该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤将该原始声音信号进行一预定时间的延迟；根据一增益值来对经过该预定时间延迟的该原始声音信号进行能量的縮 放，进而输出该自动增益声音信号；对该原始声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值；根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个第一差值；以及 根据该第一差值将该增益值进行增加或减少的动作。
20.如权利要求11所述的音量控制方法，其特征在于，根据该目标音量来 对该原始声音信号进行能量的縮放的方法包含下列步骤-将该原始声音信号进行一预定时间的延迟；根据一增益值来对经过该预定时间延迟的该原始声音信号进行能量的縮放，进而输出该自动增益声音信号；对该原始声音信号的准位进行侦测而输出一声音准位值； 根据该目标音量与该声音准位值来进行相减而得到一个第一差值； 根据该第一差值将该增益值进行增加或减少的动作；以及 将该声音准位值与一噪音准位值及该增益值相减而得到一第二差值，而当该第二差值处于负值达到一预设时间长度后，用以将该增益值归零。
全文摘要
本发明公开了一种音量控制装置与方法，可有效达到自动监控电视机的音量，用以消除音量变化所造成的不适感且省去手动的麻烦，也可免于因抑制音量变化所造成声音质量与动态反应能力的下降。音量控制装置包含一自动增益控制器以及一等响度控制器，而该方法包含下列步骤该自动增益控制器接收一原始声音信号；该自动增益控制器根据该目标音量来对该原始声音信号进行能量的缩放，进而输出逐步收敛至该目标音量的一自动增益声音信号；以及该等响度控制器根据该目标音量而对应出一响度曲线来对该自动增益声音信号进行补偿，进而输出一补偿后声音信号。
文档编号H03G7/00GK101599747SQ20091013765
公开日2009年12月9日 申请日期2009年5月4日 优先权日2008年5月5日
发明者张荣贵, 林煌翔, 陈绍喜 申请人:晨星软件研发(深圳)有限公司;晨星半导体股份有限公司