专利名称：一种音响响度控制方法、模块和装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及一种音响响度控制方法、模块和装置。
背景技术：
Fletcher和Munson在1933年确定人类听觉在低频和高频要比在中频(或话频)迟钝。即人耳对不同频率的声音敏感度是不同的。例如，人耳对4KHz(KHZ，频率单位)左右的频率(也就是我们常说的中频)最为敏感，这个频率的声音听起来也非常逼真、悦耳动听。但对500Hz(HZ，频率单位)以下的低频和20KHz以上的高频就比较"迟钝"。人耳会随着频率的降低而变得"麻木"听不清。同时，人耳还存在一种叫"遮蔽效应"的听觉反应，即，当人耳同时接收到2个不同频率、不同响度的声音时，声音较弱的那个就会被忽略掉。这种遮蔽被称为"遮蔽效应"，当声音A被声音B遮蔽，如果声音A处于声音B的中心遮蔽范围内，遮蔽会更明显，而这个范围叫临界带宽。每一种频率的临界带宽都不一样，频率越高的临界带宽也就越宽。随着频率的提高，临界带宽就增大。在音箱实例中，突出的中频，亦会覆盖掉临近的低频与高频。 发明人通过研究发现，因为人耳存在以上这两个特性，使得音箱产生了一个最佳的听音音量，即在最佳音量范围内，高中低频趋于平滑，人类在听感上反映最佳。人耳的这两种特性还使得一些在中等音量下表现很好的音箱，在小音量时，会出现高频不够明亮或者低频不足的现象。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种音响响度控制方法、模块和装置，实现音箱在响
度较低时，高频和低频的也能够被人耳感知。 为实现上述目的，本申请提供的技术方案包括 —种音响响度控制方法，包括 获取音频播放装置所播放的声音的当前音量； 利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值； 利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值； 利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。
通过如下公式利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值
AEQi =-kiX AV0L， 其中，ki表示频段i的补偿系数；A VOL表示当前音量与音量阈值的差值；A EQi为频段i的均衡补偿值。
3
所述音量阈值包括为中等音量的基准值。
所述音频播放装置包括音箱。
—种音响响度控制模块，包括 存储单元，用于存储预设的音量阈值和补偿系数； 获取单元，用于获取音频播放装置所播放的声音的当前音量； 计算单元，用于利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值； 补偿单元，用于利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值； 控制单元，用于利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。
所述计算单元包括 作差子单元，用于计算当前响度与响度阈值的差；
乘积子单元，用于利用补偿系数与作差子单元的结果求乘积；
取反子单元，用于对乘积子单元计算出来的结果取反。
—种微处理单元MCU，具有上述控制模块的功能。 —种音响响度控制装置，包括电子音量芯片和上述控制模块，所述控制模块存储
预设的音量阈值和补偿系数；获取音频播放装置所播放的声音的当前音量；利用当前音量
与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；利用所述均衡
补偿值对所述电子音量芯片中，补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的
均衡值，利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。 所述控制模块通过两线式串行总线I2C与所述电子音量芯片进行通讯。 可以看出，本申请实施例中，获取音频播放装置所播放的声音的当前音量；利用当
前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；利用所
述均衡补偿值对补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值；利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理，通过补偿使得人耳最终听到的各个频段的声音的响度效果都趋近于音量阈值的音量所对应的各个频段的响度的效果。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中人耳可听最小响度曲线； 图2为本申请一实施例所提供的方法的流程图； 图3为本申请另一实施例所提供的方法的流程图； 图4为本申请一实施例所提供的装置的结构示意图； 图5为本申请一实施例所提供的装置中一单元的结构示意图。
具体实施例方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。 请参考图1，图1为现有技术中人耳可听最小响度曲线。该图的纵坐标为响度，单位为分贝(dB)，该图的横坐标为频率，单位为千赫兹(KHZ)，从图1中人耳可听最小响度曲线可以看出，在高频和低频部分人耳可以听到的最小响度的值明显高于中频部分，即在高频和低频部分，人耳能够听到的最小响度要求比较高，如果声音的响度较低但是声音的频率也很低(或者很高)的话，人耳可能就听不到了。例如，从图中可以看出，在0.02KHz时，人耳能够听到的最小响度大约为63dB左右，那么如果一个声音为0. 02KHz，但是响度只有40dB，那么人耳就无法听到了。本申请主要针对人耳在低响度时高频或者低频声音的无法感知的问题。 参见图2，本申请为了实现人耳在低响度时对高频和低频声音能够感知，所采用的技术方案包括 S201、获取音频播放装置所播放的声音的当前音量； 目前的音频播放装置一般都利用微处理控制单元(MCU)对所播放的声音进行控制，音量一般都被提取并保存在MCU中，这种情况下只需要从MCU中提取当前音量即可。
如果当前音量没有被提取并保存，那么可以进行实时检测。 本申请实施例中，该音频播放装置可以是音箱，也可以是其他任何可以进行音频播放的装置或者设备，本申请对此不做限定。 S202、利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值； 本申请实施例中，用VOL来表示音量大小，实际应用中，可以通过旋转刻度盘或数字显示屏等来标示。例如，一个音响的V0L值为0，1，2，3， ... ，50，每个刻度值音响的输出电平相差一个分贝(dB)。 本申请实施例中音量阈值用VOL。标示，是指音响系统在人耳最佳听音效果时的设计音量。在本申请一实施例中，音量阈值可以是中等音量的基准值。 补偿系数与频率范围对应。每个频率范围都有对应的补偿系数，本申请实施例中将频率范围简称为频段。各个频段的补偿系数决定了所计算出来的均衡补偿值应该对哪个频段的响度进行补偿。 S203、利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值； S204、利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。 现有技术中，音频播放装置中播放的声音一般都是由均衡器经过均衡处理后才进行播放的。现有技术中的均衡器在各个频段会设置初始均衡值。无论什么音量的声音都是利用初始均衡值进行均衡处理。本申请实施例所提供的方法，通过设置音量阈值，使得音频播放装置能够利用当前音量与音量阈值之差和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；并利用均衡补偿值自动对补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值，利用该补偿后的均衡值对补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理，通过补偿使得人耳最终听到的各个频段的声音的响度效果都趋近于音量阈值的音量所对应的各个频段的响度的效果。 实际应用中，通过设置特定频段的补偿系数即可以对不同的频段的响度进行补偿。例如通过低频或者高频的补偿系数就可以分别对高频或者低频的响度进行补偿。使得声音的高频和低频在响度较低时都能有所表现，从而使声音在不同音量级上，在经过补偿的频段上的听感趋于平滑。 参见图3，下面结合一个具体的实施例对本申请实施例所提供的方法进行详尽的说明。 本申请实施例中，提供一种两段式音响响度控制方法，这两段指的是两个频率范围，为了以示区别，分别命名为第一频率范围和第二频率范围，简称第一频段和第二频段。本实施例中，用第一频段来记录高频，范围在10KHz左右，本实施例中取8KHz-12KHz。用第二频段来记录低频，范围在100Hz左右，本实施例中取80Hz-200Hz。同时，为了分别对这两个频段的响度进行控制，分别为这两个频段设置补偿系数，其中，第一频段的补偿系数为第一补偿系数，用、表示，第二频段的补偿系数为第二补偿系数，用k2表示。本发明实施例所提供的方法用来对音箱所播放的声音进行控制，具体包括
S301、获取音箱所播放的声音的当前音量V0k ;
S302、获取预设的音量阈值V0L。；
S303、将当前音量VOk与音量阈值VOL。作差； S304、根据当前音量V0k与音量阈值VOL。的差值结合第一补偿系数和第二补偿系
数分别计算第一频段的第一均衡补偿值和第二频段的第二均衡补偿值； 本申请实施例所提供的方法，对响度进行控制的基本原则是利用均衡补偿值对
各个频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值，利用补偿后的均衡值对各个频段
的声音的响度进行均衡处理，最终使得各个频段的响度都趋向于音量阈值的音量对应的响度。 本申请实施例中，均衡补偿值的计算方法可以参见公式1。
A EQi = -ki X A VOL 公式1 公式1中，ki表示频段i的补偿系数；AVOL表示当前音量与音量阈值的差值；AEQi为频段i的均衡补偿值。
公式1所表达的运算为首先对当前音量和音量阈值求差；用所求的差与第i频段的补偿系数相乘，得到乘积；最后，对乘积取反，就得到了第i频段的均衡补偿值AEQi。
延续图3所示的实施例，在该例中，第一频段和第二频段的均衡补偿值分别用AEQJP AEQ2表示的话，则: A EQi = _、 X A V = -、 X (V「V。)公式2
A EQ2 = _k2 X A V = _k2 X (V「V。)公式3 下面结合公式2对本申请提供的均衡补偿值的方法进行分析。
当V「V。 > 0时，说明当前音量大于音量阈值，经过计算，AEQ工为负值。 当V「V。 < 0时，说明当前音量小于音量阈值，经过计算，AEQ工为正值。 需要说明的时，本实施例中，当前音量与音量阈值的差值时以当前音量减去音量
阈值得到的，如果实际应用中采用音量阈值减去当前音量来求两种之间的差，那么公式中
补偿系数前的负号要同步变化，具体过程本申请不再赘述。 下面一个例子进行描述，本实施例中，假设音量阈值V0L。为40，当前音量V0k为 30，则: A VOL = V0L「V0L。 = 30-40 = -10，单位为分贝(dB)。 实际应用中，频段i的补偿系数Ki可以由专业听音人员对该频段的实际听音效果 设定。 例如，本申请实施例中，音箱在第一频段的补偿系数K1 = 0. 5，那么 AEqi = -、X A VOL = _0. 5X (-10) = 5，单位为dB。第二均衡补偿值的算法与
第一均衡补偿值类似，此处不再赘述。 S305、分别利用第一均衡补偿值和第二均衡补偿值计算第一频段补偿后的均衡值 和第二频段补偿后的均衡值； 当前音量下，本申请实施例中，第i频段的补偿后的均衡值用EQi表示，则
EQi = EQ。i+ A Eqi 公式4 其中，EQM为第i频段的初始均衡值，AEqi为第i频段的均衡补偿值。 根据公式4，可以得到:EQ丄=EQ。,AEqp如果EQM = 2dB，那么EQ丄=2+5 = 7dB。
EQ2的算法与E(^类似，此处不再赘述。 S306、分别利用第一频段补偿后的均衡值和第二频段补偿后的均衡值对第一频段 和第二频段的声音的响度进行均衡处理。 本申请实施例中，均衡器位于电子音量芯片中，在得到补偿后的均衡值之后，需要 利用补偿后的均衡值替代均衡器中各个频段的初始均衡值来对需要从电子音量芯片发出 的声音的各个频段进行均衡处理。例如，可以通过控制指令将E(^传输给电子音量芯片，让 电子音量芯片中对应第一频段的均衡控制设置为E(^ = 7，即可以将从电子芯片发出的第一 频段的声音的响度增加7dB。 在本申请实施例中，在得到均衡补偿值之后，将均衡补偿值直接与对应频段的初 始均衡值相加得到补偿后的均衡值，用补偿后的均衡值对对应频段声音的响度进行均衡处 理，实现了响度的自动补偿。 结合以上对均衡补偿值的分析可以知道，如果当前音量大于音量阈值，补偿后的
均衡值小于初始均衡值；如果当前音量小于音量阈值，补偿后的均衡值大于初始均衡值，可
见本申请实施例所提供的方法，利用均衡补偿值对初始均衡值实现了反向补偿。 本申请实施例所提供的方法，通过对当前音量进行监控，计算出当前音量与音量
阈值的差，利用补偿系数计算出补偿系数对应频段的均衡补偿值，结合均衡补偿值获得补
偿系数对应频段的补偿后的均衡值，利用补偿后的均衡值刷新初始均衡值，实现对均衡值
的动态调整，从而实现了对响度的动态调整。 本申请实施例以两个频段为例对本申请实施例所提供的方法进行说明，但是本领 域技术人员可以知道，本申请实施例所提供的方法不受频段数目的限制，可以同时对三个
7或者更多的频段进行控制。需要说明的是，多频段与两频段的控制方法类似，仅仅是补偿系 数的个数不同而已。 参见图4，本申请另一实施例还提供一种音响响度控制模块，该模块包括 存储单元401，用于存储预设的音量阈值和补偿系数； 获取单元402，用于获取音频播放装置所播放的声音的当前音量； 计算单元403，用于利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿
系数对应频段的均衡补偿值； 补偿单元404，用于利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的初始均+衡值，得 到补偿后的均衡值； 控制单元405，用于利用补偿均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行 均衡处理。 参见图5，在本申请另一实施例中，图4所示的计算单元包括
作差子单元501，用于计算当前音量与音量阈值的差；
乘积子单元502，用于利用补偿系数与作差子单元的结果求乘积；
取反子单元503，用于对乘积子单元计算出来的结果取反。
具体地的计算公式可以参见公式l，此处不再赘述。 本申请实施例所提供的模块，通过设置音量阈值，使得音频播放装置能够利用当 前音量与音量阈值之差和补偿系数得到均衡补偿值，利用该均衡补偿值对补偿系数对应频
段的初始均衡值。得到补偿系数对应频段的补偿后的均衡值，利用补偿后的均衡值对补偿
系数对应频段的声音的响度进行均衡处理，通过补偿使得人耳最终听到的各个频段的声音
的响度效果都趋近于音量阈值的音量所对应的各个频段的响度的效果。 实际应用中，本申请实施例所提供的音响音量控制模块可以通过微处理单元
(MCU， Micro Computer Unit)来实现。 本申请另一实施例中，图4所示的音响响度控制模块，如MCU，与电子音量芯片组 成音响音量控制装置。存储预设的音量阈值和补偿系数；获取音频播放装置所播放的声音 的当前音量；利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的 均衡补偿值；利用所述均衡补偿值对所述电子音量芯片中，补偿系数对应频段的初始均衡 值进行补偿，得到补偿后的均衡值，利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音 的响度进行均衡处理。 实际应用中，MCU可以通过两线式串行总线12C与所述电子音量芯片进行通讯。
本申请实施例所提供的音响响度控制装置可以位于音箱中，实现对音箱的响度的 控制。 为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本 申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品 可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实 施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如个人计算机、服务
器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶 盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的
分布式计算环境等等。 本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序 模块。 一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组 件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由 通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以 位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。 虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和 变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的 精神。
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权利要求
一种音响响度控制方法，其特征在于，包括获取音频播放装置所播放的声音的当前音量；利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值；利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下公式利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值<formula>formula see original document page 2</formula>其中，b表示频段i的补偿系数；A VOL表示当前音量与音量阈值的差值；A EQi为频段i的均衡补偿值。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述音量阈值包括为中等音量的基准值。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述音频播放装置包括音箱。
5. —种音响响度控制模块，其特征在于，包括存储单元，用于存储预设的音量阈值和补偿系数；获取单元，用于获取音频播放装置所播放的声音的当前音量；计算单元，用于利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；补偿单元，用于利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值；控制单元，用于利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。
6. 根据权利要求5所述的模块，其特征在于，所述计算单元包括作差子单元，用于计算当前响度与响度阈值的差；乘积子单元，用于利用补偿系数与作差子单元的结果求乘积；取反子单元，用于对乘积子单元计算出来的结果取反。
7. —种微处理单元MCU，具有如权利要求5或6所述的控制模块的功能。
8. —种音响响度控制装置，其特征在于，包括电子音量芯片和如权利要求5或6所述的控制模块，所述控制模块存储预设的音量阈值和补偿系数；获取音频播放装置所播放的声音的当前音量；利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；利用所述均衡补偿值对所述电子音量芯片中，补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值，利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理。
9. 根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块通过两线式串行总线I2C与所述电子音量芯片进行通讯。
全文摘要
本申请实施例公开了一种音响响度控制方法、模块和装置。其中，所述方法包括获取音频播放装置所播放的声音的当前音量；利用当前音量与预设的音量阈值的差值和补偿系数获取补偿系数对应频段的均衡补偿值；利用所述均衡补偿值对补偿系数对应频段的初始均衡值进行补偿，得到补偿后的均衡值；利用补偿后的均衡值对所述补偿系数对应频段的声音的响度进行均衡处理，通过补偿使得人耳最终听到的各个频段的声音的响度效果都趋近于音量阈值的音量所对应的各个频段的响度的效果。
文档编号H03G5/00GK101783656SQ201010125800
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者温煜, 肖敏, 董晔 申请人:北京爱德发科技有限公司