专利名称：网络音效处理器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种音效处理设备，尤其涉及一种可在单片微处理器中实现压缩、限幅、自动增益和声道平衡的网络音效处理器。
背景技术：
音效处理是多媒体应用的重要组成部分之一。若信号动态范围大于系统容许值， 就会破坏设备，同时产生破音和大失真度等的听觉不舒适感。当信号RMS(均方值)过小时， 若不对信号进行增益控制，听众在接收端无法正常收听。对于立体声系统，正常情况下，要求系统左右声道音量差在容许范围内。但在某些情况下，由于拾音设备摆放位置或传输线衰减等影响，音量差会超出容许范围。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种网络音效处理器，降低由于过大动态范围导致的大失真度和破音，提升信号音量至标准范围，修正左右声道音量差较大的立体声音频信号。本实用新型的技术方案为本实用新型揭示了一种网络音效处理器，包括幅度压缩和限制模块、与幅度压缩和限制模块连接的音频自动增益控制模块以及与音频自动增益控制模块连接的声道平衡模块。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，幅度压缩和限制模块通过控制由时间窗口和幅度窗口合并而成的二维窗口的高度和宽度来控制音频增益变化的速度和范围。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，幅度压缩和限制模块通过其中的时间窗口控制系统增益变化的最小周期。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，幅度压缩和限制模块通过其中的幅度窗口控制系统增益变化的最小差值。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，音频自动增益控制模块将期望目标电平设置为一个范围，检查每一块数据中的信号最大值，根据目标电平所设置的范围、信号最大值与当前增益三者之间的关系自适应地调整系统增益。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，声道平衡模块根据左声道和右声道的音量差抬升低音量的声道以使左声道和右声道的音量差在预设范围内。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，声道平衡模块通过包络检测法得到左声道和右声道的RMS曲线，并利用RMS曲线、预设的调整步长以及音量差的预设范围来
调整音量。根据本实用新型的网络音效处理器的一实施例，还包括任务分配模块，将计算量高于阈值的任务分配给系统中的性能高于预设值的处理器，将计算量低于阈值的任务分配给系统中的性能低于预设值的处理器。[0013]本实用新型对比现有技术有如下的有益效果本实用新型的网络音效处理器由幅度压缩和限制模块、音频自动增益控制模块以及声道平衡模块三个模块组成，其中幅度压缩和限制模块降低了输出信号的失真度，带窗口的音频自动增益控制模块消除了传统设备输出的“干瘪”现象，提升了处理后信号的动态范围，声道平衡模块根据输入信号的声道音量差和用户预设步长进行调整，最终使得信号声道差控制在设定的范围内。
图1示出了本实用新型的网络音效处理器的实施例的结构图。图2示出了幅度压缩和限制模块的二维窗口的示例。图3示出了带窗口的自动增益控制模块的示例的示意图。图4示出了声道平衡模块的包络检测法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图1示出了本实用新型的网络音效处理器的实施例的结构。请参见图1，本实施例的网络音效处理器包括幅度压缩和限制模块10、音频自动增益控制模块12以及声道平衡模块14。这些模块之间的连接关系是幅度压缩和限制模块10连接音频自动增益控制模块12，音频自动增益控制模块12连接声道平衡模块14。幅度压缩和限制模块10通过控制由时间窗口和幅度窗口合并而成的二维窗口的高度和宽度来控制音频增益变化的速度和范围。幅度压缩和幅度限制的区别仅在于压缩比。时间窗口代表了系统增益变化的最小周期。幅度窗口代表了系统增益变化的最小差值。 两个窗口的合并代表了增益变化的速度。只有当信号超出了这个二维窗口之后，增益才会发生变化。因此，增益变化的频率和幅度在不影响处理效果的情况下，失真度降低，系统性能提升。图2是二维窗口的一个示例，只有当输入信号进入EFIH或者E’ F’ I’ H’时，系统会再次更新增益。带窗口的音频自动增益控制模块12是将期望目标电平设置为一个范围，而不是一个值，因此通过增加信号经过音频自动增益控制模块12控制后的动态范围避免了传统方法引起的“干瘪”现象。同时，模块12检查每一块数据中的信号最大值，根据目标电平所设置的范围、信号最大值与当前增益三者之间的关系自适应地调整系统增益，最终抬升了整个数据块，同时保证每一数据点经过增益控制之后不会超出系统承载范围。图3是音频 AGC所示的曲线为本发明的实际效果，带窗口的动态范围由原来的一个水平常值函数，变成了一个噪声门以下为水平直线、噪声门以上为斜率不为零的直线的分段函数。声道平衡模块14根据左声道和右声道的音量差抬升低音量的声道以使左声道和右声道的音量差在预设范围内。声道平衡模块14是通过包络检测法得到左声道和右声道的RMS曲线，并利用RMS 曲线、预设的调整步长以及音量差的预设范围来调整音量。声道平衡模块14实时监测立体声系统左右声道的RMS差值，若差值超过阈值则声道平衡模块14启动，声道平衡模块14根据左右声道差值、预设步长和预期调整后达到的声道差值再次调整音量较小的声道增益。 由于立体声系统左右声道的RMS值都是在实时变化，利用包络检测法可以得到较为平滑的左右声道RMS曲线，利用此曲线、预设步长和预期达到的声道差值进行调整就可以得到更为理想的系统性能。图4示出了声道平衡模块14的包络检测法，其中rms(n)为当前RMS 包络值，g(n-l)是上一数据块的增益，step是平衡模块调整步长，gmax是容许最大增益，参考值是参考声道当前RMS包络值。参考声道可以由用户指定，也可以由系统自适应根据左右声道差进行自动选择。较佳的，网络音效处理器还包括任务分配模块(未图示)，任务分配模块将计算量高于阈值的任务分配给系统中的性能高于预设值的处理器，将计算量低于阈值的任务分配给系统中的性能低于预设值的处理器。上述实施例的提供给本领域普通技术人员来实现和使用本实用新型的，本领域技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改和变化， 因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的全新性特征的最大范围。
权利要求1.一种网络音效处理器，其特征在于，包括幅度压缩和限制模块、与幅度压缩和限制模块连接的音频自动增益控制模块以及与音频自动增益控制模块连接的声道平衡模块。
2.根据权利要求1所述的网络音效处理器，其特征在于，幅度压缩和限制模块通过控制由时间窗口和幅度窗口合并而成的二维窗口的高度和宽度来控制音频增益变化的速度和范围。
3.根据权利要求2所述的网络音效处理器，其特征在于，幅度压缩和限制模块通过其中的时间窗口控制系统增益变化的最小周期。
4.根据权利要求3所述的网络音效处理器，其特征在于，幅度压缩和限制模块通过其中的幅度窗口控制系统增益变化的最小差值。
5.根据权利要求1所述的网络音效处理器，其特征在于，音频自动增益控制模块将期望目标电平设置为一个范围，检查每一块数据中的信号最大值，根据目标电平所设置的范围、信号最大值与当前增益三者之间的关系自适应地调整系统增益。
6.根据权利要求1所述的网络音效处理器，其特征在于，声道平衡模块根据左声道和右声道的音量差抬升低音量的声道以使左声道和右声道的音量差在预设范围内。
7.根据权利要求6所述的网络音效处理器，其特征在于，声道平衡模块通过包络检测法得到左声道和右声道的RMS曲线，并利用RMS曲线、预设的调整步长以及音量差的预设范围来调整音量。
8.根据权利要求1所述的网络音效处理器，其特征在于，还包括任务分配模块，将计算量高于阈值的任务分配给系统中的性能高于预设值的处理器，将计算量低于阈值的任务分配给系统中的性能低于预设值的处理器。
专利摘要本实用新型公开了一种网络音效处理器，降低由于过大动态范围导致的大失真度和破音，提升信号音量至标准范围，修正左右声道音量差较大的立体声音频信号。其技术方案为网络音效处理器包括幅度压缩和限制模块、与幅度压缩和限制模块连接的音频自动增益控制模块以及与音频自动增益控制模块连接的声道平衡模块。
文档编号H04S5/00GK202068572SQ20112003992
公开日2011年12月7日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者桑晓君 申请人:上海弘广电子科技有限公司