專利名稱：在公共環(huán)境中自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)聲設(shè)備的音量調(diào)節(jié)，特別是涉及在公共環(huán)境中自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
很多場(chǎng)合下需要對(duì)聲音進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。例如，在手機(jī)通話中，背景噪聲很大的情況下，人們傾向于大聲說(shuō)明，這是人體自然的調(diào)節(jié)反應(yīng)。這種場(chǎng)合，由于通話時(shí)間不定，且較短，因此其音量調(diào)節(jié)方法是，通話之前先檢測(cè)環(huán)境噪聲的大小，據(jù)此調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器的輸出音量。因此，通話過(guò)程中的音量被設(shè)定在一個(gè)固定大小的位置上。檢測(cè)背景噪聲大小的關(guān)鍵是怎樣剔除伴音輸出產(chǎn)生的聲響疊加到周圍環(huán)境的那部分。這有點(diǎn)類似于通訊系統(tǒng)中的回波，包括聲學(xué)回波和電學(xué)回波。在通訊系統(tǒng)中，常用自適應(yīng)濾波器LMS (Least mean square，最小均方)對(duì)回波進(jìn)行抵消處理。其基本原理是，如果用一個(gè)自適應(yīng)權(quán)向量W和主信號(hào)X的乘來(lái)模擬回波信號(hào)，那么模擬后的誤差的平方將是 W的二次函數(shù)，從而存在一個(gè)W，使得該誤差最小。LMS尋求最速下降，以便使誤差快速收斂到最小誤差。這樣一來(lái)，從主信號(hào)X中減去WX，就相當(dāng)于抵消了大部分回波。Widrow-Hoff LMS 算法的迭代式為W(k+l) = W(k)+2ue (k) X (k)，其中 u 為收斂因子，e (k)為誤差信號(hào)，可以證明，當(dāng)?shù)螖?shù)逼近無(wú)限時(shí)，W的數(shù)學(xué)期望收斂到Wiener解，條件是收斂因子u滿足0 < u < 1/ ( λ max)，λ max是Rxx的最大特征值，Rxx是主信號(hào)自相關(guān)函數(shù)矩陣=Rxx = E{X(k)XT(k)}。參見(jiàn)

圖1，B(η)為廣播信號(hào)b(n)經(jīng)音量調(diào)節(jié)K、功放和揚(yáng)聲器輸出G、聲學(xué)耦合F 后疊加到環(huán)境噪聲r(shí) (η)的采樣序列R (η)中的那部分分量，需要采用LMS抵消，以準(zhǔn)確反映實(shí)際上的環(huán)境噪聲。本文中的采樣信號(hào)為R(n)和S(n)。圖1中的F、G、K為各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。推導(dǎo)如下設(shè)~B(n)是對(duì)實(shí)際上的廣播信號(hào)聲響B(tài) (η)的最佳估計(jì)，r (η)為真正的環(huán)境噪聲， S(η)為經(jīng)音量調(diào)節(jié)后輸出的廣播信號(hào)的采樣值。R(n)為環(huán)境噪聲的采樣值，其中含有B(η)
分量。b(n)與 r(n)不相關(guān)(即正交
權(quán)利要求
1.一種在公共環(huán)境中自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的方法，其特征在于，用一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值的算術(shù)平均來(lái)表征該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括一采樣及預(yù)處理過(guò)程，對(duì)環(huán)境進(jìn)行采樣和處理，得到該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲表征；一長(zhǎng)程平均過(guò)程，對(duì)設(shè)定的一長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值進(jìn)行平均，得到一長(zhǎng)程平均值；一短程平均及微分累計(jì)過(guò)程，對(duì)設(shè)定的一短時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值進(jìn)行平均，得到一短程平均值，并對(duì)短程平均值進(jìn)行微分和累計(jì)，得到一累計(jì)值；一音量嵌位過(guò)程，依據(jù)該長(zhǎng)程平均值以及一控制周期和一測(cè)試周期，該測(cè)試周期的時(shí)間較控制周期要短，而得到一控制周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍和一測(cè)試周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍；一負(fù)混沌擾動(dòng)過(guò)程，選取一種混沌函數(shù)，當(dāng)某一個(gè)環(huán)境噪聲級(jí)別維持的時(shí)間稍長(zhǎng)時(shí)，得到一負(fù)的混沌擾動(dòng)值；一控制過(guò)程，依據(jù)該累計(jì)值、控制周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍、測(cè)試周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍以及負(fù)的混沌擾動(dòng)值，得到一控制量，將該控制量與一閾值進(jìn)行比較，再根據(jù)比較的結(jié)果以確定音量的下降、維持或上升。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在控制周期和測(cè)試周期，控制定時(shí)到達(dá)后， 首先依據(jù)長(zhǎng)程平均判別當(dāng)前音量應(yīng)當(dāng)設(shè)定的范圍如果超出該范圍的最高音量，就令控制量=負(fù)閾值-1 ；如果低于該范圍的最低音量，就令控制量=閾值+1 ；如果處于該范圍內(nèi)，那么控制量就加上本次的微分值；然后根據(jù)控制量產(chǎn)生音量上升/下降信號(hào)如果控制量> 閾值，則發(fā)生音量上升信號(hào)，然后令控制量減去閾值；如果控制量<負(fù)閾值，則發(fā)生音量下降信號(hào)，然后令控制量加上閾值。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該測(cè)試周期的時(shí)間是控制周期的1/3-1/2。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在將音量劃分為15個(gè)等級(jí)的情況下，允許該測(cè)試周期音量范圍的最低音量較控制周期音量范圍的最低音量要低1-3個(gè)音量等級(jí)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該控制過(guò)程中采用定時(shí)器，只在定時(shí)時(shí)間到時(shí)，才會(huì)輸出信號(hào)來(lái)控制一調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)音量。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，得到該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲表征的過(guò)程具體包括以SKHz的采樣頻率，對(duì)每100毫秒的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均后，折算成C權(quán)db值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，得到短程平均值的過(guò)程具體包括對(duì)每2秒的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均；得到長(zhǎng)程平均值的過(guò)程具體包括對(duì)每10秒的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該混沌函數(shù)為Xn+1= uXn(l-)(n)，其中，Xn* 前一時(shí)刻的音量控制信號(hào)，Xn+1為當(dāng)前的音量控制信號(hào)，u為收斂因子。
10.一種在公共環(huán)境中自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的設(shè)備，其特征在于，用一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值的算術(shù)平均來(lái)表征該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲，包括一采樣及預(yù)處理單元，用以對(duì)環(huán)境進(jìn)行采樣和處理，得到該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲表征；一長(zhǎng)程平均單元，用以對(duì)設(shè)定的一長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值進(jìn)行平均，得到一長(zhǎng)程平均值；一短程平均及微分累計(jì)單元，用以對(duì)設(shè)定的一短時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值進(jìn)行平均，得到一短程平均值，并對(duì)短程平均值進(jìn)行微分和累計(jì)，得到一累計(jì)值；一音量嵌位單元，用以依據(jù)該長(zhǎng)程平均值以及一控制周期和一測(cè)試周期，該測(cè)試周期的時(shí)間較控制周期要短，而得到一控制周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍和一測(cè)試周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍；一負(fù)混沌擾動(dòng)單元，用以選取一種混沌函數(shù)，當(dāng)某一個(gè)環(huán)境噪聲級(jí)別維持的時(shí)間稍長(zhǎng)時(shí)，得到一負(fù)的混沌擾動(dòng)值；一控制單元，用以依據(jù)該累計(jì)值、控制周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍、測(cè)試周期音量的嵌位和浮動(dòng)范圍以及負(fù)的混沌擾動(dòng)值，得到一控制量，將該控制量與一閾值進(jìn)行比較，再根據(jù)比較的結(jié)果以確定音量的下降、維持或上升。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在公共環(huán)境中自動(dòng)調(diào)節(jié)音量的方法及設(shè)備，是用一設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的采樣值的算術(shù)平均來(lái)表征該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲，包括一采樣及預(yù)處理單元，用以對(duì)環(huán)境進(jìn)行采樣和處理，得到該設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的噪聲表征；一長(zhǎng)程平均單元；一短程平均及微分累計(jì)單元；一音量嵌位單元；一負(fù)混沌擾動(dòng)單元；一控制單元，用以依據(jù)累計(jì)值、控制周期音量嵌位和浮動(dòng)范圍、測(cè)試周期音量嵌位和浮動(dòng)范圍以及負(fù)的混沌擾動(dòng)值，得到一控制量，將該控制量與一閾值進(jìn)行比較，再根據(jù)比較的結(jié)果以確定音量的下降、維持或上升，從而能夠在公共場(chǎng)合對(duì)廣播設(shè)備的伴音音量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK102355616SQ20111018116
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者趙福海 申請(qǐng)人:深圳華昌視數(shù)字移動(dòng)電視有限公司