于预设时间对数字讯号音量渐进式调整的方法及其处理器.pdf

本发明披露了一种于预设时间对数字讯号音量渐进式调整的方法及其数字讯号处理器。该数字讯号处理器包含有一处理单元，用来处理一数据流；一第一内存，连接于该处理单元，用来储存一目标音量值，以及一第二内存，连接于该处理单元，用来储存一决定时间值，其中该处理单元依据该决定时间值对储存于该数据流中讯号的音量进行调整，以于一预设时间内将一目前音量值调整成一目标音量值。

1.  一种用来对一数字讯号的音量进行调整的方法，包含有以下步骤：
提供一目标音量值给一数字讯号处理器；以及
使用该数字讯号处理器，于一预设时段内渐进式地将该数字讯号的音量调整成该目标音量；
其中不论该目标音量值的大小为何，所需的调整时间都是相同的。

2.  如权利要求1所述的方法，其中将该数字讯号的音量调整成该目标音量的步骤还包含有：
于一预设取样点数内渐进式地调整该数字讯号的音量，其中该预设取样点数系对应于该预设时段。

3.  如权利要求2所述的方法，其中将该数字讯号的音量调整成该目标音量的步骤还包含有：
将该目标音量值减去该数字讯号的一目前音量值；
将该目标音量值减去该目前音量值所得出的结果除以该预设取样点数，以得出一音量步阶；以及
每次将该目前音量值调整该音量步阶的大小，直到该目前音量值等于该目标音量值为止。

4.  如权利要求3所述的方法，其中该目标音量值减去该目前音量值所得出的结果为一正数。

5.  如权利要求3所述的方法，其中该目标音量值减去该目前音量值所得出的结果系为一负数。

6.  如权利要求2所述的方法，其中该预设取样点数可由使用者所选择。

7.  一种数字讯号处理器，用来调整储存于一数据流内一数字讯号的音量，该数字讯号处理器包含有：
一处理单元，用来处理该数据流；
一第一内存，连结于该处理单元，用来储存一目标音量值；以及
一第二内存，连结于该处理单元，用来储存一决定时间值；
其中该处理单元依据该决定时间值对该数据流内该数字讯号的音量进行调整，以使得该数字讯号的音量可以于一预设时间内自一目前音量值调整至该目标音量值。

8.  如权利要求7所述的数字讯号处理器，其还包含有一程序内存，连结于该处理单元，用来储存一程序，其中该程序可对该数字讯号处理器的运作程序进行控制。

9.  如权利要求8所述的数字讯号处理器，其中该程序内存包含有一只读存储器。

10.  如权利要求7所述的数字讯号处理器，其中该第一内存包含有一缓存器。

11.  如权利要求7所述的数字讯号处理器，其中该第二内存包含有一缓存器。

12.  如权利要求7所述的数字讯号处理器，其还包含有一数据存储器，用来储存暂时变量。

13.  如权利要求12所述的数字讯号处理器，其中该数据存储器包含有一静态随机存取内存。

14.  如权利要求7所述的数字讯号处理器，其中该第二内存用来储存一取样点数，该取样点数对应于该预设时间。

于预设时间对数字讯号音量渐进式 调整的方法及其处理器
技术领域
本发明涉及一种音量控制方法以及相关电路，特别是涉及一种可以渐进式地对一讯号的音量进行调整，以减少或消除相关噪音的音量控制方法以及相关电路。
背景技术
大部分的音响系统在使用者接口都会设置有可以调整音量的装置。而通常对音量进行控制最简单的一种方法，就是实时地将目前音量(currentvolume)调整成目标音量(target volume)，这样的方法在音量变化较小时可以有不错的效果，然而，当音量变化较大时，通常会因为音量较大的变动范围而产生不悦耳的噪音，通常这类的噪音可称为「暴音」(popping noise)。
在美国第6,535,611号的专利申请中披露了另一种对音量进行控制的方法。相较于实时地调整音量，该专利申请使用的方法则是在一特定数量的取样点(sample，每一个取样点即代表了一特定长度的时间)中，渐进式地(gradually)将一目前音量调整一预设的「增加值」(incremental value)或是「音量步阶」(volume step)，以慢慢达到所要的目标音量。考虑以下例子：目前音量＝10，目标音量＝20，音量步阶＝2，取样点数＝5。这个专利申请使用的方法会先检查是否有目前音量不等于目标音量的情形存在，若两者不相等，则目前音量每隔五个取样点会被调整2，直到目前音量等于目标音量为止。因此以上述例子，系统需要调整五次后才有办法将目前音量调整成目标音量(只要有目前音量不等于目标音量的情形存在，系统每五个取样点就对目前音量调整一次，每次则是修改2)。因此，在上述例子中，系统总共需要经过5个增加值(或音量步阶)，亦即经过25个取样点，才有办法将目前音量调整成目标音量。
使用上述的方法会有一种情形，就是将目前音量调整成目标音量所需的时间会受两者间音量的差异所决定。较小的音量差异即代表所需的调整时间较短、较大的音量差异则代表所需的调整时间较长。以上数例子而言，若音量差异是6，则需要三次的调整，即经过15个取样点之后就能将目前音量调整成目标音量；若音量差异是20，则需要十次的调整，即经过50个取样点之后才能将目前音量调整成目标音量。
另外，对不同的音讯来源而言，一个取样点所代表的时间长度通常不固定。举例来说，由于CD的分辨率(44.1KHz)比DVD的分辨率(48KHz)差，故CD一个取样点的时间长度会大于DVD一个取样点的时间长度。因此，对CD而言，调整25个取样点所需的时间会长于对DVD调整25个取样点所需的时间。
很明显的，因为对音量实时的调整常会产生不理想的暴音，对音量渐进式地每次调整一预设的增加值则会因为音量差异的不同而需要不同长度的音量调整时间，这是已知技术所使用的方法主要的缺点。
发明内容
因此本发明的目的之一，在于提供一种数字讯号处理器以及相关的方法，用来于一预设时段内将一声音讯号调整至一目标音量，以解决上述已知技术所面临的问题。
本发明的一实施例披露了一种数字讯号处理器。该数字讯号处理器包含有一处理单元，用来处理一数据流；一第一内存，连结于该处理单元，用来储存一目标音量值；以及一第二内存，连结于该处理单元，用来储存一决定时间值；其中该处理单元是依据该决定时间值对该数据流内讯号的音量进行调整，以使得该数据流内讯号的音量可以于一预设时间内自一目前音量值调整至该目标音量值。
本发明的一个优点在于，可以使用一决定时间值对音量渐进式地调整。藉由使用一决定时间值，不论大小为何的音量差异，都可在相同的时间内调整完毕。因此，使用者可以在不让系统产生暴音的情形下，于特定的时间长度内完成对音量的调整工作。
附图说明
图1为本发明的数字讯号处理器的一实施例示意图。
图2为本发明的数字讯号处理器操作方法的实施例流程图。
附图符号说明
10           输入内存
20           输出内存
30           数字讯号处理器
32           只读存储器
34           处理单元
36           第一内存
38           第二内存
40           数据存储器
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明的数字讯号处理器的一实施例示意图。在本实施例中，数字讯号处理器30包含有一只读存储器(read only memory，ROM)32、一处理单元34、一第一内存36、一第二内存38、以及一数据存储器40。只读存储器32用来储存一程序(program)，以对处理单元32的运作进行控制；处理单元32用来执行各个指令(instruction)；第一内存36用来储存一目标音量值Vol_dest；第二内存38用来储存一决定时间值time_determining；数据存储器40则用来储存处理单元34运算过程中所产生的暂时变量(temporary variable)。
数字讯号处理器30可自一输入内存10接收一数据流(data stream)，然后使用不同的方式对该数据流进行处理。本发明的方法可在一预设时间内，使用数字讯号处理器30，依据以下所述的各个步骤，对音量渐进式地调整，然后再将该数据流输出至一输出内存20。
请参阅图2，图2为本发明数字讯号处理器30的操作方法的实施例流程图。图二所示的流程图有以下几个假设，首先，系统使用正的音量范围，亦即音量介于0与40之间，其中0表示没有声音，40则表示最大的音量。若系统使用负的音量范围，则目标音量、目前音量、以及音量步阶则会与正的音量范围对应到相反地正负号(举例来说，负的音量范围音量可介于0与-40之间，其中-40表示没有声音，0则表示最大的音量)。另外，还假设所有变量的初始值都是0。在图2中，一变量count用来存放决定时间值time_determining，以计算出音量步阶。以下将详述图2中的各个步骤：
步骤110：自第一内存36中提取目标音量值Vol_dest，自该数据流中提取目前音量值Vol_now。目标音量的值是由使用者使用一音响装置的接口所设定，举例来说，大多数的音响装置皆有一用来调整音量的旋钮(knob)，使用者可使用该旋钮来决定出目标音量的值。将目标音量值Vol_dest以及目前音量值Vol_now储存于数据存储器40中。
步骤120：将目前音量值Vol_now输出至输出内存40，以供使用者聆听。
步骤130：检查Vol_dest是否小于0。若Vol_dest大于0，即表示音量尚未到达目标音量，进入步骤130。若Vol_dest小于0，即表示音量已经到达目标音量，回到步骤120。
步骤140：检查count是否大于0。请注意在实施本发明方法的过程中，第一次进入此步骤时，count的初始值都会是0。若是count的值大于0，即表示count的值已经被设定成time_determining的值过了，故此时已能决定出音量步阶的大小，进入步骤150。若是count的值不大于0，则表示是在执行本方法的过程中第一次进入此步骤中，需要藉由将count的值设定成time_determining的值，以决定出音量步阶的大小，进入步骤180。请注意，在本实施例中，使用变量count的主要目的是顺利地控制整个方法各步骤的运行。
步骤150：将count的值减1。藉由减小count的值，即可控制调整音量所需时间的长度。这主要是因为在第一次进行这些步骤时，在步骤180中count的值会被设成等于time_determining的值。请注意此处将count的值减1仅为举例，系统设计者亦可自行决定每次对count的修改幅度。
步骤160：检查count是否等于0。若count等于0，则进入步骤190。当count等于0时，即表示可以直接将目前音量调整至目标音量，换句话说当count等于0时，只需要再调整最后一次，目前音量即会等于目标音量。使用这样的作法主要是因为音量步阶有时不一定会是整数，或许还具有无穷循环的小数存在，此时若是每次仅对目前音量调整一个音量步阶的大小，永远也无法顺利地将目前音量调整成目标音量，故在本步骤中，若count等于0，目前音量即会被直接调整成目标音量，而不需使用音量步阶进行调整。若count不等于0，则进入步骤170。当count不等于0时，即表示需要对目前音量调整一次以上，才有办法将目前音量调整成目标音量。
步骤170：将Vol_now设成Vol_now+Vol_step。本步骤是对目前音量值Vol_now进行渐进式地调整，然后进入步骤120。
步骤180：本步骤仅会被执行一次，用来决定音量步阶Vol_step的大小。首先自第二内存36中提取time_determining的值。请注意time_determining的值可以由使用者透过音响装置的一控制面板或是旋钮进行输入。将Vol_step设成(Vol_dest-Vol_now)/time_determining。如此一来，音量步阶的大小就会因为音量差异大小的不同而具有不同的值。另外，将count设成time_determining的值，然后使用新的count的值于其它步骤中控制将音量调整至目标音量所需的时间。进入步骤150。
步骤190：此时目前音量值Vol_now与目标音量值Vol_dest的值非常接近，故可以直接将目前音量值Vol_now调整成目标音量值Vol_dest。再将Vol_dest设成1，以表示音量调整的工作已经进行完成。然后进入步骤120。
换个方式来说，数字讯号处理器30自输入内存10接收一数据流。藉由执行由只读存储器32所提供的指令，数字讯号处理器30可以于一预设时间内渐进式地对音量进行调整。至于可以使数字讯号处理器30于预设时间内将音量调整成目标音量的主要原因，则是储存于第二内存40内的决定时间time_determining的值。藉由将目标音量与目前音量间的差异除以time_determining的值，即可决定出音量步阶的值(请注意此时的音量步阶是一个变量)，至于音量步阶的大小即表示了每一次对目前音量调整的程度，故不论音量差异为何，所需的调整时间则大致相同(由time_determining的值所决定)。因此，较大的音量差异会产生较大的音量步阶，较小的音量差异则会产生较小的音量步阶，但是两者所需的调整时间则大致相同。举例来说，大小为5的音量差异所需的调整时间与大小为50的音量差异所需的调整时间大致上是相同的。
请注意决定时间time_determining的值是使用者可以任意选择的，另外，决定时间的单位不一定必须是时间，举例来讲，亦可将time_determining的值设成取样点的数量，此时数字讯号处理器30就会在经过由time_determining的取样点数所对应到的时间内将目前音量调整至目标音量。如前文所述，一个取样点会对应到一段特定长度的时间，故即使使用取样点数来作为time_determining的值，依旧可以实现在预设时间内将音量调整完毕的目的。
但在使用取样点的数量来作为time_determining的值时，请注意不同的音讯来源会有不同的分辨率，例如之前举的例子，CD的分辨率即与DVD的分辨率有所不同，因此CD一个取样点所代表的时间会与DVD一个取样点所代表的时间不同。在这种情况下，数字讯号处理器30中可以包含有多个不同的第二内存38，如此一来，对于不同音讯来源相同的音量差异即可在相同的时间内调整完毕(举例来说，CD中大小为10的音量差异与DVD中大小为10的音量差异可以在相同的时间内调整完毕)。每一个第二内存38可以储存一不同音讯来源的一个取样点数的值，至于每一个不同的第二内存38所储存的取样点数的值对于该来源所对应到的时间长度则是一样的。举例来说，可以使用一个第二内存38来储存CD的一个取样点数的值，另一个第二内存38则用来储存DVD的一个取样点数的值，至于两者所对应到的时间长度则是相同的。
为了更清楚的了解本发明与已知技术间的差异，请考虑以下例子。假设目前音量＝10，音量步阶＝2，取样点数＝1。在美国专利第6,535,611号的专利申请中，若目标音量为20，则总共需要经过5个取样点才有办法调整至目标音量；若目标音量为30，则总共需要经过10个取样点才有办法调整至目标音量；若目标音量为50，则总共需要经过20个取样点才有办法调整至目标音量。对于每一个取样点音量的改变总是固定为音量步阶的值(在上述例子中是2)，很明显的这样的作法并无法控制所需的调整时间。
然而，使用本发明的方法，使用者可以自行决定整个调整过程所包含的取样点数，举例来说，若是使用者选择5个取样点数，则经过5个取样点之后即可完成音量的调整。在上述例子的第一种情形下，为到达20的目标音量，音量步阶会被决定成2(10÷5＝2)。在上述例子的第二种情形下，为到达30的目标音量，音量步阶会被决定成4(20÷5＝4)。在上述例子的第三种情形下，为到达50的目标音量，音量步阶会被决定成8(40÷5＝8)。请注意，以取样点的数目作为time_determining的值仅是本发明的一个例子，系统设计亦可以自行决定以何者作为time_determining的值(以时间作为time_determining的值即是其中一个例子)。
并请注意，不同音讯来源相同的音量差异可以在相同的时间内调整完毕，这也是美国专利第6,535,611号专利申请所无法做到的。举例来说，若目标音量与目前音量的差异是10，当目前音量＝10，音量步阶＝2，取样点数＝63时，已知技术的作法总共需要经过315个取样点后才有办法调整到目标音量，但是对DVD而言，315个取样点所代表的时间长度则会不同于CD的315个取样点所代表的时间长度。
本发明可以使用多个不同的第二内存来储存对于不同音讯来源的取样点数，举例来说，一个第二内存可用来储存DVD的取样点数，另一个第二内存可用来储存CD的取样点数。举例来说，若是使用者想要使所有的音量差异(不论音讯来源为何)都可以在CD的315个取样点所对应到的时间内调整完毕，则使用者可以将此信息输入使用本发明的装置中，数字讯号处理器即将315储存于一第二内存内，以表示CD的取样点数，然后数字讯号处理器再将CD的取样点数315转换成DVD的取样点数343，而储存于另一个第二内存内。如此一来，不论是CD或是DVD的音量差异都可在相同的时间到调整完毕。请注意，上述的个第二内存可以是一个内存的不同区块。
较于已知技术，本发明可以藉由使用可变大小的音量步阶，于相同的时间内对任何大小的音量差异进行调整，可以减少不理想的暴音，故使用者可以得到更好的聆赏效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。