一种音频信号均衡处理方法及系统.pdf

本发明提供的一种音频信号均衡处理方法及系统，通过将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1以缩小处理输入音频信号，进而按所述升序顺序依次经过所述多个频段的EQ滤波器处理，获得第二处理信号，根据与所述第一比例因子g1对应比例的第二比例因子g2来放大处理获得输出音频信号，如此既有效地避免满幅溢出现象，结构简单，软硬件实现均不复杂，大大降低设计难度及设计成本。

权利要求书1.  一种音频信号均衡处理方法，其特征在于，包括：将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并获取其中的最大值G1；根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1来缩小处理输入音频信号，产生第一处理信号；使所述第一处理信号按所述升序顺序依次经过所述多个频段的EQ滤波器处理，获得第二处理信号；根据所述第一比例因子g1计算出对应的第二比例因子g2来放大处理所述第二处理信号获得输出音频信号。2.  如权利要求1所述的音频信号均衡处理方法，其特征在于，所述缩小处理指的是将所述第一比例因子乘以输入音频信号，所述放大处理指的是将所述第二比例因子乘以所述第二处理信号。3.  如权利要求2所述的音频信号均衡处理方法，其特征在于，所述第一比例因子与第二比例因子的乘积为1。4.  如权利要求3所述的音频信号均衡处理方法，其特征在于，所述第一比例因子的计算公式为所述第二比例因子的计算公式为5.  如权利要求1所述的音频信号均衡处理方法，其特征在于，所述获得输出音频信号步骤之后还包括对所述输出音频信号进行饱和处理的步骤。6.  一种音频信号均衡处理系统，其特征在于，包括：排序模块，用于将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并获取其中的最大值G1；缩小模块，根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1来缩小处理所输入的音频信号，产生第一处理信号；所述多个频段的EQ滤波器，用于按所述升序顺序依次对所述第一处理信号处理，获得第二处理信号；放大模块，根据所述第一比例因子g1计算出对应的第二比例因子g2来放大处理所述第二处理信号获得输出音频信号。7.  如权利要求6所述的音频信号均衡处理系统，其特征在于，所述缩小处理指的是将所述第一比例因子乘以输入音频信号，所述放大处理指的是将所述第二比例因子乘以所述第二处理信号。8.  如权利要求7所述的音频信号均衡处理系统，其特征在于，所述第一比例因子与第二比例因子的乘积为1。9.  如权利要求8所述的音频信号均衡处理系统，其特征在于，所述第一比例因子的计算公式为所述第二比例因子的计算公式为10.  如权利要求6所述的音频信号均衡处理系统，其特征在于，还包括饱和处理模块，用于对所述输出音频信号进行饱和处理。

说明书一种音频信号均衡处理方法及系统
技术领域：
本发明涉及信号均衡处理，具体来说，涉及音频信号均衡处理技术领域。
背景技术：
音频播放设备中的播放器中一般都设置有均衡器(Equalizer，EQ)，均衡器的作用是调整各频段信号的增益值。均衡器可以是基于数字信号处理部分的也可以是基于模拟信处理部分，EQ通过将声音中各频率的组成泛音等级加以修改，专为某一类音频进行优化，增强人们的听觉感受。
在多频段均衡器设计电路中，由于EQ是一种比较特殊的滤波器，它会根据设计需要提高和降低音频数据在每个不同频段的数值。而一旦出现需要升高某个频段的增益时，音频数据有可能会满幅溢出。这在一个频段计算时只要做一个饱和处理即可，但在多频段时，由于音频数据是要依次通过每个频段的，即这个频段的输出作为下个频段的输入，所以一旦在中间计算过程中出现满幅溢出，那么整个计算将会严重失真。一般的EQ滤波器多采用二阶IIR滤波器，系数由相关的软件或算法得出。硬件电路根据系数设计标准的二阶IIR滤波器进行计算。
针对上述问题，传统的解决方案是增加中间临时输出的位宽，以保证不出现满幅溢出现象，但是，传统的解决方案虽然可以有效的避免满幅溢出现象，但是无疑给硬件电路的实现增加了困难。第一，增加位宽势必增加计算的MIPs，而且每个频段的计算都会成倍增加，这给芯片面积和功耗都带来不小的损失。第二，增加多少合适的位宽又是一个比较棘手的问题。因为一般达到用户需求的EQ滤波器频段范围牵涉广（从20Hz到20KHz），质量因子变化大（从0.001到8），这导致EQ的系数范围也很大，所以设计者要经过大量的测试以及综合 各方面因素才能定下一个合适的位宽，非常的不便，增加大量的设计成本。
发明内容：
本发明的目的在于解决上述现有EQ滤波器处理的满幅溢出、设计要求高、成本高等问题。
为解决上述问题，本发明提供一种音频信号均衡处理方法，包括：将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并获取其中的最大值G1；根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1以缩小处理输入音频信号，产生第一处理信号；使所述第一处理信号按所述升序顺序依次经过所述多个频段的EQ滤波器处理，获得第二处理信号；根据所述第一比例因子g1计算出对应的第二比例因子g2来放大处理所述第二处理信号获得输出音频信号。
所述缩小处理指的是将所述第一比例因子乘以输入音频信号，所述放大处理指的是将所述第二比例因子乘以所述第二处理信号；进一步优选的，所述第一比例因子与第二比例因子的乘积为1；更进一步优选的，所述第一比例因子的计算公式为所述第二比例因子的计算公式为
所述获得输出音频信号步骤之后还包括对所述输出音频信号进行饱和处理的步骤。
本发明还提供一种音频信号均衡处理系统，包括：排序模块，用于将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并获取其中的最大值G1；缩小模块，根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1缩小处理所输入的音频信号，产生第一处理信号；所述多个频段的EQ滤波器，用于按所述升序顺序依次对所述第一处理信号处理，获得第二处理信号；放大模块，根据所述第一比例因子g1计算出对应的第二比例因子g2来放大处理所述第二处理信号获得输出音频信号。
所述缩小处理指的是将所述第一比例因子乘以输入音频信号，所述放大处理指的是将所述第二比例因子乘以所述第二处理信号；进一步优选的，所述第一比例因子与第二比例因子的乘积为1；更进一步优选的，所述第一比例因子的计算公式为所述第二比例因子的计算公式为
所述音频信号均衡处理系统还包括饱和处理模块，用于对所述输出音频信号进行饱和处理。
本发明提供的一种音频信号均衡处理方法及系统，通过将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1以缩小处理输入音频信号，进而按所述升序顺序依次经过所述多个频段的EQ滤波器处理，获得第二处理信号，根据与所述第一比例因子g1对应比例的第二比例因子g2来放大处理获得输出音频信号，如此既有效地避免满幅溢出现象，结构简单，软硬件实现均不复杂，大大降低设计难度及设计成本。
附图说明：
图1是本发明实施例的一种音频信号均衡处理方法的步骤流程图。
图2是本发明实施例的一种音频信号均衡处理系统的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明提供一种音频信号均衡处理方法，包括如下步骤：
步骤S1：将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序排列，并获取其中的最大值G1。在本实施例中，所述升序排列指的是，例如有5个EQ滤波器，增益值分别为EQ1=3db，EQ2=12db，EQ3=-6db，EQ4=-8db，EQ5=5db，那么按升序排列计算序列[G1,G2,G3,G4,G5]，G5<G4<G3<G2<G1，也就是G5=-8db，G4=-6db，G3=3db，G2=5db，G1=12db，其中最大值G1=12db。
步骤S2：根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1来缩小 处理输入音频信号，产生第一处理信号。
步骤S3：使所述第一处理信号按所述升序顺序依次经过所述多个频段的EQ滤波器处理，获得第二处理信号。在本实施例中，即按上述举例中增益值G5至G1的从小到大顺序依次经过所述多个频段的EQ滤波器处理，需说明的是，若所述多个频段的EQ滤波器结构相同，则在作排序后只要互换各组增益值系数以保证各EQ滤波器增益值从小到大即可，而无需在硬件实现的时候更换EQ滤波器位置了。
步骤S4：根据所述第一比例因子g1计算出对应的第二比例因子g2来放大处理所述第二处理信号获得输出音频信号。
步骤S5：对所输出音频信号进行饱和处理。在其他实施例中，该步骤并非必需。
在本实施例中，所述缩小处理指的是将所述第一比例因子乘以输入音频信号，所述放大处理指的是将所述第二比例因子乘以所述第二处理信号，也就是说，在EQ滤波器处理的前后，通过计算来获取要经过的所有EQ滤波器中最大增益值相关的一对比例因子，先乘上输入音频信号再按比例放大处理后的音频信号，达成还原音频幅值的目的，如此处理可有效避免在音频信号经过EQ滤波器处理时出现的满幅溢出现象。
因此，根据上述原理优选的，所述第一比例因子与第二比例因子的乘积为1；更佳的，所述第一比例因子的计算公式为所述第二比例因子的计算公式为但须说明的是，此两个比例因子的计算公式只是本发明提供的一个较佳实施例，在实际应用时完全可以根据实际需求加以变更，并且在其他实施例中，也并非一定要采用上述乘法的计算方式，可采用例如加减、对数等方式，均并非以本实施例为限。
如图2所示，本发明还提供一种音频信号均衡处理系统1，包括：
排序模块11，用于将预设的多个频段的EQ滤波器按各自增益值大小进行升序 排列，并获取其中的最大值G1；缩小模块12，根据所述增益值中的最大值G1计算出的第一比例因子g1缩小处理所输入的音频信号，产生第一处理信号；所述多个频段的EQ滤波器13，如EQ1，EQ2，…，EQn，用于按所述升序顺序依次对所述第一处理信号处理，获得第二处理信号；放大模块14，根据所述第一比例因子g1计算出对应的第二比例因子g2来放大处理所述第二处理信号获得输出音频信号。
所述音频信号均衡处理系统还包括饱和处理模块15，用于对所述输出音频信号进行饱和处理。在其他实施例中，此模块并非必需。
同上的，所述缩小处理指的是将所述第一比例因子乘以输入音频信号，所述放大处理指的是将所述第二比例因子乘以所述第二处理信号；进一步优选的，所述第一比例因子与第二比例因子的乘积为1；更进一步优选的，所述第一比例因子的计算公式为所述第二比例因子的计算公式为
本发明所提供的一种音频信号均衡处理系统，其原理与所述音频均衡处理方法基本相同，故不另作赘述。
应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利申请的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本专利的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由本专利所确定的保护范围内。