基于主动降噪的数模增益调节方法、装置及音频播放设备与流程

本发明涉及主动降噪，尤其涉及基于主动降噪的数模增益调节方法、装置及音频播放设备。

背景技术：

1、主动降噪技术是利用相位相反幅度相等的声波可以相互抵消的原理实现降低环境噪声的技术，主动降噪技术包括模拟主动降噪和数字式主动降噪两种主要的降噪技术。

2、模拟主动降噪技术中，用于得到音频信号的数模转换电路，与用于得到降噪信号的降噪反相电路，二者为相互独立的两个电路，因此音频增益与降噪增益不会相互影响，但模拟主动降噪技术的电路比较复杂，且模拟主动降噪技术中降噪增益难以改变，降噪效果无法随着噪音大小改变，因此模拟主动降噪技术的降噪效果适应性不佳。

3、数字式主动降噪技术中，则无需单独设置用于生成降噪信号的降噪反相电路，而是利用得到音频信号的数模转换电路来得到降噪信号，也就是音频信号与和降噪信号共用一个数模转换电路，因此数字式主动降噪技术的电路更加简单、低成本。并且，采用数字式主动降噪技术，降噪增益的大小可根据需求调节，以改变降噪效果的强弱。

4、然而，由于音频信号和降噪信号共用一个数模转换电路，容易出现数模转换电路的输出波形产生削顶失真的现象，进而会导致音频失真的问题。

5、因此，如何避免削顶失真的现象，以减小音频信号失真成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种基于主动降噪的数模增益调节方法、装置及音频播放设备，以解决如何避免削顶失真现象，以减小音频信号失真的技术问题。

2、为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种基于主动降噪的数模增益调节方法，包括：

3、步骤s100，获取音频信号在预设时长内的音频信号功率；

4、步骤s200，基于音频信号功率从多个预设的音频增益中确定与音频信号功率对应功率范围的音频增益作为目标音频增益，以基于目标音频增益对音频信号进行缩放处理，得到音频增益输出信号；其中，功率范围为多个预设范围中的一个，各个预设范围一一对应多个预设的音频增益中的每一个音频增益；

5、步骤s300，获取噪声信号；

6、步骤s400，从多个预设的降噪增益中提取与目标音频增益对应的目标降噪增益，以基于目标降噪增益对噪声信号进行缩放处理，得到噪声增益输出信号；其中，多个预设的降噪增益中的每一个降噪增益一一对应多个预设的音频增益中的每一个音频增益，且目标降噪增益的大小与目标音频增益的大小负相关，以使音频增益输出信号与噪声增益输出信号的叠加信号的信号幅度不超过预设阈值；

7、步骤s500，基于音频增益输出信号和噪声增益输出信号得到叠加信号，以促使数模转换电路产生与叠加信号对应的模拟信号输出波形。

8、优选地，步骤s100包括：

9、步骤s110，在预设时长内对音频信号进行采样，得到预设时长内的音频信号的音频信号幅度；

10、步骤s120，根据音频信号幅度计算预设频率范围内的音频信号功率。

11、优选地，步骤s110中的音频信号幅度为时域信号幅度；步骤s120包括：

12、步骤s121，将时域信号幅度进行时域至频域的转换，以得到预设频率范围内的频域信号幅度；

13、步骤s122，基于频域信号幅度，计算得到频域信号幅度对应的音频信号功率。

14、优选地，步骤s200包括：

15、步骤s210，将音频信号功率与预设的基准信号功率比较，以确定音频信号功率对应的功率范围；其中，基准信号功率大于或等于任一音频信号功率；

16、步骤s220，从多个预设范围中提取与功率范围对应的目标音频增益；

17、步骤s230，基于目标音频增益，对音频信号进行缩放处理，得到音频增益输出信号。

18、优选地，步骤s300包括：

19、步骤s310，获取噪声原始信号，噪声原始信号为模拟信号；

20、步骤s320，将噪声原始信号进行模数转换，得到噪声信号。

21、根据第二方面，本发明实施例公开了一种基于主动降噪的数模增益调节装置，包括：

22、音频信号功率获取模块，用于获取音频信号在预设时长内的音频信号功率；

23、目标音频增益确定模块，用于基于音频信号功率从多个预设的音频增益中确定与音频信号功率对应功率范围的音频增益作为目标音频增益，以基于目标音频增益对音频信号进行缩放处理，得到音频增益输出信号；其中，功率范围为多个预设范围中的一个，各个预设范围一一对应多个预设的音频增益中的每一个音频增益；

24、噪声信号获取模块，用于获取噪声信号；

25、目标降噪增益提取模块，用于从多个预设的降噪增益中提取与目标音频增益对应的目标降噪增益，以基于目标降噪增益对噪声信号进行缩放处理，得到噪声增益输出信号；其中，多个预设的降噪增益中的每一个降噪增益一一对应多个预设的音频增益中的每一个音频增益，且目标降噪增益的大小与目标音频增益的大小负相关，以使音频增益输出信号与噪声增益输出信号的叠加信号的信号幅度不超过预设阈值；

26、增益输出模块，用于基于音频增益输出信号和噪声增益输出信号得到叠加信号，以促使数模转换电路产生与叠加信号对应的模拟信号输出波形。

27、优选的，音频信号功率获取模块还用于，在预设时长内对音频信号进行采样，得到预设时长内的音频信号的音频信号幅度；及，

28、用于根据音频信号幅度计算预设频率范围内的音频信号功率。

29、优选的，音频信号幅度为时域信号幅度；音频信号功率获取模块还用于，将时域信号幅度进行时域至频域的转换，以得到预设频率范围内的频域信号幅度；基于频域信号幅度，计算得到频域信号幅度对应的音频信号功率。

30、优选的，目标音频增益确定模块还用于，将音频信号功率与预设的基准信号功率比较，以确定音频信号功率对应的功率范围；其中，基准信号功率大于或等于任一音频信号功率；及，

31、用于从多个预设范围中提取与功率范围对应的目标音频增益；基于目标音频增益，对音频信号进行缩放处理，得到音频增益输出信号。

32、优选的，噪声信号获取模块还用于获取噪声原始信号，噪声原始信号为模拟信号；及将噪声原始信号进行模数转换，得到噪声信号。

33、根据第三方面，本发明实施例公开了一种音频播放设备，如第一方面公开的数模增益调节方法被应用于音频播放设备。

34、优选地，电子设备为耳机或音响。

35、根据第四方面，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被执行时能够实现如第一方面公开的数模增益调节方法。

36、根据第五方面，本发明实施例公开了一种用于数模增益调节的芯片，包括处理器和存储器，存储器内存储有计算机程序，处理器能够执行计算式程序以实现如第一方面公开的数模增益调节方法。

37、【有益效果】

38、本实施例公开的数模增益调节方法中，先获取音频信号在预设时长内的音频信号功率，然后基于音频信号功率从多个预设的音频增益中确定与音频信号功率对应功率范围的音频增益作为目标音频增益，以基于目标音频增益对音频信号进行缩小或放大处理得到音频增益输出信号。再后提取与音频增益对应的目标降噪增益，以基于目标降噪增益对噪声信号进行缩小或放大处理，得到噪声增益输出信号。然后得到目标音频增益和目标降噪增益得到叠加信号，以促使数模转换电路产生与叠加信号对应的增益输出波形。其中，目标降噪增益的大小与目标音频增益的大小负相关，以使音频增益输出信号与噪声增益输出信号的叠加信号的信号幅度不超过预设阈值。当音频声音较小时，则音频信号功率和目标音频增益也会相应较小，由于目标降噪增益的大小与目标音频增益的大小负相关，故此时目标降噪增益相应较大，从而较好地进行降噪，以减小音频声音较小时，环境噪声对于使用者的影响。此外，目标降噪增益的大小与目标音频增益的大小负相关的设计，还能够使基于音频增益输出信号和噪声增益输出信号的叠加信号的信号幅度不超过预设阈值，以避免数模转换电路的增益输出波形出现削顶失真现象。当音频声音较大时，目标音频增益也会较大，则目标降噪增益相应较小，从而亦能够使叠加增益小于预设的增益阈值。因此当音频声音较大时，也能使叠加信号的信号幅度不超过预设阈值，以避免增益输出波形出现削顶失真现象。并且，由于听觉掩蔽效应可知，当音频声音较大时，人耳对于环境噪音的听阈会提高，则环境噪音会被掩蔽掉。故当音频声音较大时，人耳会感觉环境噪声变小，此时实际上使用者对于降噪效果的需求也就变小，而对于音频的需求相对较大。因此，当音频声音较大时，通即设置目标降噪增益较小从而实际减弱了降噪效果，但此时环境噪声会被较大的音频声音掩蔽，因此使用者所感觉到环境噪声的影响并不会增强。由此可见，通过设置目标降噪增益的大小与目标音频增益的大小负相关的方式，既能够让使用者所感受到的降噪效果不会减弱，又能够使叠加信号的信号幅度不超过预设阈值，从而避免增益输出波形出现削顶失真而导致的音频信号失真问题。

39、本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。