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數(shù)字電視自動(dòng)音量控制技術(shù)分析論文
【摘要】我們看電視的過(guò)程中，切換頻道或播放節(jié)目過(guò)程中插播廣告時(shí)，有時(shí)聲音突然變大，影響用戶收看，造成這種現(xiàn)象的原因是節(jié)目源音頻信號(hào)不一致，輸入聲音信號(hào)突變，造成喇叭的輸入功率產(chǎn)生突變，實(shí)際的聲壓隨之突變。為給用戶創(chuàng)造更好的收看電視環(huán)境，目前有各種自動(dòng)音量控制技術(shù)，本文根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)幾種自動(dòng)音量控制技術(shù)進(jìn)行探究。
【關(guān)鍵詞】自動(dòng)音量控制技術(shù)AVL；增益；功放
1理想音量控制技術(shù)基本原理
理想的AVL（或AVC）功能是：在某一音量值下，不管輸入信號(hào)源如何變化，我們聽覺(jué)感受到的是一個(gè)聲音強(qiáng)度，而且聲音的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、飽和度沒(méi)有任何影響，這樣的話就要求在輸入信號(hào)源較小時(shí)，AVL將信號(hào)無(wú)失真的放大一些，輸入信號(hào)源較大時(shí)，AVL將信號(hào)無(wú)失真的壓縮一些，整個(gè)過(guò)程要做到等比壓縮。為了達(dá)到理想的AVL效果，業(yè)界提出了幾種實(shí)現(xiàn)方案，例如：
1.1對(duì)某一聲音信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)音量控制
該聲音信號(hào)中有多個(gè)取樣點(diǎn)的聲音數(shù)據(jù)，先根據(jù)各聲音數(shù)據(jù)鄰近的多個(gè)聲音數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到一對(duì)應(yīng)的平均音量數(shù)據(jù)。若該平均音量數(shù)據(jù)大于預(yù)先記錄的音量極值數(shù)據(jù)，則更新該音量極值數(shù)據(jù)，反之則不更新音量極值數(shù)據(jù)，并記錄音量極值數(shù)據(jù)是否被更新。若在對(duì)預(yù)設(shè)聲音數(shù)據(jù)依序進(jìn)行上述處理后，發(fā)現(xiàn)該音量極值數(shù)據(jù)均未被更新，則根據(jù)現(xiàn)行的平均音量數(shù)據(jù)更新該音量極值數(shù)據(jù)。由此該音量極值數(shù)據(jù)即可反應(yīng)聲音信號(hào)的局部音量極值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制該聲音信號(hào)播放時(shí)的音量大小。
1.2Dolby實(shí)驗(yàn)室的DolbyVolume技術(shù)
DolbyVolume(杜比智能音量技術(shù)）與普通的自動(dòng)音量調(diào)整技術(shù)存在很大區(qū)別。它能夠針對(duì)不同的信號(hào)源和節(jié)目?jī)?nèi)容，在不同聲音電平下提供一致的高質(zhì)量的聽覺(jué)體驗(yàn)。它主要基于杜比實(shí)驗(yàn)室多年研究開發(fā)的新型心理聲學(xué)引擎和人體聲學(xué)感知模型，能夠?qū)φ麄�(gè)聲音頻譜進(jìn)行實(shí)時(shí)的多頻段處理，并且能夠在時(shí)域和頻域內(nèi)深入感知聲音的電平和音質(zhì)。DolbyVolume主要包含兩大功能：
�。�1）VolumeLeveler
VolumeLeveler功能可以使你在不同的信號(hào)源和不同的節(jié)目?jī)?nèi)容之間切換時(shí)，提供一致的音量電平和聽音體驗(yàn)。這與AVL在功能上有些類似，但杜比智能音量技術(shù)還能根據(jù)人耳在音量調(diào)整時(shí)敏感度的變化進(jìn)行補(bǔ)償。它能適當(dāng)?shù)仄胶獾皖l、中頻和高頻信號(hào)，在高或低音量回放時(shí)，都能保證完整保留原始混音中動(dòng)態(tài)信息的聆聽體驗(yàn)。因此，杜比智能音量技術(shù)根據(jù)人們感知聲音的方式對(duì)音量進(jìn)行測(cè)量、分析和保持，不管切換頻道還是切換音源輸入，它都會(huì)檢查多種音頻參數(shù)以保持回放音量的一致。通過(guò)頻域和時(shí)域響度分析技術(shù)的高超結(jié)合，可以快速而適當(dāng)?shù)丶m正音量大小的不同，同時(shí)不會(huì)在音頻信號(hào)中混入人為的壓縮噪音或者拍頻聲，而普通的AVL，只是對(duì)不同信號(hào)源進(jìn)行單一電平調(diào)整，往往會(huì)引入壓縮噪音和其他雜音。
（2）VolumeModeler
VolumeModeler功能主要是保證音頻產(chǎn)品或系統(tǒng)在低音量條件下也能恢復(fù)在一般低音條件下會(huì)丟失的音質(zhì)，聲像細(xì)節(jié)和環(huán)繞聲效果。這項(xiàng)技術(shù)能讓聽者控制節(jié)目的音量動(dòng)態(tài)范圍。例如在深夜將音量關(guān)小時(shí)，可以調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)范圍，使對(duì)白始終清晰，而音效能夠在不吵醒家人的情況下保持其震撼力與音色。DolbyVolume對(duì)于模擬和數(shù)字輸入信號(hào)都能進(jìn)行調(diào)整。目前支持DolbyVolume的廠家有CirrusLogic,Freescale，Toshiba等等，至于其他AVL的技術(shù)方法，據(jù)目前了解大多數(shù)是對(duì)音量簡(jiǎn)單削波和提升，而沒(méi)有分頻段處理，會(huì)引入噪音。
2自動(dòng)音量控制技術(shù)方案一
2.1控制原理
該方案采用的AVL功能的原理是在增益一定的情況下，將音頻功放的輸入限制在某一區(qū)域之內(nèi)，使其不隨外部節(jié)目源音頻信號(hào)的無(wú)限增強(qiáng)而增大。該方案信號(hào)流程圖如圖1所示。如圖2所示，橫軸為輸入信號(hào)，右豎軸為功放輸出，打開AVL功能后，當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)某限定值后，輸出不再改變（紅線），即AVL是限制輸入功放的音頻信號(hào)強(qiáng)度。
2.2調(diào)測(cè)結(jié)果及波形
(1)輸入0.5Vrms、1KHz正弦波音量50，當(dāng)輸入0.5Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，AVL功能打開或關(guān)閉功放輸出無(wú)變化。
(2)輸入0.6Vrms、1KHz正弦波音量50，當(dāng)輸入0.6Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，AVL功能打開時(shí)輸出相比關(guān)閉時(shí)進(jìn)行了壓制，輸出限制在6.75Vrms。
(3)輸入0.8Vrms、1KHz正弦波音量50，當(dāng)輸入0.8Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，AVL功能打開時(shí)輸出相比關(guān)閉時(shí)進(jìn)行了壓制，輸出仍限制在6.75Vrms。①當(dāng)輸入信號(hào)小于0.6Vrms時(shí)，AVL功能無(wú)論打開與否，功放輸出信號(hào)無(wú)變化。②當(dāng)輸入信號(hào)大于等于0.6Vrms時(shí)，AVL功能關(guān)閉時(shí)，功放輸出隨輸入信號(hào)增大而增大，并出現(xiàn)失真；AVL功能打開時(shí)，功放輸出一直限制在6.75Vrms，不隨輸入信號(hào)增大而增大。因此，AVL功能限制功放輸入信號(hào)是一個(gè)漸變過(guò)程。當(dāng)音頻輸入信號(hào)從低到高（0.1V——>1V）瞬間變化時(shí)，AVL功能開啟時(shí)音頻輸出信號(hào)的改變有一個(gè)漸變過(guò)程，聲音會(huì)從強(qiáng)轉(zhuǎn)為平衡，時(shí)間約35mS；AVL功能關(guān)閉時(shí)，音頻輸出信號(hào)立即從低轉(zhuǎn)高，沒(méi)有任何緩沖。此方案通過(guò)限幅輸入信號(hào)來(lái)完成對(duì)音量的自動(dòng)控制，此種做法在一定程度上犧牲了聲音的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍。
3自動(dòng)音量控制技術(shù)方案二
3.1控制原理
方案二首先對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行采樣分析，當(dāng)一個(gè)突變信號(hào)來(lái)臨時(shí)，通過(guò)采樣分析即可得知同前一信號(hào)的差異。通過(guò)分析差異，在不改變輸入信號(hào)的情況下，在增益上進(jìn)行控制（提升或降低），以達(dá)到同前一輸出在同一強(qiáng)度級(jí)別。由于我們對(duì)輸入信號(hào)沒(méi)有進(jìn)行任何操作，因此對(duì)音頻的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍等參數(shù)不會(huì)產(chǎn)生很大影響，此時(shí)滿足：功放輸出＝輸入信號(hào)＋增益
3.2調(diào)測(cè)結(jié)果及波形
�。�1）輸入0.5Vrms、1KHz正弦波音量50當(dāng)輸入0.5Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，由于輸入信號(hào)還沒(méi)有超過(guò)功放的閾值，所以AVL功能無(wú)論打開與否，功放輸出無(wú)變化。
�。�2）輸入0.8Vrms、1KHz正弦波音量50，當(dāng)輸入0.8Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，由于輸入已經(jīng)超過(guò)了功放的閾值，AVL功能關(guān)閉，輸出失真；AVL功能打開時(shí)，首先會(huì)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，當(dāng)發(fā)現(xiàn)音頻輸入信號(hào)幅度超過(guò)輸入閾值時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)把功放的輸入增益降低，從而使功放的凈輸入信號(hào)小于閾值，從而輸出穩(wěn)定而不失真的信號(hào)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)音量控制，除上述兩種方案外，還有很多其它方案�？傊�，AVL功能的主要目的是限制聲音輸出強(qiáng)度在一定的范圍內(nèi)，不隨輸入信號(hào)的增強(qiáng)而持續(xù)增強(qiáng)。在電視中，采用AVL功能的主要優(yōu)點(diǎn)是：避免夜間看電視時(shí)，切換頻道或插播廣告時(shí)，輸入信號(hào)突變，引起的聽覺(jué)不適；缺點(diǎn)是降低了聲音的動(dòng)態(tài)頻響范圍，讓聲音聽起來(lái)較無(wú)味。當(dāng)然，夜間看電視時(shí)，將音量開到較小的值，不用AVL功能，也可降低音頻輸入信號(hào)突變帶來(lái)的影響，同樣不影響聲音的動(dòng)態(tài)范圍，但此時(shí)要求環(huán)境安靜，否則就會(huì)有聽不清楚的困擾。數(shù)字電視自動(dòng)音量控制技術(shù)，使我們的聽覺(jué)系統(tǒng)更舒適。
參考文獻(xiàn)
[1]師公社,何寧,張荷芳,等.電視接收機(jī)信號(hào)切換中的音量智能均衡控制[J].西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2005.
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