數字電視自動(dòng)音量控制技術(shù)分析論文

　　【摘要】我們看電視的過(guò)程中，切換頻道或播放節目過(guò)程中插播廣告時(shí)，有時(shí)聲音突然變大，影響用戶(hù)收看，造成這種現象的原因是節目源音頻信號不一致，輸入聲音信號突變，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(hù)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)，本文根據自身工作經(jīng)驗對幾種自動(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，不管輸入信號源如何變化，我們聽(tīng)覺(jué)感受到的是一個(gè)聲音強度，而且聲音的動(dòng)態(tài)響應、飽和度沒(méi)有任何影響，這樣的話(huà)就要求在輸入信號源較小時(shí)，AVL將信號無(wú)失真的放大一些，輸入信號源較大時(shí)，AVL將信號無(wú)失真的壓縮一些，整個(gè)過(guò)程要做到等比壓縮。為了達到理想的AVL效果，業(yè)界提出了幾種實(shí)現方案，例如：

　　1.1對某一聲音信號進(jìn)行自動(dòng)音量控制

　　該聲音信號中有多個(gè)取樣點(diǎn)的聲音數據，先根據各聲音數據鄰近的多個(gè)聲音數據統計得到一對應的平均音量數據。若該平均音量數據大于預先記錄的音量極值數據，則更新該音量極值數據，反之則不更新音量極值數據，并記錄音量極值數據是否被更新。若在對預設聲音數據依序進(jìn)行上述處理后，發(fā)現該音量極值數據均未被更新，則根據現行的平均音量數據更新該音量極值數據。由此該音量極值數據即可反應聲音信號的局部音量極值，實(shí)現自動(dòng)控制該聲音信號播放時(shí)的音量大小。

　　1.2Dolby實(shí)驗室的DolbyVolume技術(shù)

　　DolbyVolume(杜比智能音量技術(shù)）與普通的自動(dòng)音量調整技術(shù)存在很大區別。它能夠針對不同的信號源和節目?jì)热�，在不同聲音電平下提供一致的高質(zhì)量的聽(tīng)覺(jué)體驗。它主要基于杜比實(shí)驗室多年研究開(kāi)發(fā)的新型心理聲學(xué)引擎和人體聲學(xué)感知模型，能夠對整個(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源和不同的節目?jì)热葜�間切換時(shí)，提供一致的音量電平和聽(tīng)音體驗。這與AVL在功能上有些類(lèi)似，但杜比智能音量技術(shù)還能根據人耳在音量調整時(shí)敏感度的變化進(jìn)行補償。它能適當地平衡低頻、中頻和高頻信號，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(tīng)體驗。因此，杜比智能音量技術(shù)根據人們感知聲音的方式對音量進(jìn)行測量、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)的高超結合，可以快速而適當地糾正音量大小的不同，同時(shí)不會(huì )在音頻信號中混入人為的壓縮噪音或者拍頻聲，而普通的AVL，只是對不同信號源進(jìn)行單一電平調整，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)品或系統在低音量條件下也能恢復在一般低音條件下會(huì )丟失的音質(zhì)，聲像細節和環(huán)繞聲效果。這項技術(shù)能讓聽(tīng)者控制節目的音量動(dòng)態(tài)范圍。例如在深夜將音量關(guān)小時(shí)，可以調節動(dòng)態(tài)范圍，使對白始終清晰，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對于模擬和數字輸入信號都能進(jìn)行調整。目前支持DolbyVolume的廠(chǎng)家有CirrusLogic,Freescale，Toshiba等等，至于其他AVL的技術(shù)方法，據目前了解大多數是對音量簡(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域之內，使其不隨外部節目源音頻信號的無(wú)限增強而增大。該方案信號流程圖如圖1所示。如圖2所示，橫軸為輸入信號，右豎軸為功放輸出，打開(kāi)AVL功能后，當輸入信號超過(guò)某限定值后，輸出不再改變（紅線(xiàn)），即AVL是限制輸入功放的音頻信號強度。

　　2.2調測結果及波形

　　(1)輸入0.5Vrms、1KHz正弦波音量50，當輸入0.5Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，AVL功能打開(kāi)或關(guān)閉功放輸出無(wú)變化。

　　(2)輸入0.6Vrms、1KHz正弦波音量50，當輸入0.6Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，AVL功能打開(kāi)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，當輸入0.8Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，AVL功能打開(kāi)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當輸入信號小于0.6Vrms時(shí)，AVL功能無(wú)論打開(kāi)與否，功放輸出信號無(wú)變化。②當輸入信號大于等于0.6Vrms時(shí)，AVL功能關(guān)閉時(shí)，功放輸出隨輸入信號增大而增大，并出現失真；AVL功能打開(kāi)時(shí)，功放輸出一直限制在6.75Vrms，不隨輸入信號增大而增大。因此，AVL功能限制功放輸入信號是一個(gè)漸變過(guò)程。當音頻輸入信號從低到高（0.1V——>1V）瞬間變化時(shí)，AVL功能開(kāi)啟時(shí)音頻輸出信號的改變有一個(gè)漸變過(guò)程，聲音會(huì )從強轉為平衡，時(shí)間約35mS；AVL功能關(guān)閉時(shí)，音頻輸出信號立即從低轉高，沒(méi)有任何緩沖。此方案通過(guò)限幅輸入信號來(lái)完成對音量的自動(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

　　方案二首先對音頻輸入信號進(jìn)行采樣分析，當一個(gè)突變信號來(lái)臨時(shí)，通過(guò)采樣分析即可得知同前一信號的差異。通過(guò)分析差異，在不改變輸入信號的情況下，在增益上進(jìn)行控制（提升或降低），以達到同前一輸出在同一強度級別。由于我們對輸入信號沒(méi)有進(jìn)行任何操作，因此對音頻的動(dòng)態(tài)響應范圍等參數不會(huì )產(chǎn)生很大影響，此時(shí)滿(mǎn)足：功放輸出＝輸入信號＋增益

　　3.2調測結果及波形

　�。�1）輸入0.5Vrms、1KHz正弦波音量50當輸入0.5Vrms、1KHz正弦波、音量50時(shí)，由于輸入信號還沒(méi)有超過(guò)功放的閾值，所以AVL功能無(wú)論打開(kāi)與否，功放輸出無(wú)變化。

　�。�2）輸入0.8Vrms、1KHz正弦波音量50，當輸入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(kāi)時(shí)，首先會(huì )對輸入信號進(jìn)行采樣，當發(fā)現音頻輸入信號幅度超過(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小于閾值，從而輸出穩定而不失真的信號。實(shí)現自動(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度在一定的范圍內，不隨輸入信號的增強而持續增強。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)，輸入信號突變，引起的聽(tīng)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(tīng)起來(lái)較無(wú)味。當然，夜間看電視時(shí)，將音量開(kāi)到較小的值，不用AVL功能，也可降低音頻輸入信號突變帶來(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(tīng)不清楚的困擾。數字電視自動(dòng)音量控制技術(shù)，使我們的聽(tīng)覺(jué)系統更舒適。

　　參考文獻

　　[1]師公社,何寧,張荷芳,等.電視接收機信號切換中的音量智能均衡控制[J].西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2005.

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