音频信号处理方法、系统和电子设备与流程

本申请涉及电子电路，特别涉及一种音频信号处理方法、系统和电子设备。

背景技术：

1、扬声器（喇叭）是将电信号转换为声学信号的装置，其性能和使用寿命常常受到过载的威胁。过载可能由过大的输入信号引起，导致音圈过热或振膜位移超过线性范围，从而产生不可逆的损坏或严重的失真。因此，扬声器保护技术一直是音频系统中的重要组成部分。传统的扬声器保护方法主要基于物理参数的监测和控制。例如，通过监测音圈的电流或温度，以及估算振膜的位移，当这些参数超过安全阈值时，系统会通过降低增益或限制信号幅度来保护扬声器。这些方法虽然能够防止硬件损坏，但往往以牺牲音质为代价，因为保护动作（如硬限幅或压缩）会引入可闻的失真或动态变化，影响听觉体验。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种音频信号处理方法、系统和电子设备。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种音频信号处理方法，包括：扬声器保护处理模块和感知度量模型分别接收到原始音频信号；扬声器保护处理模块对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号，并将第一音频信号输出至感知度量模型；感知度量模型对原始音频信号和第一音频信号进行感知差异分析处理，得到感知度量评分，并将感知度量评分输出至参数控制模块；参数控制模块基于感知度量评分生成控制指令并输出至扬声器保护处理模块；扬声器保护处理模块根据控制指令对原始音频信号进行调整更新后输出目标音频信号。

3、可以理解，本申请实施例的音频信号处理方法，将原始音频信号和经过扬声器保护处理模块处理后的第一音频信号输入感知度量模型，利用感知度量模型对原始音频信号和第一音频信号进行感知差异分析处理，得到感知度量评分。然后，将该感知度量评分输出至参数控制模块，参数控制模块基于感知度量评分生成控制指令并输出至扬声器保护处理模块，扬声器保护处理模块根据控制指令对原始音频信号进行调整更新后输出目标音频信号。通过上述方式，可以降低扬声器保护动作对音频质量造成的损失，从而使得主观听感得以提升。如此，可以在保护扬声器免受热和机械损伤的同时，最小化扬声器保护动作对音频质量或主观听感的影响。

4、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，感知度量模型包括预训练的心理声学模型；感知度量模型对原始音频信号和第一音频信号进行感知差异分析处理，得到感知度量评分，包括：利用预训练的心理声学模型，确定原始音频信号的第一听感特征信息、第一音频信号的第二听感特征信息、原始音频信号与第一音频信号之间的失真信息，并基于第一听感特征信息、第二听感特征信息和失真信息确定感知度量评分，感知度量评分包括不同时间维度下的听感质量评分。

5、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，感知度量评分包括第一时间维度评分、第二时间维度评分和第三时间维度评分；其中，第一时间维度评分反映瞬时听感质量，第二时间维度评分反映预设时长内的听感质量，第三时间维度评分反映长期听感质量。

6、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，扬声器保护处理模块对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号，包括：扬声器保护处理模块将原始音频信号输入位移保护模型；位移保护模型基于原始音频信号对扬声器的振膜位移进行估算，输出第一位移保护参数；扬声器保护处理模块基于第一位移保护参数对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号。

7、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，控制指令包括第二位移保护参数；参数控制模块基于感知度量评分生成控制指令并输出至扬声器保护处理模块，包括：参数控制模块基于第一时间维度评分和/或第二时间维度评分，调整第一位移保护参数，得到第二位移保护参数；参数控制模块基于第三时间维度评分，调整位移保护模型的模型参数；参数控制模块将第二位移保护参数和位移保护模型的模型参数输出至扬声器保护处理模块。

8、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，扬声器保护处理模块对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号，包括：扬声器保护处理模块将原始音频信号输入温度保护模型；温度保护模型基于原始音频信号对扬声器的音圈温度进行估算，输出第一温度保护参数；扬声器保护处理模块基于第一温度保护参数对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号。

9、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，控制指令包括第二温度保护参数；参数控制模块基于感知度量评分生成控制指令并输出至扬声器保护处理模块，包括：参数控制模块基于第二时间维度评分，调整第一温度保护参数，得到第二温度保护参数；参数控制模块基于第三时间维度评分，调整温度保护模型的模型参数；参数控制模块将第二温度保护参数和温度保护模型的模型参数输出至扬声器保护处理模块。

10、在上述第一方面的一些可能的实现方式中，控制指令还包括目标预补偿增益参数； 参数控制模块基于感知度量评分生成控制指令并输出至扬声器保护处理模块，还包括：参数控制模块基于第三时间维度评分，调整原始预补偿增益参数，得到目标预补偿增益参数；其中，目标预补偿增益参数用于调整原始音频信号的全局增益或特定频点的增益。

11、第二方面，本申请实施例提供了一种音频信号处理系统，包括：扬声器保护处理模块，用于接收原始音频信号，对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号，并将第一音频信号输出至感知度量模型；感知度量模型，用于接收原始音频信号和第一音频信号，对原始音频信号和第一音频信号进行感知差异分析处理，得到感知度量评分，并将感知度量评分输出至参数控制模块；参数控制模块，用于基于感知度量评分生成控制指令并输出至扬声器保护处理模块；扬声器保护处理模块，还用于根据控制指令对原始音频信号进行调整更新后输出目标音频信号。

12、第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括上述第二方面的音频信号处理系统和扬声器，音频信号处理系统和扬声器电连接，用于向扬声器发送目标音频信号。

13、可以理解，第二方面、第三方面的技术效果可以参照第一方面的技术效果，不再赘述。

1.一种音频信号处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述感知度量模型包括预训练的心理声学模型；

3.根据权利要求2所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述感知度量评分包括第一时间维度评分、第二时间维度评分和第三时间维度评分；

4.根据权利要求3所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述扬声器保护处理模块对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号，包括：

5.根据权利要求4所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述控制指令包括第二位移保护参数；所述参数控制模块基于所述感知度量评分生成控制指令并输出至所述扬声器保护处理模块，包括：

6.根据权利要求3所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述扬声器保护处理模块对原始音频信号进行实时调整后得到第一音频信号，包括：

7.根据权利要求6所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述控制指令包括第二温度保护参数；所述参数控制模块基于所述感知度量评分生成控制指令并输出至所述扬声器保护处理模块，包括：

8.根据权利要求5或7所述的音频信号处理方法，其特征在于，所述控制指令还包括目标预补偿增益参数；

9.一种音频信号处理系统，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述音频信号处理系统和扬声器，所述音频信号处理系统和所述扬声器电连接，用于向所述扬声器发送所述目标音频信号。