音量调节方法、装置、耳机及存储介质与流程

1.本技术属于耳机技术领域，尤其涉及音量调节方法、装置、耳机及存储介质。


背景技术：

2.当前佩戴耳机的人群越来越多，使用场景也越来越多。尤其是一些儿童已经开始在学习生活中使用到了耳机。但是通常人们没有太多听力保护的概念，声场输出强度过大，长时间使用容易造成人耳听力损失。市面上的听力健康耳机大多使用硬件调节音量，即通过限制输出电压的方式来控制音量，通过限制输出电压的方式在电压增大到设定值后不会继续增加，因此在播放音量较大的音频数据时会影响音频播放的音质。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了音量调节方法、装置、耳机及存储介质，可以在调节音量时提高音频播放的音质。
4.本技术实施例的第一方面提供了一种音量调节方法，包括：
5.获取输入耳机的音频数据以及目标声压级；
6.根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级；
7.确定所述目标声压级与所述耳机输出的声压级之间的差值，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
8.在一种可能的实现方式中，所述根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级，包括：
9.根据所述音频数据以及所述耳机的频率响应确定鼓膜参考点的声压级，将所述鼓膜参考点的声压级作为所述耳机输出的声压级。
10.在一种可能的实现方式中，所述根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级，包括：
11.根据所述音频数据确定鼓膜参考点的声压级；
12.对所述鼓膜参考点的声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级；
13.将所述频率加权声压级作为所述耳机输出的声压级。
14.在一种可能的实现方式中，所述根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级，包括：
15.根据所述音频数据确定对应的散射场声压级，将所述散射场声压级作为所述耳机输出的声压级。
16.在一种可能的实现方式中，所述根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级，包括：
17.根据所述音频数据确定对应的散射场声压级；
18.对所述散射场声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级；
19.将所述频率加权声压级作为所述耳机输出的声压级。
20.在一种可能的实现方式中，所述根据所述差值调节所述音频数据的音量，包括：
21.根据所述差值以及预设的起音时间和/或释音时间调节所述音频数据的音量。
22.在一种可能的实现方式中，在所述根据所述差值调节所述音频数据的音量之前，所述音量调节方法还包括：
23.根据预设的延迟时间对所述音频数据进行延迟缓冲处理。
24.在一种可能的实现方式中，所述根据所述差值调节所述音频数据的音量，包括：
25.若所述目标声压级小于所述耳机输出的声压级，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
26.在一种可能的实现方式中，所述输入耳机的音频数据为待播放的音频的数字信号。
27.本技术实施例的第二方面提供了一种音量调节装置，包括：
28.获取模块，用于获取输入耳机的音频数据以及目标声压级；
29.计算模块，用于根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级；
30.调节模块，用于确定所述目标声压级与所述耳机输出的声压级之间的差值，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
31.在一种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于：
32.根据所述音频数据以及所述耳机的频率响应确定鼓膜参考点的声压级，将所述鼓膜参考点的声压级作为所述耳机输出的声压级。
33.在一种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于：
34.根据所述音频数据确定鼓膜参考点的声压级；
35.对所述鼓膜参考点的声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级；
36.将所述频率加权声压级作为所述耳机输出的声压级。
37.在一种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于：
38.根据所述音频数据确定对应的散射场声压级，将所述散射场声压级作为所述耳机输出的声压级。
39.在一种可能的实现方式中，所述计算模块具体用于：
40.根据所述音频数据确定对应的散射场声压级；
41.对所述散射场声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级；
42.将所述频率加权声压级作为所述耳机输出的声压级。
43.在一种可能的实现方式中，所述调节模块具体用于：
44.根据所述差值以及预设的起音时间和/或释音时间调节所述音频数据的音量。
45.在一种可能的实现方式中，所述调节模块还用于：
46.根据预设的延迟时间对所述音频数据进行延迟缓冲处理。
47.在一种可能的实现方式中，所述调节模块具体用于：
48.若所述目标声压级小于所述耳机输出的声压级，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
49.在一种可能的实现方式中，所述输入耳机的音频数据为待播放的音频的数字信号。
50.本技术实施例的第三方面提供了一种耳机，包括存储器、处理器以及存储在所述
存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的音量调节方法。
51.本技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的音量调节方法。
52.本技术实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在耳机上运行时，使得耳机执行上述第一方面中任一项所述的音量调节方法。
53.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：获取输入耳机的音频数据以及目标声压级，根据音频数据确定耳机输出的声压级，确定目标声压级与耳机输出的声压级之间的差值，根据差值调节音频数据的音量。由于输入耳机的音频数据对应的信号幅度随着时间是不断变化的，因此，对应的耳机输出的声压级在各时刻也不同，根据目标声压级与耳机输出的声压级的差值调整音频数据的音量，可以实现对耳机输出的声压级的实时调整，相对于通过限制输出电压的方式来调节音量，根据目标声压级实时调整音频数据的音量可以降低音频数据的失真，提高音频播放的音质。
附图说明
54.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
55.图1是本技术实施例提供的音量调节方法的实现流程示意图；
56.图2是本技术实施例提供的音量调节装置的示意图；
57.图3是本技术实施例提供的耳机的示意图。
具体实施方式
58.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
59.为了说明本技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
60.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
61.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
62.现有的通过限制输出电压的方式来控制音量的方法，会影响音频播放的音质。为此，本技术提供一种音量调节方法，通过获取输入耳机的音频数据以及目标声压级，根据音频数据确定耳机输出的声压级，确定目标声压级与耳机输出的声压级之间的差值，根据差值调节音频数据的音量，从而可以实现对音频数据的音量的实时调整，提高音频播放的音质。
63.下面对本技术提供的音量调节方法进行示例性描述。
64.请参阅附图1，本技术实施例提供的音量调节方法包括：
65.s101：获取输入耳机的音频数据以及目标声压级。
66.其中，输入耳机的音频数据可以通过耳机输出的音频数据计算出，例如在耳机耳罩内放置麦克风，根据麦克风读取的音频数据以及耳机的输入与输出之间的关系确定输入耳机的音频数据。输入耳机的音频数据也可以是待播放的音频的数字信号，即原始的音频文件的数字信号，采用待播放的音频的数字信号计算声压级可以降低获取的音频数据的延时，提高计算结果的准确度。
67.声压级用符号spl表示，其定义为将待测声压有效值与参考声压的比值取常用对数，再乘以20。目标声压级是用户期望听到的声音的声压级，目标声压级可以由用户设置，例如，用户根据自身需求，通过耳机上的音量调节按键或者与耳机通信的终端设定目标声压级，终端可以是手机、电脑或者智能手表等设备。例如，用户可以设定目标声压级为75dbspl或者85dbspl。目标声压级也可以根据耳机所处的环境或者佩戴耳机的用户设定。例如，根据预设的环境识别模型对耳机所处的环境进行识别，若识别到耳机处于嘈杂的环境，则提高目标声压级，若识别到耳机处于安静的环境，则降低目标声压级。又例如，根据预设的用户识别模型对用户进行识别，若识别到佩戴耳机的用户为儿童，降低目标声压级，若识别到佩戴耳机的用户为老人，则提高目标声压级，从而实现对音量的灵活控制。目标声压级可以是固定不变的，也可以在音频播放过程中根据用户的操作或者环境、用户的识别结果不断变化，从而可以灵活设定目标声压级，进而通过调节音量灵活控制耳机输出的声压级。
68.s102：根据所述音频数据确定所述耳机输出的声压级。
69.其中，耳机输出的声压级可以是鼓膜参考点的声压级，也可以是其他声场的声压级，也可以是频率加权声压级，目标声压级根据耳机输出的声压级的类型确定出。
70.在一种可能的实现方式中，在耳机内放置麦克风，麦克风采集的声压级即为鼓膜参考点的声压级，将鼓膜参考点的声压级作为耳机输出的声压级。
71.在另一种可能的实现方式中，根据音频数据以及耳机的频率响应确定鼓膜参考点的声压级，将鼓膜参考点的声压级作为耳机输出的声压级。其中，耳机的频率响应是耳机的固有特性，可以由声学仪器测量出。由于耳机的频率响应是根据多次测试数据得到的，根据耳机的频率响应确定出的鼓膜参考点的声压级的准确度较高。
72.在另一种可能的实现方式中，在确定鼓膜参考点的声压级后，将鼓膜参考点的声压级转换为其他声场的声压级，其他声场的声压级可以是散射场声压级或者自由场声压级等，将其他声场的声压级作为耳机输出的声压级，从而可以适应不同计量标准的声压。
73.在另一种可能的实现方式中，在确定鼓膜参考点的声压级后，对鼓膜参考点的声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级，将频率加权声压级作为耳机输出的声压级。其中，频率加权声压级是人耳主观感受的声压级。频率加权的方式是根据预设的等响曲线确定的，将各频率上响度相等的纯音或噪声的声压级数值绘制成曲线，就可以得到等响曲线，等响曲线一般有40方、70方、100方三条，40方等响曲线是模拟人耳对40方纯音的响应，70方等响曲线是模拟人耳对70方纯音的响应，100方等响曲线是模拟人耳对100方纯音的响应。40方等响曲线、70方等响曲线、100方等响曲线分别对应a加权、b加权和c加权。在确定鼓膜参考点的声压级后，对鼓膜参考点的声压级采用a加权、b加权和c加权中的任意一种加权
方式进行加权处理，得到频率加权声压级。也可以根据线性加权，对鼓膜参考点的声压级采用线性加权处理，得到频率加权声压级。
74.在另一种可能的实现方式中，也可以在得到散射场声压级或者自由场声压级后，对散射场声压级或者自由场声压级进行频率加权处理，得到对应的频率加权声压级，将频率加权声压级作为耳机输出的声压级。
75.s103：确定所述目标声压级与所述耳机输出的声压级之间的差值，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
76.具体地，根据目标声压级与耳机输出的声压级之间的差值，增加或者降低音频数据的音量，也即调整原始数字信号对应的振幅，将音频数据的音量从原始音量调整至目标音量，目标音量与原始音量之间的差值与目标声压级与耳机输出的声压级之间的差值存在正相关关系，该正相关关系可以根据实验数据得到。
77.在一种可能的实现方式中，在计算出目标声压级与耳机输出的声压级之间的差值后，判断目标声压级是否小于耳机输出的声压级，若目标声压级大于耳机输出的声压级，说明耳机播放的音频数据的音量较小，此时不调整输入耳机的音频数据的音量。若目标声压级小于耳机输出的声压级，说明耳机播放的音频数据的音量较大，此时根据差值调整音频数据的音量，即降低音频数据的音量，从而可以在不影响音质的情况下降低用户听到的声音的音量，防止音量过大造成的听力受损。
78.为了防止声音失真，对音频数据的音量的调节是渐变的，即需要连续调节音频数据的音量。对待播放音频的数字信号设定增益，即可实现对音频数据的音量的调节，增益可以是正增益，也可以是负增益。本技术实施例中，设定与每个时刻对应的增益，即连续的增益，根据连续的增益调整数字信号对应的振幅，即可实现对音频数据的音量的连续调节。在一种可能的实现方式中，连续的增益按照指数的方式递增或者降低，以防止音频数据对应的振幅产生的跳变对音质的影响。
79.在一种可能的实现方式中，预先设定起音时间和释音时间，起音时间是指音频数据的音量从原始音量降低至目标音量所用的时间，释音时间是指音频数据的音量降低后，音量恢复至无增益状态所用的时间。设定起音时间和释音时间后，根据起音时间和/或释音时间调节音频数据的音量。具体地，根据目标声压级与耳机输出的声压级的差值确定目标音量与原始音量之间的差值，也即确定音量调节的差值，根据音量调节的差值确定音量调节的目标增益，在起音时间内将增益从0逐渐降低至目标增益，对应地，音频数据的音量从原始音量降低至目标音量。在降低至目标音量后，若音频数据的原始音量降低，则不再需要增益，在释音时间内将增益从目标增益逐渐增加至0，对应地，音频数据的音量恢复至无增益状态。例如，设定起音时间为1ms，释音时间为1ms，原始音量为
‑
3db，目标音量为
‑
6db，则需要增加一个
‑
3db的增益，在1ms内将增益从0db逐渐降低至
‑
3db。在增益降低至
‑
3db后，若原始音量为
‑
6db，则不需要增益，在1ms内将增益从
‑
3db逐渐增加至0db。
80.由于音量从原始音量调整至目标音量需要一定的时间，因此对音频数据的音量调节有一定的滞后性。通过设定增益超前作用时间，在增益超前作用时间之前开始调整音量，使得增益在音频数据播放之前生效，即可降低音量调节导致的滞后性的影响。在另一种可能的实现方式中，也可以设定延迟时间，在调节音频数据的音量前，根据延迟时间对音频数据进行延迟缓冲处理，使音频数据延迟输出，从而可以防止数字信号对应的振幅突然变化
导致的pop噪音，用户听到的声音的音量即为目标音量。
81.上述实施例中，获取输入耳机的音频数据以及目标声压级，根据音频数据确定耳机输出的声压级，确定目标声压级与耳机输出的声压级之间的差值，根据差值调节音频数据的音量。由于输入耳机的音频数据对应的信号幅度随着时间是不断变化的，因此，对应的耳机输出的声压级在各时刻也不同，根据目标声压级与耳机输出的声压级的差值调整音频数据的音量，可以实现对音频数据的音量的实时调整，相对于通过限制输出电压的方式来调节音量，根据目标声压级实时调整音频数据的音量可以降低音频数据的失真，提高音频播放的音质。
82.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
83.对应于上文实施例所述的音量调节方法，图2示出了本技术实施例提供的音量调节装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
84.如图2所示，音量调节装置包括，
85.获取模块10，用于获取输入耳机的音频数据以及目标声压级；
86.计算模块20，用于根据所述音频数据确定耳机输出的声压级；
87.调节模块30，用于确定所述目标声压级与所述耳机输出的声压级之间的差值，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
88.在一种可能的实现方式中，所述计算模块20具体用于：
89.根据所述音频数据以及所述耳机的频率响应确定鼓膜参考点的声压级，将所述鼓膜参考点的声压级作为所述耳机输出的声压级。
90.在一种可能的实现方式中，所述计算模块20具体用于：
91.根据所述音频数据确定鼓膜参考点的声压级；
92.对所述鼓膜参考点的声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级；
93.将所述频率加权声压级作为所述耳机输出的声压级。
94.在一种可能的实现方式中，所述计算模块20具体用于：
95.根据所述音频数据确定对应的散射场声压级，将所述散射场声压级作为所述耳机输出的声压级。
96.在一种可能的实现方式中，所述计算模块20具体用于：
97.根据所述音频数据确定对应的散射场声压级；
98.对所述散射场声压级进行频率加权处理，得到频率加权声压级；
99.将所述频率加权声压级作为所述耳机输出的声压级。
100.在一种可能的实现方式中，所述调节模块30具体用于：
101.根据所述差值以及预设的起音时间和/或释音时间调节所述音频数据的音量。
102.在一种可能的实现方式中，所述调节模块30还用于：
103.根据预设的延迟时间对所述音频数据进行延迟缓冲处理。
104.在一种可能的实现方式中，所述调节模块30具体用于：
105.若所述目标声压级小于所述耳机输出的声压级，根据所述差值调节所述音频数据的音量。
106.在一种可能的实现方式中，所述输入耳机的音频数据为待播放的音频的数字信号。
107.需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
108.图3是本技术实施例三提供的耳机的示意图。如图3所示，该实施例的耳机包括：处理器11、存储器12以及存储在所述存储器12中并可在所述处理器11上运行的计算机程序13。所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述音量调节方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s103。或者，所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示获取模块10至调节模块30的功能。
109.示例性的，所述计算机程序13可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器12中，并由所述处理器11执行，以完成本技术。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序13在所述耳机中的执行过程。
110.所述处理器11可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
111.所述存储器12可以是所述耳机的内部存储单元，例如耳机的硬盘或内存。所述存储器12也可以是所述耳机的外部存储设备，例如所述耳机上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器12还可以既包括所述耳机的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器12用于存储所述计算机程序以及所述耳机所需的其他程序和数据。所述存储器12还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
112.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
113.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
114.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
115.集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
116.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
117.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。