K歌系统原音动态调节方法和装置
本申请涉及一种K歌系统原音动态调节方法和装置。所述方法包括：对音源输入信号进行带通滤波提取人声频段信号；对所述人声频段信号进行能量检测，得到人声频段信号RMS值；对麦克风输入信号进行能量检测，得到麦克风信号RMS值；根据所述人声频段信号RMS值和所述麦克风信号RMS值计算自动增益系数；根据所述自动增益系数、所述人声频段信号以及所述音源输入信号进行音源信号重构，得到重构音源信号；将所述重构音源信号和所述麦克风输入信号分别进行音量控制后相加，得到输出信号。本方法可以根据麦克风输入的幅值调整背景音乐中原音的增益，又可以解决在控制背景音乐增益时出现忽大忽小的问题。
发明专利
CN202311237668.3
2023-09-25
CN116994545A
2023-11-03
G10H1/00(2006.01)
苏州至盛半导体科技有限公司
丁双喜;曹华
215200 江苏省苏州市吴江区江陵街道长安路2358号吴江科技创业园综合楼
长沙国科天河知识产权代理有限公司
唐品利
江苏;32
1.一种K歌系统原音动态调节方法，其特征在于，所述方法包括： 对音源输入信号进行带通滤波提取人声频段信号； 对所述人声频段信号进行能量检测，得到人声频段信号RMS 值； 对麦克风输入信号进行能量检测，得到麦克风信号RMS 值； 根据所述人声频段信号RMS 值和所述麦克风信号RMS 值计算自动增益系数； 根据所述自动增益系数、所述人声频段信号以及所述音源输入信号进行音源信号重构，得到重构音源信号； 将所述重构音源信号和所述麦克风输入信号分别进行音量控制后相加，得到输出信号。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述自动增益系数、所述人声频段信号以及所述音源输入信号进行音源信号重构，得到重构音源信号，包括： 对所述音源输入信号分别进行高通滤波和低通滤波，得到所述音源输入信号的高频信号和低频信号； 将所述自动增益系数和所述人声频段信号相乘得到的信号和所述音源输入信号的高频信号和低频信号相加，得到重构音源信号。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述人声频段信号RMS 值和所述麦克风信号RMS 值计算自动增益系数，包括： 设置M个预设阈值，各个预设阈值的关系为： ； 其中，为第M个预设阈值，/>、/>分别为第2个、第1个预设阈值； 根据M个预设阈值将能量区间划分为M+1个连续的RMS值区间，并给每个RMS值区间设置一个权重系数； 判断所述麦克风信号RMS 值所处的RMS值区间； 根据所述麦克风信号RMS 值所处的RMS值区间对应的权重系数、所述麦克风信号RMS值以及所述人声频段信号RMS 值，确定增益值为： ； 其中，为增益值，/>为第m个RMS值区间的权重系数，/>为所述麦克风信号RMS 值，为所述人声频段信号RMS 值，/>为第m个预设阈值，/>为第m-1个预设阈值，m为大于0小于等于M的整数，M为大于0的整数； 将所述增益值进行平滑处理后，得到自动增益系数。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述自动增益系数、所述人声频段信号以及所述音源输入信号进行音源信号重构，得到重构音源信号，包括： 将所述音源输入信号与所述自动增益系数和所述人声频段信号相乘得到的信号相减，得到重构音源信号。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述人声频段信号RMS 值和所述麦克风信号RMS 值计算自动增益系数，包括： 设置M个预设阈值，各个预设阈值的关系为： ； 其中，为第M个预设阈值，/>、/>分别为第2个、第1个预设阈值； 根据M个预设阈值将RMS电压范围划分为M+1个连续的RMS值区间，并给每个RMS值区间设置一个权重系数； 判断所述麦克风信号RMS 值所处的RMS值区间； 根据所述麦克风信号RMS 值所处的RMS值区间对应的权重系数、所述麦克风信号RMS值以及所述人声频段信号RMS 值，确定增益值为： ； 其中，为增益值，/>为第m个RMS值区间的权重系数，/>为所述麦克风信号RMS 值，为所述人声频段信号RMS 值，/>为第m个预设阈值，/>为第m-1个预设阈值，m为大于0小于等于M的整数，M为大于0的整数； 将所述增益值进行平滑处理后，得到自动增益系数。 6.一种K歌系统原音动态调节装置，其特征在于，所述装置包括：带通滤波器、第一能量检测模块、第二能量检测模块、自动增益处理模块、音源信号重构模块，第一音量控制模块、第二音量控制模块以及第一加法器； 所述带通滤波器的输入端用于接收音源输入信号，其输出端与所述第一能量检测模块和所述音源信号重构模块的输入端连接，所述第一能量检测模块的输出端与所述自动增益处理模块的一个输入端连接；所述第二能量检测模块的输入端用于接收麦克风输入信号，其输出端与所述自动增益处理模块的另一个输入端连接，所述自动增益处理模块的输出端与所述音源信号重构模块的另一个输入端连接，所述音源信号重构模块的第三个输入端用于接收音源输入信号，所述音源信号重构模块的输出端与第一音量控制模块的输入端连接，所述第二音量控制模块的输入端用于接收所述麦克风输入信号，所述第一音量控制模块和所述第二音量控制模块的输出端均与所述第一加法器连接，所述第一加法器的输出端用于信号输出； 所述自动增益处理模块，用于根据第二能量检测模块输出的麦克风信号RMS 值和第一能量检测模块输出的人声频段信号RMS 值，计算自动增益系数； 所述音源信号重构模块，用于根据所述人声频段信号RMS 值、所述自动增益系数以及所述音源输入信号进行音源信号重构，得到重构音源信号。 7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述音源信号重构模块包括：高通滤波器、低通滤波器、乘法器以及第二加法器； 所述高通滤波器和所述低通滤波器的输入端均用于接收所述音源输入信号，其输出端分别与所述第二加法器的两个输入端连接，所述乘法器的输入端与所述自动增益处理模块的输出端连接，所述乘法器的输出端与所述第二加法器的第三个输入端连接，所述第二加法器的输出端与所述第一音量控制模块的输入端连接。 8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述自动增益处理模块包括N条由比较器和增益计算器组成的增益计算支路、1个第三加法器和1个平滑处理模块；其中N为大于0的整数； 每条所述增益计算支路的比较器的两个输入端分别与所述第一能量检测模块和所述第二能量检测模块的输出端连接，每条所述增益计算支路的比较器的第一输出端与对应增益计算器输入端连接，第一条所述增益计算支路的比较器的第二输出端与第二条所述增益计算支路的比较器的使能端连接，第二条所述增益计算支路的比较器的第二输出端与第三条所述增益计算支路的比较器的使能端连接，依次类推第N-1条所述增益计算支路的比较器的第二输出端与第N条所述增益计算支路的比较器的使能端连接，每条所述增益计算支路的增益计算器的输出端均与所述第三加法器的输入端连接，所述第三加法器的输出端与所述平滑处理模块的输入端连接，所述平滑处理模块的输出端与所述乘法器的输入端连接； 如果所述增益计算支路多于1条时： 对于前N-1条所述增益计算支路，当所述麦克风信号RMS 值小于等于该支路中比较器对应的预设阈值时，则使能下一条所述增益计算支路中的比较器开始工作；当所述麦克风信号RMS 值大于该支路中比较器对应的预设阈值时，则对应所述增益计算器输出的增益值为： ； 其中，为第/>条所述增益计算支路输出的增益值，/>为第/>条所述增益计算支路的权重系数，/>为麦克风信号RMS值，/>为人声频段信号RMS 值，/>为第/>条所述增益计算支路的比较器的预设阈值，/>为大于0小于等于N-1的整数； 对于第N条所述增益计算支路，对应所述增益计算器输出的增益值为： ； 其中，为第N条所述增益计算支路输出的增益值，/>为第N条所述增益计算支路的权重系数，/>为第N条所述增益计算支路的比较器的预设阈值； 如果所述增益计算支路只有1条时，所述增益计算支路对应所述增益计算器输出的增益值为： ； 所述第三加法器用于将所有增益计算器输出的增益值相加后传输到所述平滑处理模块，所述平滑处理模块用于对相加后的增益值进行平滑处理，得到自动增益系数。 9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述音源信号重构模块包括：第一乘法器以及减法器； 所述第一乘法器的一个输入端与所述自动增益处理模块的输出端连接，所述第一乘法器的另一个输入端与所述带通滤波器的输出端连接，所述第一乘法器的输出端与所述减法器的第一输入端连接，所述减法器的另一个输入端用于接收音源输入信号，所述减法器的输出端与所述第一音量控制模块的输入端连接。 10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述自动增益处理模块包括N条由比较器和增益计算器组成的第一增益计算支路、1个第五加法器和1个第一平滑处理模块；其中N为大于0的整数； 每条所述第一增益计算支路的比较器的两个输入端分别与所述第一能量检测模块和所述第二能量检测模块的输出端连接，每条所述第一增益计算支路的比较器的第一输出端与对应增益计算器输入端连接，第一条所述第一增益计算支路的比较器的第二输出端与第二条所述第一增益计算支路的比较器的使能端连接，第二条所述第一增益计算支路的比较器的第二输出端与第三条所述第一增益计算支路的比较器的使能端连接，依次类推第N-1条所述第一增益计算支路的比较器的第二输出端与第N条所述第一增益计算支路的比较器的使能端连接，每条所述第一增益计算支路的增益计算器的输出端均与所述第五加法器的输入端连接，所述第五加法器的输出端与所述第一平滑处理模块的输入端连接，所述第一平滑处理模块的输出端与所述第一乘法器的输入端连接； 如果所述增益计算支路多于1条时： 对于前N-1条所述第一增益计算支路，当所述第二能量检测模块输出的所述麦克风信号RMS 值小于等于该支路中比较器对应的预设阈值时，则使能下一条所述增益计算支路中的比较器开始工作；当所述麦克风信号RMS 值大于该支路中比较器对应的预设阈值时，则对应所述增益计算器输出的增益值为： ； 其中，为第i条所述增益计算支路输出的增益值，/>为第i条所述增益计算支路的权重系数，/>为麦克风信号RMS 值，/>为第一能量检测模块输出的人声频段信号RMS 值，/>为第i条所述增益计算支路的比较器的预设阈值，i为大于0小于等于N-1的整数； 对于第N条所述增益计算支路，对应所述增益计算器输出的增益值为： ； 其中，为第N条所述增益计算支路输出的增益值，/>为第N条所述增益计算支路的权重系数，/>为第N条所述增益计算支路的比较器的预设阈值； 如果所述增益计算支路只有1条时，所述增益计算支路对应所述增益计算器输出的增益值为： ； 所述第五加法器用于将所有增益计算器输出的增益值相加后传输到所述第一平滑处理模块，所述第一平滑处理模块用于对相加后的增益值进行平滑处理，得到自动增益系数。