[發明專利]一種基于滑動增益的語音自動增益和動態范圍控制方法

有效

• 申請號: 200810203160.0
• 申請日: 2008-11-21
• 公開（公告）號: CN101740037A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 張偉彬
• 申請（專利權）人: 聯芯科技有限公司
• 主分類號: G10L21/02
• 分類號: G10L21/02;H03G3/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

【技術領域】

本發明涉及語音增強技術領域，特別是涉及一種基于滑動增益的語音自動 增益和動態范圍控制方法。

【背景技術】

在通信過程中，網絡下發的語音數據的幅度有大有小，特別是不同的聲訊 服務的音量差別很大。假如不在終端的下行鏈路中增加自動增益控制和動態范 圍控制模塊，那么當下行音量很小的時候用戶聽不清聲音，當下行的音量很大 的時候又可能導致破音，嚴重影響用戶的聽覺感受。當采用數字音頻信號作為 處理對象時，輸入輸出信號都是線性PCM數據。終端處理線性PCM數據的時 候一般以幀為單位來進行處理或傳輸，幀是指一段持續時間內的PCM數據的 集合。

目前在終端音頻鏈路中自動增益和動態范圍控制一般分開實現，數據首先 通過自動增益控制模塊，對小信號進行放大處理，對大信號進行縮小處理；然 后再經過動態范圍控制模塊，把信號限制在某一個范圍之內。

當自動增益控制模塊接收到一幀語音數據：speech(n)，n＝0，2，3，...，N-2，N— 1，其中N表示幀長度。首先搜索最近S秒(S為一可調節的參數)內語音數 據的最大幅度值AMP，然后根據此幅度值和預先設定的期望值X計算當前幀 的期望增益gama，一般采用下面的方法計算：

gama=X/AMP---(1)]]>

由于采用以幀為單位對信號進行處理，因此必須對幀與幀之間不同的增益 進行平滑，得到當前幀的期望增益以后，就可以計算當前幀的每個采樣點的增 益：

β(n)＝α*β(n-1)+(1-α)*gama，n＝0，1，2，...，N-1???????(2)

其中α是一遺忘因子，β(-1)表示上一幀最后一個采樣點的增益值。計算 了β(n)以后，就可以得到自動增益控制的輸出如下：

speech(n)＝speech(n)*β(n)，n＝0，1，2，...，N-1???????(3)

動態范圍控制模塊是為了保證語音信號的最大幅度在某一個預先設定的 范圍之內。類似于自動增益控制算法，當收到一幀語音數據：speech(n)， n＝0，2，3，...，N-2，N—1，其中N表示幀長度。首先搜索最近T秒(一可調節的參 數，且可能與S不同)內語音數據的最大幅度值MAX，然后根據此幅度值和 預先設定的期望值Y計算當前幀的期望增益gama，一般采用下面的方法計算：

gama＝Y/MAX??????????????????????(4)

動態范圍控制不對信號進行放大，因此gama必須限定在(0，1]的范圍之內。 然后用(2)式計算每個采樣點的增益值，最后再使用(3)式計算得到輸出結果。

然而，現有技術存在著如下的缺點：首先，在現有技術中，自動增益控制 和動態范圍控制需要分開實現；其二，運算中需要運用除法和開平方根的運算， 這些運算在DSP芯片上比較難以實現；第三，現有技術需要進行平滑運算， 式子(2)需要每個采樣點都計算一次，而且由于β(n)的計算要依賴于β(n— 1)，難以使用一般DSP的并行運算指令，因此導致整個算法的運算量大。

【發明內容】

為解決上述問題，本發明公開了一種基于滑動增益的語音自動增益和動態 范圍控制方法，本方法既能夠對小信號進行放大并對大信號進行衰減，又能夠 保證輸出信號的幅度都在一個預先設定的范圍之內，且利用滑動增益來實現不 同幀之間不同增益的平穩過渡，也不需要除法和開平方運算，計算量大大減少。 一種基于滑動增益的語音自動增益和動態范圍控制方法，包含如下步驟：

a.設定一期望語音的幅度范圍，該幅度范圍包含一個期望下限和一個期望 上限；

b.設定一增益數組，該增益數組包含有效增益區和無效增益區，所述有效 增益區和無效增益區皆包含若干按照大小順序排列的增益數值和若干按照大 小順序排列的索引，每個索引對應指向一個增益數值；

c.接收當前幀語音數據；