[發明專利]一種音頻自動增益控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201710914562.0
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107659279B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 何利蓉;肖文勇;江彩云
• 申請（專利權）人: 浙江芯勱微電子股份有限公司
• 主分類號: H03G3/30
• 分類號: H03G3/30
• 代理公司: 浙江納祺律師事務所 33257
• 代理人: 鄭滿玉

技術領域

本發明涉及音頻數據處理技術，尤其涉及一種音頻自動增益控制方法及裝置。

背景技術

音頻信號的處理與播放目前已經廣泛應用在各種情景下。在音頻信號處理過程中，由于音頻源不同，所以導致存在不同音頻信號強度不一樣的現象，并伴隨有噪聲。現有的音頻調節方法主要有兩種，一種是用戶通過手動調節輸入音量的大小，進而改變最終輸出的音量，但該方法操作比較繁瑣，且用戶體驗效果差；另一種是音頻自動增益調節方法，但此方法缺少回環濾波處理，不能確保整個自動增益控制系統在增益調整過程中能保持穩定，當遇到較大峰值誤差時，可能會產生阻尼震蕩而使系統發生起伏波動，從而使聲音忽高忽低。

發明內容

針對現有技術的不足，提出一種音頻自動增益控制方法及裝置確保整個自動增益控制系統在增益調整過程中保持穩定，當遇到較大峰值誤差時，不會產生阻尼震蕩而使系統發生波動。

為實現上述目的，本發明提出一種音頻自動增益控制方法，包括以下步驟：

音頻信號經過可編程增益放大器模塊和ADC模塊后輸出待處理的音頻數據；

待處理的音頻數據進入誤差檢測模塊，計算當前幀音頻數據幅度絕對值的最大值和目標幅度峰值的差值，產生誤差信號值err；

誤差信號值err進入回環濾波模塊處理后輸出誤差信號值err_out；

誤差信號值err_out進入增益控制模塊處理，根據誤差信號值err_out絕對值和預設的誤差容限閾值err_th進行比較處理，輸出增益控制參數，反饋給可編程增益放大器模塊，實現音頻信號增益自動控制。

為實現上述目的，本發明還提出一種音頻自動增益控制裝置，包括可編程增益放大器模塊、ADC模塊、誤差檢測模塊、回環濾波模塊、增益控制模塊，其中，音頻信號送入可編程增益放大器模塊和ADC模塊后輸出待處理的音頻數據，將待處理的音頻數據進入誤差檢測模塊，計算當前幀音頻數據幅度絕對值的最大值和目標幅度峰值的差值，產生誤差信號值err，誤差信號值err進入回環濾波模塊處理后輸出誤差信號值err_out，將誤差信號值err_out進入增益控制模塊處理，根據誤差信號值err_out絕對值和預設的誤差容限閾值err_th進行比較處理，產生增益控制參數，反饋給可編程增益放大器，實現音頻信號增益自動控制。

作為一種優選方式，所述的誤差檢測模塊包含以下步驟：

1)將串行輸入的音頻數據按規定的幀步長N個樣點，N的取值范圍為[128,4096],若取值太小，則不能正確地判斷當前音頻信號的幅值水平；若取值太大則系統對信號幅值增益突變的反饋能力較慢，可根據實際情況謹慎選擇；作為一幀，獲取其幅度絕對值的最大值，記為Peak_val；

2)將Peak_val與設定的噪聲閾值N_th進行比較，若Peak_val大于或等于噪聲閾值，則計算當前幀的Peak_val與目標幅度峰值Target_val的差值，記為err；若Peak_val小于噪聲閾值，則表示當前輸入的音頻信號為噪聲，將當前幀的峰值誤差err置為0，可編程增益放大器增益保持不變，不影響系統增益控制；此步驟的err計算公式：

3)設置一個計數器cnt，假設初始值置為cnt0，cnt0的取值范圍為[-128,-4],若值太小，則系統對信號幅值增益突變的反饋能力較慢；若值太大，則系統容易將噪聲判斷為輸入信號突變，影響系統的穩定性；可根據實際情況謹慎選擇，將當前幀的峰值誤差err與預設的誤差容限閾值err_th進行比較，若err大于err_th，且cnt>cnt0,則計數器減1，但其最小值不小于-16；若err小于err_th，且cnt<cnt1,則計數器加1，但其最大值不大于cnt1，其中，cnt1的取值范圍為[4,128],若值太大，則系統對信號幅值增益突變的反饋能力較慢；若值太小，則系統容易將噪聲判斷為輸入信號突變，影響系統的穩定性；可根據實際情況謹慎選擇,cnt計算公式如下：

4)根據步驟3)計數器cnt取值，對峰值誤差進行調整；若計數器值大于或等于0，則表示自動增益控制系統已處于穩定狀態，將err置為0；否則，err保持不變。這樣可以確保自動增益控制系統的茁壯性，避免其在穩定狀態下受噪聲干擾，做出錯誤的處理。此步驟的err計算公式：