CN100471055C - 自动增益控制电路及其增益控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种AGC电路、AGC电路增益控制方法以及用于AGC电路控制方法的程序，并可用于例如作为便携式记录/再现设备的IC记录器，以便改善从IC记录器回放期间听讲话、音乐等的问题。在本发明中，以输入信号的周期为单位检测信号电平(Llcyc)，并在基于信号电平(Llcyc)的平均偏移(Lavg)而对信号电平(Llcyc)进行判断的基础上，切换恢复时间常数(r)。

Description

自动增益控制电路及其增益控制方法

技术领域

本发明涉及一种AGC(auto gain control，自动增益控制)电路、AGC电路增益控制方法和用于AGC电路增益控制方法的程序，并可用于例如作为便携式记录/再现设备运行的IC记录器。构造本发明以便以输入信号的周期为单位检测输入信号的电平，并在关于基于输入信号电平的平均偏移的信号电平检测结果的判断的基础上切换恢复时间常数，从而改善倾听讲话、音乐的问题等。

背景技术

迄今已构造了各种记录设备来通过AGC电路校正音频信号的信号电平。尤其是，例如当通过具有AGC电路的记录设备记录讲话时，在大的信号电平记录近位置处的人的声音，而在小的信号电平记录远位置处的人的声音。如果在适合于近位置处的人的声音的音量再现记录的信号而不校正这些信号电平中的任何一个，则远位置处的人的声音在低的音量被再现从而变得不可能听到。相反，如果在适合于远位置处的人的声音的音量再现记录的信号，则近位置处的人的声音在超高音量被再现，于是近位置处的人的声音变得不可能听到。为此原因，在这种情况下，AGC电路通过根据音频信号的信号电平来校正音频信号的信号电平，将远和近位置处的人的声音校正为将近均等的信号电平。

图18是示出构成这些各种记录设备之一的IC记录器的方框图。在IC记录器1中，麦克风2在记录期间获取各种记录目标的声音并输出音频信号S1，以及放大电路3在记录期间将从麦克风2输出的音频信号放大预定的增益并输出放大后的音频信号S1.模数和数模转换电路(ADDA)4在记录期间对从放大电路3输出的音频信号S1执行模/数转换，并将结果音频数据D1输出到数字信号处理器(DSP)5。在再现(回放)期间，模数和数模转换电路4对从数字信号处理器5输出的音频数据执行数模转换，并将结果音频信号S1输出到第二前向/反向机构6。该第二前向/反向机构6在再现期间将从模数和数模转换电路4输出的音频信号S1放大预定增益，并由该音频信号S1驱动扬声器7。

数字信号处理器5在记录期间对从模数和数模转换电路4输出的音频数据D1执行数据压缩，产生编码数据D2，并将该编码数据D2输出到中央处理单元(CPU)8。在再现期间，数字信号处理器5对从中央处理单元8输出的编码数据D2执行数据扩展并解码音频数据D1，将结果音频数据D1输出到模数和数模转换电路4.存储器9例如由闪存构成，并在记录期间在中央处理单元8的控制下记录并保存从数字信号处理器5输出的编码数据D2。在再现期间，存储器9在中央处理单元8的控制下通过中央处理单元8将保存的编码数据D2输出至数字信号处理器5。中央处理单元8是控制该IC记录器1的控制电路。中央处理单元8响应操作按钮10的操作，指示每个部分执行诸如记录和再现的操作。

以此方式，在IC记录器1中，在放大电路3将麦克风2获取的音频信号S1放大预定增益之后，放大后的音频信号S1被转换为音频数据D1，并且该音频数据D1被压缩并记录在存储器9上。在再现期间，在IC记录器1中，在数字信号处理器5将从存储器9上所记录的编码数据D2解码的音频数据扩展之后，该音频数据被转换为音频信号S1，并且由该音频信号S1驱动扬声器7以便输出再现的声音。

在该IC记录器1中，由数字信号处理器5形成AGC电路，于是由数字信号处理器5在再现期间按上述音频信号处理顺序校正音频数据D1的信号电平。

图19是示出执行再现的数字信号处理器5的结构的方框图。在该数字信号处理器5中，解码器12通过由随机访问存储器构成的缓存器13从中央处理单元8接收保存在连接塞绳9中的编码数据D2，并对编码数据D2执行扩展并输出音频数据D1。可变增益放大电路14经由缓存器15接收从解码器12输出的音频数据D1，并将音频数据D1放大由增益控制电路16指定的预定增益并输出结果音频数据D1。缓存器17存储从可变增益放大电路14输出的音频数据D1并将音频数据D1输出到模数和数模转换电路4。

电平检测电路18检测从增益控制电路16输出的音频数据D1的信号电平，并基于电平检测电路18的信号电平检测结果，增益控制电路16设置可变增益放大电路14的增益，使得电平检测电路18所检测的音频数据D1的信号电平变为预定电平。数字信号处理器5通过执行预定处理程序来处理顺序输入的音频数据D1和编码数据D2，并被构造为具有各种与音频数据和编码数据的处理相关的功能块，从而校正音频信号的信号电平并实现AGC电路的功能。

通过举例方式，AGC电路被构造为根据图20所示的输入-输出特性来校正并输出音频数据D1的信号电平。即，如果音频数据D1的幅值在不高于预定阈值Lth的范围内，则AGC电路输出输入的音频数据D1而不抑制音频数据D1的信号电平，而如果音频数据D1的幅值超过阈值Lth，则AGC电路降低增益并抑制音频数据D1的信号电平。

该AGC电路被构造为将被所谓的恢复时间常数抑制的增益恢复为原始增益以便防止波形失真等。然而，存在由于恢复时间常数AGC电路产生难于听到的音频信号的情况。

如图21A至21C具体示出的，如果例如整体上具有低于阈值Lth的恒定信号电平的输入信号in的信号电平作为脉冲上升并超过阈值Lth(图21A)，AGC电路响应信号电平的脉冲而减小增益，并通过恢复时间常数t R(图21B和21C)逐渐将减小的增益恢复为原始增益。因此，输出信号out的信号电平随信号电平的脉冲上升而急剧下降，并根据恢复时间常数t R逐渐恢复为原始信号电平，于是，如果恢复时间常数t R相对较长，则将降低的信号电平恢复为原始信号电平需要长时间。

因此，如图22A和22B所示，如果在鼓掌期间(如图22A和22B符号“CLAP”所示)在恒定音量记录讲话，则声音被输入信号in的上升间歇抑制，并且如果恢复时间常数t R长，则该抑制的持续时间变长并发生声音中断，于是声音变得难于听到(图22A和22B)。相反，如果恢复时间常数t R短，如图23A和23B所示，可以防止声音中断。然而，如果恢复时间常数t R相对较短，则长共鸣声的信号电平急剧变化，于是，例如当再现音乐时，感觉仿佛在音乐的低音部出现颤音，而在音乐的高音部会感觉到脆声噪声。

因为这个原因，构造AGC电路以便当将要在普通对话期间记录声音时，将恢复时间常数设置为约10毫秒，而当将要记录音乐时，将恢复时间常数设置为约几秒。

在日本待审专利JP-4-2000-151442等中公开了能够切换其恢复时间常数的AGC电路的结构。

然而，即使在以上述方式在讲话和音乐之间切换恢复时间常数的情况下，仍然存在难于听到的问题。即，声音的记录期间，如果恢复时间常数被设置为短，则记录的讲话易于听到，但其音量在鼓掌等之后由于恢复时间常数而瞬间下降，结果记录的讲话仍难于听到。在音乐的记录期间，如果恢复时间常数被设置为长，则记录的音乐变得易于听到，但其音量在鼓掌等之后急剧下降并逐渐恢复为原始音量，结果记录的音乐仍难于听到。

发明内容

考虑到上述问题而构思了本发明，并提供一种能够改善听讲话、音乐等的问题的AGC电路、AGC电路增益控制方法和用于该AGC电路增益控制方法的程序。

为了减轻上述问题，根据本发明的优选实施例，提供一种根据输入信号的信号电平改变增益并校正输入信号的信号电平的AGC电路。该AGC电路包括：信号电平检测装置，用于以输入信号的周期为单位检测输入信号的信号电平并输出信号电平检测的结果；和增益改变装置，用于基于信号电平检测结果，可变地控制用于每个周期的增益，每个周期相应于信号电平检测结果；其中，所述增益改变装置包括：用于在响应输入信号的信号电平的上升而减小增益之后，响应输入信号的信号电平的下降，以恢复时间常数逐渐将增益恢复为相应于信号电平检测结果的增益的装置；和用于基于检测出的信号电平和输入信号的信号电平的平均偏移值的比值与预定阈值的比较结果而切换恢复时间常数的装置。

根据本发明的另一优选实施例，提供一种用于AGC电路的增益控制方法，根据输入信号的信号电平改变增益并校正输入信号的信号电平。该增益控制方法包括：检测步骤，以输入信号的周期为单位检测输入信号的信号电平并输出信号电平检测结果；和增益改变步骤，用于基于信号电平检测结果，可变地控制用于每个周期的增益，每个周期相应于信号电平检测的结果；其中，所述增益改变步骤：在响应输入信号的信号电平的上升而减小增益之后，响应输入信号的信号电平的下降，以恢复时间常数逐渐将增益恢复为相应于信号电平检测结果的增益；和基于检测出的信号电平和输入信号的信号电平的平均偏移值的比值与预定阈值的比较结果而切换恢复时间常数。。

根据本发明的另一优选实施例，提供一种用于AGC电路的增益控制方法的程序，通过使运算处理部件执行预定处理序列，根据输入信号的信号电平改变增益并校正输入信号的信号电平。该处理序列包括：信号电平检测步骤，以输入信号的周期为单位检测输入信号的信号电平并输出信号电平检测结果；和增益改变步骤，基于信号电平检测结果，对相应于信号电平检测结果的每个周期提供增益的可变控制。增益改变步骤在响应输入信号的信号电平的上升而减小增益之后，响应输入信号的信号电平的下降，在恢复时间常数基础上逐渐将减小的增益恢复为相应于信号电平检测结果的增益，并在对基于输入信号的信号电平的平均偏移的信号电平检测结果的判定基础上，切换恢复时间常数。

在根据本发明的优选实施例的AGC电路中，平均偏移值为通过基于先前计算的平均偏移值和信号电平检测结果的加权加法而计算的近似值。

本发明的优选实施例可提供有一种根据输入信号的信号电平改变增益并校正输入信号的信号电平的AGC电路。AGC电路可包括：信号电平检测部件，用于以输入信号的周期为单位检测输入信号的信号电平并输出信号电平检测结果；和增益改变部件，用于基于信号电平检测结果，对相应于信号电平检测结果的每个周期提供增益的可变控制。增益改变部件在响应输入信号的信号电平的上升而减小增益之后，响应输入信号的信号电平的下降，通过恢复时间常数逐渐将减小的增益恢复为相应于信号电平检测结果的增益，并在对基于输入信号的信号电平的平均偏移的信号电平检测结果的判定基础上，切换恢复时间常数。因此，如果信号电平例如几乎瞬时上升，恢复时间常数可被设置为短，以便跟随信号电平上升之后信号电平的下降，而如果信号电平整体上升，则恢复时间常数可被设置为长，从而可以根据输入信号的信号电平的转变而切换时间常数。因此，可以通过防止信号电平被恢复时间常数不必要地抑制，并通过当情况需要时通过恢复时间常数抑制信号电平，而改善听讲话、音乐等的问题。

根据本发明的优选实施例，提供一种能够改善听讲话、音乐等的问题的AGC电路、AGC电路控制方法和用于AGC电路控制方法的程序。

根据本发明的优选实施例，可以改善听讲话、音乐等的问题。本发明可用于例如IC记录器。

附图说明

从结合附图对本发明的目前优选示范实施例的下述描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将会更加明显，其中：

图1是示出根据本发明的优选实施例的IC记录器中的数字信号处理器的处理序列的流程图；

图2是示出根据本发明的优选实施例的IC记录器的方框图；

图3是示出图1的处理中的AGC电路的输入-输出特性的特性曲线图；

图4A和4B是有助于描述图1的处理的时间图；

图5是示出图1的处理的继续的流程图；

图6是有助于描述根据图1的处理的移动平均的时间图；

图7A和7B是有助于描述恢复时间常数的示意图；

图8是有助于描述图1的处理序列中使用的变量Lrecv的时间图；

图9是有助于描述设置增益用于小的信号电平的特性曲线图；

图10是有助于描述单调增加的信号电平的举例的时间图；

图11是有助于描述图10的举例中的增益设置的特性曲线图；

图12是有助于描述变量Lrecv的更新的时间图；

图13是示出信号电平的下降大的情况的时间图；

图14是示出信号电平的下降小的情况的时间图；

图15是示出各个周期的信号电平和信号电平的平均值之间的关系的时间图；

图16A和16B是示出图15的关系和恢复时间常数之间的关系的示意图；

图17是示出音频数据的再现方式的信号波形图；

图18是示出传统IC记录器的方框图；

图19是示出在图18的IC记录器中执行再现的数字信号处理器的功能方框图；

图20是示出图19的AGC电路的输入-输出特性的特性曲线图；

图21A、21B和21C是有助于描述信号电平由于恢复时间常数而变化的信号波形图；

图22A和22B是有助于描述信号电平由于长的恢复时间常数而变化的信号波形图；以及

图23A和23B是有助于描述信号电平由于短的恢复时间常数而变化的信号波形图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

(优选实施例的第一举例)

(1)优选实施例的第一举例的构成

图2是示出根据本发明的第一优选实施例的IC记录器的方框图。在IC记录器11中，麦克风12在记录期间获取记录目标的各种声音并输出音频信号S1，以及模数转换电路(AD)14在记录期间执行音频信号S1的模/数转换并将结果音频数据D1输出到数字信号处理器(DSP)15。

数字信号处理器15在记录期间对从模数转换电路14输出的音频数据D1执行数据压缩并生成编码数据D2，并将该编码数据D2输出到中央处理单元(CPU)18。在再现期间，数字信号处理器15对从中央处理单元18输出的编码数据D2执行数据扩展并解码音频数据D1，并校正该音频数据D1的信号电平，并将结果音频数据D1输出到数/模转换电路(DA)17。存储器19由例如使用闪存的存储卡构成，在记录期间在中央处理单元18的控制下，记录并保存从数字信号处理器15输出的编码数据D2。在再现期间，存储器19在中央处理单元18的控制下，将保存的编码数据D2经由中央处理单元18输出到数字信号处理器15。中央处理单元18是一种控制该IC记录器11的操作的控制电路。中央处理单元18响应操作按钮20的操作，指示每个部分执行诸如记录和再现的操作，并使用液晶显示屏经由显示部分21显示各种操作莱单。

数/模转换电路17在再现期间执行从数字信号处理器15输出的音频数据D1的数/模转换，并通过结果音频信号S1驱动扬声器22。

以此方式，在IC记录器11中，在麦克风12所获取的音频信号S1被转换为音频数据D1之后，该音频数据D1被压缩并记录在存储器19上。在再现期间，在IC记录器11中，在从存储器19上所记录的编码数据D2解码的音频数据D1被数字信号处理器15扩展之后，该音频数据D1被转换为音频信号S1，以及扬声器22被该音频信号驱动以便输出再现的声音。

在该IC记录器11中，由数字信号处理器15形成AGC电路，于是在再现期间由数字信号处理器15以上述音频信号处理序列校正音频数据D1的信号电平。

即，数字信号处理器15包括随机访问存储器(RAM)15A，数字信号处理器15经由该随机访问存储器(RAM)15A与模数转换电路14、中央处理单元18以及数/模转换电路17通信音频数据D1和编码数据D2，数字信号处理器15还包括数字信号处理器核心15B，该数字信号处理器核心是一种运算处理部件并执行预定的处理程序以处理这些音频数据D1和编码数据D2。该数字信号处理器核心15B被构造为具有下列功能块：编码器15BA，用于对音频数据D1执行数据压缩并生成编码数据D2；解码器15BB，用于对编码数据D2执行数据扩展并解码音频数据D1；以及AGC电路15BC，用于校正音频数据D1的信号电平。通过预先安装来提供该处理程序，但也可以通过经由网络下载或由记录介质来提供。诸如存储卡、磁盘和光盘的各种记录介质可用于所述记录介质。

数字信号处理器15被构造为在与AGC电路15BC相关的处理中，通过使用AGC电路15BC中内置的内部随机访问存储器中所提供的AGC系数转换表15C的增益系数来校正音频数据D1的信号电平。构造该AGC系数转换表15C以便根据AGC电路15BC的输入电平将用于校正音频数据D1的信号电平的增益记录在该AGC系数转换表15C上。在第一优选实施例中，由图3所示的输入-输出特性来定义该增益。即，在其中输入电平等于或低于预定阈值Lth的输入-输出特性的范围内，使输出电平与输入电平成比例上升，于是基于该比例的增益被设置为增益1。在其中输入电平超过阈值Lth的范围内，使增益随着输入电平的增加而逐渐更低，于是输出电平被保持在阈值Lth。

图1和5是示出该数字信号处理器15的AGC电路15BC的处理序列的流程图。当用户操作操作按钮20以指示IC记录器11再现记录在存储器19上的编码数据D2时，数字信号处理器15在中央处理单元18的控制下，开始与解码器15BB相关的处理序列和图1所示的处理序列，并以同时和并行的方式执行这些处理序列。

即，当数字信号处理器15开始图1所示的处理序列时，数字信号处理器15从步骤SP1进行到步骤SP2并初始化将在该处理中使用的一组变量。如图4A和4B所示，将数字信号处理器15构造为将音频数据D1的信号波形经过零(经过0)并上升直到信号波形再次经过零并上升的周期设置为音频数据D1的一个周期，并以该周期为单位处理音频数据D1。在变量组中，变量i是从处理的开始时间，指定与将被处理的目标相关的音频数据的周期的变量。在步骤SP2的初始化处理中，变量i被设置为值0。

变量kxa是用于更新后面将描述的变量Lrecv的乘法值。在步骤SP2中，变量kxa被初始化为值1。变量r是指定恢复时间常数的变量，以及在第一实施例中，准备了两个恢复时间常数，即指示短时间的恢复时间常数rFast和指示长时间的恢复时间常数rSlow。在步骤SP2中，变量r被初始化为指定指示长时间的恢复时间常数rSlow。恢复时间常数rSlow和恢复时间常数rFast分别被分配几十毫秒和几毫秒。

变量Lavg是指示音频数据D1的信号电平的平均值的变量。如图6所示，数字信号处理器15计算音频数据D1在包含变量i所指定的周期的音频数据D1的预定数目连续周期上信号电平的平均偏移Lavg，并基于平均偏移Lavg而确定在变量i所指定的周期上信号电平Llcyc(i)的上升，并切换恢复时间常数r。通过该初始化处理，平均偏移Lavg被初始化为0。另外，可在包括中心周期，即变量i所指定的周期以及中心周期前后的周期的预定数目周期上计算平均偏移Lavg，或者也可以在包括变量i所指定的周期作为开始周期或结束周期的预定数目的周期上计算平均偏移Lavg。如果在其结束周期是变量i所指定的周期的预定数目的周期上计算平均偏移Lavg，则所述周期不包括与后续处理相关的周期，于是可以消除读取前期间音频数据D1的采样数目以简化处理。相反，如果在其开始周期是变量i所指定的周期的预定数目的周期上计算平均偏移Lavg，则读取前期间音频数据D1的采样数目增加并且处理变得复杂，但是可以准确地预测所述开始周期之后的音频数据D1的信号电平的变化，从而可以更加适当地执行AGC电路15BC中的增益控制。另外，在本发明的第一实施例中，通过在其结束周期是变量i所指定的周期的预定数目的周期上计算平均偏移Lavg，简化了处理。

变量Lrecv被分配由变量i所指定的一个周期上的恢复时间常数r所确定的信号电平。更具体的，如分别示出恢复时间常数为短(rFast)和恢复时间常数为长(rSlow)的图7A和7B所示，在由变量i指定的周期的信号电平Llcyc(i)由于图7A和7B所示的恢复时间常数而表现为衰减特性的情况下，由于该衰减特性信号电平的初始值被分配给变量Lrecv。在第一优选优选实施例中，假定基于该衰减特性的信号电平线性降低，并且衰减特性由使用线性函数的近似表示，于是处理被简化相应于近似的量。变量Lrecv被该初始化处理设置为值0。

在以上述方式初始化每个变量之后，数字信号处理器15进行到步骤SP3并检测变量i(图4B)所指定的周期上音频数据D1的信号电平Llcyc(i)。在第一实施例中，变量i所指定的周期内的最大幅值被分配给信号电平Llcyc(i)，从而可以减小运算吞吐量以简化处理。换言之，可以将根据音频数据D1的一个周期内的最大幅值变化的各种参考值用于该一个周期内的信号电平Llcyc(i)，以及例如，音频数据D1的一个周期上的各个样值的平方和、各个样值的绝对值的和、各个样值的平均值、或峰值的绝对值可被用于信号电平Llcyc(i)。另外，变量istart(i)和变量iend(i)分别指示i所指定的周期的开始时间和结束时间。

以上述方式检测音频数据D1的信号电平Llcyc(i)之后，数字信号处理器15进行到步骤SP4并确定基于变量Lrecv的信号电平是否超过阈值Lth。如果数字信号处理器15获得否定结果，则数字信号处理器15进行到步骤SP5。

在此，数字信号处理器15计算变量i所指定的周期上的平均偏移Lavg。数字信号处理器15被构造为计算其结束周期是变量i所指定的周期的预定数目的周期上信号电平的平均偏移Lavg，并通过使用被加权系数0.9加权的迄今为止计算的平均偏移Lavg和在步骤SP3中计算并被加权系数0.1加权的信号电平Llcyc(i)的加权和的近似计算来计算平均偏移Lavg，从而简化处理相应于近似计算的量。换言之，在平均偏移Lavg的这种计算中，可以将指示包括变量i所指定的周期的多个连续周期上音频数据D1的平均信号电平的各种参考值用于平均偏移Lavg，以及例如，这些周期上音频数据D1的各个样值的平方的和、各个样值的绝对值的和、各个样值的平均值、或音频数据D1的幅值的绝对值可被用于平均偏移Lavg。

然后，数字信号处理器15进行到步骤SP6并确定步骤SP3中计算的变量i所指定的周期上音频数据D1的信号电平Llcyc(i)是否超过基于经过步骤SP4的处理的变量Lrecv的信号电平。在这种情况下，由于变量Lrecv的初始值被设置为0，数字信号处理器15获得肯定回答，并从步骤SP5进行到步骤SP7，并通过恢复时间常数再次初始化变量Lrecv。以下面的方式执行步骤SP7的该初始化处理：将基于图8中的后缀“新”所示的变量Lrecv的信号电平设置为变量i所指定的周期上的信号电平Llcyc(i)。数字信号处理器15还将AGC电路的增益k x设置为增益1。

在下一步骤SP8中，数字信号处理器15将步骤SP3中计算的信号电平Llcyc(i)除以步骤SP5中计算的平均偏移Lavg并使用阈值Ratio0做出判决，从而确定基于变量i所指定的周期的信号电平是否急剧上升。如果音频数据D1的信号电平保持在基本上恒定的信号电平，则数字信号处理器15在步骤SP8中获得否定结果，并从步骤SP8进行到步骤SP9。在步骤SP9中，数字信号处理器15将恢复时间常数设置为指示长时间的恢复时间常数rSlow。

在下一步骤SP10中，数字信号处理器15确定基于变量Lrecv的信号电平是否不高于阈值Lth。如果数字信号处理器15获得肯定结果，则数字信号处理器15从步骤SP10进行到步骤SP11，并基于步骤SP3中计算的变量i所指定的周期上音频数据D1的信号电平Llcyc(i)访问AGC系数转换表15C，并将相应于该信号电平Llcyc(i)的增益G(Llcyc(i))设置为增益kx。

在下一步骤SP12中，数字信号处理器15通过该增益kx来校正变量i所指定的一个周期上音频数据D1的信号电平din(k)，并执行该一个周期上音频数据D1的AGC处理。在下一步骤SP13中，数字信号处理器15增加变量i并将要处理的周期切换到随后的一个周期。此后，数字信号处理器15返回至步骤SP3并开始处理随后一个周期。

因此，在音频数据D1的信号电平在每个连续周期内保持单调增加而不高于阈值Lth的情况下，如图8中的周期i-5至i-3、i-2至i、以及i+2至i+4，数字信号处理器15对于连续周期的每一个重复步骤SP3-SP4-SP5-SP6-SP7-SP8-SP9-SP10-SP11-SP12-SP13-SP3的处理序列，并顺序地将音频数据D1的每个样值乘以值1，同时更新与衰减曲线相关的变量Lrecv，从而在与输入电平成比例的输出电平输出音频数据D1，如图9所示。

另外，在连续周期的每一个上的音频数据D1的信号电平不高于阈值Lth，并且在诸如图8中所示的周期i-2、i+1和i+2的任何一个的周期上信号电平与紧接着的前一周期相比下降的情况下，数字信号处理器15在步骤SP3-SP4-SP5-SP6-SP7-SP8-SP9-SP10-SP11-SP12-SP13-SP3的处理序列中的步骤SP6中获得否定结果。因此，数字信号处理器15从步骤SP6直接进行到步骤SP10，而不执行变量Lrecv的更新处理或对变量i所指定的周期上信号电平的上升作出判决。

因此，在信号电平Llcyc(i)不高于阈值Lth且信号电平Llcyc(i)与紧接着的前一周期相比上升的情况下，数字信号处理器15通过执行步骤SP3-SP4-SP5-SP6-SP7-SP8-SP9-SP10-SP11-SP12-SP13-SP3的处理序列而在输入电平输出音频数据D1。

同样在这种情况下，数字信号处理器15利用如图9所示与输入电平具有成比例关系的输入-输出特性来输出音频数据D1。

相反，当数字信号处理器15重复具有高于阈值Lth的信号电平的音频数据D1的处理时，如果数字信号处理器15收到如图10所示包含超过阈值Lth的信号电平Llcyc(i)的周期，则数字信号处理器15在步骤SP7的该重复处理中，将变量Lrecv设置为超过阈值Lth的信号电平Llcyc(i)并在步骤SP10中获得否定结果。在这种情况下，数字信号处理器15从步骤SP10进行到步骤SP15，并基于变量i所指定的周期上的信号电平Llcyc(i)访问AGC系数转换表15C，并将基于该信号电平Llcyc(i)的增益G(Lrecv)设置为增益kx。然后，在步骤SP12中，数字信号处理器15通过增益kx来校正该周期i上音频数据D1的信号电平，然后返回到步骤SP3。

因此，在这种情况下，如图11所示，数字信号处理器15基于输入-输出特性的饱和范围校正音频数据D1的信号电平，并输出结果。

在以上述方式将变量Lrecv设置为超过阈值Lth的信号电平Llcyc(i)的情况下，数字信号处理器15返回到步骤SP3，并在下面的步骤SP4中，因为基于变量Lrecv(在变量i+1所指定的周期上)的信号电平超过阈值Lth而获得肯定结果。数字信号处理器15进行到步骤SP16。

在步骤SP16中，数字信号处理器15通过恢复时间常数r所指定的衰减特性来更新变量Lrecv。在这种情况下，数字信号处理器15在将被用于更新变量Lrecv的乘法值kxa的基础上，假定根据恢复时间常数r所指定的倾角而线性变化的信号电平的衰减特性，并根据该衰减特性，计算变量i所指定的周期的结束时间iend(i)的变量kxa，该周期基于变量kxa开始。数字信号处理器15还将变量Lrecv乘以计算出的乘法值kxa，并计算可在周期i的结束时间iend(i)获得的信号电平Lrecv(新)，其中，在该周期i基于变量Lrecv的信号电平被恢复时间常数r所指定的衰减特性衰减，如图12所示。

数字信号处理器15以此方式更新变量Lrecv，并进行到步骤SP5。数字信号处理器15在步骤SP5中计算平均偏移Lavg，并进行到步骤SP6。在步骤SP6中，如果与更新变量Lrecv的处理相关的周期i上音频数据D1的信号电平不低于基于更新后的变量Lrecv的信号电平，则数字信号处理器15从步骤SP6进行到步骤SP7，并再次更新以此方式更新的变量Lrecv(如图12中的Lrecv(新2)所示)，并将变量kxa设置为原始值1.然后，数字信号处理器15进行到步骤SP8。

因此，如图10所示，在变量i至i+5的周期上，数字信号处理器15将音频数据D1的信号电平抑制为阈值Lth的信号并输出结果音频数据D1，同时通过重复步骤SP3-SP4-SP16-SP5-SP6-SP7-SP8-SP9-SP10-SP11-SP12-SP13-SP3的处理序列而在步骤SP7中再次更新步骤SP16中更新后的变量Lrecv。

在如图13所示，信号电平Llcyc(i)增加超过阈值Lth然后下降，并且基于与恢复时间常数r的衰减曲线相关的变量Lrecv的信号电平高于每个周期上的信号电平Llcyc的情况下，数字信号处理器15在步骤SP6中获得否定结果，并进行到步骤SP10，而不在步骤SP7中再次更新步骤SP16中更新的变量Lrecv。在步骤SP10中，数字信号处理器15根据恢复时间常数r的衰减曲线，在每个周期的结束时间的信号电平的基础上，顺序更新变量Lrecv。然后，在步骤SP15中，数字信号处理器15从AGC系数转换表15C中，选择相应于基于变量Lrecv的信号电平的增益kx，并通过该增益kx来校正音频数据D1的增益。

在如图14所示信号电平Llcyc增加超过阈值Lth然后下降并且基于与恢复时间常数r的衰减曲线相关的变量Lrecv的信号电平低于每个周期(在周期i+1的情况下)上的信号电平Llcyc的情况下，数字信号处理器15在步骤SP6中获得肯定结果并在步骤SP16中再次更新变量Lrecv，从而数字信号处理器15通过相应于同一周期上音频数据D1的信号电平Llcyc的增益，抑制周期i+1上的信号电平，并输出结果音频数据D1。

因此，在第一实施例中，仅在音频数据D1的信号电平Llcyc上升超过阈值Lth之后信号电平Llcyc比恢复时间常数r所指定的衰减特性更急剧下降的情况下，数字信号处理器15通过恢复时间常数r所指定的增益来校正音频数据D1的信号电平，而不是通过相应于音频数据D1的信号电平Llcyc的增益。另外，在这种情况下，数字信号处理器15通过相应于与音频数据D1的信号电平Llcyc相比大很多的信号电平的增益来校正音频数据D1的信号电平，从而可以预测声音中断等的发生。

因此，在第一实施例中，在可以预测声音中断等的发生并且音频数据D1的信号电平Llcyc瞬时增加的情况下，通过将与步骤SP8的处理序列相关的信号电平Llcyc除以平均偏移Lavg而获得的值上升预定阈值Ratio0，如图15所示，于是数字信号处理器15从步骤SP8进行到步骤SP17并将恢复时间常数r切换为短的时间常数rFast，如图16A所示。然后，数字信号处理器15进行到步骤SP10。相反，在除了音频数据D1的信号电平Llcyc瞬时增加的情况以外的任何情况下，数字信号处理器15在步骤SP8中获得否定结果，并从步骤SP8进行到步骤SP9并将恢复时间常数r设置为长的时间常数rSlow，如图16B所示。然后，数字信号处理器15进行到步骤SP10。

因此，数字信号处理器15通过适当地切换恢复时间常数来抑制音频数据D1的信号电平以便克服音频数据D1的信号电平的转变，从而适当地防止信号电平的非必要抑制，并与现有技术相比清楚地再现音频数据D1。

(2)优选实施例的第一举例的操作

在具有上述结构的根据第一优选实施例的IC记录器11(图2)中，麦克风12所获取的音频信号S1由模数转换电路14转换为音频数据D1，以及该音频数据D1由数字信号处理器15进行数据压缩，并在存储器19中记录结果音频数据D2。以此方式记录的音频数据D2由数字信号处理器15进行数据扩展，以及结果音频数据D1由数/模转换电路17转换为音频信号S1并从扬声器22输出。

在再现期间，在以此方式处理的音频数据D1由数字信号处理器15进行了数据扩展之后，通过由数字信号处理器15中所包括的AGC电路15BC所执行的相似处理，音频数据D1的信号电平被校正。因此，在以大音量记录声音的情况下，声音的信号电平被校正为低音量，并从扬声器输出结果声音。因此，用户可以听到从IC记录器11再现的声音，而不会感觉到来自短距离的声音和来自长距离的声音之间音量的大的差异，从而用户可以使用具有改善的用户友善度的IC记录器11。

在数字信号处理器15中的AGC电路15BC所执行的音频数据D1的处理中，在信号电平经过零并上升的定时基础上，由周期划分音频数据D1，并基于每个周期内的最大幅值来检测信号电平Llcyc(图1和5)。另外，从基于用于抑制大的输入电平的输入-输出特性(图3)的AGC系数转换表15C上的记录中，基于音频数据D1的每个周期的信号电平Llcyc来设置增益kx，并通过该增益特性kx来校正音频数据D1的信号电平。

另外，如果在一个周期内上升的信号电平Llcyc在随后的周期内变低，则基于在该周期内上升的信号电平Llcyc，将与恢复时间常数r所指定的衰减特性相关的变量Lrecv和随后周期的信号电平Llcyc相互比较，并通过相应于与恢复时间常数r所指定的衰减特性相关的变量Lrecv或随后周期的信号电平Llcyc的增益kx来校正音频数据D1的信号电平，并输出校正后的音频信号。即，在这种情况下，如果随后周期上信号电平Llcyc降低的程度小，则通过相应于随后周期的信号电平Llcyc的增益kx来校正音频数据D1的信号电平，从而输出校正后的音频信号。

相反，如果随后周期上的信号电平Llcyc上升到大的程度，则通过相应于与恢复时间常数r所指定的衰减特性相关的变量Lrecv的增益kx来校正音频数据D1的信号电平，并输出校正后的音频信号。因此，在IC记录器11中，例如，即使音频数据D1的信号电平Llcyc的上升超过阈值Lth并且时间常数r所指定的信号电平Lrecv也超过阈值Lth，根据输入信号的信号电平的上升而减小增益，之后，根据输入信号的信号电平的急剧上升而由恢复时间常数减小的增益被逐渐恢复为相应于信号电平的检测结果的增益。

然而，在以此方式抑制的增益被逐渐恢复的情况下，增益被临时抑制为相对于实际音频数据D1的信号电平Llcyc过量的程度，于是作为发生声音中断等的结果，从扬声器22再现的音频数据D1变得难于听到。然而，如果恢复时间常数r被设置为短以便解决该问题，则在欣赏音乐等期间将感觉到类似劈啪的噪音。

因此，在IC记录器11中，计算包括将要处理的目标的周期的预定数目的周期上音频数据D1的信号电平的平均偏移Lavg。另外，将要处理的目标的周期上的信号电平Llcyc除以用此方式计算的平均偏移Lavg，从而根据除法结果值来检测要处理的目标的周期上信号电平的上升程度。

对于以此方式找到的除法值，如果要处理的目标的周期上的信号电平Llcyc大于平均偏移Lavg，则可以确定在每个前后周期内信号电平Llcyc小但在要处理的目标的周期内上升到很大的程度。在这种情况下，可以确定信号电平Llcyc在随后周期内急剧上升。因此，通过将恢复时间常数r设置为短的时间常数，可以设置使IC记录器11跟随信号电平上升之后的下降的短的恢复时间常数，从而可以避免信号电平的不必要抑制。

相反，如果要处理的目标的周期上的信号电平Llcyc不比平均偏移Lavg大很多，则可以确定要处理的目标的周期内的信号电平Llcyc相对于前后周期内的信号电平Llcyc并没有上升到很大的程度。在这种情况下，可以通过将增益恢复到相比较较长的恢复时间常数而不急剧地恢复减小的增益，根据音频数据D1的信号电平的转变来改变增益。

通过以此方式切换恢复时间常数r，可以根据音频数据D1的信号电平的转变来切换恢复时间常数，从而通过防止信号电平被恢复时间常数不必要地抑制并通过按情况需要通过恢复时间常数抑制信号电平，与现有技术相比，可以改善听讲话、音乐等的问题。

在第一优选实施例中，由于通过使用先前计算的平均偏移Lavg和信号电平检测结果的加权加法的近似运算处理而找到平均偏移Lavg，可以简化运算处理。

(3)优选实施例的第一举例的益处

根据上述配置，以输入信号的周期为单位检测输入信号的电平，并在对基于输入信号电平的平均偏移的信号电平检测结果的判决基础上，切换恢复时间常数，从而可以改善听讲话、音乐等的问题。

另外，由于通过使用先前计算的平均偏移和信号电平检测结果的加权加法的近似运算处理而找到平均偏移，可以通过简单的处理来改善听讲话、音乐等的问题。

(优选实施例的第二举例)

上述第一优选实施例的描述提到对于每个周期检测音频数据的信号电平，并以一个周期为单位计算平均偏移的情况，但是本发明不限于这种情况。换言之，由于仅通过检测音频数据的信号电平来控制增益，而不失真音频数据的信号波形，还可以以诸如两个或更多的多个周期为单位检测音频数据的信号电平，此外，还可以以该多个周期为单位计算平均偏移。另外，还可以以1/2周期或1/4周期为单位执行该处理。

上述第一优选实施例的描述提到基于两种恢复时间常数切换音频数据的处理，但是本发明不限于这种情况，以及还可以基于三种或更多种恢复时间常数切换处理。在这种情况下，通过基于相应于各种恢复时间常数的多个判决参考值，对将音频数据的信号电平除以其平均值而获得的值作出判决，来选择这些恢复时间常数中的任何一个。

上述第一优选实施例的描述提到将本发明用于再现音频数据的处理的情况，但是本发明不限于这种情况并还可以广泛地用于音频数据的记录。

上述第一实施例的描述提到将本发明用于IC记录器的情况，但是本发明不限于这种情况并还可以广泛地用于在和从各种记录介质记录和再现音频数据的各种记录/再现设备，此外，还可用于从线路输出输出音频数据的各种音频设备。因此，尽管这里利用一定程度的特殊性以通过其优选实施例的优选形式描述了本发明，本发明并不限于这里表示的优选实施例的举例，于是在不脱离本发明的范围和精神的情况下，各种修改、变化、组合、子组合及其不同应用均是可能的。

本申请文件基于2004年2月27日提交给日本专利局的日本优先权文件JP2004-052729，这里通过参考引入其内容。

Claims (4)

1.一种用于根据输入信号的信号电平改变增益并校正输入信号的信号电平的AGC电路，该AGC电路包括:

信号电平检测装置，用于以输入信号的周期为单位检测输入信号的信号电平并输出信号电平检测的结果；和

增益改变装置，用于基于信号电平检测结果，可变地控制用于每个周期的增益，每个周期相应于信号电平检测结果；其中，

所述增益改变装置包括:

用于在响应输入信号的信号电平的上升而减小增益之后，响应输入信号的信号电平的下降，以恢复时间常数逐渐将增益恢复为相应于信号电平检测结果的增益的装置；和

用于基于检测出的信号电平和输入信号的信号电平的平均偏移值的比值与预定阈值的比较结果而切换恢复时间常数的装置。

2.根据权利要求1的AGC电路，其中，所述平均偏移值包括通过基于先前计算的平均偏移值和信号电平检测结果的加权加法而计算的近似值。

3.一种根据输入信号的信号电平改变增益并校正输入信号的信号电平的AGC电路增益控制方法，该AGC电路增益控制方法包括:

检测步骤，以输入信号的周期为单位检测输入信号的信号电平并输出信号电平检测结果；和

增益改变步骤，用于基于信号电平检测结果，可变地控制用于每个周期的增益，每个周期相应于信号电平检测的结果；其中，所述增益改变步骤:

在响应输入信号的信号电平的上升而减小增益之后，响应输入信号的信号电平的下降，以恢复时间常数逐渐将增益恢复为相应于信号电平检测结果的增益；和

基于检测出的信号电平和输入信号的信号电平的平均偏移值的比值与预定阈值的比较结果而切换恢复时间常数。

4.根据权利要求3的AGC电路增益控制方法，其中，所述平均偏移值包括通过基于先前计算的平均偏移值和信号电平检测结果的加权加法而计算的近似值。

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