CN101110217B - 一种音频信号的自动增益控制方法及装置 - Google Patents

一种音频信号的自动增益控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种音频信号的自动增益控制方法，预先设置初始增益值，该方法包括：检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，对当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出。此外，本发明还公开了一种音频信号的自动增益控制装置。本发明公开的方法及装置，不放大背景噪音，并且不会产生信号失真，在保证言语分辨力的情况下，实现助听器输出功率的自动控制。

Description

一种音频信号的自动增益控制方法及装置
技术领域
本发明涉及助听器领域，尤其涉及一种音频信号的自动增益控制方法及装置。
背景技术
在音频信号的放大处理领域，例如针对耳聋患者而设计的助听器领域，由于耳聋患者的听力比起正常人的听力有所损失，并且不同频带的损失是不同的。如图1(a)和图1(b)所示，图1(a)示出了正常人的听力曲线，图1(b)示出了耳聋患者的听力曲线。其中，低频部分听力损失小，高频部分听力损失大。因此，助听器的听力损失补偿正是根据耳聋患者的听力曲线对各个频带的信号相应的进行独立的放大，以放大至病人可感知的程度，从而提高病人的听觉能力。
为避免过大的输出功率对人耳造成损伤，需要为助听器设置额定的最大输出功率。现有技术中，助听器将输出限制在额定的最大输出功率内的一种方法是削峰。
削峰是指当声音中某一频率输出达到了额定的最大输出功率时，就不再增长，而声音中未达到最大输出功率的其它频率则不受影响。
但这种方法中，当削峰出现时，被削频率的正弦波变成了一个方波，用波谱分析仪来分析这个方波可得到基于此正弦波上的一系列的谐波，这就产生了所谓的谐波失真。如果谐波失真超过一定的范围就会引起信号的失真及言语辨别力的下降。另一个存在的问题是信号噪声比的改变。例如，在一个嘈杂的环境中，人们言语的强度势必要加大以保持一定的信噪比，这样，言语信号的输出功率往往比噪声所致的输出功率率先达到额定的最大输出功率，此时经削峰后言语信号的增益就变小了，而噪声的增益仍保持不变，从而会影响助听器佩戴者的言语分辨力。
此外，助听器将输出限制在额定的最大输出功率内的另一种方法是自动增益控制。该方法中，预先设置增益值，并利用所设置的增益值对所有输入信号进行放大器增益处理，当输出信号的功率达到一定的数值时就用负反馈的方式来控制放大器的增益，以自动实现将小信号放大，将过大的信号缩小。但该方法中，由于助听器高增益的特点，在输入信号为纯背景噪声时，往往将背景噪声也变得很大，影响了声音质量。
发明内容
有鉴于此，本发明中一方面提供一种音频信号的自动增益控制方法；另一方面提供一种音频信号的自动增益控制装置，以便在保证言语分辨力的情况下，不放大背景噪音。
本发明所提供的音频信号的自动增益控制方法，包括：
检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，对当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出。
其中，所述检测当前帧输入信号是否为静音帧信号包括：计算当前帧输入信号的平均能量，将计算得到的所述平均能量与预先设置的噪音能量阈值进行比较，若所述平均能量小于所述噪音能量阈值，则确定当前帧输入信号为静音帧信号。
若所述当前帧输入信号为非静音帧信号，则所述对当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出包括：
A、将当前帧输入信号的第一个单位输入信号作为当前单位输入信号；
B、对当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理并输出，得到该单位输入信号的单位输出信号值，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值；其中，若所述当前单位输入信号为第一帧的第一个单位输入信号，则当前增益值为预先设置的初始增益值；
C、若当前单位输入信号不是当前帧输入信号的最后一个单位输入信号，则将当前帧输入信号的下一个单位输入信号作为当前单位输入信号，并返回执行步骤B。
较佳地，预先设置启动状态和恢复状态两个增益控制状态；
所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较之前，进一步包括：确定当前增益控制所处的状态，根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值的操作。
其中，所述根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值的操作为：
若所确定的状态为启动状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，并增大所述增益值，否则，减小所述增益值；
若所确定的状态为恢复状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，将增益控制状态设置为启动状态，减小所述增益值。
其中，所述输出信号值小于所述阈值，则增大所述增益值之前，进一步包括：判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最大增益值，则执行所述增大所述增益值的步骤。
其中，所述增大所述增益值为：根据所述最大增益值及预先设置的恢复时间调节系数，增大所述增益值；
或者为：根据所述单位输出信号值、所述单位输出信号阈值及预先设置的恢复时间调节系数，增大所述增益值；
或者为：根据所述单位输出信号值、所述单位输出信号阈值及预先设置的大于且接近于0的系数调整因子，增大所述增益值；
或者为：根据预先设置的小于且接近于1的系数调整因子，增大所述增益值。
较佳地，该方法进一步包括：如果所述增益值达到预先设置的最大增益值，则保持当前增益值不变。
其中，所述输出信号值大于等于所述阈值，则减小所述增益值之前，进一步包括：判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最小增益值，则执行所述减小所述增益值的步骤。
其中，所述减小所述增益值为：根据所述最小增益值及预先设置的启动时间调节系数，减小所述增益值；
或者为：根据所述单位输出信号阈值、所述单位输出信号值及预先设置的启动时间调节系数，减小所述增益值；
或者为：根据所述单位输出信号阈值、所述单位输出信号值及预先设置的大于且接近于0的系数调整因子，减小所述增益值；
或者为：根据预先设置的小于且接近于1的系数调整因子，减小所述增益值。
该方法进一步包括：如果所述增益值达到预先设置的最小增益值，则保持当前增益值不变。
较佳地，该方法进一步包括：预先设置启动状态、恢复状态、最大增益状态和最小增益状态四个增益控制状态，根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最大增益值，增大所述增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最小增益值，减小所述增益值的操作。
所述根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最大增益值，增大所述增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最小增益值，减小所述增益值的操作为：
若所确定的状态为启动状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，并增大所述增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最小增益值，则将增益控制状态设置为最小增益状态，保持所述增益值不变，若所述增益值未达到预先设置的最小增益值，则减小所述增益值；
若所确定的状态为恢复状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为启动状态，并减小所述增益值；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最大增益值，则将增益控制状态设置为最大增益状态，保持所述增益值不变，若所述增益值未达到预先设置的最大增益值，则增大所述增益值；
若所确定的状态为最大增益状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为启动状态，并减小所述增益值；
若所确定的状态为最小增益状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，增大所述增益值。
其中，所述初始增益控制状态为最大增益状态。
其中，所述单位输入信号为采样点，所述单位输出信号值为输出信号值，所述单位输出信号阈值为输出信号阈值；
或者，所述单位输入信号为子带，所述单位输出信号值为子带输出信号值的平均能量值，所述单位输出信号阈值为子带输出信号能量值阈值；
或者，所述单位输入信号为当前帧的整帧输入信号，所述单位输出信号值为输出信号的平均能量值，所述单位输出信号阈值为输出信号能量阈值。
本发明所提供的音频信号的自动增益控制装置，包括：
静音帧检测模块，用于检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，将当前帧输入信号输出给增益处理模块；
增益处理模块，用于将来自静音帧检测模块的当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出。
所述增益处理模块包括：
单位输入信号提取与增益处理子模块，用于从来自静音帧检测模块的当前帧输入信号中依次提取当前单位输入信号，对所提取的当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理，并输出得到的当前单位输入信号的单位输出信号值；其中，若所述当前单位输入信号为初始单位输入信号，则所述当前增益值为预先设置的初始增益值；
增益值计算子模块，用于获取单位输入信号提取与增益处理子模块输出的当前单位输入信号的单位输出信号值，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值，将得到的当前增益值提供给单位输入信号提取与增益处理子模块。
其中，所述增益计算子模块在执行增大所述增益值的操作之前，进一步地，判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果是，则保持该增益值不变；否则，执行所述增大所述增益值的操作。
此外，所述增益计算子模块在执行减小所述增益值的操作之前，进一步地，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果是，则保持该增益值不变；否则，执行所述减小所述增益值的操作。
所述增益处理模块进一步包括：增益控制状态存储子模块，用于存储当前增益控制所处的状态；
所述增益值计算子模块将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较之前，进一步根据增益控制状态存储子模块的记录，确定当前增益控制所处的状态；
若当前增益控制处于启动状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为恢复状态；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最小增益值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为最小增益状态；
若当前增益控制处于恢复状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为启动状态；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最大增益值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为最大增益状态；
若当前增益控制处于最大增益状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为启动状态；
若当前增益控制处于最小增益状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为恢复状态。
从上述方案可以看出，本发明中检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；如果为非静音帧信号，则对当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出。从而避免了对静音帧即噪声的放大。
此外，通过设置增益控制状态并根据输入信号的特点在所设置的增益控制状态间进行平稳的过渡和转换，从而在放大目标信号的同时，不放大背景噪声，并且不引起谐波失真，不降低信噪比。
进一步地，对非静音帧信号以采样点或子带等为单位，对当前采样点或子带等利用当前增益值进行增益处理并输出，根据输出结果，调整所述增益值。可见，通过以采样点或子带等为单位，对增益值进行自动调整，避免产生过大的输出信号值，一方面，实现了助听器输出功率的自动控制，另一方面，也避免了削峰造成的信号失真，保证了言语分辨力。
附图说明
图1(a)为正常人的听力曲线。
图1(b)为耳聋患者的听力曲线。
图2为本发明实施例中音频信号的自动增益控制方法的一个流程图。
图3为本发明实施例中音频信号的自动增益控制方法的又一个流程图。
图4为本发明实施例中音频信号的自动增益控制装置的结构示意图。
图5为图4所示装置的一种内部结构示意图。
图6为图5所示装置中的一种具体实现时的结构示意图。
图7为图6所示装置中又一种具体实现时的结构示意图。
图8为本发明实施例中一种音频信号的自动增益控制过程的示意图。
图9为本发明实施例中启动状态、恢复状态、最大增益状态和最小增益状态四个状态之间的转换图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，对当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出。
其中，对非静音帧信号进行放大器增益处理并输出的过程可以为：将当前帧输入信号以采样点为单位，对当前采样点利用当前增益值进行放大器增益处理并输出，得到该采样点的输出信号值，将所述输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较，若所述输出信号值小于所述阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值。
或者也可以为：将当前帧输入信号以帧为单位，对当前帧输入信号利用当前增益值进行增益处理并输出，得到该帧输入信号的输出信号，将该帧输入信号的输出信号的平均能量与预先设置的输出信号能量阈值进行比较，若所述输出信号平均能量小于所述能量阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值。
或者还可以是将当前帧输入信号划分子带，并以子带为单位，对当前子带利用当前增益值进行增益处理并输出，得到该子带的输出信号，将该子带的输出信号的平均能量与预先设置的子带输出信号能量阈值进行比较，若所述输出信号平均能量小于所述能量阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值。
可见，对当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出包括：将当前帧输入信号的第一个单位输入信号作为当前单位输入信号；对当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理并输出，得到该单位输入信号的单位输出信号值，将所得到的单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若单位输出信号值小于单位输出信号阈值，则增大增益值，否则，减小增益值；其中，若当前单位输入信号为第一帧的第一个单位输入信号，则当前增益值为预先设置的初始增益值；若当前单位输入信号不是当前帧输入信号的最后一个单位输入信号，则将当前帧输入信号的下一个单位输入信号作为当前单位输入信号，并重复执行对当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理并输出等操作。
具体实现时，还可以预先设置启动状态(即减小增益值时的状态)和恢复状态(即增大增益值时的状态)两个增益控制状态；则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较之前，可进一步包括：确定当前增益控制所处的状态，根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值的操作。
其中，根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，减小所述增益值的操作可以为：
若所确定的状态为启动状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，并增大所述增益值，否则，减小所述增益值。
若所确定的状态为恢复状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述增益值，否则，将增益控制状态设置为启动状态，减小所述增益值。
其中，单位输入信号可以为采样点，单位输出信号值可以为输出信号值，单位输出信号阈值为输出信号阈值；或者，单位输入信号可以为当前帧的整帧输入信号，单位输出信号值为输出信号的平均能量值，单位输出信号阈值为输出信号能量阈值；又或者，单位输入信号可以为当前帧的子带，单位输出信号值为子带的输出信号平均能量值，单位输出信号阈值为子带的输出信号能量阈值。
进一步地，还可以设置最大增益值及最小增益值。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面分别以采样点和帧为单位的情况为例，结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明。
参见图2，图2为本发明实施例中一种音频信号的自动增益控制方法的流程图。该流程包括如下步骤：
步骤201，检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则执行步骤202；否则，执行步骤203。
本步骤中，判断当前帧输入信号是否为静音帧信号，即判断当前帧输入信号中是否有需要接听的内容，如是否有语音输入。静音帧信号表示该帧输入信号中没有需要接听的内容，如没有语音输入，非静音帧信号则表示该帧输入信号中有需要接听的内容，如有语音输入。
其中，判断当前帧输入信号是否为静音帧信号的方法可以有多种，下面仅列举其中一种对上述判断进行详细描述。
即：预先设置噪音能量阈值，计算当前帧输入信号的平均能量，将计算得到的所述平均能量与预先设置的噪音能量阈值进行比较，若所计算的当前帧输入信号的平均能量小于所设置的噪音能量阈值，则确定当前帧输入信号为静音帧信号。
其中，噪音能量阈值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置，如可设置为3002。
若用x(n)表示当前帧输入信号中的采样点值，用framsize表示帧长，则当前帧输入信号的平均能量E[x2(n)]为：
Figure B2007101195149D00111
若用Threshold表示噪声能量阈值，则若E[x2(n)]＜Threshold，则确定当前帧输入信号为静音帧信号；否则，为非静音帧信号。
步骤202，将当前帧输入信号直接输出。
本步骤中，由于不对静音帧信号进行放大，因此可以避免在没有需要接听的内容时，对背景噪声的放大。
进一步地，还可以将当前增益值设置为1。
步骤203，从当前帧输入信号中提取当前采样点，对当前采样点利用当前增益值进行放大器增益处理并输出，得到当前采样点的输出信号值。
一般情况下，对当前采样点来说，当前增益值通常为前次确定的增益值，如根据前一个采样点的输出所确定的采样值，若当前帧输入信号为第一帧输入信号，则对于当前帧输入信号的第一个采样点，即对于初始采样点来说，由于没有前一个采样点，因此可预先设置初始增益值，作为初始采样点的当前增益值。如初始增益值可设置为1。
其中，从当前帧输入信号中提取当前采样点的顺序为：从第一个采样点依次提取。
步骤204，将所得到的当前采样点的输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较，若上述输出信号值小于该输出信号阈值，则执行步骤205；否则，执行步骤207。
其中，输出信号阈值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置，如可设置为10000等。若用VT表示输出信号阈值，用y(n)表示当前采样点的输出信号值，则若y(n)＜VT，则执行步骤205；否则，执行步骤206。
步骤205，判断当前增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果是，则保持当前增益值不变，否则，执行步骤206。
其中，最大增益值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置，如可设置为10等。
步骤206，增大当前增益值，执行步骤209。
本步骤中，增大增益值的方法可以有多种。下面仅列举其中四种：
方法一：根据前述最大增益值及预先设置的恢复时间调节系数，增大当前增益值。
其中，恢复时间调节系数可根据经验值进行设置，或者也可以根据其它试验或测量方法进行设置。如可设置为9。
若用gain表示当前增益值，用XR表示恢复时间调节系数，用Maxgain表示最大增益值，则增大后的当前增益值可为：gain＝gain+[2-XR(Maxgain-gain)]。
方法二：根据当前采样点的输出信号值、预先设置的输出信号阈值及预先设置的恢复时间调节系数，增大当前增益值。
其中，恢复时间调节系数为方法一中描述的恢复时间调节系数。本方法中，增大后的当前增益值可为：gain＝gain+[2-XR(VT-|y(n)|)]。
方法三：根据当前采样点的输出信号值、预先设置的输出信号阈值及预先设置的大于且接近于0的系数调整因子α，增大当前增益值。本方法中，增大后的当前增益值可为：gain＝gain+[α(VT-|y(n)|)]。
方法四：根据预先设置的小于且接近于1的系数调整因子β，增大当前增益值。本方法中，增大后的当前增益值可为：gain＝gain/β。
步骤207，判断当前增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果是，则保持当前增益值不变，否则，执行步骤208。
其中，最小增益值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置，如可设置为0.5等。
步骤208，减小当前增益值，执行步骤209。
本步骤中，减小增益值的方法可以有多种。下面仅列举其中四种：
方法1：根据前述最小增益值及预先设置的启动时间调节系数，减小当前增益值。
其中，启动时间调节系数可根据经验值进行设置，或者也可以根据其它试验或测量方法进行设置。如可设置为7。
若用gain表示当前增益值，用XA表示启动时间调节系数，用Mingain表示最小增益值，则减小后的当前增益值可为：gain＝gain-[2-XA(gain-Mingain)]。
方法2：根据预先设置的输出信号阈值、当前采样点的输出信号值及预先设置的启动时间调节系数，减小当前增益值。
其中，启动时间调节系数为方法1中描述的启动时间调节系数。本方法中，减小后的当前增益值可为：gain＝gain-[2-XA(|y(n)|)-VT]。
方法3：根据预先设置的输出信号阈值、当前采样点的输出信号值及预先设置的大于且接近于0的系数调整因子α，减小当前增益值。本方法中，减小后的当前增益值可为：gain＝gain-[α(|y(n)|-VT)]。
方法4：根据预先设置的小于且接近于1的系数调整因子β，减小当前增益值。本方法中，减小后的当前增益值可为：gain＝gain×β。
步骤209，如果当前帧输入信号中仍有采样点未进行处理，则返回执行步骤203；否则若当前帧输入信号中的所有采样点都已处理完毕，则结束当前帧输入信号的处理流程。
此外，根据需要，可对下一帧输入信号进行上述相同处理。至此，本流程结束。
上述流程中，最大增益值和最小增益值的设置是为了防止增益值过大或过小，实际应用中，步骤205和步骤207可同时省略，则步骤204中将所得到的当前采样点的输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较时，若所述输出信号值小于所述输出信号阈值，则执行步骤206；否则，执行步骤208。此时，步骤206中增大当前增益值的方法可不包括方法一，同理，步骤208中减小当前增益值的方法可不包括方法1。
或者，步骤205和步骤207可省略二者之一，相应地，若只省略步骤205，则步骤204中将所得到的当前采样点的输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较时，若所述输出信号值小于所述输出信号阈值，则执行步骤206；否则，执行步骤207。此时，步骤206中增大当前增益值的方法可不包括方法一。若只省略步骤207，则步骤204中将所得到的当前采样点的输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较时，若所述输出信号值小于所述输出信号阈值，则执行步骤205；否则，执行步骤208。此时，步骤208中减小当前增益值的方法可不包括方法1。
实际应用中，由于不同的耳聋患者，其听力损失是不同的，即对于不同的耳聋患者，每个频带可能有不同的增益，因此上述流程中的噪音能量阈值、输出信号阈值、最大增益值以及最小增益值等增益控制参数，可根据不同耳聋患者的听力曲线，相应地进行设计。
此外，由于增益突然增大或者减小时，信号的幅度也会相应的突然增大和减小，这样就有可能带来一些人耳能感觉到的噪声，因此，为了避免这种情况出现，上述流程中的步骤206和步骤208中为了缓慢调节增益的大小，引入了恢复时间系数XR、启动时间系数XA，以及系数调整因子α和β等，以缓和增益的变化，避免输出信号幅度的阶越式跳变。
上述实施例中，对当前帧输入信号以采样点为单位，对增益值进行自动调整。在本发明其他实施例中，还可以对当前帧输入信号以帧为单位，对增益值进行自动调整。
参见图3，图3为本发明实施例中音频信号的自动增益控制方法的又一个流程图。该流程包括如下步骤：
步骤301至步骤302与图2所示步骤201至步骤202的描述一致。
步骤303，将当前帧输入信号以帧为单位，对当前帧输入信号利用当前增益值进行放大器增益处理并输出，得到该帧输入信号的输出信号。
一般情况下，对当前帧输入信号来说，当前增益值通常为前次确定的增益值，如根据前一帧输入信号的输出所确定的采样值，若当前帧输入信号为第一帧输入信号，则对于当前帧输入信号来说，由于没有前一帧输入信号，因此可预先设置初始增益值，作为当前帧输入信号的当前增益值。如初始增益值可设置为1。
步骤304，将该帧输入信号的输出信号的平均能量与预先设置的输出信号能量阈值进行比较，若上述输出信号值的平均能量小于该输出信号能量阈值，则执行步骤305；否则，执行步骤307。
其中，输出信号阈值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置。
若用y(n)表示当前帧输出信号中的采样点值，用framsize表示帧长，则当前帧输出信号的平均能量E[y2(n)]为：
Figure B2007101195149D00151
步骤305，判断当前增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果是，则保持当前增益值不变，否则，执行步骤306。
其中，最大增益值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置。
步骤306，增大当前增益值，结束当前帧输入信号的处理流程。
本步骤中，增大增益值的方法可以有多种。如至少可有图2所示步骤206中描述的几种。只是相应地输出信号值变为输出信号平均能量，输出信号阈值变为输出信号能量阈值。
步骤307，判断当前增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果是，则保持当前增益值不变，否则，执行步骤308。
其中，最小增益值可根据经验值进行设置，或者根据其它测量或计算方法进行设置。
步骤308，减小当前增益值，结束当前帧输入信号的处理流程。
本步骤中，增大增益值的方法可以有多种。如至少可有图2所示步骤208中描述的几种。只是相应地输出信号值变为输出信号平均能量，输出信号阈值变为输出信号能量阈值。
此外，根据需要，可对下一帧输入信号进行上述相同处理。至此，本流程结束。
实际应用中，基于与图2所示流程中的描述一致的理由，本流程中的步骤305和步骤307也可同时省略，或省略二者之一。
上述两个方法流程中，可以预先设置增益控制状态，然后根据增益控制状态执行上述比较及判断等流程。
如：预先设置启动状态(即减小增益值时的状态)、恢复状态(即增大增益值时的状态)、最大增益状态(即增益值达到最大增益值时的状态)和最小增益状态(即增益值达到最小增益值时的状态)四个增益控制状态；则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较之前，进一步包括：确定当前增益控制所处的状态，根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最大增益值，增大所述增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最小增益值，减小所述增益值的操作。
其中，根据所确定的状态，执行所述将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最大增益值，增大所述增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述增益值未达到预先设置的最小增益值，减小所述增益值的操作为：
若所确定的状态为启动状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，并增大所述增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最小增益值，则将增益控制状态设置为最小增益状态，保持所述增益值不变，若所述增益值未达到预先设置的最小增益值，则减小所述增益值。
若所确定的状态为恢复状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为启动状态，并减小所述增益值；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最大增益值，则将增益控制状态设置为最大增益状态，保持所述增益值不变，若所述增益值未达到预先设置的最大增益值，则增大所述增益值。
若所确定的状态为最大增益状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为启动状态，并减小所述增益值。
若所确定的状态为最小增益状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，增大所述增益值。
其中，初始增益控制状态可以设置为最大增益状态，或其它状态。
其中，单位输入信号可以为采样点，单位输出信号值可以为输出信号值，单位输出信号阈值为输出信号阈值；或者，单位输入信号可以为当前帧的整帧输入信号，单位输出信号值为输出信号的平均能量值，单位输出信号阈值为输出信号能量阈值；又或者，单位输入信号还可以为当前帧的子带，单位输出信号值为子带的输出信号平均能量值，单位输出信号阈值为子带的输出信号能量阈值。
以上对本发明实施例中音频信号的自动增益控制方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例中音频信号的自动增益控制装置进行详细描述。
图4为本发明实施例中一种音频信号的自动增益控制装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：静音帧检测模块和增益处理模块。
其中，静音帧检测模块，用于检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，将当前帧输入信号输出给增益处理模块。
增益处理模块，用于将来自静音帧检测模块的当前帧输入信号进行放大器增益处理并输出。
具体实现时，该装置可有多种实现形式，如可如图5所示包括：单位输入信号提取与增益处理子模块和增益值计算子模块。
其中，单位输入信号提取与增益处理子模块，用于从来自静音帧检测模块的当前帧输入信号中依次提取当前单位输入信号，对所提取的当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理，并输出得到的当前单位输入信号的单位输出信号值；其中，若所述当前单位输入信号为初始单位输入信号，则所述当前增益值为预先设置的初始增益值。
增益值计算子模块，用于获取单位输入信号提取与增益处理子模块输出的当前单位输入信号的单位输出信号值，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值，将得到的当前增益值提供给单位输入信号提取与增益处理子模块。
对应图2和图3所示方法中的情况，下面列举图5所示装置的两种具体实现。
图6为图5所示装置的一种具体实现时的结构示意图。如图5所示，该装置中的增益处理模块包括：采样点提取子模块、增益处理子模块和增益值计算子模块。
其中，采样点提取与增益处理子模块，用于从来自静音帧检测模块的当前帧输入信号中依次提取当前采样点，对所提取的当前采样点利用当前增益值进行增益处理，并输出得到的当前采样点的输出信号值；其中，若所述当前采样点为初始采样点，则所述当前增益值为预先设置的初始增益值。
增益值计算子模块，用于获取采样点提取与增益处理子模块输出的当前采样点的输出信号值，将所述输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较，若所述输出信号值小于所述阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值，将得到的当前增益值提供给采样点提取与增益处理子模块。
此外，增益计算子模块在将所述输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较时，若所述输出信号值小于所述阈值，则执行增大所述增益值的操作之前，可进一步地，判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果是，则保持该增益值不变；否则，执行所述增大所述增益值的操作。
和/或，增益计算子模块在将所述输出信号值与预先设置的输出信号阈值进行比较时，若所述输出信号值大于所述阈值，则执行减小所述增益值的操作之前，进一步地，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果是，则保持该增益值不变；否则，执行所述减小所述增益值的操作。
图6所示装置中，静音帧检测模块和增益处理模块的具体实现可与图2所示流程中的描述一致。例如：静音帧检测模块可按照图2所示流程中步骤201中的描述，实现对当前帧输入信号是否为静音帧信号的检测。增益处理模块可按照图2所示流程中步骤203至步骤209中的描述完成上述增益处理操作。
图7为图5所示装置的又一种具体实现时的结构示意图。如图7所示，该装置中的增益处理模块包括：增益处理子模块和增益值计算子模块。
其中，增益处理子模块，用于对当前帧输入信号利用当前增益值进行增益处理，并输出得到的当前帧输入信号的输出信号；其中，若所述当前帧输入信号为第一帧输入信号，则所述当前增益值为预先设置的初始增益值。
增益值计算子模块，用于获取增益处理子模块输出的当前帧输入信号的输出信号，将所述输出信号的平均能量与预先设置的输出信号能量阈值进行比较，若所述输出信号平均能量小于所述能量阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值，将得到的当前增益值提供给增益处理子模块。
此外，增益计算子模块在将所述输出信号平均能量与预先设置的输出信号能量阈值进行比较时，若所述输出信号平均能量小于所述能量阈值，则执行增大所述增益值的操作之前，可进一步地，判断所述增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果是，则保持该增益值不变；否则，执行所述增大所述增益值的操作。
和/或，增益计算子模块在将所述输出信号平均能量与预先设置的输出信号能量阈值进行比较时，若所述输出信号平均能量大于所述能量阈值，则执行减小所述增益值的操作之前，进一步地，判断所述增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果是，则保持该增益值不变；否则，执行所述减小所述增益值的操作。
图7所示装置中，静音帧检测模块和增益处理模块的具体实现可与图3所示流程中的描述一致。例如：静音帧检测模块可按照图3所示流程中步骤301中的描述，实现对当前帧输入信号是否为静音帧信号的检测。增益处理模块可按照图3所示流程中步骤303至步骤308中的描述完成上述增益处理操作。
此外，增益处理模块可进一步包括：增益控制状态存储子模块，用于存储当前增益控制所处的状态。
所述增益值计算子模块将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较之前，进一步根据增益控制状态存储子模块的记录，确定当前增益控制所处的状态。
若当前增益控制处于启动状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为恢复状态；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最小增益值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为最小增益状态。
若当前增益控制处于恢复状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为启动状态；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，且所述增益值达到预先设置的最大增益值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为最大增益状态。
若当前增益控制处于最大增益状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为启动状态。
若当前增益控制处于最小增益状态，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为恢复状态。
具体应用时，上述方法和装置中，可通过负反馈的方式来控制放大器的增益，从而自动实现将小信号放大，将过大的信号缩小。如图8所示，图8为具体应用中的一种音频信号的自动增益控制过程示意图。其中，对当前输出信号x(n)以帧为单位，判断该帧输出信号是否为静音帧信号，如果是，则直接输出该静音帧信号，否则，将该帧输入信号以采样点为单位(或以子带或帧为单位)，对当前采样点(或当前子带或当前帧输入信号)利用当前增益值进行增益处理并输出，得到当前采样点(或当前子带或或当前帧输入信号)的输出信号值，利用所得到的当前采样点的输出信号值(或当前子带或或当前帧输入信号的输出信号值)进行增益值计算，供下一个采样点(或下一个子带或或下一帧输入信号)进行增益时使用。其中，静音帧判断及静音帧信号输出可在静音帧检测模块中实现，非静音帧信号的采样点增益输出及增益值计算可在增益处理模块中实现。
其中，增益值计算的过程可以如下述自动增益控制算法所示，该算法中，为了方便实现，将非静音帧信号的自动增益过程分为四个状态：启动状态(即减小增益值时的状态)、恢复状态(即增大增益值时的状态)、最大增益状态(即增益值达到最大增益值时的状态)和最小增益状态(即增益值达到最小增益值时的状态)。该算法中以对非静音帧信号进行增益处理并输出时，将当前帧输入信号以采样点为单位的情况为例进行描述。
具体算法如下：
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊自动增益控制算法＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊符号和变量说明：
State：自动增益控制系统状态.
max_gain：最大增益状态
min_gain：最小增益状态
attack：启动状态
recovery：恢复状态
gain：增益
Maxgain：最大增益值
Mingain：最小增益值
VT：阈值
XA：启动时间调节常数
XR：恢复时间调节常数
增益更新：
根据系统状态state作相应跳转：
如果state＝max_gain，转入1
如果state＝min_gain，转入2
如果state＝attack，转入3
如果state＝recovery，转入4
1.max_gain状态：
如果y(n)＜VT
state＝max_gain
gain＝Maxgain
否则
state＝attack
gain＝gain-[2-XA(|y(n)|-VT)]
或者gain＝gain-[2-XA(gain-Mingain)]
或者gain＝gain-[α(|y(n)|-VT)]，其中α∈(0，1)，接近0。
或者gain＝gain×β，其中β∈(0，1)，接近1。
转入5
2.min_gain状态：
如果y(n)＞＝VT
state＝min_gain
gain＝Mingain
否则
state＝recovery
gain＝gain+[2-XR(Maxgain-gain)]
或者gain＝gain+[2-XR(VT-|y(n)|)]
或者gain＝gain+[α(VT-|y(n)|)]，其中α∈(0，1)，接近0。
或者gain＝gain/β，其中β∈(0，1)，接近1。
转入5
3.attack状态：
如果y(n)＜VT
state＝recovery
gain＝gain+[2-XR(Maxgain-gain)]
或者gain＝gain+[2-XR(VT-|y(n)|)]
或者gain ＝gain+[α(VT-|y(n)|)]，其中α∈(0，1)，接近0。
或者gain＝gain/β，其中β∈(0，1)，接近1。
否则，如果gain＝Mingain
state＝min_gain
gain＝Mingain
否则
state＝attack
gain＝gain-[2-XA(|y(n)|-VT)]
或者gain＝gain-[2-XA(gain-Mingain)]
或者gain＝gain-[α(|y(n)|-VT)]，其中α∈(0，1)，接近0。
或者gain＝gain×β，其中β∈(0，1)，接近1。
转入5
4.recovery状态：
如果y(n)＞＝VT
state＝attack
gain＝gain-[2-XA(|y(n)|-VT)]
或者gain＝gain-[2-XA(gain-Mingain)]
或者gain＝gain-[α(|y(n)|-VT)]，其中α∈(0，1)，接近0。
或者gain＝gain×β，其中β∈(0，1)，接近1。
否则，如果gain＝Maxgain
state＝max_gain
gain＝Maxgain
否则
state＝recovery
gain＝gain+[2-XR(Maxgain-gain)]
或者gain＝gain+[2-XR(VT-|y(n)|)]
或者gain＝gain+[α(VT-|y(n)|)]，其中α∈(0，1)，接近0。
或者gain＝gain/β，其中β∈(0，1)，接近1。
转入5
5.增益更新完成，进行下一个样点的计算。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊算法结束＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
上述算法中，启动状态、恢复状态、最大增益状态和最小增益状态四个状态之间的转换过程可参见图9，图9中示出了上述四个状态之间的转换图。
可见，上述算法的实现过程同图2所示步骤203至步骤209中关于当前增益值更新的描述一致。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种音频信号的自动增益控制方法，其特征在于，该方法包括：
A0、预先设置增益控制状态；
A1、检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，执行步骤A；
A、将当前帧输入信号的第一个单位输入信号作为当前单位输入信号；
B、对当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理并输出，得到该当前单位输入信号的单位输出信号值，确定当前增益控制所处的状态，根据所确定的状态，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值；其中，若所述当前单位输入信号为第一帧的第一个单位输入信号，则当前增益值为预先设置的初始增益值；
C、若当前单位输入信号不是当前帧输入信号的最后一个单位输入信号，则将当前帧输入信号的下一个单位输入信号作为当前单位输入信号，并返回执行步骤B。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测当前帧输入信号是否为静音帧信号包括：计算当前帧输入信号的平均能量，将计算得到的所述平均能量与预先设置的噪音能量阈值进行比较，若所述平均能量小于所述噪音能量阈值，则确定当前帧输入信号为静音帧信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增益控制状态包括：启动状态和恢复状态；
所述根据所确定的状态，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值包括：
若所确定的状态为启动状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，并增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值；
若所确定的状态为恢复状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述当前增益值，否则，将增益控制状态设置为启动状态，减小所述当前增益值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则增大所述当前增益值之前，进一步包括：判断所述当前增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述当前增益值未达到预先设置的最大增益值，则执行所述增大所述当前增益值的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述增大所述当前增益值为：根据所述最大增益值及预先设置的恢复时间调节系数，增大所述当前增益值；
或者为：根据所述单位输出信号值、所述单位输出信号阈值及预先设置的恢复时间调节系数，增大所述当前增益值；
或者为：根据所述单位输出信号值、所述单位输出信号阈值及预先设置的大于且接近于0的系数调整因子，增大所述当前增益值；
或者为：根据预先设置的小于且接近于1的系数调整因子，增大所述当前增益值。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：如果所述
当前增益值达到预先设置的最大增益值，则保持当前增益值不变。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则减小所述当前增益值之前，进一步包括：判断所述当前增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述当前增益值未达到预先设置的最小增益值，则执行所述减小所述当前增益值的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述减小所述当前增益值为：根据所述最小增益值及预先设置的启动时间调节系数，减小所述当前增益值；
或者为：根据所述单位输出信号阈值、所述单位输出信号值及预先设置的启动时间调节系数，减小所述当前增益值；
或者为：根据所述单位输出信号阈值、所述单位输出信号值及预先设置的大于且接近于0的系数调整因子，减小所述当前增益值；
或者为：根据预先设置的小于且接近于1的系数调整因子，减小所述当前增益值。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：如果所述当前增益值达到预先设置的最小增益值，则保持当前增益值不变。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述增益控制状态包括：启动状态、恢复状态、最大增益状态和最小增益状态；
所述根据所确定的状态，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则判断所述当前增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果所述当前增益值未达到预先设置的最大增益值，增大所述当前增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，判断所述当前增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果所述当前增益值未达到预先设置的最小增益值，减小所述当前增益值包括：
若所确定的状态为启动状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，并增大所述当前增益值；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，且所述当前增益值达到预先设置的最小增益值，则将增益控制状态设置为最小增益状态，保持所述当前增益值不变，若所述当前增益值未达到预先设置的最小增益值，则减小所述当前增益值；
若所确定的状态为恢复状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为启动状态，并减小所述当前增益值；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，且所述当前增益值达到预先设置的最大增益值，则将增益控制状态设置为最大增益状态，保持所述当前增益值不变，若所述当前增益值未达到预先设置的最大增益值，则增大所述当前增益值；
若所确定的状态为最大增益状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为启动状态，并减小所述当前增益值；
若所确定的状态为最小增益状态，则将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则将增益控制状态设置为恢复状态，增大所述当前增益值。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，设置增益控制状态的初始状态为最大增益状态。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述单位输入信号为采样点，所述单位输出信号值为输出信号值，所述单位输出信号阈值为输出信号阈值；
或者，所述单位输入信号为子带，所述单位输出信号值为子带输出信号值的平均能量值，所述单位输出信号阈值为子带输出信号能量值阈值；
或者，所述单位输入信号为当前帧的整帧输入信号，所述单位输出信号值为输出信号的平均能量值，所述单位输出信号阈值为输出信号能量阈值。
13.一种音频信号的自动增益控制装置，其特征在于，该装置包括：静音帧检测模块和增益处理模块，其中，所述增益处理模块包括：增益控制状态存储子模块、单位输入信号提取与增益处理子模块、增益值计算子模块；
静音帧检测模块，用于检测当前帧输入信号是否为静音帧信号，如果为静音帧信号，则将当前帧输入信号直接输出；否则，将当前帧输入信号输出给增益处理模块中的单位输入信号提取与增益处理子模块；
增益控制状态存储子模块，用于存储当前增益控制所处的状态；
单位输入信号提取与增益处理子模块，用于从来自静音帧检测模块的当前帧输入信号中依次提取当前单位输入信号，对所提取的当前单位输入信号利用当前增益值进行增益处理，并输出得到的当前单位输入信号的单位输出信号值；其中，若所述当前单位输入信号为初始单位输入信号，则所述当前增益值为预先设置的初始增益值；
增益值计算子模块，用于获取单位输入信号提取与增益处理子模块输出的当前单位输入信号的单位输出信号值，根据增益控制状态存储子模块的记录，确定当前增益控制所处的状态，根据所所确定的状态，将所述单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较，若所述单位输出信号值小于所述阈值，则增大所述当前增益值，否则，减小所述当前增益值，将得到的当前增益值提供给单位输入信号提取与增益处理子模块。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述增益值计算子模块在执行增大所述当前增益值的操作之前，进一步地，判断所述当前增益值是否达到预先设置的最大增益值，如果是，则保持该当前增益值不变；否则，执行所述增大所述当前增益值的操作；
所述增益值计算子模块在执行减小所述当前增益值的操作之前，进一步地，判断所述当前增益值是否达到预先设置的最小增益值，如果是，则保持该当前增益值不变；否则，执行所述减小所述当前增益值的操作。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述增益值计算子模块在确定当前增益控制处于启动状态时，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为恢复状态；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，且所述当前增益值达到预先设置的最小增益值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为最小增益状态；
在确定当前增益控制处于恢复状态时，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为启动状态；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，且所述当前增益值达到预先设置的最大增益值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为最大增益状态；
在确定当前增益控制处于最大增益状态时，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为启动状态；
在确定当前增益控制处于最小增益状态时，则执行所述将单位输出信号值与预先设置的单位输出信号阈值进行比较的操作时，若所述单位输出信号值大于等于所述单位输出信号阈值，则保持当前增益控制状态及当前增益值不变；若所述单位输出信号值小于所述单位输出信号阈值，则进一步将增益控制状态存储子模块中的增益控制状态设置为恢复状态。
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