JP3278864B2 - デジタルオートゲインコントローラ - Google Patents

デジタルオートゲインコントローラ

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JP3278864B2 JP14262991A JP14262991A JP3278864B2 JP 3278864 B2 JP3278864 B2 JP 3278864B2 JP 14262991 A JP14262991 A JP 14262991A JP 14262991 A JP14262991 A JP 14262991A JP 3278864 B2 JP3278864 B2 JP 3278864B2
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばオーディオ信
号のレベルをコントロールする際に有用なデジタルオー
トゲインコントローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】テープレコーダ等でオーディオ信号を記
録する際は、入力音響信号のレベルをコントロールして
磁気テープに対する記録信号レベルが最適となるように
AGC(Automatic gain Control)回路を介して供給す
ることが行われている。
【0003】この場合、特に、テープレコーダが、例え
ば、DAT(Digital Audio Tape Recorder )とされて
いるときは、その広いダイナミックレンジを有効に利用
するために、高い分解能を有すると共に、最適な応答を
示すような自動レベルコントロール回路が必要になる。
【0004】そこで、可変利得増幅器の出力を検出し
て、その出力が所定の記録電流となるように異なるレベ
ル検出器と、異なる時定数を有する積分回路をフィード
バック回路に設け、細かなゲイン設定を行うAGC回路
が開発されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなAGC回路において閉ループ線形制御を適用し、そ
の制御特性を向上させる、つまり帰還コントロールのゲ
インを出来るだけ高くしようとすると、オ−トゲインコ
ントロ−ラの出力値が外乱(ノイズ)等の影響によって
微振動を繰り返すようになる。又、AGC回路をアナロ
グ的に構成すると、回路構成が複数になり、実装部品点
数の増加によってコストアップを招くという問題があっ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる問題点
を解消するため、可変利得手段と、該可変利得手段のゲ
インをコントロールするゲイン設定手段と、前記可変利
得手段の出力レベルに基づいて、前記ゲイン設定手段の
設定値を定めるレベル検出手段を備えているオートゲイ
ンコントローラにおいて、ゲイン設定手段として、少な
くとも3個の時定数の異なるデジタルローパスフィルタ
と、この各デジタルローパスフィルタに供給される各検
出信号のレベルが独立して変化できるようなフィルタユ
ニット手段を設けている。そして、前記可変利得手段の
出力レベルを所定のタイミングでサンプルした値を、前
記フィルタユニット手段に供給し、デジタル的な信号処
理によって出力レベルが所望のレベル特性でコントロー
ルされるようにしたものである。
【0007】
【作用】レベルコントロ−ル回路全体が、デジタル信号
系のフィードバック回路によって構成されているため、
部品点数が少なくなり、経時変化や、環境変化に対して
安定性のあるレベルコントロ−ルが安価に提供すること
ができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明のオートゲインコントローラ
のブロック図を示したもので、10は可変利得回路であ
り、アナログ信号のレベルを調整してデジタル信号に変
更するADゲイン変換部10Aと、乗算器により構成さ
れているDSPゲイン変換部10Bを備えている。
【0009】ADゲイン変換部10Aは特に入力端子T
inより供給されているオーディオソースの入力信号レベ
ルを粗調整するために設けられており、このADゲイン
変換部10Aでディジタル化された信号は、次のDSP
ゲイン変換部10Bに供給され、このDSOゲイン変換
部10Bに入力されているは乗算係数によって、例えば
0.1 〜0.2 dB位の細かなレベル調整を行うようになされ
ている。
【0010】11はレベル調整された出力信号の最大値
を所定のタイミングで検出している最大値検出部であ
り、ステレオ信号の場合は、左信号L、右信号Rのいず
れか大きい方の値を検出している。そして、検出された
この最大値は次の対数変換部12に供給され、人間の聴
感に対応するようにレベル圧縮処理が施されている。
【0011】13は後で述べるようにバックラッシュ機
能を付加しても、その影響がループ内に生じないように
するための逆バックラッシュデータ付加回路を示し、こ
の逆バックラッシュデ−タ付加回路13の出力データは
ゲイン設定部14に供給されている。
【0012】ゲイン設定部14には後で詳述するよう
に、デジタル信号処理部17に送出される出力信号のレ
ベル変化に対してを低速(10〜100 秒)で応答する第1
のフィルタユニット14Aと、中速(1 〜10秒)で応答
する第2のフィルタユニット14B、及び急速(0.1 秒
以下)で応答する第3のフィルタユニット14Cが設け
られ、これら各フィルタユニットの出力が加算器14D
で統合されて、AGC回路の利得を設定する制御データ
を形成するようになされている。
【0013】ちなみに、第1のフィルタユニット14A
は入力されたオーディオソースのレベル差に対応するよ
うなゲインコントロール信号を形成し、第3のフィルタ
ユニット14Cは急激に立ち上がる高レベルのピーク値
が生じてダイナミックレンジを越えるような信号を抑圧
するゲインコントロール信号を形成する。又、第2のフ
ィルタユニット14Bは、中レベル以上の信号に応答
し、通常のAGC回路におけるゲインコントロール信号
を形成するものになる。
【0014】15は前回のタイミングで出力されたゲイ
ンコントロール指令値Yn-1 と今回のタイミングで得ら
れたゲイン設定手段14の制御データXn を比較して、
外乱等による微振動が抑圧されるようなゲインコントロ
−ル指令値Yn を形成するバックラッシュ回路であり、
このゲインコントロール指令値Yn によって前記した可
変利得回路10のゲインを設定するゲインコントロール
データがインタフェース16を介して供給されるように
なされている。
【0015】バックラッシュ回路15の動作は図6のフ
ローチャートに示されているように、現在のタイミング
で得られた制御データXn と前回のタイミングで出力さ
れた可変利得回路10のゲインコントロール指令値Y
n-1 の差を演算し、この差出力が或る一定値Zより大き
いか否かによって、次に出力されるゲイン指令値Yn
値を決定している。
【0016】つまり|Xn −Yn-1 |がZより小さいと
きは、次に出力されるゲインコントロール指令値は、前
回のゲインコントロール指令値Yn-1 のままである。
又、|Xn −Yn-1 |がZより大きいときは、もし、X
n −Yn-1 が正であるときに、次に出力されるゲイン指
令値Yn は、「Xn −Z」として出力するが、Xn −Y
n-1 が負となっているときは、次に出力されるゲイン指
令値Yn は「Xn +Z」となるように出力する。
【0017】したがって、本発明のオートゲインコント
ローラは、外乱ノイズ等による出力レベルの微振動はバ
ックラッシュ値となるZのレベル範囲内(不感帯レベル
内)で抑圧されたものになり、クリックノイズの原因を
除去することができる。
【0018】ところで、上記バックラッシュ制御は非線
形の閉ループ制御系となるため、この非線形動作を打ち
消す方向にゲイン設定部14の出力値Xnが例えば図7
に示されている様に変動する。そこで、本発明ではこの
不要な動きを抑圧するために前述した逆バックラッシュ
回路13を閉ループ内に挿入して、例えば、|Xn −Y
n |>Zのときの(Xn −Yn )値を逆バックラッシュ
回路にフィードバックして、時定数を有するゲイン設定
部に対してバックラッシュを施したために生じた非線形
な動作がないように擬性させている。
【0019】図2は前述したゲイン設定部14を形成す
る第1,第2、及び第3のフィルタユニット14(A,
B,C)の構成ブロック図を示したもので、C1 は図3
に示すように、例えば回転ドラムに記録されるオ−ディ
オ信号の1トラック分に対応するタイミング(T=20m
s)毎に取込まれた出力レベルSのピーク値P1 ,P
2 ,P3 ・・・・が供給される入力端子、21A,21
Bは負側のスレッショルドレベルE(−)、及び正側の
スレッショルドレベルE(+)によって前記出力信号の
基準レベルを決定するオフセット回路、22A,22B
は正側及び負側の出力を得るためのスライス回路、23
A,23Bはそれぞれ正側及び負側のループゲインを設
定するアンプ、24は加算器を示す。
【0020】減算器25、係数器26A,26B、加算
器27、及び1サンプル遅延回路28は、正及び負の信
号をその極性に沿って積分するようなデジタルローパス
フィルタを形成するものであって、図示しない回路より
供給される切換信号Si により、スイッチS1 ,S2
切り換わり、例えば、ディジタルローパスフイルタの演
算結果が負となっているときは接点aが選択され、正と
なっているときは接点bが選択されるように制御され
る。
【0021】このデジタルローパスフィルタは図5の
(a)に示すようにnサンプルにおける入力データXn
に対する出力データYn は Yn =(Xn −Yn-1 )τ+Yn-1 =Xn ・τ+Yn-1 (1−τ) である。
【0022】したがって、その等価回路は図5の(b)
に示すように書き替えられが、図5の(a)の場合は1
回の乗算によって出力データが得られるため、演算時間
を短縮することができる。時定数を示すτは、τ<1で
あり、τが小さい程、前回の出力データの影響が大きく
なり、時定数の大きい積分回路となる。
【0023】このようなフィルタユニット入力は、可変
利得回路10の出力が所定タイミング周期T毎に最大値
検出部11で図3のように検出され、対数変換部12で
ピークレベルデータが聴感に合うように圧縮される。そ
して、逆バックラッシュ回路13を介して供給されるこ
とになるが、この出力レベルデータは第1のフィルタユ
ニット14Aにおいてスライス回路21A,21B、整
流回路22A,22B、及びアンプ23A,23Bにお
いて、図4の(a)に示すような入−出力特性で処理さ
れる。ここで原点は、基準入力時における基準利得値を
表している。
【0024】すなわち、第1のフィルタユニット14A
ではスレッショルドレベルE1 (−),E2 (+)共基
準レベルであり、アンプ23A,23Bのゲインを示す
角度θ1 (+)、θ1 (−)は比較的小さい。又、同様
な構成とされている第2のフィルタユニット14Bで
は、図4の(b)に示されている様にスライス回路21
A,21BのスレッショルドレベルがE2 (−),及び
2 (+)となるように設定され、E2 (+)よりさら
に大きい出力データに対してゲインθ2 (+)で変換さ
れ、E2 (−)よりさらに小さい出力データに対してゲ
インθ2 (−)で変換される。
【0025】さらに、同様な構成とされている第3のフ
ィルタユニット14Cでは、図4の(c)に示されてい
る様に+側の出力レベルデータのみに対してスレッショ
ルドレベルE3 (+)が設定され、このE3 (+)より
大きい出力レベルデータに対してのみゲインθ3 (+)
となる大きな利得で変換されるようになされている。
【0026】次に、第1のフィルタユニット14Aを構
成するデジタルフィルタの積分時定数は10〜100 Sec
の低いものであり、ユーザがマニュアル操作で行うよう
なスピード変化で出力データを形成する。
【0027】第2のフィルタユニット14Bに構成され
ているデジタルフィルタの積分時定数は1 〜10 Secに選
定される。この時定数は、一般のテープレコーダの録音
レベル自動設定回路(AGC回路)におけるレベル変化
を示すものであるが、前述した図4の(b)に示すよう
に小レベルの信号データに対しては応答しないようにさ
れている。
【0028】さらに、本発明の実施例では第3のフィル
タユニット14C内に高速で応答する早い積分時定数0.
1 S以下のデジタルフィルタを設けることによって、瞬
間的に生じる高レベルの信号を抑圧する。この場合に、
デジタルフィルタが応答するレベルは、例えば図4の
(c)に示した様に正のスレッショルドレベルE3
(+)以上の信号であり、このレベルを越える急峻な信
号に対して、強い抑圧作用を与えるようにしている。
【0029】以上の実施例からなるゲイン設定部14
は、例えば、瞬間的に入力される大入力のオーディオ信
号に対しては、主に第3のフィルタユニット14Cが対
応して、出力レベルを抑圧すると共に、その直後の小さ
いオーディオ入力レベルに対して第2のフィルタユニッ
ト14Bが対応して、瞬間的なレベル低下にも対応する
ことができる。又、平均的なレベル変動に対しては第1
のフィルタユニット14Aが対応して、適正なレベルの
出力をデジタル信号処理部17に供給することができ
る。
【0030】又、各フィルタユニットの時定数τ(f) ,
τ(r) 及びスレッショルドレベルE(+) E(-) 、θ(+)
θ(-) 等は個別に設定することが容易であるから、ユー
ザの好みに応じて、適宜AGC回路の応答特性を定める
ことができる。又、帰還ループのゲインを高くすること
によって、入力レベルの細かな調整が可能になり、磁気
テープに対して最適な記録レベルを与えることができ
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のデジタル
オートレベルコントローラは、入力されたオーディオ信
号をデジタル信号に変換したのち、可変利得回路に供給
し、所定のタイミングで検出された出力レベルのピーク
値に対して、3種数の応答特性を有するフィルタユニッ
トによってゲインコントロ−ル信号を形成するようにし
ているため、回路全体を、例えばマイクロプロセッサに
よるプログラムに沿ってコントロールできるようなAG
C回路にすることができる。
【0032】特に、フィードバック回路系が分割された
複数帯域処理系統で行われるため、入力信号のあらゆる
変化に対して、適正なレベルコントロールを行うことが
できるという利点がある。又、デジタル的な信号処理と
しているため、経年変化や環境変化に優れており、AG
C回路の特性を変更することも容易にできると共に、回
路のコストダウン、省スペース化が可能になるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタルオートゲインコントローラの
全体図である。
【図2】出力レベルを検出してゲインを設定するフィル
タユニットの具体例を示すブロック図である。
【図3】ピークレベル検出点の説明波形図である。
【図4】3個のデジタルフィルタに供給される出力レベ
ルのゲイン特性図である。
【図5】デジタルフィルタの等価回路図である。
【図6】バックラッシュを付加するためのフローチャー
トである。
【図7】非線形ル−プ内の回路に生じる制御デ−タの変
動を示す図である。
【符号の説明】
10利得可変回路 11 最大値検出部 12 対数圧縮回路 13 逆バックラッシュ付加回路 14A 第1のフィルタユニット 14B 第2のフィルタユニット 14C 第3のフィルタユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−136310(JP,A) 実開 昭56−142123(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 1/00 - 3/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変利得手段と、前記可変利得手段の出
    力信号の所定のタイミング単位毎のピーク値を検出する
    ピーク検出手段と、 各々異なる時定数を持つ複数のフィルタ手段と、 前記ピーク検出手段の出力信号を前記複数のフィルタ手
    段毎に独立してレべルを設定して入力するレべル設定手
    段とを備え、 前記複数のフィルタ手段の出力を統合して前記可変利得
    手段を制御することを 特徴とするデジタルオートゲイン
    コントローラ。
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