JPH07176966A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH07176966A
JPH07176966A JP5317762A JP31776293A JPH07176966A JP H07176966 A JPH07176966 A JP H07176966A JP 5317762 A JP5317762 A JP 5317762A JP 31776293 A JP31776293 A JP 31776293A JP H07176966 A JPH07176966 A JP H07176966A
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JP
Japan
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output
signal
circuit
gain
overflow
Prior art date
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Withdrawn
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JP5317762A
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Inventor
Shinichi Koyama
信一 小山
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力信号のオーバーラップを防ぎ、高周波ノ
イズの発生を減少させ、滑らかな信号波形を作ること。 【構成】 入力信号を遅延させ、第1の信号処理を行
い、その処理結果が装置のダイナミックレンジを越える
場合には、第2の信号処理に切り換えることにより出力
信号を前記ダイナミックレンジ内に収めて信号を出力す
る利得制御手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力信号のレベルを検
波し、目的のレベルに出力がなるよう処理を行う信号処
理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7に従来のオーディオ信号の自動利得
制御装置(以下AGC)のブロック図を示す。図におい
て、35は電圧制御アンプ(VCA)、36は整流回
路、37は時定数回路、38、39は比較器、40、4
1、42は基準電圧、43はスイッチ、44は検波回
路、R1、R2は抵抗、Cはコンデンサである。
【0003】従来、オーディオ信号がVCA35に入力
されると、ある利得を掛けられ出力される。出力信号は
整流回路36で正の信号のみに変換され時定数回路へ送
られる。時定数回路は、アタックタイムをR1とCの時
定数回路(Cへの充電時間)でつくり、リカバリータイ
ムをR2とCの時定数回路(Cの放電時間)でつくる2
つのローパスフィルタからなっており、信号のDC成分
を出力する。比較器38は、このDCレベルと、基準レ
ベルを示す定数値40とを比較し、もし、DCレベルが
基準レベルよりも小さい場合、スイッチ43を定数値4
2へ切り換え、VCA35へ一定の電圧を送る。これに
より、非常に小さいレベルの信号は、一定の利得で増幅
され出力される。
【0004】また、基準レベルより大きい場合比較器3
8は、比較器39によって出力目標である定数値41と
の差をとり、信号が目標値になるように計算された利得
がVCA35へ送られるように、スイッチ43を切り換
える。そして、VCA35では、様々なレベルの入力信
号にこの利得を掛け、一定の目標レベルに増幅して出力
する。
【0005】このように従来のAGC回路は、アナログ
フィードバック回路によって構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例では、なるべく信号の平均レベルを検出する必要
性から時定数回路37にアタックタイムが存在するた
め、図8(a)に示すような突然信号レベルが大きくな
るような入力があった場合、検波回路44はアタックタ
イムの間大きな利得信号を出力し続け、AGC回路のダ
イナミックレンジを出力信号が超えるようなこと(オー
バーフロー)がおこり、図8(b)に示すように信号が
最大値にクリップされてしまう。これにより、結果とし
て高調波成分のノイズが出力信号に発生するという欠点
があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、絶対値
(ABS)回路と検波回路と第1の乗算器とを持つAG
C回路において、システムをフィードフォワード回路で
構成し、新たに遅延回路、第2の乗算器、オーバーフロ
ー判別回路、切り換え器、ピーク値の検波回路、段階処
理回路を設け、まず入力信号を遅延させ、その間に利得
1を計算し、いったん入力信号と乗算し、もしオーバー
フローするようならば、アタックタイム中のピーク値を
検出して、その値の出力がダイナミックレンジの最大値
になるように利得2を計算し、利得1から利得2へ段階
的に利得を切り換えることにより、出力のオーバーフロ
ーを防ぎ、高調波ノイズの発生を減少させるようにした
ものである。
【0008】
【実施例】
〔実施例1〕図1に本発明の実施例を最もよく表すブロ
ック図を示す。図1において、1は絶対値回路、2はA
GC用検波回路、3、10、11は遅延回路、4はソフ
トリミット用検波回路、5はゲイン切り換え回路、6は
段階処理回路、7、8は乗算器、9はオーバーフロー判
別器、12はスイッチである。
【0009】本実施例では、信号を遅延させる必要性か
ら、遅延回路の構成が簡単でしかも精度よく実現できる
ディジタル信号処理を用いている。まず、ディジタル化
されたオーディオ入力信号x(n)は、通常1サンプル
ごとに遅延回路3と絶対値回路1へ送られる。絶対値回
路1で正の信号のみに変換された後、2つの検波回路
2、4へ送られる。AGC用検波回路2は、入力信号の
平均レベルに基づき、出力信号y(n)が目標のレベル
になるような乗算係数α(n)をゲイン切り換え回路5
へ出力する。この乗算係数α(n)は、遅延回路11に
おいてNだけ遅延させた後スイッチ12を通り、乗算器
7において遅延回路3を通った入力信号x(n−N)と
掛け合わされて、y(n)が出力される。
【0010】ここで、AGC用検波回路2の構成につい
て図2を用いて説明する。図2において、13はローパ
スフィルタ(LPF)、14は積分器、15、16は積
分係数、17、20、23はスイッチ、18は乗算器、
19は遅延回路、21はレベル比較器、22はレベル判
別器、24、26は定数値、25は割り算器である。次
に図6のフローチャートを用いて動作を説明する。ステ
ップS1で絶対値回路1から送られてきた信号は、LP
F13によってアタックタイムに相当する遅延を発生さ
せられる(S2)。その後、積分器14によって、リカ
バリータイムに相当する遅延を発生させられる(S
3)。このリカバリータイムのしくみは、遅延器19に
保存された1つ前の出力と入力信号のレベルをレベル比
較器21で比較して、入力の方が大きければスイッチ2
0を入力側へつなぎ、そのまま入力信号を出力し、入力
の方が小さければ前の出力側へつなぐ。1つ前の出力
は、乗算器18において定数値15か16を係数として
掛け合わされて出力される。この係数値は1以下になっ
ており、入力が小さいままなら出力値が徐々に減少して
いく(リカバリー)。定数値15と16の切り換えは、
後に説明する図1のオーバーフロー判別器9の制御信号
に従ってスイッチ17で行い、オーバーフローが発生し
た場合には、早くリカバリーするために小さい係数の定
数値15へ切り換える。この積分器14の出力S(n)
を、レベル判別器22では基準レベルと比較し(S
4)、基準値より小さい場合はスイッチ23を定数値2
4側へつなぎ(S5)、割り算器25で定数26と割り
算を行って、乗算係数を固定値で出力する。また基準値
より大きい場合には、スイッチ23を積分器14側へ切
り換えて(S6)、出力目標の定数値26をS(n)で
割って乗算係数α(n)を出力する。
【0011】次に本発明であるオーバーフローが発生し
た場合について説明する。図1においてAGC用検波回
路2の出力である乗算係数α(n)は、乗算器8におい
て、1度入力信号x(n)を掛け合わされ(S7)、オ
ーバーフロー判別器9でオーバーフローが発生するかど
うかを判別し(S8)、その判別を示す制御信号を遅延
回路10に送る。スイッチ12は、遅延回路10の出力
のオーバーフロー判別の制御信号に従い、オーバーフロ
ーが発生した場合には、段階処理回路6の出力α″
(n)側に切り換えられる。乗算器7では、この乗算係
数α″(n)と遅延回路3の出力x(n−N)と掛け算
を行い、ダイナミックレンジ内に増幅された信号y
(n)を出力する。また、図1において、オーバーフロ
ー判別器9は制御信号を遅延回路10へ出力するだけで
なく、ソフトリミット用検波回路4にリセット信号を送
る。
【0012】ここで、オーバーフローが発生しないよう
な乗算係数を計算するソフトリミット用検波回路4の構
成について、図3を用いて説明する。図3において、2
7はピーク検波回路、28はレベル比較器、29は遅延
回路、30、31はスイッチ、32はカウンタ、33は
割り算器、34は定数値である。オーバーフローが発生
し、ソフトリミット用検波回路にリセット信号が入力さ
れると、カウンタ32と遅延回路29がクリアされる
(S9)。絶対値回路1からの信号がピーク検波回路2
に入力され、レベル比較器28はこの入力信号と遅延回
路29の1つ前の出力信号を比較し、大きい方の信号を
出力するようにスイッチ30を制御する。こうして、ピ
ーク検波回路27は最大値を出力し続ける(S10)。
カウンタ32には、サンプリングクロックが入力されて
おり、アタックタイム分のカウント値だけ経過すると
(S11)スイッチ31をつなぎ、アタックタイム中の
入力信号のピーク値S′(n)を割り算器33へ1度だ
け送り、またスイッチ31を離す。つまり、アタックタ
イムの間のピーク値が割り算回路33へ送られる。ここ
で、AGC回路のダイナミックレンジの最大値を示す定
数値34をこのピーク値S′(n)で割ることによっ
て、乗算係数α′(n)が計算され出力される(S1
2)。
【0013】段階処理回路6では、突然乗算係数が切り
変わることによって発生するヒゲ状のノイズを抑えるた
め、この乗算係数α′(n)とオーバーフローを発生し
た時点の何ステップか前、そしてオーバーフローしなく
なった時点の後の乗算係数α(n−N)との差を段階的
に変化させて新しい乗算係数α″(n)を出力する。こ
の変化の様子を図4に示す。この段階的な変化は、図の
ような指数的なカーブでも直線でもシステムに適した実
現を行えばよい。また逆に、オーバーフローの発生が終
わった時点(S14)から乗算係数を段階的にα(n)
に戻す作業も同じ様に行う。このように段階的変化する
乗算係数を段階処理回路6は出力し(S13)、スイッ
チ12によりこの乗算係数α″(n)が選択され(S1
5)、乗算器7において入力信号x(n−N)と掛け合
わされて(S16)、(S17)、y(n)が出力され
る(S18)。つまり遅延量Nは、アタックタイムと段
階変化の前後ステップ分の和の数値に設定される。
【0014】またこの時の出力波形を図6に示す。
【0015】〔他の実施例〕前記実施例では、オーバー
フローを乗算を行って判別していたが、他の方法とし
て、テーブルを用いて検波レベルから判別したりしても
よい。
【0016】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、AGC回路をフィードフォワード回路で構成し、入
力信号を遅延させ、その間に利得を計算し、いったん入
力信号と掛け合わせ、もしオーバーフローするようなら
ば、アタックタイム中の最大値を検出して、その値の出
力がダイナミックレンジの最大値になるように利得をオ
ーバーフローの前後で段階的に変化するよう計算して、
その利得で入力信号を増幅して出力することにより、出
力信号のオーバーフローを防ぎ、高調波ノイズの発生を
減少させ、滑らかな信号波形を出力できるようになる。
【0017】また、本発明はいわゆるDSPチップによ
り、ソフトウェアによって実現されることは言うまでも
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を表すブロック図。
【図2】図1のAGC用検波回路の内部を表すブロック
図。
【図3】図1のソフトリミット用検波回路の内部を表す
ブロック図。
【図4】段階処理回路の出力波形図。
【図5】本発明の実施例の流れを表すフローチャート。
【図6】本発明の結果得られる信号波形図。
【図7】従来例のブロック図。
【図8】従来のAGCでのオーバーフロー波形を示す
図。
【符号の説明】
1 絶対値回路 2 AGC用検波回路 3、10、11 遅延回路 4 ソフトリミット用検波回路 5 ゲイン切り換え回路 6 段階処理回路 7、8 乗算器 9 オーバーフロー判別器 12 スイッチ 13 ローパスフィルタ 14 積分器 15、16 積分係数 17、20、23 スイッチ 18 乗算器 19 遅延回路 21 レベル判別器 22 レベル判別器 24、26 定数値 25 割り算器 27 ピーク検波回路 28 レベル比較器 29 遅延回路 30、31 スイッチ 32 カウンタ 33 割り算器 34 定数値 35 電圧制御アンプ(VCA) 36 整流回路 37 時定数回路 38、39 比較器 40、41、42 定数値 43 スイッチ 44 検波回路 R1、R2 抵抗 C コンデンサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を遅延させ、第1の信号処理を
    行い、その処理結果が装置のダイナミックレンジを越え
    る場合には、第2の信号処理に切り換えることにより出
    力信号を前記ダイナミックレンジ内に収めて信号を出力
    する利得制御手段を有することを特徴とする信号処理装
    置。
  2. 【請求項2】 出力信号を目標値にするために、入力信
    号のレベルの平均値により入力信号を増幅する利得を自
    動的に制御する装置において、入力信号を遅延させ、そ
    の間に利得を計算し、いったん入力信号の増幅処理を行
    い、もし装置のダイナミックレンジを越えるようなら
    ば、入力信号の最大値を検出して、その値の出力がダイ
    ナミックレンジの最大値になるように利得を計算して、
    その利得で入力信号を増幅して出力する利得制御手段を
    有することを特徴とする自動利得制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において装置のダイナミックレ
    ンジを超える出力の前後において、それまでの利得から
    新たに計算した利得へ、段階的に変化させることを特徴
    とする自動利得制御装置。
JP5317762A 1993-12-17 1993-12-17 信号処理装置 Withdrawn JPH07176966A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007013912A (ja) * 2005-07-01 2007-01-18 Sanyo Electric Co Ltd 信号レベル調整装置、ゲイン値更新方法、及びプログラム
JP2010158080A (ja) * 2010-04-15 2010-07-15 Yamaha Corp 増幅器

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 20010306