WO2012048606A1 - 自动增益控制系统及方法 - Google Patents

自动增益控制系统及方法 Download PDF

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WO2012048606A1
WO2012048606A1 PCT/CN2011/079112 CN2011079112W WO2012048606A1 WO 2012048606 A1 WO2012048606 A1 WO 2012048606A1 CN 2011079112 W CN2011079112 W CN 2011079112W WO 2012048606 A1 WO2012048606 A1 WO 2012048606A1
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WO
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module
ans
automatic gain
noise suppression
suppression ratio
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PCT/CN2011/079112
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Inventor
彭远疆
吴景田
Original Assignee
中兴通讯股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/04—Modifications of control circuit to reduce distortion caused by control
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0316—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude
    • G10L21/0324—Details of processing therefor
    • G10L21/034—Automatic adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3005—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and in particular to an automatic gain control system and method.
  • Auto Gain Control is the most commonly used processing method. Because the dynamic range of the speech signal is very large, and the distance and orientation of the speaker from the microphone during recording are generally not fixed, the pickup volume at the time of pickup is closely related to the pickup distance and the pickup orientation, in order to be able to Listening to every sentence of the speaker, it is generally necessary to pass the original audio signal through automatic gain control (AGO processing to reduce the dynamic range of the speech signal.
  • AGC processing is to analyze the amplitude (energy) of the current input audio signal, and then A speech signal that is too large (energy) is too small, and a speech signal with an excessive amplitude (energy) is compressed.
  • the AGC function can be implemented by hardware circuit or software algorithm.
  • the core of the hardware circuit design adopts an automatic gain adjustment module. See Figure 1 for details.
  • a simple AGC does not distinguish between a noise signal and a speech signal. It only determines the gain factor G based on the amplitude (or energy) of the input audio signal.
  • the input amplitude (energy) is less than a lower limit value A L (P L ), G > 0 (dB)
  • the input amplitude (energy) is greater than an upper limit value A H (P h )
  • the above simple AGC has two obvious drawbacks: First, when it is in the speech-free speech segment, because the amplitude of the background noise signal is small, the AGC will amplify the background noise, thereby reducing the signal-to-noise ratio of the output signal; Second, the AGC adjusts the amplitude of the background noise signal while adjusting the amplitude of the background noise signal, which causes the amplitude of the background noise in the output signal to appear large and small.
  • an active noise suppression processing (ANS) processing module can usually be added before the AGC processing, and the ANS can analyze the spectral characteristics of the speech and noise signals in the noisy speech signal in real time.
  • the useful speech signal is automatically separated from the noise signal, and the separated output speech signal has only a small residual ambient noise, thereby improving the signal-to-noise ratio of the speech and reducing the noise interference during listening.
  • adding normal ANS processing directly before AGC processing does not solve the problem of unstable background noise: in the case of large background noise (such as using a mobile phone outdoors, or sitting next to the air conditioner, using a voice recorder, When the microphone is placed near the projector fan during video conferencing, the unstable background noise will still seriously affect the subjective feeling of the listener due to the large residual noise after the ANS processing.
  • an automatic gain control system configured to transmit feedback information; an ANS module configured to receive feedback information from the automatic gain adjustment module, and dynamically adjust its current noise suppression ratio using feedback information.
  • the system further includes: a detecting module configured to detect a change in amplitude or energy of background noise in an output signal of the automatic gain adjustment module when the feedback information includes an output signal of the automatic gain adjustment module; It is also arranged to adjust the current noise suppression ratio based on the received amplitude or energy change information.
  • the method further includes: a voice activation detection VAD module configured to perform voice activation detection on the output signal before the automatic gain adjustment module processes the output signal of the ANS module.
  • the ANS includes: a VAD module configured to perform voice activation detection on the input signal when the ANS processes the input signal.
  • the automatic gain control method includes: the ANS module receives feedback information from the automatic gain adjustment module; the ANS dynamically adjusts its current noise suppression ratio using feedback information.
  • the feedback information includes: a gain factor G currently used by the automatic gain adjustment module; and the ANS module adjusts its current noise suppression ratio to include:
  • the feedback information includes: an output signal of the automatic gain adjustment module; and the ANS module adjusts its current noise suppression ratio to include: the ANS module receives the amplitude or energy change information of the background noise in the output signal of the AGC from the detection module. The ANS module adjusts the current noise rejection ratio based on the gain change information of the AGC.
  • the following method is further included: before the automatic gain adjustment module processes the output signal of the ANS module, the output signal is subjected to voice activation detection; when the ANS processes the input signal, the voice activation inside the ANS The VAD module is detected to perform voice activation detection on the input signal.
  • the ANS module receives the feedback information from the automatic gain control automatic gain adjustment module, and the ANS dynamically adjusts its current noise suppression ratio by using the feedback information, and solves the related art when the automatic gain adjustment module adjusts the gain, resulting in an output signal.
  • the problem of unstable background noise can compensate for the amplitude variation of the background noise caused by the gain variation, so that the background noise amplitude in the final AGC-processed output signal tends to be stable.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an automatic gain detecting module
  • 2 is a schematic structural diagram of an automatic gain control system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of an automatic gain control system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an automatic gain control system including a voice activated detection module.
  • 6 is a schematic diagram of a modified structure of the automatic gain control system shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 is another schematic structural diagram of the automatic gain control system shown in FIG. 4.
  • FIG. 8 is an automatic gain according to a preferred embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a modified structure of the automatic gain control system shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of another modified structure of the automatic gain control system shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the present invention.
  • the automatic gain control system includes: an automatic gain adjustment module 30 and an ANS module 32.
  • the automatic gain adjustment module 30 is configured to send feedback information;
  • the ANS module 32 is configured to receive feedback information from the automatic gain adjustment module and dynamically adjust its current noise rejection ratio using feedback information.
  • the ANS module has the capability (interface) for receiving the feedback information of the gain adjustment module.
  • the ANS module can dynamically adjust its instantaneous noise suppression ratio S according to the feedback information, and can compensate for the amplitude variation of the background noise caused by the gain variation, so that the background noise amplitude in the final AGC-processed output signal tends to be stable.
  • the ANS module 32 described above can be embedded in an automatic gain control system.
  • the AGC system method with embedded ANS module needs to have the following key elements:
  • the AGC system has active noise suppression function, and the active noise suppression function is realized by the embedded ANS module that satisfies the aforementioned characteristics.
  • the ANS module needs to limit the suppression amplitude of the noise when processing, generally adopting the maximum undistorted noise suppression ratio S H (may also be referred to as the maximum Noise suppression ratio) To measure the noise suppression ability of an ANS module.
  • S H may also be referred to as the maximum Noise suppression ratio
  • the physical meaning of the parameter S H is the maximum noise attenuation amplitude that the noisy signal can achieve without distortion after the ANS processing.
  • the unit is dB. In the case of equal distortion, the higher the value of S H , the stronger the noise suppression capability of the ANS module.
  • noise unevenness still occurs when S+G > S H is considered.
  • the gain factor G has a value range of [GL, G h ]
  • the automatic gain control system shown in FIG. 4 is further improved, and an automatic gain control system as shown in FIGS. 6 and 7 can also be obtained.
  • voice input detection VAD
  • VAD voice input detection
  • the VAD module 34 may be added to the automatic gain control system shown in FIG.
  • the processing distortion of the low signal to noise ratio speech segment in the input signal is smaller than the scheme shown in FIG.
  • the VAD module that is included in the ANS is set to perform voice activation detection on the input signal when the ANS processes the input signal.
  • the VAD module that is included in the ANS is set to perform voice activation detection on the input signal when the ANS processes the input signal.
  • the system may further include: a detecting module 36 configured to detect a magnitude (energy) of background noise in an output signal of the automatic gain adjustment module when the feedback information includes an output signal of the automatic gain adjustment module. Change information;
  • the ANS module is further configured to adjust the current noise suppression ratio based on the received amplitude (energy) change information.
  • Another automatic gain control scheme is provided, that is, the output signal processed by the AGC system is directly fed back to the detection module 36, and the detection module 36 detects the amplitude (energy) change information of the background noise in the output signal of the automatic gain adjustment module, and Feedback to the ANS module, the ANS module first detects the change in amplitude (energy) of the background noise in the output signal to control its instantaneous noise rejection ratio S.
  • the VAD module 34 may be added to the automatic gain control system shown in FIG. 8 and configured to perform voice activation detection on the output signal before the automatic gain adjustment module processes the output signal of the ANS module. .
  • the processing distortion of the low signal to noise ratio speech segment in the input signal is smaller than the scheme shown in FIG.
  • the ANS module used has VAD detection, it can also be detected by the VAD module that is included in the ANS.
  • the VAD module that is included in the ANS is set to perform voice activation detection on the input signal when the ANS processes the input signal.
  • 11 is a flow chart of an automatic gain control method in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the automatic gain control method according to an embodiment of the present invention includes the following processing: Step S1102: The active noise suppression processing ANS module receives a feedback signal from an automatic gain adjustment module.
  • Step S1104 The ANS module dynamically adjusts its current noise suppression ratio using feedback information.
  • the instantaneous noise suppression ratio can be dynamically adjusted according to the feedback information, and the amplitude variation of the background noise due to the gain variation is compensated, so that the background noise amplitude in the final output signal after the AGC processing tends to be stable.
  • the above step S1104 may further include the following processing:
  • noise unevenness still occurs when S+G > S H is considered.
  • the gain factor G has a value range of [GL, G h ]
  • the improvement is performed on the basis of FIG. 4, and the voice activation detection (VAD) is added, that is, before the automatic gain adjustment module processes the output signal of the ANS module, the voice activation detection may be performed on the output signal, for details.
  • VAD voice activation detection
  • the feedback information includes: an output signal of the automatic gain adjustment module; then the step S1104 may further include: the ANS module receiving the amplitude of the background noise in the output signal of the AGC from the detection module (energy) Change information; The ANS module adjusts the current noise suppression ratio based on the amplitude (energy) change information.
  • the improvement is performed on the basis of FIG.
  • the voice activation detection may be performed on the output signal, for details.
  • FIG. 9 or when the ANS processes the input signal, the VAD module inside the ANS can also be used to perform voice activation detection on the input signal.
  • an automatic gain control scheme is provided, and an ANS module before the automatic gain adjustment module can receive feedback information of the gain adjustment module, and dynamically adjust the instantaneous noise according to the feedback information.
  • the suppression ratio compensates for the variation of the background noise amplitude caused by the gain adjustment, so that the background noise amplitude in the final AGC-processed output signal tends to be stable.
  • modules or steps of the present invention can be implemented by a general-purpose computing device, which can be concentrated on a single computing device or distributed over a network composed of multiple computing devices.
  • they may be implemented by program code executable by the computing device, such that they may be stored in the storage device by the computing device, or they may be separately fabricated into individual integrated circuit modules, or they may be Multiple modules or steps are made into a single integrated circuit module.
  • the invention is not limited to any specific combination of hardware and software.

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Description

自动增益控制系统及方法 技术领域 本发明涉及通信领域， 具体而言， 涉及一种自动增益控制系统及方法。 背景技术 在语音处理系统中， 自动增益控制 （Auto Gain Control, 简称为 AGC) 是最常用 的处理方法。 由于语音信号的动态范围很大， 而且录音时讲话人离话筒的距离和方位 一般都不是固定不变的， 拾音时的拾音音量和拾音距离以及拾音方位密切相关， 为了 能够在重放时听清楚讲话人的每一句话， 一般需要把原始音频信号通过自动增益控制 (AGO处理来降低语音信号的动态范围。 AGC处理的基本原理是分析当前输入音频 信号的幅度 （能量）， 然后放大幅度 （能量） 过小的语音信号， 同时压缩幅度 （能量） 过大的语音信号。
AGC功能可以由硬件电路或者软件算法来实现，硬件电路的设计核心是采用了一 个自动增益调节模块， 具体可以参见图 1。简单的 AGC并不能区分噪声信号和语音信 号， 只是根据输入音频信号的幅度 （或能量） 来决定其增益因子 G， 当输入幅度 （能 量） 小于一个下限值 AL (PL) 时， G > 0 (dB)， 当输入幅度 （能量） 大于一个上限值 AH (Ph) 时， G < 0 (dB)， 当输入信号幅度 （能量） 处于 [AL, AH] (或者 [PL , PH] ) 时， G = 0 (dB)。 但是， 上述简单的 AGC有两个明显缺陷： 其一是当处于语音无语音段时， 由于 背景噪声信号的幅度较小， AGC会把背景噪声放大， 从而降低了输出信号的信噪比； 其二是 AGC在调整输出信号幅度同时也调整了背景噪声信号的幅度， 导致输出信号 中背景噪声的幅度会出现忽大忽小的不平稳现象。 为了有效减小环境噪声的干扰， 如图 2所示， 通常可以在 AGC处理之前加上主 动噪声抑制处理（ANS)处理模块， ANS可以实时分析带噪语音信号中的语音和噪声 信号的频谱特性， 然后自动把有用的语音信号从噪声信号中分离出来， 分离出来的输 出语音信号中只有很少的残余环境噪声， 从而提高了语音的信噪比， 减少了听音时的 噪声干扰。 但是， 在 AGC处理前直接加入普通的 ANS处理并没有解决背景噪声不平稳的问 题： 在背景噪声比较大的场合 （如户外使用手机、 或者坐在在空调旁边使用录音笔、 视频会议时麦克风放置在投影仪风扇附近时）， 由于 ANS处理后的残余噪声较大， 不 平稳的背景噪声仍然会严重影响听音者的主观感受。 发明内容 针对相关技术中采用自动增益调节模块调整增益时， 导致输出信号中背景噪声不 平稳的问题而提出本发明， 为此， 本发明的主要目的在于提供一种改进的自动增益控 制系统及方法， 以解决上述问题至少之一。 根据本发明的一个方面， 提供了一种自动增益控制系统。 根据本发明的自动增益控制系统包括： 自动增益调节模块， 设置为发送反馈信息; ANS模块， 设置为接收来自于自动增益调节模块的反馈信息， 采用反馈信息动态调整 其当前的噪声抑制比。 在上述系统中， ANS模块， 还设置为在反馈信息包括自动增益调节模块当前使用 的增益因子 G时， 通过以下公式计算以实时获取当前的噪声抑制比 S' : S'=MAX (0, MIN ( S+G, SH))， 其中， S为前一次计算获取的噪声抑制比， SH为 ANS模块的最 大不失真噪声抑制比。 在上述系统中， ANS模块， 还设置为通过以下公式计算以实时获取当前的噪声抑 制比 S' : S'=S+G， 其中， GL≤G≤GH， S≤SH - GH且 S≥-GL， GL为 G最小取值， GH为 G最大取值。 在上述系统中， 该系统还包括： 检测模块， 设置为在反馈信息包括自动增益调节 模块的输出信号时， 检测自动增益调节模块的输出信号中背景噪声的幅度或能量的变 化信息； ANS模块， 还设置为根据接收到的幅度或能量变化信息调整当前的噪声抑制 比。 在上述系统中， 还包括： 语音激活检测 VAD模块， 设置为在自动增益调节模块对 ANS模块的输出信号进行处理之前， 对该输出信号进行语音激活检测。 在上述系统中， ANS包括： VAD模块， 设置为在 ANS对其输入信号进行处理时， 对该输入信号进行语音激活检测。 根据本发明的另一方面， 提供了一种自动增益控制方法。 根据本发明的自动增益控制方法包括： ANS模块接收来自于自动增益调节模块的 反馈信息； ANS采用反馈信息动态调整其当前的噪声抑制比。 在上述方法中，反馈信息包括： 自动增益调节模块当前使用的增益因子 G;则 ANS 模块调整其当前的噪声抑制比包括： ANS通过以下公式计算以实时获取当前的噪声抑 制比 S' : S'=MAX (0， MIN ( S+G， SH))， 其中， S为前一次计算获取的噪声抑制 比， SH为最大不失真噪声抑制比。 在上述方法中， ANS 模块通过以下公式计算以实时获取当前的噪声抑制比 S' : S'=S+G， 其中， GL≤G≤GH， S≤SH - GH且 S≥-GL， GL为 G最小取值， GH为 G最 大取值。 在上述方法中， 反馈信息包括： 自动增益调节模块的输出信号； 则 ANS模块调整 其当前的噪声抑制比包括： ANS模块接收来自于检测模块的 AGC的输出信号中背景 噪声的幅度或能量变化信息； ANS模块根据 AGC的增益变化信息调整当前的噪声抑 制比。 在上述方法中，还包括以下之一： 在自动增益调节模块对 ANS模块的输出信号进 行处理之前， 对该输出信号进行语音激活检测； 在 ANS 对其输入信号进行处理时， ANS内部的语音激活检测 VAD模块对该输入信号进行语音激活检测。 通过本发明， ANS模块接收来自于自动增益控制自动增益调节模块的反馈信息， ANS采用反馈信息动态调整其当前的噪声抑制比， 解决了相关技术中采用自动增益调 节模块调整增益时， 导致输出信号中背景噪声不平稳的问题， 可以补偿因增益变动所 带来的背景噪声的幅度变化， 从而使最终经 AGC 处理后的输出信号中的背景噪声幅 度趋于平稳。 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述， 并且， 部分地从说明书中变 得显而易见， 或者通过实施本发明而了解。 本发明的目的和其他优点可通过在所写的 说明书、 权利要求书、 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 附图说明 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附图 中： 图 1为自动增益检测模块的结构示意图; 图 2为相关技术中自动增益控制系统的结构示意图； 图 3为根据本发明实施例的自动增益控制系统的结构示意图； 图 4为根据本发明优选实施例一的自动增益控制系统的结构示意图； 图 5为包括语音激活检测模块的自动增益控制系统。 图 6为图 4所示的自动增益控制系统的一个改进结构示意图； 图 7为图 4所示的自动增益控制系统的另一改进结构示意图； 图 8为根据本发明优选实施例二的自动增益控制系统的结构示意图； 图 9为图 8所示的自动增益控制系统的一个改进结构示意图； 图 10为图 8所示的自动增益控制系统的另一改进结构示意图； 图 11为根据本发明实施例的自动增益控制方法的流程图。 具体实施方式 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 图 3为根据本发明实施例的自动增益控制系统的结构示意图。 如图 3所示， 该自 动增益控制系统包括： 自动增益调节模块 30和 ANS模块 32。 自动增益调节模块 30， 设置为发送反馈信息；
ANS模块 32， 设置为接收来自于自动增益调节模块的反馈信息，采用反馈信息动 态调整其当前的噪声抑制比。 相关技术中， 采用自动增益调节模块调整增益时， 输出信号中背景噪声不平稳。 采用本发明实施例提供的上述自动增益控制系统， ANS模块具备接收增益调节模块反 馈信息的能力（接口）。 ANS模块能够根据反馈信息动态调整其瞬时噪声抑制比 S， 可 以补偿因增益变动所带来的背景噪声的幅度变化， 从而使最终经 AGC 处理后的输出 信号中的背景噪声幅度趋于平稳。 在优选实施过程中， 上述 ANS模块 32可以内嵌在自动增益控制系统中。 该内嵌 ANS模块的 AGC系统方法需要具备以下几个关键要素： AGC系统具备主动噪声抑制 功能， 主动噪声抑制功能是由满足前述特性的内嵌 ANS模块来实现的。 优选地， ANS模块， 还设置为在反馈信息包括自动增益调节模块当前使用的增益 因子 G时，通过以下公式计算以实时获取当前的噪声抑制比 S' (单位为 dB): S'=MAX (0， MIN ( S+G, SH))， 其中， S为前一次计算获取的噪声抑制比， SH为最大不失真 噪声抑制比。 具体可以参见图 4。 其中， 由于噪声抑制比 S'是在实时更新的， 因此是一个动态调整的过程。 此外， 为了防止对带噪信号的过度抑制处理而导致人耳可闻失真， ANS模块处理 时都需要限制其对噪声的抑制幅度， 一般采用最大不失真噪声抑制比 SH (也可以简称 为最大噪声抑制比） 来衡量一个 ANS模块对噪声的抑制能力， 参数 SH的物理意义是 带噪信号通过 ANS处理后在不失真的情况下可以达到的最大噪声衰减幅度，其单位为 dB。 同等失真情况下， SH的值越高， 则 ANS模块的噪声抑制能力越强。 传统的 ANS 算法中， 实际瞬时噪声抑制比 S仅取决于当前输入信号的统计特性 （如输入信噪比、 噪声的绝对能量等）， 一般对于完全无语音的纯噪声段 S = SH， 其他情况下 S≤SH。 在优选实施过程中， 考虑到 S+G > SH时仍会出现噪声不平稳现象， 假设增益因子 G的取值范围为 [GL, Gh]， 所以如果要求 ANS模块的瞬时噪声抑制比 S满足约束条件 S≤SH - GH禾 P S≥- GL ， 则 S'的计算公式可以简化为 S'= S+G， 且不会出现噪声不平 稳现象。 优选地， 对图 4所示的自动增益控制系统进行进一步改进， 还可以得到如图 6和 图 7所示的自动增益控制系统。 具体实施过程中， 如图 5所示， 通常可以在增益调节处理之前对输入信号作语音 激活检测 （VAD)， 以检测出语音段和无语音段。 当 VAD检测到当前输入是语音信号 时才启动增益调节功能， 而对于不含语音的纯噪声信号否则不做增益调节处理， 可以 认为此时 G = 0 (dB)。 优选地， 如图 6所示， 可以在图 4所示的自动增益控制系统增加 VAD模块 34， 设置为在自动增益调节模块对 ANS模块的输出信号进行处理之前，对该输出信号进行 语音激活检测。 采用上述方案， 对于输入信号中的低信噪比语音段（例如， 远离 MIC时小声说话 时），其处理失真会比图 4所示的方案更小一些。在优选实施过程中，如果所用的 ANS 模块内部自带有 VAD检测的话，也可以采用 ANS内部自带的 VAD模块进行检测，具 体可以参见图 7。 即该 ANS内部自带的 VAD模块， 设置为在 ANS对其输入信号进行 处理时， 对该输入信号进行语音激活检测。 优选地， 如图 8所示， 上述系统还可以包括： 检测模块 36， 设置为在反馈信息包 括自动增益调节模块的输出信号时， 检测自动增益调节模块的输出信号中背景噪声的 幅度 （能量） 变化信息； ANS模块， 还设置为根据接收到的幅度 （能量） 变化信息调 整当前的噪声抑制比。 上面提供了另一种自动增益控制方案， 即直接将 AGC 系统处理后的输出信号反 馈给检测模块 36， 检测模块 36检测自动增益调节模块的输出信号中背景噪声的幅度 (能量） 变化信息， 并反馈给 ANS模块， ANS模块会先检测此输出信号中背景噪声 的幅度（能量） 的变化来控制其瞬时噪声抑制比 S。 以达到使 AGC输出信号中的背景 噪声幅度缓变的目的。 采用该方案， 由于直接反馈最终的输出信号， 而且由于其并不强行要求最终输出 信号中的背景噪声幅度完全不变， 所以能够在具有难以察觉的背景噪声缓变的同时对 低信噪比语音段具有最低的处理失真。 优选地， 如图 9所示， 可以在图 8所示的自动增益控制系统增加 VAD模块 34， 设置为在自动增益调节模块对 ANS模块的输出信号进行处理之前，对该输出信号进行 语音激活检测。 采用上述方案，对于输入信号中的低信噪比语音段 (例如，远离 MIC小声说话时）， 其处理失真会比图 8所示的方案更小一些。在优选实施过程中， 如果所用的 ANS模块 内部自带有 VAD检测的话，也可以采用 ANS内部自带的 VAD模块进行检测，具体可 以参见图 10。 即该 ANS内部自带的 VAD模块， 设置为在 ANS对其输入信号进行处 理时， 对该输入信号进行语音激活检测。 图 11为根据本发明实施例的自动增益控制方法的流程图。 如图 11所示， 根据本 发明实施例的自动增益控制方法包括以下处理： 步骤 S1102: 主动噪声抑制处理 ANS模块接收来自于自动增益调节模块的反馈信 步骤 S 1104: ANS模块采用反馈信息动态调整其当前的噪声抑制比。 采用上述方法， 能够根据反馈信息动态调整其瞬时噪声抑制比， 补偿因增益变动 所带来的背景噪声的幅度变化， 从而使最终经 AGC 处理后的输出信号中的背景噪声 幅度趋于平稳。 优选地， 如图 4所示， 在上述反馈信息包括： 自动增益调节模块当前使用的增益 因子 G时， 上述步骤 S 1104可以进一步包括以下处理： ANS通过以下公式计算以实时 获取当前的噪声抑制比 S' : S'=MAX ( 0， MIN ( S+G， SH))， 其中， S为前一次计算 获取的噪声抑制比， SH为最大不失真噪声抑制比。 在优选实施过程中， 考虑到 S+G > SH时仍会出现噪声不平稳现象， 假设增益因子 G的取值范围为 [GL, Gh]， 所以如果要求 ANS模块的瞬时噪声抑制比 S满足约束条件 S≤SH - GH禾 P S≥- GL ， 则 S'的计算公式可以简化为 S'= S+G， 且不会出现噪声不平 稳现象。 优选地， 在图 4的基础上进行改进， 增加语音激活检测 （VAD )，即在自动增益调 节模块对 ANS 模块的输出信号进行处理之前， 还可以对该输出信号进行语音激活检 测， 具体可以参见图 6; 或者在 ANS对其输入信号进行处理时， 还可以采用 ANS内 部的 VAD模块对该输入信号进行语音激活检测， 具体可以参见图 7。 优选地， 如图 8所示， 反馈信息包括： 自动增益调节模块的输出信号时； 则上述 步骤 S 1104可以进一步包括： ANS模块接收来自于检测模块的 AGC的输出信号中背 景噪声的幅度 （能量）变化信息； ANS模块根据幅度 （能量）变化信息调整当前的噪 声抑制比。 优选地， 在图 8的基础上进行改进， 增加语音激活检测 （VAD )，即在自动增益调 节模块对 ANS 模块的输出信号进行处理之前， 还可以对该输出信号进行语音激活检 测， 具体可以参见图 9; 或者在 ANS对其输入信号进行处理时， 还可以采用 ANS内 部的 VAD模块对该输入信号进行语音激活检测， 具体可以参见图 10。 综上所述， 通过本发明的上述实施例， 提供的自动增益控制方案， 在自动增益调 节模块之前的 ANS模块可以接收该增益调节模块的反馈信息，并根据此反馈信息来动 态调整其瞬时噪声抑制比， 弥补因增益调节所带来的背景噪声幅度变化， 从而使最终 经 AGC处理后的输出信号中的背景噪声幅度趋于平稳。 显然， 本领域的技术人员应该明白， 上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现， 它们可以集中在单个的计算装置上， 或者分布在多个计算装置所 组成的网络上， 可选地， 它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现， 从而， 可以 将它们存储在存储装置中由计算装置来执行， 或者将它们分别制作成各个集成电路模 块， 或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。 这样， 本发明 不限制于任何特定的硬件和软件结合。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 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

权 利 要 求 书
1. 一种自动增益控制系统， 包括：
自动增益调节模块， 设置为发送反馈信息；
主动噪声抑制处理 ANS模块，设置为接收来自于所述自动增益调节模块的 所述反馈信息， 采用所述反馈信息动态调整其当前的噪声抑制比。
2. 根据权利要求 1所述的系统， 其中，
所述 ANS模块，还设置为在所述反馈信息包括所述自动增益调节模块当前 使用的增益因子 G时，通过以下公式计算以实时获取所述当前的噪声抑制比 S' : S'=MAX (0， MIN ( S+G， SH))， 其中， S为前一次计算获取的噪声抑制比， SH为 ANS模块的最大不失真噪声抑制比。
3. 根据权利要求 2所述的系统， 其中，
所述 ANS模块，还设置为通过以下公式计算以实时获取所述当前的噪声抑 制比 S' : S'=S+G， 其中， GL≤G≤GH， S≤SH - GH且 S≥-GL， GL为 G最小 取值， GH为 G最大取值。
4. 根据权利要求 1所述的系统， 其中，
所述系统还包括： 检测模块， 设置为在所述反馈信息包括所述自动增益调 节模块的输出信号时， 检测所述自动增益调节模块的输出信号中背景噪声的幅 度或能量的变化信息；
所述 ANS模块，还设置为根据接收到的所述幅度或能量变化信息调整所述 当前的噪声抑制比。
5. 根据权利要求 1至 4中任一项所述的系统， 其中， 还包括：
语音激活检测 VAD模块， 设置为在所述自动增益调节模块对所述 ANS模 块的输出信号进行处理之前， 对该输出信号进行语音激活检测。
6. 根据权利要求 1至 4中任一项所述的系统， 其中， 所述 ANS包括：
VAD模块， 设置为在所述 ANS对其输入信号进行处理时， 对该输入信号 进行语音激活检测。
7. 一种自动增益控制方法， 包括：
主动噪声抑制处理 ANS模块接收来自于自动增益调节模块的反馈信息； 所述 ANS模块采用所述反馈信息动态调整其当前的噪声抑制比。
8. 根据权利要求 7所述的方法， 其中， 所述反馈信息包括： 所述自动增益调节模 块当前使用的增益因子 G;
则所述 ANS模块调整其当前的噪声抑制比包括： 所述 ANS通过以下公式 计算以实时获取所述当前的噪声抑制比 S' :
S'=MAX (0， MIN ( S+G， SH))， 其中， S为前一次计算获取的噪声抑制 比， SH为最大不失真噪声抑制比。
9. 根据权利要求 8所述的方法，其中，所述 ANS模块通过以下公式计算以实时获 取所述当前的噪声抑制比 S' :
S'=S+G， 其中， GL≤G≤GH， S≤SH - 011且8≥-01^， GL为 G最小取值， GH 为 G最大取值。
10. 根据权利要求 7所述的方法， 其中， 所述反馈信息包括： 所述自动增益调节模 块的输出信号；
则所述 ANS模块调整其当前的噪声抑制比包括：
所述 ANS模块接收来自于检测模块的所述 AGC的输出信号中背景噪声的 幅度或能量变化信息；
所述 ANS 模块根据所述 AGC 的增益变化信息调整所述当前的噪声抑制 比。
11. 根据权利要求 7至 10中任一项所述的方法， 其中， 还包括以下之一：
在所述自动增益调节模块对所述 ANS模块的输出信号进行处理之前，对该 输出信号进行语音激活检测；
在所述 ANS 对其输入信号进行处理时， 所述 ANS 内部的语音激活检测 VAD模块对该输入信号进行语音激活检测。
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