[发明专利]一种可以保持语音数字信号的有效动态范围并防止削峰的自动增益控制限幅方法

说明书

本发明提出了一种可以保持语音数字信号的有效动态范围并防止削峰的自动增益控制限幅方法，通过将信号幅值划分为k个子区间，并将每个子区间设置下门限(ω_j)和控制系数(α_j)，在趋近上门限阈值的位置，对处理后信号分子区间处理，使得其幅值减缓趋近上限，且控制其不超过上限。既保证了信号的有效动态范围又避免了使用限幅器造成信号削峰，减少了信号频谱失真。

技术领域

本发明涉及语音信号处理领域，更准确地说涉及自动增益控制处理，提升语音信号质量的解决方案。

技术背景

语音信号在空气中传播的时候，其声波是球型发散的，而且声波能量随着传播距离的增加而呈指数衰减。当使用麦克风来进行拾音时，声源距离增加时，麦克风所采集到的信号幅度(或能量)会衰减的非常严重。因此通常会在麦克风采集信号之后，使用自动增益控制(AGC，Automatic Gain Control)处理来对弱信号进行增强。

自动增益控制处理通常可以使用硬件电路处理的方式或者是软件处理的方式。硬件电路处理针对的是模拟信号，软件处理针对的是数字信号。本发明所关注的是针对语音数字信号的AGC处理。

假如将自动增益控制预期功率设置的较高时，也就是应用于信号放大处理时，可能会将信号放大到超过采样值上限。假如数字信号采用定点数表示，自动增益控制方法会在将数据放大到数值溢出之前进行限幅处理，否则的话数字信号采样就会出现符号反转而造成信号错误。假如数字信号采用浮点数，自动增益控制方法也会在将数据放大后再进行限幅处理。而传统的限幅处理通常采用固定值门限的“硬切”方式，会造成数字信号削峰，引起信号失真，影响语音音质。通常削峰过多过强就会造成语音信号有“爆音”的不佳效果，这是传统自动增益控制限幅方法在控制信号溢出时的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于本发明提出一种新型的在对语音信号进行自动增益控制处理之后能够有效控制溢出的限幅方法。

具体地，本发明提供的一种可以保持语音数字信号的有效动态范围并防止削峰的自动增益控制限幅方法，包括：

a.将信号幅值划分为k个子区间，分别为区间0，1，2，…，k-1，每个子区间设置下门限(ω_j)和控制系数(α_j)；

b.待处理数据(I(n))依次经过幅值门限由低到高的各子区间的处理，如果前一个区间的处理结果大于后一个区间的幅值下门限，那么就继续进行后续子区间的处理直到不满足区间条件为止；

c.将经过步骤b处理的数据作为输出数据(P(n,j))。

其中，所述步骤a中子区间的数量k大于等于1。

优选地，所述步骤b中的每个子区间的处理都是基于前一个子区间的处理结果的。

优选地，所述步骤b中当前区间的处理结果低于下一区间门限的信号不需要进行处理。

根据本发明提供的保持语音数字信号的有效动态范围并防止削峰的自动增益控制限幅方法，在趋近上门限阈值的位置，对处理后信号分子区间处理，使得其幅值减缓趋近上限，且控制其不超过上限。既保证了信号的有效动态范围又避免了使用限幅器造成信号削峰，减少了信号频谱失真。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是传统的自动增益控制限幅方法的处理流程图；

图2是本发明的自动增益控制限幅方法的处理流程图；

图3是本发明实施例提供的使用传统方法和本发明的方法分别进行处理之后的信号时域波形图；