一种数字音频信号的电平控制方法

摘要

本发明公开了一种数字音频信号的电平控制方法，该方法主要实现过程为：以每帧音频信号时间为单位，搜索当前帧音频信号的最大样本绝对值、平均样本绝对值，比较当前帧音频信号的最大样本绝对值和上一帧音频信号的最大样本绝对值，判断信号的强弱变化趋势，获得不同的一阶递归平滑滤波器参数，调整当前帧音频信号的最大样本绝对值，利用期望样本绝对值，得到期望增益，最后结合一阶递归平滑滤波原理获得当前帧音频信号的实际增益调整值。本发明通过语音帧信号的最大样本绝对值、样本绝对均值、期望电平、预设参数来判定信号源的强弱变化，更新配置参数并结合一阶平滑滤波获得增益值，减少了运算复杂度，增加了算法的自适应性，满足了输出音频信号失真率与音量的需求。

主权项

一种数字音频信号的电平控制方法，其特征在于，该方法主要实现过程为：以每帧音频信号时间为单位，搜索当前帧音频信号的最大样本绝对值、平均样本绝对值，比较当前帧音频信号的最大样本绝对值和上一帧音频信号的最大样本绝对值，判断音频信号的强弱变化趋势，获得不同的一阶递归平滑滤波器参数，调整当前帧音频信号的期望目标电平，利用计算期望增益时所需的最大样本绝对值，得到期望增益，最后结合一阶递归平滑滤波原理获得当前帧音频信号的实际增益调整值；具体包括以下步骤：1)搜索第n帧音频信号的最大样本绝对值Max[n]、平均样本绝对值Avg[n]；若计算期望增益时所需的最大样本绝对值Max_GetExpGain<Max[n]，则令Max_GetExpGain＝Max[n]，Max_GetExpGain的初始值为0；2)判断音频信号的变化趋势，若Avg[n‑1]<Avg[n]*Ratio_Avg,则判定信号由弱到强且能量相差较大，调整一阶递归平滑滤波器参数a[n]＝a*0.5，期望目标电平TargetLevel[n]＝TargetLevel*0.9，Ratio_Avg和a取值范围均为0到1；若Max[n]<Max[n‑1]*Ratio_Max，则判定信号由强到弱且能量相差较大，令计数器cnt＝cnt+1，否则cnt重置为初始值0，当计数器cnt大于帧保持数时，cnt重置为0、Max_GetExpGain＝Max_GetExpGain*Ratio_MGE、一阶递归平滑滤波器参数a[n]＝a*0.8、TargetLevel[n]＝TargetLevel，Ratio_Max和Ratio_MGE取值范围均为0到1；若上述两种情况均未发生，则判定音频信号基本不变，一阶递归平滑滤波器参数a[n]＝a、TargetLevel[n]＝TargetLevel，其中TargetLevel为期望输出幅度电平，对应能量范围‑48dB到0dB；3)计算期望增益：ExpGain[n]＝TargetLevel[n]/Max_GetExpGain，并得到当前帧的实际增益值：Gain[n]＝Gain[n‑1]*a[n]+ExpGain[n]*(1‑a[n])，这里Gain[n‑1]为上一帧音频信号的实际增益值；4)设定最大增益值MaxGain、最小增益值MinGain，当Gain[n]大于MaxGain时，设定Gain[n]＝MaxGain；当Gain[n]小于MinGain时，设定Gain[n]＝MinGain；第n帧输出音频信号Y[n]＝X[n]*Gain[n]，其中X[n]为第n帧输入音频信号；5)更新Max[n]，若Max[n]小于Max[n‑1]，则令Max[n]＝Max[n‑1]，否则Max[n]保持不变；重复步骤1)～步骤4)，处理下一帧音频信号。