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音箱类型 音箱系统
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带有 SpeechSense (人声辨识)算法的 AGC 在音频系统中的应用
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带有 SpeechSense (人声辨识)算法的 AGC 在音频系统中的应用
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& & 1) 什么是 AGC?
& & AGC 是英文“Automatic Gain Control”(自动增益控制)的缩写。AGC 在各个行业中的应用非常广泛。在模拟电路时代, AGC 的控制精度和速率是由模拟电路的设计和电子元件的精度所决定的,我们称之为 AGC 的工作特性。
& & 大家都知道,现在的音频处理核心产品大都采用 DSP 芯片进行设计,因此我们将之统称为音频 DSP 处理器。实际上,与以往的模拟 AGC 电路不同,DSP 处理器的电路设计大同小异,所采用的芯片也大都雷同。而所有的 DSP 处理器所支持的功能,如:滤波器,分频器,路由器,混音器,AGC 等等都是由“算法”来实现的。因此,AGC 的工作特性完全能取决于 AGC 算法。
& & 2) 为什么音频系统需要 AGC?
& & 在实际的音频会议系统应用中,经常会出现以下这些情况:由于性别的原因或讲话者的各自习惯不同,有的人声音大些,有的人声音小些,有的人喜欢离话筒远些,有的人喜欢离话筒近些,这些情况会导致在音频系统的输出端的音量幅度产生巨大的差别。
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& & AGC 可以针对上述这些情况自动给与“增益补偿”。通俗一点的讲,当讲话者的声音太大的时候, AGC 会自动降低增益,从而使会议的扩声维持在一个恒定的音量上;反之,讲话者的声音太小,AGC 会自动提高增益,以确保系统仍然维持在恒定的音量。在音频系统中,AGC 可以根据“要求”对声音信号自动给与“增益补偿”。因此通常用于调节各种会议系统的不同讲话者的声音音量平衡。
& & 3) 传统 AGC 是如何解决这些问题的呢?
  首先,我们先来学习几个技术名词:Level 源信号电平:讲话者的声音经话筒拾音,进入音频处理器的原始电平;Min Threshold 最小电平阈值:启动 AGC 的最小电平值;Target Level 目标电平:我们所需要的,经过 AGC 自动调整的电平。 当输入电平大于所设定的 Min Threshold,AGC 会启动并自动根据所设定的 Target Level 对源信号进行增益补偿,并保持输入信号为恒定的 Target Level.
& & 如图一所示,当源信号电平大于最小电平阈值(Min Threshold)但小于目标电平(Target&&Level)时, AGC 启动并对源信号自动提高增益至目标电平 (Target&&Level)
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& & 红色代表经 AGC 调整后的 电平曲线,蓝色代表未经 AGC 调整的源信号电平曲线
& & 见图二,当源信号电平小于最小电平阈值(Min Threshold), AGC 关闭,从而防止 AGC 将噪声电平放大输出。
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& & 图三:当源信号电平大于最小电平阈值(Min Threshold),并大于目标电平(Target& & Level)时,AGC 启动并自动衰减输入信号增益至目标电平(Target&&Level)。从而实现对输入信号的自动增益控制,并且在输出端维持一个相对恒定的音量。
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& & 4) 传统 AGC 在实际应用中的问题
& & 上文中我们提到,当源信号大于所设定的 Min Threshold, AGC 不工作。 其目的是避免AGC 电路错误地提升系统的噪声信号。只有在源信号大于某一设定值时,我们才认为此信号为有用信号并对此信号进行 AGC 平衡电平。这种设计方案看似非常合理,但在实际工作中却屡屡出错。比如:我们所用的所有的语音通信软件(如:QQ, Skype, Lync 等等)都支持 AGC, 但在实际使用中经常出现的问题是,当两端的人都不讲话的时候,可以非常明显地感觉到对方的噪声的提升。
& & 究其原因, 在实际工作环境中,噪声的值实际上很难预测,它与有用信号之间有很大的重叠区域,但我们给定一个 Min Threshold 的时候,不是当有用信号非常低时 AGC没有启动,就是噪声信号高于 Min Threshold, AGC 错误的启动。因此,在很长的一段时间,业内都没有一个彻底地解决方案。
& & 5) 带有 SpeechSense (人声辨识)算法的 AGC 的工作原理
& & 下面我们我们来看一下 BIAMP 的 AGC 是如何解决这个问题的。综上所述,其实只有一种办法能够彻底地解决 AGC 不能正确启动的难题。那就是,真正判断源信号是否为有用信号。通常在绝大多数情况下,AGC 是用在传声话筒的链路里,因此,只要我们能够判断源信号是否为人声就可以了。&&其实,人声辨识已经不是一个新课题了。经研究,人们发现所有人类的语言有两种元素是与动物和环境声截然不同的。即 Plosive 爆破音和 Fricative 摩擦音。比如:中文的“破”和“刺”, 或英文中的“Bob”和“Fish”。因此,只要我们对源信号进行采样并辨识是否有爆破音和摩擦音的存在,就可以判定此信号是否为人声。
& & 从原理上讲,似乎并不困难。但如前文所提到的,AGC 的性能完全取决于算法。在极短的时间内(通常只有十几毫秒),SpeechSense& & AGC 算法要完成对源信号的采样、分析、 运算,因此对算法的效率要求极高,并且对信号的人声片断分析的准确性要求极为严格,要在最大限度内保证 AGC 启动的准确性。BIAMP 的 AGC 不仅可以快速准确的完成增益自动补偿,更重要的是它可以非常准确地辨识出源信号是否为人声,从而确保 AGC 只有在讲话者使用时启动,有效的避免了 AGC 误启动所造成的噪声过大的问题。
& & 6) SpeechSense (人声辨识)算法的 AGC 的参数设定
& & 下面我们来具体看一下有关 SpeechSense AGC 的一些参数是如何配置的。
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& & 输入源电平:通常,我们调试话筒的时候, 要确保讲话者与话筒的距离比较合理,且用正常的声调对着话筒讲话,此时在输入源电平的读数应在“0dB”左右。
& & 由于传声话筒的灵敏度和指向性以及所在环境的空间噪声不同,在无人讲话的时候,输入源的最低电平应该在‐40dB 到‐20dB 之间(如电平显示过高,则表明现场环境噪声过大)。此时,最小电平阈值(Min Threshold)应该调整为略高于无人讲话时的输入源的最低电平。(有关增益结构的详细内容可到
, 点击进入 audia,&&参考“增益结构”的视频)。
& & 输出增益调节指示:是指在 AGC 自动增益调节之后的音频输出补偿的数值。补偿是根据目标电平和输入电平之差所决定的。例如:当源信号的电平为-10dB, 目标电平为 0dB,那么输出补偿为+10dB。
& & AGC 增益保持时间:当 AGC 不满足启动条件时(比如:源信号电平低于 Min Threshold 或源信号为非语音信号), 输出增益调节所保持的时间。例如:如图当系统检测到 AGC 在60 秒后仍然没有启动,输出增益调节会自动归零。
& & 最大 AGC 提升增益:可以设定 AGC 自动增益的提升范围。最大值为 30dB。在实际使用中,我们建议的范围是 0~12dB。因为,如以正常情况来调试系统,一般会议系统的本地扩声的净空为 6~14dB。也就是说,如果 AGC 将话筒的音量提升高过净空值时,系统会产生啸叫。因此,最大 AGC 提升增益永远略低于系统的净空值。
& & 最大 AGC 衰减增益:可以设定 AGC 自动增益的衰减范围。最大值为 30dB.
& & 增益变化速率:设定 AGC 的增益变化速率。例如:如图 Max&&Adjustment&&Rate 为 5.0,当AGC 启动时,会以每秒 5dB 的速率进行提升或衰减从而最终达到输出补偿的要求。在实际应用中,如果我们不希望与会者觉察到明显的声音增益变化,可以保持默认设置或适当降低速率。如在演示环节,可以适当提升速率,从而使受众明显感觉到 AGC 的工作。
& & SpeechSense 声音辨识:当此按钮关闭时,AGC 恢复传统 AGC 的工作模式。当此按钮开其实, AGC 只在检测到人声时才会启动,而任何其它噪声不会误触发 AGC。
& & Limiter On 压限器:当此功能激活时, 系统会自动监测 AGC 之后的电平值并在电平值高于+24dBu 时进行压限,从而确保电平在峰值范围之内。同时压限器指示会点亮。
& & AGC Active:当 AGC 启动时,此指示灯会点亮。
& & Advanced:高级设定。点击进入,可以看到输入电平,噪声电平以及 SNR 信噪比电平。因为无法识别人声与噪声,所以所有的传统的 AGC 都没有这一选项。而 BIAMP AGC 的SpeechSense 的算法不仅能够准确的识别出人声,还可以进而精确的计算出人声与环境噪声之间的比值,即信噪比。因此,在这里可以对声音的信噪比进行设定。当源信号的信噪比高于设定值时,SNR 为绿色。当源信号的信噪比低于设定值时,SNR 为红色。AGC 只有在 SNR 为绿色时,即:源信号的信噪比高于设定值时才能启动。
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& & 那么 SNR 的调整在实际项目中如何应用呢? 我们下面来看一个例子。
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& & 第一种情况是,在实际应用中往往存在多只话筒,且话筒间距离较近。实际上我们只希望当演讲者有目的的对着话筒讲话时,AGC 才根据电平自动调节,并且不希望讲话者的声音影响到邻近的话筒;另一种情况是,当讲话者远离话筒与其他的与会者细声交流的时候,他们当然不希望系统对这些“交流”也进行 AGC 自动增益补偿。由于传统的 AGC 不具备信噪比调节的功能,所以上图示例中,传统 AGC 就无法使用了,或者很难调试。而带有SpeechSense (人声辨识)算法的 AGC,通过合理调节信噪比,就可以让每一只话筒处于需要的 AGC 工作状态。
  以上是对 AGC 在音频系统中应用的一些总结,如何更好的发挥 AGC 在具体应用中的作用还需要进一步的探索与思考。
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兰格电子 发表于
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那小编很牛阿,可以去月球开演唱会了!!
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牛B啊!厉害了我的姐
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真牛了,佩服啊
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您的预算可以选B&W钻石8系。不过好声音不仅音箱好,功放、CD机也很重要。推8系的功放万以上是肯定的。如果条件允许,把你家的一个房间按照声学处理的方式装潢一下,声音的提升也很大。最后说一句,国产的惠威也是很不错的品牌,它与宝马合作,不过它的风格偏冷,不太适合人声,这里就不推荐了。
感谢你的回答!b&W是在英国原产地生产的吗?不是在小工厂里代加工的吧~
8系是进口的。
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你看变形金刚3上面不是有联想电脑吗,联想音箱应该有。
到美国看看美国本土的奥特蓝星和JBL 哈曼卡顿电脑有源音箱就可以了。
问你一下,现在上东方明珠观光一张票要多少人民币呀?请采纳答案,支持我一下。
奇葩团exom
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不懂音响呢
难道我标签设置错了,问错板块了,郁闷!
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