[发明专利]具有自适应时间控制的反馈限制器

说明书

技术领域

本发明涉及用于减小音频信号的动态范围的电路。

背景技术

在音频系统中一般遇到的问题是系统部件的最大输入电平被音频信号过驱动，导致不希望的失真，甚至在某些情形下，导致系统崩溃。然而，例如可能希望限制传输系统中的信号电平以防止对听者的听觉的损害。在噪声环境中，还希望将较安静的段节放大以超过周围环境噪声水平，使得它们能够被听者觉察。

不管是需要增大低电平还是需要限制高电平(例如，使用所谓的限制器)，在两种情况下，结果都是音频信号的动态范围的减小，即，音频信号的最大和最小电平之间的差异的减小。所谓的“动态压缩”在交通工具中是尤其有利的，其中，一方面，周围环境噪声水平极高，这能够通过增加低的信号电平来改善，且另一方面，由于交通工具中的电源的低电平，音频系统的功率被限制，这可能容易导致在高信号电平处的失真。

在音频工程中，压缩器或限制器表示受控放大器组中的电路或表示用于限制信号的动态范围而经过相应编程的数字信号处理器。由此在保持音频信号(例如音乐)的固有特征的同时，音频信号的动态范围得到减小。

一旦在彼此独立的不同频率范围中同时在输入信号中发生不同的动态变化(例如，这对于音频信号例如音乐而言是典型的情况)，压缩器或限制器到达它们的限制。由于压缩器的非理想行为导致的典型的不希望的效应被称为“音量泵浦”(“volume pumping”)、谐波失真(harmonic distortion)和类似的赝象(artefact)。

已知不同的压缩器概念均具有关于音量泵浦效应或关于谐波失真的某些不足。对提供用于受控放大信号以减小其动态范围的改善方法具有一般的需求。

发明内容

使用受控增益放大输入信号的方法包括以下步骤：

提供代表由初始增益放大的输入信号的输出信号；判定输入信号或输出信号的信号电平；将该信号电平与一阈值电平进行比较；如果信号电平低于阈值电平(释放模式)，使用自适应控制特性更新初始增益值；如果信号电平高于阈值电平(起音模式)，取决于信号电平，分别使用固定控制特性或自适应特性更新初始增益值；自适应控制特性与信号电平有关且固定控制特性与信号电平无关。

如果信号电平超出阈值电平的量大于给定超出值，可以根据固定控制特性更新初始增益值，且如果信号电平超出阈值电平的量小于给定超出值，可以根据自适应控制特性更新初始增益值。

压缩器包括受控放大器，该受控放大器具有接收输入信号的输入端、提供输出信号的输出端以及用于控制该受控放大器的增益的控制端。该压缩器还包括与受控放大器的控制端相连的反馈网络，该反馈网络具有第一操作模式(起音模式)和第二操作模式(释放模式)，以用于控制受控放大器的增益，其中依赖于输入信号或输出信号的信号电平，在第一操作模式中分别使用自适应控制特性或固定控制特性且在第二操作模式中使用自适应控制特性调适反馈网络以用于控制增益，该自适应控制特性与信号电平有关且固定控制特性与信号电平无关。

附图说明

参考下面的附图和描述能更好地理解本发明。附图中的部件没有按比例绘制，而是重点放在说明本发明的原理。而且，在附图中，相同的参考数字表示相同的部分。在附图中：

图1示出压缩器(或限制器)的静态传输特性；

图2通过具有矩形包络的正弦脉冲示出起音时间和释放时间；

图3示出示例性受控放大器的一般结构；

图4是基本反馈结构的框图；

图5是基本前馈结构的框图；

图6是在前馈路径中具有附属反馈环的前馈结构的框图；

图7是示例性反馈限制器的框图；

图8示出一种限制器，该限制器具有前馈结构和直接信号路径中的延迟，该限制器使用峰值电平仪表以用于判定信号电平；

图9示出与图8的限制器类似的压缩器，不过该压缩器具有RMS仪表以用于判定信号电平；

图10示出具有前馈结构的另一限制器；

图11示出本压缩器/限制器概念的示例；以及

图12示出本压缩器/限制器的更详细的示例。

具体实施方式