技术领域
[0001] 本申请涉及音频处理技术领域，具体涉及一种增益控制装置及录音设备。
相关背景技术
[0002] 目前的录音设备，大多是通过麦克风采集声音信号，然后麦克风将接收到声音信号转换为微弱的电信号，电信号再经过可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)放大后，输出到模数转换器(Analog To Digital Converter，ADC)变成数字信号，最后经数字处理后变成最终的信号输出。
[0003] 在整个的信号处理通路上，PGA和ADC是主要的噪声源头，影响着最终的录音性能。通常来说，低噪声的PGA相对于低噪声的ADC而言更容易实现，因此，当ADC的性能不是很高时，通过动态调节PGA的增益可以提高整体通路的性能，使得录音性能更好。
[0004] 但是，在信号处理通路上调节增益时，直流偏差也会随着PGA的增益的变大而放大，而通常动态范围增强(Dynamic Range Enhancer，DRE)模块检测的信号来源通常位于PGA后面，这就容易导致放大后的直流偏差对信号幅度的检测产生影响，因此，相关技术中通常采用多次校准或者额外的模拟技术来降低直流偏差，减小其对DRE模块的幅度检测的影响，但是这种方式导致了信号处理通路上ADC的设计复杂化。
具体实施方式
[0064] 下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性地，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0065] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0066] 本申请实施例中，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0067] 而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0068] 在本申请实施例的描述中，“示例”或“例如”等词语用于表示举例、说明或描述。本申请实施例中描述为“举例”或“例如”的任何实施例或设计方案均不解释为比另一实施例或设计方案更优选或具有更多优点。使用“示例”或“例如”等词语旨在以清晰的方式呈现相对概念。
[0069] 另外，本申请实施例中的“多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本申请实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“至少一个”，可理解为一个或多个，例如理解为一个、两个或更多个。例如，包括至少一个，是指包括一个、两个或更多个，而且不限制包括的是哪几个，例如，包括A、B和C中的至少一个，那么包括的可以是A、B、C、A和B、A和C、B和C、或A和B和C。
[0070] 需要说明的是，本申请实施例中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0071] 需要指出的是，本申请实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接。
[0072] 在介绍本申请的增益控制装置及录音设备之前，首先介绍本申请实施例的相关背景信息。
[0073] 如图1所示，图1是相关技术中的录音设备的一个架构示意图，麦克风MIC接收到声音信号产生微弱的电信号，该电信号经过可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)放大后，输出到模数转换器(Analog To Digital Converter，ADC)变成数字信号，然后经过数字滤波器(Digital filter)、高通滤波器(High pass filter)以及数字增益模块(Digital Gain)等数字处理后变成最终的数字信号(Digital signal)输出。可以理解，输出的数字信号可以落盘存储或者输入到其他可以处理数字信号的模块中进行后续的处理。
[0074] 在图1所示的整个通路上，有两个噪声源头，分别为PGA和ADC，影响着整个通路的录音性能。低噪声的PGA相对于低噪声的ADC而言更容易实现。
[0075] 因此，在ADC性能比PGA性能低的情况下，若MIC的噪声为4uV，信噪比SNR为70db，PGA的噪声为2uV，ADC的噪声为10uV。
[0076] 当PGA配置为0db增益，数字模块配置为0db增益时，整体通路是0db增益，此时整个通路的最终信噪比SNR为61.3db，性能损失8.7db；
[0077] 而当PGA配置为26db增益，数字模块降低26db增益时，整体通路依旧是0db增益，但此时整个通路的最终信噪比SNR为69db，性能损失1db。
[0078] 由此可以知道，在整体通路增益保持0db不变的情况下，当小信号输入时，如果采用PGA的0db增益来录音，则性能损失比采用26db增益来录音的性能损失更大，录音效果也就更差。
[0079] 由于MIC的输入信号一般都是小信号，因此，相关技术中在MIC信号是小信号时，采用较大的PGA增益，以提高录音性能；当MIC信号是大信号时，采用较小的PGA增益，以避免输出摆幅溢出削波。
[0080] 这样根据输入信号的大小来动态调节PGA增益、并通过数字增益反相补偿增益让整体通路增益不变的前提下，提高了ADC的小信号的性能，从而提高了动态范围。因此，如图1所示，在ADC性能不是很高时，通过动态范围增强(Dynamic Range Enhancer，DRE)模块输出控制信号(DRE control signal)动态调节PGA的增益和反相调节数字增益可以提高整体通路的性能，使得录音性能更好。
[0081] 但是相关技术中在信号处理通路上调节增益，直流偏差也会随着PGA的增益的变大而放大，而DRE模块检测的信号来源位于PGA后面，因此，放大后的直流偏差会影响信号幅度检测的准确性。
[0082] 为了解决这一问题，相关技术中要么采用多次校准或者额外的模拟技术来降低直流偏差，要么如图2所示通过在DRE模块中增加高通滤波模块来消除直流偏差。
[0083] 但是，采用多次校准或者额外的模拟技术来降低直流偏差，会导致信号处理通路上ADC的设计复杂化。而高通滤波模块对低频信号同样也会造成衰减，另外还会造成各频点的群延时不一致，此时便需要对幅度和群延时进行补偿，这无疑也增加了算法的复杂度。
[0084] 并且，如图2所示，相关技术中通过在级联积分‑累加抽取滤波器(Cascaded Integrator‑Comb decimator Filter，CIC decimator)后面取数据进行DRE运算，当MIC信号突然由小变大需要快速响应时，当前的架构也导致了通路复杂化，同时由于高通滤波模块的延时，在设计时还需要折中考虑低频性能和响应速度，大大增加了设计难度。
[0085] 基于以上问题，本申请实施例提供了一种增益控制装置及录音设备，以下分别进行详细说明。
[0086] 首先，本申请实施例提供一种增益控制装置，请参阅图3，图3是本申请实施例中提供的增益控制装置的一个模块示意图，该增益控制装置100可以包括模数转换模块110和动态范围增强模块120。
[0087] 其中，该模数转换模块110连接于信号处理通路的输入端，可以用于获取输入信号处理通路的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。
[0088] 该动态范围增强模块120可以与模数转换模块110的输出端连接，用于根据数字信号得到增益控制信号，并将增益控制信号输出至信号处理通路上的待调节模块210，以基于增益控制信号调节待调节模块210的增益。
[0089] 本申请实施例中，该模拟信号可以是来自声音采样器件例如麦克风的信号，也可以是来自内部存储器或者其他外接存储模块、信号处理模块的信号。
[0090] 本申请实施例中，信号处理通路可以位于录音设备或其他配置有信号通路的设备，如图3所示，以录音设备为例，该录音设备200可以配置有用于采集声音信号的麦克风220，通过麦克风220将采集到的声音信号转换为模拟信号后输出到信号处理通路中去。
[0091] 在其他的一些实施例中，模拟信号也可以由录音设备200的存储器响应来自中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的触发信号发送至信号处理通路。
[0092] 在另外的一些实施例中，模拟信号还可以是由与录音设备200连接的外接存储器或信号处理模块输出至信号处理通路的信号。
[0093] 本申请实施例中的模拟信号可以是单端信号、差分信号、经隔直处理的信号或未经隔直处理的信号等。可以理解的，模拟信号的类型可以根据实际应用场景进行确定，此处不作限定。
[0094] 本申请实施例中，模数转换模块110可以连接于信号处理通路的输入端，从而在模拟信号输入信号处理通路时，模数转换模块110可以同步获取到该模拟信号。
[0095] 该模数转换模块110可以是现有的任意一种模数转换器，包括但不限于逐次逼近型(Successive Approximation Register，SAR)ADC。
[0096] 本申请实施例中，模数转换模块110采用低直流偏差且高速低性能的ADC。例如，10bit、1Mhz的SAR ADC，其经过直流偏差校准，直流偏差低于满摆幅的3‰，并且其所在的通路不会受到增益调节的影响，从而不会导致直流偏差被放大而影响测试准确度，因此在测试模拟信号时，直流偏差不会产生影响。
[0097] 总的来说，本实施例中对模数转换模块110的要求非常低，因此，模数转换模块110带来的面积和功耗代价也就很小。
[0098] 本申请实施例中，动态范围增强模块120可以根据数字信号得到增益控制信号。具体的，该动态范围增强模块120可以根据接收到的数字信号的幅度确定其是否与当前增益所对应的信号幅度相适配，如果不适配，则可以根据信号幅度之间的差值确定需要调节的增益档位，从而得到增益控制信号输出至待调节模块210；如果相适配，则可以输出上一时刻的增益控制信号，以维持待调节模块210的增益不变。
[0099] 本实施例中，待调节模块210可以是信号处理通路上的PGA和/或ADC。
[0100] 也就是说，动态范围增强模块120可以输出增益控制信号至信号处理通路上的PGA，以调节该PGA的增益；也可以输出增益控制信号至信号处理通路上的ADC，以调节该ADC的增益；还可以同时输出增益控制信号至信号处理通路上的PGA和ADC，以同时调节两者的增益，可以理解，若同时调节PGA和ADC的增益，则两者所调节的增益的总和与单独调节其中某一个模块的增益相同。
[0101] 举例来说，动态范围增强模块120要调高6db的增益，若待调节模块210为PGA，则输出至PGA的增益控制信号可以用于指示PGA在当前增益的基础上调高6db增益。
[0102] 若待调节模块210为ADC，则输出至ADC的增益控制信号可以用于指示ADC在当前增益的基础上调高6db增益。
[0103] 若待调节模块210为PGA和ADC，则输出至PGA的第一增益控制信号可以用于指示PGA在当前增益的基础上调高3db增益，输出至ADC的第二增益控制信号可以用于指示ADC在当前增益的基础上调高3db增益；或者，输出至PGA的第一增益控制信号可以用于指示PGA在当前增益的基础上调高2db增益，输出至ADC的第二增益控制信号可以用于指示ADC在当前增益的基础上调高4db增益。也就是说，ADC和PGA所调节的增益的总和为6db，而这6db具体怎么分配可以根据实际应用场景进行配置，此处不作限定。
[0104] 本申请实施例提供的增益控制装置100，通过模数转换模块110获取输入信号处理通路的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号，再由动态范围增强模块120根据该数字信号得到针对于待调节模块210的增益控制信号。
[0105] 由于动态范围增强模块120依据的数字信号来自信号处理通路的输入端口，因此，增益调节带来的直流偏差不会影响动态范围增强模块120的检测，从而信号处理通路上的ADC设计不需要额外的代价，即不影响信号处理通路上的ADC的设计，相较于相关技术中通过多次校准或者额外的模拟技术来降低直流偏差对DRE模块的影响来说，从源头上解决了输入动态范围增强模块的直流偏差，从而降低了信号处理通路上的ADC的设计复杂度和难度要求。
[0106] 而且，由于动态范围增强模块120依据的数字信号来自信号处理通路的输入端口，增益调节带来的直流偏差不会影响动态范围增强模块120的检测，因此，本申请实施例中的动态范围增强模块120不再需要通过增加高通滤波模块来消除直流偏差，节省了相关技术中DRE模块对高通滤波模块的需求，降低了算法难度。
[0107] 并且，由于模数转换模块110从信号处理通路的输入端口处获取模拟信号，其可以快速响应模拟信号由小到大的突变，避免了相关技术中DRE模块在CIC抽取滤波器后面取数据导致响应速度慢的问题，确保了信号处理通路上的增益能够及时随输入信号(模拟信号)的改变而改变，避免了增益改变不及时导致通路过载的问题。
[0108] 接下来，继续对图3所示的各单元模块以及在实际应用中可能采用的具体实施方式进行详细阐述。
[0109] 请参阅图4，在本申请一些实施例中，动态范围增强模块120可以包括前馈单元1201和输出控制单元1202。该前馈单元1201可以与模数转换模块110的输出端连接，用于根据数字信号得到第一档位调节信号输出至输出控制单元1202。输出控制单元1202可以用于根据该第一档位调节信号得到增益控制信号输出至待调节模块210。
[0110] 本申请实施例中，前馈单元1201与模数转换模块110的输出端连接，从而可以接收模数转换模块110输出的数字信号，并根据该数字信号得到第一档位调节信号。
[0111] 具体的，前馈单元1201可以根据数字信号的每一采样点的幅度确定其是否与当前增益所对应的信号幅度相适配，如果不适配，则可以根据信号幅度之间的差值确定需要调节的增益档位，从而得到第一档位调节信号。然后，输出控制单元1202再基于该第一档位调节信号得到增益控制信号输出至待调节模块210。
[0112] 如图5所示，在本申请一些实施例中，前馈单元1201可以包括前馈绝对值发生器12011、前馈幅度比较单元12012以及前馈档位计算单元12013。
[0113] 其中，前馈绝对值发生器12011可以与模数转换模块110的输出端连接，用于对接收到的数字信号取绝对值，得到第一幅度信号输出至前馈幅度比较单元12012。
[0114] 前馈幅度比较单元12012可以用于比较第一幅度信号的幅值、预设最小幅度阈值和预设最大幅度阈值，输出第一比较结果至前馈档位计算单元12013。
[0115] 前馈档位计算单元12013可以用于根据第一比较结果得到第一档位调节信号输出至输出控制单元1202。
[0116] 可以理解的，数字信号是将数据表示为离散值序列的信号，因此，本申请实施例中的数字信号可以表示为离散序列。该离散序列中的离散值随着数字信号的周期变化而出现正负变化，因此，本申请实施例中，可以通过前馈绝对值发生器12011对序列中的每一个采样点的离散值取绝对值，得到一个正序列作为第一幅度信号输出至前馈幅度比较单元12012。
[0117] 前馈幅度比较单元12012中可以预先存储有用于比较的预设最小幅度阈值和预设最大幅度阈值，该预设最小幅度阈值和预设最大幅度阈值可以通过寄存器进行配置，且在不同的应用场景中该预设最小幅度阈值和预设最大幅度阈值的取值可以不同，具体可以根据实际应用场景进行确定，此处不作限定。
[0118] 本申请实施例中，前馈幅度比较单元12012可以将每一采样点的离散值也即第一幅度信号的幅值分别与该预设最小幅度阈值和预设最大幅度阈值进行比较，从而得到相应的幅度差，前馈档位计算单元12013再根据每一采样点对应的幅度差查表或者基于预设的映射关系/转换比例得到对应的需要调节的增益档位，从而得到第一档位调节信号输出至输出控制单元1202。
[0119] 在一种具体实现方式中，前馈档位计算单元12013具体可以用于：
[0120] 当第一幅度信号的幅值小于或等于预设最小幅度阈值时，输出用于指示将当前增益调节至预设最大增益的第一档位调节信号；
[0121] 当第一幅度信号的幅值大于预设最小幅度阈值且小于预设最大幅度阈值时，输出用于指示将当前增益调节至第一目标增益的第一档位调节信号；其中，该第一目标增益为预设最大增益与第一信号幅度差之间的差值，第一信号幅度差为第一幅度信号的幅值与预设最小幅度阈值之差；
[0122] 当第一幅度信号的幅值大于或等于预设最大幅度阈值时，输出用于指示将当前增益调节至预设最小增益的第一档位调节信号。
[0123] 本实施例中，前馈档位计算单元12013在接收到来自前馈幅度比较单元12012的比较结果后，可以根据比较结果得到第一档位调节信号。
[0124] 具体的，若第一幅度信号的幅值小于或者等于预设最小幅度阈值，则可以认为当前增益偏小，可以将增益调节至最大值，因此，此时前馈档位计算单元12013可以输出用于指示将当前增益调节至预设最大增益的第一档位调节信号。
[0125] 若第一幅度信号的幅值大于预设最小幅度阈值且小于预设最大幅度阈值，则可以认为当前增益在可调节范围内，此时，前馈档位计算单元12013可以输出用于指示将当前增益调节至第一目标增益的第一档位调节信号；本实施例中，该第一目标增益可以是预设最大增益与第一信号幅度差之间的差值，该第一信号幅度差是第一幅度信号的幅值与预设最小幅度阈值之差。
[0126] 若第一幅度信号的幅值大于或者等于预设最大幅度阈值，则可以认为当前增益偏大，此时前馈档位计算单元12013可以输出用于指示将当前增益调节至预设最小增益的第一档位调节信号。
[0127] 举例来说，假设预设最小幅度阈值为‑32dbFS、预设最大幅度阈值为‑12dbFS、预设最大增益为20db以及预设最小增益为0db。
[0128] 若第一幅度信号的幅值为‑40dbFS小于预设最小幅度阈值‑32dbFS，则此时第一档位调节信号可以指示待调节模块210由当前增益调节至预设最大增益20db；
[0129] 若第一幅度信号的幅值为‑18dbFS，在预设最小幅度阈值‑32dbFS和预设最大幅度阈值‑12dbFS之间，则此时第一档位调节信号可以指示待调节模块210由当前增益调节至第一目标增益，该第一目标增益＝预设最大增益20db‑(第一幅度信号的幅值‑18dbFS‑预设最小幅度阈值‑32dbFS)＝6db；
[0130] 若第一幅度信号的幅值为‑10dbFS大于预设最大幅度阈值‑12dbFS，则此时第一档位调节信号可以指示待调节模块210由当前增益调节至预设最小增益0db。
[0131] 在对待调节模块210进行增益调节时，如果直接输出第一档位调节信号至待调节模块210，那么在信号的非过零点处例如最高幅度进行增益调节时，会出现图6中波形所示出的明显的阶跃信号，在感官上则会表现为明显的异常声音。
[0132] 相关技术中为了解决这一问题，可以通过降低每次调节的增益变化的大小来减缓，但是这样会导致增益档位的大幅增加，从而提高了面积成本。
[0133] 基于此，如图7所示，在本申请一些实施例中，输出控制单元1202还可以包括过零检测单元12021和增益控制单元12022。
[0134] 该过零检测单元12021可以与模数转换模块110的输出端连接，用于对数字信号进行过零检测，在数字信号出现正负翻转时，产生过零信号输出至增益控制单元12022。
[0135] 增益控制单元12022可以分别与过零检测单元12021和前馈档位计算单元12013的输出端连接，用于根据接收到的过零信号和第一档位调节信号，生成增益控制信号。
[0136] 本申请实施例中，通过过零检测单元12021对数字信号的过零点进行检测，当数字信号由正半周转入负半周或者由负半周转入正半周时，其幅值均会出现正负翻转，此时过零检测单元12021便可以输出过零信号至增益控制单元12022。
[0137] 该过零信号可以作为增益控制单元12022的触发信号，增益控制单元12022在接收到第一档位调节信号后，可以暂时无输出，当接收到过零信号后，再响应于该过零信号，输出当前的第一档位调节信号。
[0138] 可以理解的，增益控制单元12022输出的第一档位调节信号与输入增益控制单元12022的第一档位调节信号不相同，因此，可以将增益控制单元12022输出的第一档位调节信号作为增益控制信号来调节待调节模块210的增益。
[0139] 如图8所示，本申请实施例中通过在过零点进行增益调节，消除了在最大幅值处进行增益调节时产生的阶跃信号，减小了异常声音的产生，降低了对增益档位的需求，从而降低了面积成本。
[0140] 请参阅图9，在本申请一些实施例中，输出控制单元1202还可以包括第一滤波单元12023，该第一滤波单元12023可以分别与前馈档位计算单元12013的输出端和增益控制单元12022的输入端连接。
[0141] 该第一滤波单元12023可以用于对第一档位调节信号进行平滑滤波，输出平滑滤波后的第一档位调节信号至增益控制单元12022。该增益控制单元12022再根据过零信号和平滑滤波后的第一档位调节信号，生成增益控制信号。
[0142] 本申请实施例中，该第一滤波单元12023可以是现有的任一种滤波器，例如加权变量(var‑weighting)CIC抽取滤波器等。
[0143] 该第一滤波单元12023可以对第一档位调节信号进行平滑滤波，消除信号中的高频毛刺，从而避免出现快速来回调节增益导致的异常声音。
[0144] 如图10所示，在本申请一些实施例中，输出控制单元1202还可以包括延时单元12024，该延时单元12024可以与增益控制单元12022的输出端连接。
[0145] 该增益控制单元12022还可以用于生成反相调节信号，并在输出增益控制信号至待调节模块210的同时，输出反相调节信号至延时单元12024；其中，该反相调节信号为增益控制信号的反相信号。
[0146] 延时单元12024可以用于在接收到反相调节信号时开启计时，当累计时长达到预设延时时长时，输出反相调节信号至信号处理通路上的待反相调节模块230。
[0147] 在实际应用中，录音设备的增益应当是稳定的，如果增益设置不稳定，声音将出现爆音或者奇怪的刺耳声，影响音频质量。因此，本实施例中，在对待调节模块210的增益进行调节后，可以在其后方的模块中将增益反相调节回来。
[0148] 因此，本申请实施例中，增益控制单元12022还可以生成与增益控制信号反相的反相调节信号，并且在增益控制单元12022输出增益控制信号至待调节模块210的同时，增益控制单元12022还同步输出反相调节信号至延时单元12024。
[0149] 举例来说，增益控制单元12022输出增益控制信号至待调节模块210，以控制待调节模块210在当前增益的基础上调高+6db增益，则增益控制单元12022同步输出至延时单元12024的反相调节信号可以用于控制待反相调节模块230在当前增益的基础上调低‑6db增益，以使录音设备的增益保持稳定。
[0150] 本申请实施例中，该待反相调节模块230可以是位于信号处理通路的ADC和CIC抽取滤波器后方的DRE数字增益模块。由于信号处理通路中的ADC和CIC抽取滤波器均存在一定的延时，为了消除延时，延时单元12024可以在接收到反相调节信号后开始计时，当累计时长达到预设延时时长时，延时单元12024再输出反相调节信号至待反相调节模块230，从而可以确保整个设备的增益维持不变。
[0151] 可以理解的，该预设延时时长可以根据信号处理通路中待调节模块210以及待调节模块210和待反相调节模块230之间的其他模块的延时的总和进行确定。
[0152] 请参阅图11，在本申请一些实施例中，动态范围增强模块120还可以包括后馈单元1203，该后馈单元1203可以分别与输出控制单元1202的输入端和信号处理通路的输出端连接，用于获取信号处理通路的反馈数字信号，并根据反馈数字信号得到第二档位调节信号输出至输出控制单元1202。输出控制单元1202还可以用于根据预设系数对、第一档位调节信号和第二档位调节信号得到增益控制信号。
[0153] 此处所说的后馈即为反馈，本申请实施例中，还可以通过后馈单元1203输出的第二档位调节信号对第一档位调节信号进行系数补偿。
[0154] 本实施例中，后馈单元1203的工作原理与前述实施例中的前馈单元1201的工作原理相同。
[0155] 即后馈单元1203可以根据反馈数字信号的每一采样点的幅度确定其是否与当前增益所对应的信号幅度相适配，如果不适配，则可以根据信号幅度之间的差值确定需要调节的增益档位，从而得到第二档位调节信号。然后，输出控制单元1202再基于该第二档位调节信号和第一档位调节信号得到增益控制信号输出至待调节模块210。
[0156] 在一实施例中，预设系数对可以包括第一系数和第二系数，该第一系数可以与第一档位调节信号相对应，第二系数可以与第二档位调节信号相对应，且该第一系数和第二系数之和为100％。
[0157] 本实施例中，输出控制单元1202具体可以用于：根据第一系数调节第一档位调节信号，得到第一占比信号；根据第二系数调节第二档位调节信号，得到第二占比信号；根据第一占比信号和第二占比信号之和，得到增益控制信号。
[0158] 也就是说，第一系数和第二系数可以用于调节第一档位调节信号和第二档位调节信号在增益控制信号中的占比。
[0159] 举例来说，若第一系数为90％，则第二系数为10％，则输出控制单元1202可以使用第一档位调节信号的90％和第二档位调节信号的10％叠加后得到增益控制信号。
[0160] 可以理解的，若第一系数为100％，则第二系数为0％，此时输出控制单元1202只选用第一档位调节信号得到增益控制信号。
[0161] 若第一系数为0％，则第二系数为100％，此时输出控制单元1202只选用第二档位调节信号得到增益控制信号。
[0162] 本实施例中，通过设置预设系数对来调节第一档位调节信号和第二档位调节信号两者在增益控制信号中的占比，可以适用于不同的应用场景，扩大装置的适用范围。
[0163] 如图12所示，在本申请一些实施例中，后馈单元1203可以包括后馈绝对值发生器12031、后馈幅度比较单元12032以及后馈档位计算单元12033。
[0164] 后馈绝对值发生器12031可以与信号处理通路的输出端连接，用于对反馈数字信号取绝对值，得到第二幅度信号输出至后馈幅度比较单元12032。
[0165] 后馈幅度比较单元12032可以用于比较第二幅度信号、预设幅度最小值和预设幅度最大值，输出第二比较结果至后馈档位计算单元12033。
[0166] 后馈档位计算单元12033可以用于根据第二比较结果得到第二档位调节信号输出至输出控制单元1202。
[0167] 本实施例中，后馈幅度比较单元12032中可以预先存储有用于比较的预设幅度最小值和预设幅度最大值，该预设幅度最小值和预设幅度最大值可以通过寄存器进行配置，且在不同的应用场景中该预设幅度最小值和预设幅度最大值的取值可以不同，具体可以根据实际应用场景进行确定，此处不作限定。
[0168] 本申请实施例中，后馈幅度比较单元12032可以将反馈数字信号每一采样点的离散值也即第二幅度信号的幅值分别与该预设幅度最小值和预设幅度最大值进行比较，从而得到相应的幅度差，后馈档位计算单元12033再根据每一采样点对应的幅度差查表或者基于预设的映射关系/转换比例得到对应的需要调节的增益档位，从而得到第二档位调节信号输出至输出控制单元1202。
[0169] 在一种具体实现方式中，后馈档位计算单元12033具体可以用于：
[0170] 当第二幅度信号的幅值小于或等于预设幅度最小值时，输出用于指示将当前增益调节至预设增益最大值的第二档位调节信号；
[0171] 当第二幅度信号的幅值大于预设幅度最小值且小于预设幅度最大值时，输出用于指示将当前增益调节至第二目标增益的第二档位调节信号；第二目标增益为预设增益最大值与第二信号幅度差之间的差值，第二信号幅度差为第二幅度信号的幅值与预设幅度最小值之差；
[0172] 当第二幅度信号的幅值大于或等于预设幅度最大值时，输出用于指示将当前增益调节至预设增益最小值的第二档位调节信号。
[0173] 本实施例中，后馈档位计算单元12033在接收到来自后馈幅度比较单元12032的比较结果后，可以根据比较结果得到第二档位调节信号。
[0174] 具体的，若第二幅度信号的幅值小于或者等于预设幅度最小值，则可以认为当前增益偏小，可以将增益调节至最大值，因此，此时后馈档位计算单元12033可以输出用于指示将当前增益调节至预设增益最大值的第二档位调节信号。
[0175] 若第二幅度信号的幅值大于预设幅度最小值且小于预设幅度最大值，则可以认为当前增益在可调节范围内，此时，后馈档位计算单元12033可以输出用于指示将当前增益调节至第二目标增益的第二档位调节信号；本实施例中，该第二目标增益可以是预设增益最大值与第二信号幅度差之间的差值，该第二信号幅度差是第二幅度信号的幅值与预设幅度最小值之差。
[0176] 若第二幅度信号的幅值大于或者等于预设幅度最大值，则可以认为当前增益偏大，此时后馈档位计算单元12033可以输出用于指示将当前增益调节至预设增益最小值的第二档位调节信号。
[0177] 举例来说，假设预设幅度最小值为‑32dbFS、预设幅度最大值为‑12dbFS、预设增益最大值为20db以及预设增益最小值为0db。
[0178] 若第二幅度信号的幅值为‑35dbFS小于预设幅度最小值‑32dbFS，则此时第二档位调节信号可以指示待调节模块210由当前增益调节至预设增益最大值20db；
[0179] 若第二幅度信号的幅值为‑20dbFS，在预设幅度最小值‑32dbFS和预设幅度最大值‑12dbFS之间，则此时第二档位调节信号可以指示待调节模块210由当前增益调节至第二目标增益，该第二目标增益＝预设增益最大值20db‑(第二幅度信号的幅值‑20dbFS‑预设幅度最小值‑32dbFS)＝8db；
[0180] 若第二幅度信号的幅值为‑8dbFS大于预设幅度最大值‑12dbFS，则此时第二档位调节信号可以指示待调节模块210由当前增益调节至预设增益最小值0db。
[0181] 可以理解的，预设幅度最小值与预设最小幅度阈值、预设幅度最大值与预设最大幅度阈值、预设增益最小值与预设最小增益、预设增益最大值与预设最大增益可以分别设置为相同值，具体的取值可以根据实际应用场景进行确定，此处不作限定。
[0182] 应当理解，本申请实施例中动态范围增强模块的功能还可以通过软件实现，例如通过数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)算法编程实现。关于软件所执行的方法步骤，以及各步骤的更多具体实现方式可以参照上述对动态范围增强模块中各对应功能模块的详细介绍，此处不再赘述。
[0183] 在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种录音设备，该录音设备可以包括设备主体和上述的增益控制装置100。
[0184] 该录音设备包括但不限于麦克风信号采集装置、无线麦克风、具有录音功能的音箱或其他电子设备等。
[0185] 该录音设备因设有上述实施例的增益控制装置100，从而具有上述任一实施例中增益控制装置100具有的全部有益效果，此处不再赘述。
[0186] 下面结合具体应用场景对本申请的增益控制装置进行详细说明。
[0187] 应用场景一
[0188] 如图13所示，一录音机包括麦克风、信号处理通路和增益控制装置，其中，信号处理通路包括依次连接的PGA、ADC、级联积分‑累加抽取滤波器、动态范围增强数字增益模块、数字滤波器、高通滤波器、其他处理模块以及数字增益模块，该增益控制装置包括模数转换模块、前馈绝对值发生器、前馈档位计算单元、后馈绝对值发生器、后馈幅度比较单元、后馈档位计算单元、加权变量CIC抽取滤波器、增益控制单元、过零检测单元和延时单元。
[0189] 信号处理通路的信号处理过程为：
[0190] 麦克风将采集到的声音信号转换为模拟音频信号输入到PGA，经PGA放大后输入ADC进行模数转换，得到待处理数字信号输入到级联积分‑累加抽取滤波器中，经级联积分‑累加抽取滤波器降低高频噪声，提高数字位宽后，再经过数字滤波器变成奈奎斯特采样率信号，奈奎斯特采样率信号经高通滤波器滤除直流分量后，得到反馈数字信号，然后反馈数字信号再经其他处理模块的数字处理以及数字增益模块的增益调节后变成最终的输出信号输出。
[0191] 增益控制装置的信号处理过程为：
[0192] 当麦克风将采集的声音信号转换为模拟音频信号输入到信号处理通路的PGA时，同时也将该模拟音频信号输入到低直流偏差、高速低性能的模数转换模块。该模数转换模块将获取到模拟音频信号转换为数字音频信号，该数字音频信号经前馈绝对值发生器取绝对值得到第一幅度信号，前馈幅度比较单元将该第一幅度信号的幅值‑10bdFS与预设最小幅度阈值‑20bdFS和预设最大幅度阈值‑5dbFS进行比较，前馈档位计算单元根据比较结果得到第一档位调节信号输出至加权变量CIC抽取滤波器，此时第一档位调节信号用于指示PGA由当前增益0db调节至5db(预设最大增益为15db)。
[0193] 同时，高通滤波器输出的反馈数字信号经后馈绝对值发生器取绝对值得到第二幅度信号，后馈幅度比较单元将该第二幅度信号的幅值‑12bdFS与预设最小幅度阈值‑20bdFS和预设最大幅度阈值‑5dbFS进行比较，后馈档位计算单元根据比较结果得到第二档位调节信号输出至加权变量CIC抽取滤波器，此时第二档位调节信号用于指示PGA由当前增益0db调节至7db(预设增益最大值为15db)。
[0194] 加权变量CIC抽取滤波器对第一档位调节信号和第二档位调节信号进行平滑滤波，滤除其中的高频毛刺，避免快速来回调节出现异常声音，然后将滤波处理后的第一档位调节信号和第二档位调节信号送入增益控制单元。
[0195] 增益控制单元根据配置好的预设系数对(第一系数80％，第二系数20％)调节第一档位调节信号和第二档位调节信号的占比，即取第一档位调节信号的80％和第二档位调节信号的20％叠加得到增益控制信号；同时，过零检测单元对来自模数转换模块的数字音频信号进行过零检测，增益控制单元在过零点时再将增益控制信号输出至PGA，以使PGA由当前增益0db上调至5*80％+7*20％＝5.4db。
[0196] 增益控制单元在得到增益控制信号时，还生成与该增益控制信号反相的反相调节信号，增益控制单元将增益控制信号输出到PGA时，还同步输出该反相调节信号至延时单元，延时单元根据PGA、ADC和级联积分累加抽取滤波器的信号处理延时配置延时时长，延时单元在接收到反相调节信号时开启计时，当累计时长达到配置的延时时长时，再将反相调节信号传输至动态范围增强数字增益模块，以使信号增益下调5.4db，从而确保录音机的输出信号的增益稳定。
[0197] 应用场景二
[0198] 如图14所示，区别于上一应用场景，本应用场景中待调节模块包括PGA和ADC，并且后馈支路关闭，此时预设系数对为第一系数100％，第二系数0％，即取第一档位调节信号的全部。
[0199] 增益控制单元可以根据预先配置的分配比例将增益控制信号分配为第一增益控制信号和第二增益控制信号。
[0200] 例如，增益控制信号指示上调5db增益，则第一增益控制信号可以用于指示PGA上调4db增益，第二增益控制信号可以用于指示ADC上调1db增益。反相调节信号则用于在延时结束后指示动态范围增强数字增益模块下调5db增益。
[0201] 以上，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本申请，任何本领域技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。
