[实用新型]数字压缩限幅器

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及一种数字压缩限幅器。

背景技术

音频节目的动态范围是指节目在播出时能级的变化范围。音频压缩限幅器，即音频动态范围控制(DRC)，就是对节目音频的动态范围进行人为的调整，以符合特定用户的要求。音频节目的动态范围要大于在非完美收听条件下重现的动态范围，为了处理具有不同峰值、均值以及动态范围的信号源，需要在多声道系统中应用动态范围控制以使用户所感受到的变化最小。

音频压缩器的放大倍数(增益)可以随输入信号的强弱而自动变化，是成反比的。当输入信号达到一定程度(阈值也称临界值)时，输出信号随输入信号的增加而增加，这种情况称为压缩；不再增加则称为限制，也即把压缩器的压缩比设置为无限大。

当输入音频的幅度超过了音响系统所能承受的能力时，如果不加以限制，则有可能会损害系统输入部分的电路；或者，当经过压缩后，输出音频的幅度超出了音响系统本身的承受能力时，不仅会造成输出音频失真，还有可能对音响系统的电路造成损害；鉴于以上这种情况，在压缩器的后面，通常要增加一个限幅器，因此，对压缩限幅器的研究具有较大的现实意义。

发明内容

本实用新型涉及一种现场可编程门阵列FPGA中的数字压缩限幅器，该数字压缩限幅器包括参数控制模块、幅值检测模块、压缩模块、动态响应模块和合成输出模块，其中：参数控制模块，接收外部处理器的输入参数，将相应的控制参数输出给所述的幅值检测模块、压缩模块和动态响应模块；幅值检测模块，对输入数据及所述控制参数进行检测，根据检测模式对数据进行处理，并将数据输出给所述压缩模块；压缩模块，确定所述参数控制模块和幅值检测模块输出的信号幅值的所在区间，判断是否压缩并计算出压缩系数，输出给所述动态响应模块；动态响应模块，将参数控制模块输出的参数和压缩模块输出的参数进行迭代运算，然后加入补偿增益，计算信号增益并输出给所述合成输出模块；合成输出模块，将输入数据转换为单精度浮点格式数据，把动态响应模块送来的信号增益进行指数运算后与浮点数据相乘，然后再转化为定点数据输出。

本实用新型所述的数字压缩限幅器，所述的输入参数包括阈值、比率、拐点宽度、启动时间、释放时间、补偿增益，所述的比率设为一个固定值不变，范围在10到50。

本实用新型所述的数字压缩限幅器，所述的压缩模块有对数转换功能和定点转单精度浮点功能，实现浮点的减乘除运送、对数和比较运算。

优选地，本实用新型所述的数字压缩限幅器，其输入输出数据为24位定点数。

优选地，本实用新型所述的数字压缩限幅器，输入输出数据为32位浮点数。

所述的幅值检测模块的检测模式为幅值均值模式时，缓存输入数据，并计算最近64个输入数据绝对值的均值，作为当前信号幅值输出给所述压缩模块；检测模式不为幅值均值模式时，则对当前输入数据不做处理，直接输出给所述压缩模块。

优选地，本实用新型所述的数字压缩限幅器，输入输出数据为三通道24位定点数，每个通道可独立设定参数。所述的控制模块缓存外部输入的所述的三通道24位定点数据，采用内部时分复用的方式，按通道编号顺序依次送给所述的幅值检测模块、压缩模块和动态响应模块，当压缩模块和动态响应模块压缩处理后产生的输出数据时，控制模块依次将数据解复用到三个通道锁存输出。

优选地，本实用新型所述的数字压缩限幅器，输入输出数据为六通道32位浮点数每个通道可独立设定参数。所述的控制模块缓存外部输入的所述六通道32位浮点数据，采用内部时分复用的方式，按通道编号顺序依次送给幅值检测模块和压缩模块和动态响应模块，当压缩模块和动态响应模块压缩处理后产生的输出数据时，控制模块依次将数据解复用到六个通道锁存输出。

所述的幅值检测模块的检测模式为幅值均值模式时，则缓存输入数据，并计算最近64个输入数据绝对值的均值，作为当前信号幅值输出到单通道压缩模块；检测模式为均方根模式时，则缓存当前数据，对输入数据做定点平方运算，并对最近64点定点平方数据求平均，然后再开方运算，最后得到的结果作为信号幅值输出给所述压缩模块。

本实用新型所涉及的数字压缩限幅器，在保护音响系统的同时，也能在一定程度上较少音频失真，让声音更加悦耳，还可以把挤压信号造成的可闻失真效果最小化。

附图说明

图1为数字压缩限幅器模块框图；

图2为数字压缩限幅器算法说明框图；

图3为单通道定点输入输出压缩限幅器模块框图；

图4为单通道浮点输入输出压缩限幅器模块框图；