【技术实现步骤摘要】
本申请涉及音频编解码领域，特别是涉及一种具有自动增益控制功能的音频编解码装置、方法和系统。
技术介绍
1、音频编解码系统用于使音频数据在不同没接和设备之间进行有效传输和存储，其包括有音频编码器和音频解码器。其中编码器用于将原始模拟音频信号转换为数字格式，而解码器用于将数字信号重新转换至模拟信号格式以便于音频信号的播放。音频编解码技术可实现将压缩音频文件快速且高效地进行网络传播。具体地，在移动电话和会议系统场景中，音频编解码器可确保语音通信的清晰度和可靠性。
2、自动增益控制(agc)为音频和信号处理领域的常用技术之一。agc技术根据实时监测到的输入信号的强度，根据预设的目标水平自动地调整输出信号的强度，以维持输出信号的稳定性和一致性，从而确保输出信号保持在恒定的水平。通过agc技术可以实现无论发送者的语音音量如何变化，接收方都可以接收到清晰、一致的声音。音频的清晰度和一致性语音通信、广播和会议系统尤其重要，agc可有效减少因话筒距离、输入音量变化以及背景噪声等因素引起的音量波动。
3、然而现有的agc系统中存在的困难在于，传统的agc系统由于缺乏环境监测功能，导致难以区分不同的听觉背景，因此难以根据用户所处的环境来调整目标音量。当周围环境的噪声水平变化时，agc系统仅能将音量维持在一个固定水平，从而导致在噪声环境中的音量过低，或在安静环境中音量过高，从而影响音频接收者的使用体验。其次，传统的agc系统的参数设置具有较高的技术壁垒，其需要专业知识来正确配置和调整其参数。这种调整包括但不限于设定目标音量水平、
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供具有自动增益控制功能的音频编解码装置、方法和系统，用于解决音频编解码过程中自动增益控制系统部署难度高、参数设置存在较高技术壁垒以及自动增益控制系统不具备环境监测功能，从而降低传输音频的清晰度和可靠性的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种具有自动增益控制功能的音频编解码装置，包括：模数转换单元，与环境噪声监测单元和音频接口电性连接，所述模数转换单元用于接收近端音频模拟信号并执行模数转换操作、数据匹配操作以及数据缓存操作，以生成对应的近端音频数字信号，并将所述近端音频数字信号输出至所述环境噪声监测单元和所述数据接口；环境噪声监测单元，与自动增益控制单元电性连接，所述环境噪声监测单元用于对接收到的所述近端音频数字信号执行噪声监测操作，以生成环境嘈杂度数据，并将所述环境嘈杂度数据输出至所述自动增益控制单元；自动增益控制单元，与控制接口、音频接口和数模转换单元电性连接，所述自动增益控制单元用于从所述环境噪声监测单元接收环境嘈杂度数据，从所述音频接口接收远端音频数字信号，以及从所述控制接口接收控制信息，基于所述环境嘈杂度数据和所述控制信息对所述远端音频数字信号执行自动增益控制操作，以生成自动增益音频信号，并将所述自动增益音频信号输出至所述数模转换单元。
3、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述环境噪声监测单元包括：预处理模块，用于对接收到的所述近端音频数字信号执行频域预处理操作，以生成近端音频频域信号，并将所述近端音频频域信号发送至语音活动检测模块；语音活动检测模块，用于接收所述近端音频频域信号，计算所述近端音频频域信号的短时能量和零交叉率，基于所述短时能量和零交叉率进行语音活动检测，以生成语音活动检测结果，并将所述语音活动检测结果发送至噪声功率谱密度估计模块；噪声功率谱密度估计模块，用于接收所述语音活动检测结果，基于所述语音活动检测结果进行噪声功率谱密度分析，以生成噪声功率谱密度，并将所述噪声功率谱密度发送至噪声特征提取模块；噪声特征提取模块，用于接收所述噪声功率谱密度，基于噪声功率谱密度进行噪声特征提取操作，以生成综合噪声特征并发送至嘈杂度测定模块；嘈杂度测定模块，用于接收所述综合噪声特征，基于综合噪声特征计算环境嘈杂度数据并发送至所述自动增益控制单元。
4、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述预处理模块包括如下模块以执行频域预处理操作，去直流分量处理模块，用于接收近端音频数字信号并去除信号中的直流分量，并将去除直流分量的近端音频数字信号发送至窗函数处理模块；窗函数处理模块，用于对接收到的去除直流分量的近端音频数字信号使用汉宁窗函数进行滤波处理，并将汉宁窗函数处理后的信号发送至短时傅里叶变换模块；短时傅里叶变换模块，用于接收经过窗函数处理后的信号，将其从时域转换至频域，以生成近端音频频域信号，并将所述近端音频频域信号发送至所述语音活动检测模块。
5、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述噪声特征提取操作包括：基于噪声功率谱密度计算噪声总能量、频谱扁平度和谱摘；其中所述综合噪声特征包括所述噪声总能量、所述频谱扁平度和所述谱摘。
6、于本申请的第一方面的一些实施例中，自动增益控制单元包括：目标音量确定模块，其中包括三个输入端和一个输出端，三个输入端分别与控制接口、音频接口以及环境噪声监测单元相连，输出端与增益计算模块相连；所述目标音量确定模块基于所述控制信息和环境嘈杂度数据计算所述远端音频数字信号的目标音量值；增益计算模块，其中包括一个输入端和一个输出端；输入端与目标音量确定模块相连，输出端与增益平滑调整模块相连；所述增益计算模块根据预设的增益系数和所述远端音频数字信号的目标音量值计算远端音频数字信号的增益值，并将所述增益值发送至增益平滑调整模块；增益平滑调整模块，其中包括一个输入端和一个输出端；输入端与增益计算模块相连，输出端与增益应用模块相连；所述增益平滑调整模块基于预设的平滑因子对远端音频数字信号的增益值进行平滑操作，并将平滑后的增益值发送至增益应用模块；增益应用模块，其中包括一个输入端和一个输出端，输入端与增益平滑调整模块相连，输出端与所述数模转换单元相连；所述增益应用模块通过平滑后的增益值计算得到自动增益音频信号，并将所述自动增益音频信号发送至数模转换单元。
7、于本申请的第一方面的一些实施例中，所述数模转换单元包括：数据缓存模块，与自动增益控制单元和数据匹配模块电性相连，用于对所述自动增益音频信号执行延时匹配及数据缓存操作，并将其发送至数据匹配模块；数据匹配模块，与混音模块电性相连，用于对所述自动增益音频信号进行格式转换匹配操作，以生成数模中间信号并发送至混音模块；混音模块，与数模转换子模块电性相连，用于对所述数模中间信号与其他远端音频流的数字信号或者本地存储的数字音频流进行混音叠加操作，以生成混音信号并将所述混音信号发送至数模转换子模块；数模转换子模块，用于对所述混音信号执行数模转换操作，并生成远端音频模拟信号并输出。
8、为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种具有自动增益控制功能的音频编解码方法，应用于音频编解码器，所述方法包括：接收近端音频模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自动增益控制功能的音频编解码装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的具有自动增益控制功能的音频编解码装置，其特征在于，所述环境噪声监测单元包括：
3.根据权利要求2所述的具有自动增益控制功能的音频编解码装置，其特征在于，所述预处理模块包括如下模块以执行频域预处理操作，
4.根据权利要求2所述的具有自动增益控制功能的音频编解码装置，其特征在于，所述噪声特征提取操作包括：基于噪声功率谱密度计算噪声总能量、频谱扁平度和谱摘；其中所述综合噪声特征包括所述噪声总能量、所述频谱扁平度和所述谱摘。
5.根据权利要求1所述的具有自动增益控制功能的音频编解码装置，其特征在于，自动增益控制单元包括：
6.根据权利要求1所述的具有自动增益控制功能的音频编解码装置，其特征在于，所述数模转换单元包括：
7.一种具有自动增益控制功能的音频编解码方法，其特征在于，应用于音频编解码器，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的具有自动增益控制功能的音频编解码方法，其特征在于，所述噪声监测操作包括：
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