Webrtc AGC 算法原理介绍（四）

Webrtc AGC 算法原理介绍（四）

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零、前言

本系列介绍Webrtc的agc算法。webrtc的agc算法对各种情况作了较为详尽的考虑，而且使用了的定点数的方法来实现，因此内容比较多。尽量在这几篇文章中描述清楚。

一、WebRtcAgc_ProcessAnalog

WebRtcAgc_ProcessAnalog函数的作用是把输入的信号根据能量的大小，饱和标志（WebRtcAgc_StaturationCtrl），零状态(WebRtcAgc_ZeroCtrl)，以及近端语音活度(WebRtcAgc_SpeakerInactiveCtrl)的结果，来初步控制语音的大小。

1、预处理麦克风音量

对micVol进行调节。micVol决定了模拟初步调节的音量，将处理后的音量放到本文（7、调节流程）中说的范围中去，但是这个调节必须在AddVirtualMic中通过gainIndex起作用。
注意：在kAgcModeAdaptiveAnalog下，不调用AddVirtualMic，因此初步调节正常情况下不起作用（异常情况下回起作用）。在kAgcModeAdaptiveDigital下，GainControlImpl::set_stream_analog_level，其实不起作用，micVol起到初步调节的作用，micVol是粗调节的一个中间变量。

2、检查和处理饱和

根据信号的能力包络计算信号是否饱和(WebRtcAgc_StaturationCtrl)。该函数输出了饱和标志位saturated。
接下来根据标志位saturated来
1)降低micVol的大小，micVol*=0.903。
2)降低自相关系数（功率谱能量）大小，保证AGC中的VAD判决正常。
3)设置saturationWarning输出，该标志位只在此处修改。注意：如果kAgcModeAdaptiveAnalog一定进入WebRtcAgc_ProcessAnalog流程；kAgcModeAdaptiveDigital在位大能量的时候进入WebRtcAgc_ProcessAnalog流程；而kAgcModeFixedDigital不会调用该流程。
4)修改相关阈值。重置音量变化阈值msecSpeechInnerChange,OuterChange，改变模式changeToSlowMode，静音计数器muteGuardMs、调高界限upperLimit，调低界限lowerLimit，目的是摒除音量饱和对这些变量的影响，如果饱和，认为是不正常的语音不进行相关信息更新。降低太高标志位，目的是为了保证不要一下调低阈值。

3、零检查

对信号的包络进行低能量检查WebRtcAgc_ZeroCtrl，判断是否是“几乎”全部为0的数据。如果是，micVol调节到一半，对数据适当放大。

4、近端语音活度检查

对近端的语音活度检查WebRtcAgc_SpeakerInactiveCtrl。通过近端输入信号的方差来调节活度阈值vadThreshold。该阈值决定是否进入micVol和调节主流程。声音越小越难进入调节流程。

5、计算子带能量和总能量

计算子带低频能量Rxx16_LPw32和帧能量Rxx160w32。

6、根据vadMic.logRatio判断是否进入调节流程

7、调节流程

首先计算低频的全帧能量Rxx160_LPw32。该变量根据4个阈值划分成5个界限。
四个阈值分别是：
1)upperSecondaryLimit
2)upperLimit
3)lowerLimit
4)lowerSecondaryLimit
这四个数值的关系是1)>2)>3)>4),其中2)可以选择startUpperLimit和upperPrimaryLimit两个阈值；3)可以选择startLowerLimit和lowerPrimaryLimit两个阈值。在区间[2),3)]中，4000ms后可以触发慢变模式（changeToSlowMode），选择lowerPrimaryLimit,upperPrimaryLimit。

-单位（dB）	正常模式	慢变模式
upperSecondaryLimit	-15	-15
upperLimit	-19	-18
lowerLimit	-21	-22
lowerSecondaryLimit	-25	-25

下面是5个区间不同处理方法的流程图，其核心是对micVol进行调节，其目的是保证一个帧的能量在区间[2),3)]内，也即是初步调节的目的。

8、检查回声，保护标志和界限

保证回声状态和静音保护过程不被放大，并且检查micVol的界限。最后micVol的值通过VirtualMic和AddMic函数起作用。