用于集中式数字静音及音量控制的设备及方法与流程

本公开涉及一种集中式数字衰减器电路，该集中式数字衰减器电路生成淡入(fade-in)或淡出(fade-out)增益斜坡(线性或非线性)并且将其应用于输入数字信号，例如以在音频回放设备中实现数字静音及音量控制。

背景技术：

1、在数字音频回放链中，输入数字信号被处理(例如，通过插值(interpolation)和噪声整形)，然后被转换为输出模拟信号，该输出模拟信号被放大并且用于驱动诸如扬声器等音频回放设备。

2、在音频回放期间，可以期望执行音量控制，诸如静音，这将当前播放音量降低到最小音量。静音(或用以降低音量的音量控制)是通过将向下倾斜的线性或非线性增益斜坡应用于音频信号来执行的，并且用于增加音量的音量控制是通过将向上倾斜的线性或非线性增益斜坡应用于音频信号来执行的。

3、传统上，静音可以以模拟方式执行，诸如在数模转换中或在输出音频信号的放大中。当期望增益斜坡是快速的(例如，10μs)例如以用于设备保护或提供快速开启或快速关闭时，模拟静音是有用的。还可以执行模拟和数字静音的组合，其中在模拟转换之前对输入数字信号执行数字静音。当期望增益斜坡是缓慢的(例如，700ms)(诸如在母盘(mastering)和混合操作中)时，数字静音是有用的。

4、在操作期间，由于不同的原因，静音(或静音的去除)和音量控制可以由具有不同的增益斜坡的不同的源来控制。如果每个源都涉及较低的用以静音/取消静音的时间(例如，≤10ms)，则仅模拟静音就足够了。如果至少一个源涉及更高的用以静音/取消静音的时间(例如，700ms)，则将使用数字静音或模拟和数字静音的组合。

5、传统上，静音及音量控制在数字音频回放链中没有处于集中式控制之下。此外，数字音频回放链中的用以静音/取消静音的时间在设置方面也有限制。

6、用于静音及音量控制的常规模拟方法具有局限性，因为模拟静音利用诸如电容器等组件，并且可以生成的增益斜坡的长度取决于这些组件和这些组件固有的限制(例如，电容器的面积随着其要应用的增益斜坡长度而增加，但是该电容器的充电电流具有较低的阈值，低于该阈值，会出现噪声问题)。

7、因此，由于传统的用于静音的模拟方法和数字方法两者都存在这些缺点，因此需要进一步的开发。

技术实现思路

1、本文中公开了一种包括增益步长选择电路的设备。增益步长选择电路被配置为从多个源中的每个源接收不同请求增益值和相关联请求步长大小，将每个请求增益值与相同的反馈增益值进行比较并且基于该比较生成极性(polarization)，基于根据相关联请求增益值生成的极性来对每个请求步长大小执行步长极化(step polarization)，从而生成多个步长值，并且输出多个步长值中的最小步长值作为输出步长值。累加器电路被配置为：基于输出步长值和反馈增益值，生成当前输入增益值，并且然后将反馈增益值更新为等于当前输入增益值。归一化电路被配置为：将输入数据值乘以当前输入增益值，并且将截断函数(truncation function)应用于其结果以产生输出数据值。

2、增益步长选择电路可以通过以下方式来对每个请求步长大小执行步长极化：如果请求步长大小大于反馈增益值，则将请求步长大小保持在其当前值；如果请求步长大小等于反馈增益值，则将请求步长大小设置为零；如果请求步长大小小于反馈增益值，则反转请求步长大小的符号。

3、累加器电路可以被配置为：通过将输出步长值与反馈增益值相加来生成当前输入增益值，并且通过将当前输入增益值与反馈增益值相加来更新反馈增益值。

4、累加器电路还可以被配置为：将饱和函数应用于输出步长值与反馈增益值之和，从而生成当前输入增益值。

5、累加器电路可以包括接收输出步长值作为输入并且将输出步长值与反馈增益值相加以产生当前输入增益值的求和电路，以及接收当前输入增益值作为输入从而更新反馈增益值的寄存器。累加器电路还可以包括乘法器，乘法器在求和电路接收到反馈增益值之前将乘法因子应用于反馈增益值，取决于实现，乘法因子是小于1的非零浮点数或者是定点数。

6、累加器电路可以包括接收输出步长值作为输入并且将输出步长值与反馈增益值相加的求和电路，以及接收求和电路的输出从而更新反馈增益值并且输出当前输入增益值的寄存器。累加器电路还可以包括乘法器，乘法器在反馈增益值被求和电路接收之前将乘法因子应用于反馈增益值，乘法因子是小于1的非零浮点数。

7、累加器电路可以包括接收输出步长值作为输入并且将第一寄存器输出与输出步长值相加以产生第一中间输出的第一求和电路、接收第一中间输出作为输入从而更新所存储的增益值的第一寄存器、接收第一中间输出或所存储的增益值作为输入并且将反馈增益值与该输入相加以产生第二中间输出的第二求和电路，以及接收第二中间输出作为输入从而更新反馈增益值的第二寄存器，其中当前输入增益值等于第二中间输出或反馈增益值。

8、增益步长选择电路可以包括第一三值(three-value)比较器，第一三值比较器接收不同请求增益值中的第一请求增益值和反馈增益值作为输入，第一三值比较器被配置为将所接收的请求增益值与反馈增益值进行比较，并且如果请求增益值小于反馈增益值，则输出负极性，如果请求增益值大于反馈增益值，则输出正极性，并且如果请求增益等于反馈增益值，则输出空极性(null polarization)。增益步长选择电路还可以包括第一步长极化电路，第一步长极化电路被配置为：基于由第一三值比较器输出的极性，对不同请求增益值中的第一请求增益值执行步长极化，以产生多个步长值中的一个步长值。增益步长选择电路还可以包括第二三值比较器，第二三值比较器接收不同请求增益值中的第二请求增益值和反馈增益值作为输入，第二三值比较器被配置为将所接收的请求增益值与反馈增益值进行比较，并且如果请求增益值小于反馈增益值，则输出负极性，如果请求增益值大于反馈增益值，则输出正极性，并且如果请求增益等于反馈增益值，则输出空极性。增益步长选择电路还可以包括被配置为基于由第二三值比较器输出的极性来对不同请求增益值中的第二请求增益值执行步长极化以产生多个步长值中的另一步长值的第二步长极化电路，以及被配置为接收多个步长值中的每个步长值作为输入并且输出多个步长值中的最小步长值作为输出步长值的最小值选择器电路。

9、第一三值比较器可以接收不同请求增益值中的第一请求增益值和反馈增益值作为输入，第一三值比较器被配置为将所接收的请求增益值与反馈增益值进行比较，并且如果请求增益值小于反馈增益值，则输出负极性，如果请求增益值大于反馈增益值，则输出正极性，并且如果请求增益等于反馈增益值，则输出空极性。第一步长极化电路可以被配置为：基于由第一三值比较器输出的极性，对所接收的值执行步长极化，以产生多个步长值中的一个步长值。抗振荡电路被配置为：计算不同请求增益值中的第一请求增益值与反馈增益值之间的差的绝对值，如果与不同请求增益值中的第一请求增益值相关联的请求步长大小不大于绝对值，则将请求步长大小传递到第一步长极化电路以用作接收值，否则将绝对值传递到第一步长极化电路以用作接收值。

10、第二三值比较器可以接收不同请求增益值中的第二请求增益值和反馈增益值作为输入，第二三值比较器被配置为将所接收的请求增益值与反馈放大值进行比较，并且如果请求增益值小于反馈增益值，则输出负极性，如果请求增益值大于反馈增益值，则输出正极性，并且如果请求增益等于反馈增益值，则输出空极性。第二步长极化电路可以被配置为：基于由第二三值比较器输出的极性，对请求步长大小执行步长极化，以产生多个步长值中的另一步长值。最小值选择器电路可以被配置为：接收多个步长值中的每个步长值作为输入，并且输出多个步长值中的最小步长值作为输出步长值。

11、抗振荡电路可以包括被配置为确定不同请求增益值中的第一请求增益值与反馈增益值之间的差的减法电路、被配置为确定由减法电路确定的差的绝对值的绝对值电路、被配置为将与不同请求增益值中的第一请求增益值相关联的请求步长大小与绝对值进行比较的比较电路，以及多路复用电路(multiplexing circuit)，多路复用电路被配置为接收来自比较电路的输出，并且如果与不同请求增益值中的第一请求增益值相关联的请求步长大小不大于绝对值，则将请求步长大小传递到第一步长极化电路以用作接收值，否则将绝对值传递到第一步长极化电路以用作接收值。

12、插值器(interpolator)可以接收输入数字音频信号并且对输入数字音频信号执行插值以产生输入数据值。预转换器可以接收输出数据值，并且对输出数据值执行数字处理以产生输出数字音频信号。数模转换器可以被配置为将输出数字音频信号转换为输出模拟音频信号。音频转换器可以由输出模拟音频信号驱动。

13、作为替代，插值器可以接收输出数据值并且对输出数据值执行插值，预转换器可以接收经插值的输出数据值并且对经插值的输出数据值执行数字处理以产生输出数字音频信号，数模转换器可以被配置为将输出数字音频信号转换为输出模拟音频信号，并且音频换能器(audio transducer)可以由输出模拟音频信号驱动。

14、本文中还公开了一种方法方面。该方法是一种数字音频信号处理方法，该方法包括从多个源中的每个源接收不同请求增益值和相关联请求步长大小，将每个请求增益值与相同的反馈增益值进行比较，并且基于比较生成极性，基于从相关联请求增益值生成的极性来对每个请求步长大小执行步长极化，从而生成多个步长值，输出多个步长值中的最小步长值作为输出步长值，并且基于输出步长值和反馈增益值生成当前输入增益值。将反馈增益值更新为等于当前输入增益值，将输入数据值乘以当前输入增益值，并且将截断函数应用于乘法的结果以产生输出数据值。

15、增益步长选择电路可以通过以下方式对每个请求步长大小执行步长极化：如果请求步长大小大于反馈增益值，则将请求步长大小保持在其当前值；如果请求步长大小等于反馈增益值，则将请求步长大小设置为零；并且如果请求步长大小小于反馈增益值，则反转请求步长大小的符号。

16、当前输入增益值可以通过将输出步长值与反馈增益值相加来生成，并且其中反馈增益值可以通过将当前输入增益值与反馈增益值相加来更新。

17、该方法可以包括将饱和函数应用于输出步长值与反馈增益值之和，从而生成当前输入增益值。

18、该方法还可以包括计算请求增益值中的一个请求增益值与反馈增益值之间的差的绝对值。如果与请求增益值中的一个请求增益值相关联的请求步长大小中的一个请求步长大小不大于绝对值，则可以对绝对值执行针对请求步长大小的步长极化。