Модель AGC с использованием Engee Function
AGC (Automatic Gain Control, автоматическая регулировка усиления) –
это метод управления уровнем сигнала в системах связи, основная цель которого
заключается в поддержании стабильного уровня
выходного сигнала при изменении амплитуды входного сигнала.
Примеры использования AGC
- В радиоприемниках помогает стабилизировать громкость звука
независимо от силы принимаемого сигнала. - В аудиосистемах поддерживает постоянный уровень записи
даже при резких изменениях громкости источника звука.
Таким образом, AGC обеспечивает комфортный и качественный
прием/воспроизведение сигналов в различных условиях.
Ниже представлена реализованная нами модель.
В модели имеется блок Engee Function, который и реализует алгорим
расчёта коэффициента усиления в этой функции. Переменная envelope представляет собой аналог постоянной переменной MATLAB( persistent ). Она являются локальной
для функции, в которой она создаётся, но при этом не сбрасывается на каждом шаге
расчётов, а хранит в себе предыдущее значение, то есть сохраняются
в памяти между вызовами функции.
Давайте более подробно рассмотрим реализацию этой функции.
- Структура Block
Block — это структура, которая наследует
от AbstractCausalComponent. Она содержит поле
envelope типа Float64, которая используется
для хранения значения огибающей сигнала.
Сам конструктор Block() инициализирует
новый объект Block с начальным
значением envelope, равным 0.
- Функция вызова
Это основная функция нашего алгоритма. Она
принимает три аргумента: t (время), level (уровень) и loudness (громкость).
Если значение envelope меньше 0.08, то envelope_gain устанавливается равным 0.08.
В противном случае используется текущее значение envelope.
Функция возвращает значение loudness, деленное на envelope_gain,
что является итоговым значением коэффициента
усиления на конкретном шаге расчёта.
- Функция update!
Эта функция обновляет значение envelope в объекте
Block. Она вычисляет разницу между level и текущим значением envelope.
Если разница положительная, envelope увеличивается на 80% от этой
разницы. В противном случае уменьшается на 1% от этой разницы. По итогу
функция возвращает обновленный объект Block, что и позволяет
нам хранить и переопределять это значение на каждом из шагов расчёта.
Теперь, когда мы определились с организацией модели, давайте перейдём к её запуску и анализу результатов.
Вспомогательные функции
using WAV;
using .EngeeDSP;
function audioplayer(patch, Samples_per_audio_channel);
s, fs = wavread(patch);
buf = IOBuffer();
wavwrite(s, buf; Fs=fs);
data = base64encode(unsafe_string(pointer(buf.data), buf.size));
display("text/html", """<audio controls="controls" {autoplay}>
<source src="data:audio/wav;base64,$data" type="audio/wav" />
Your browser does not support the audio element.
</audio>""");
return s
end
# Подключение вспомогательной функции запуска модели.
function run_model( name_model)
Path = (@__DIR__) * "/" * name_model * ".engee"
if name_model in [m.name for m in engee.get_all_models()] # Проверка условия загрузки модели в ядро
model = engee.open( name_model ) # Открыть модель
model_output = engee.run( model, verbose=true ); # Запустить модель
else
model = engee.load( Path, force=true ) # Загрузить модель
model_output = engee.run( model, verbose=true ); # Запустить модель
engee.close( name_model, force=true ); # Закрыть модель
end
sleep(5)
return model_output
end
Запуск и анализ модели
run_model("agc_code") # Запуск модели.
Сравним один из кадров первого канала на входе и выходе модели.
inp = collect(simout["agc_code/inp"])
inp = inp.value[10,1]
out = collect(simout["agc_code/Out"])
out = out.value[10,1]
plot([inp[:,1],out[:,1]], label=["input data" "output data"])
Как мы можем видеть, амплитуда выходного сигнала на данном
кадре значительно ниже, чем апмлитуда входного сигнала,
что показывает нам коректную работу нашей функции.
Теперь давайте прослушаем обе аудиодорожки.
audioplayer("$(@__DIR__)/speech_fade_48kHz.wav", 256);
audioplayer("$(@__DIR__)/out_48kHz.wav", 256);
Вывод
Как мы могли убедиться на этом примере, наш алгоритм автоматической регулировки усиления сигнала работает корректно.