Что такое AGC?
Опубликовано Михаил Новодевичинский
AGC (Automatic Gain Control) или АРУ (Автоматическая регулировка усиления) — это процесс, при котором выходной сигнал устройство поддерживается постоянным по некоторым параметрам и не зависит от мощности входного. Эта функция нашла широкое применение в аудио и видео аппаратуре.
Содержание
AGC в настройках видеоустройств
Функция автоматической регулировки усиления в видеоустройствах используется автоматически, усредняя слишком яркие и темные участки кадра. Настройка одного этого параметра позволяет получить качественное изображение на мониторе при малой освещенности объекта. Глубина изменения регулировки усиления измеряется в децибелах(дБ) и в современных видеокамерах достигает 12-28дБ.
Функцию АРУ используют, как правило, в уличных камерах, так как уровень освещенности с течением дня постоянно меняется. Следует заметить, что данная функция помогает нейтрализовать отрицательное влияние не только перепадов в освещенности, но и большое расстояние передачи сигнала, плохое качество передатчиков сигнала и условий приема.
По типу технологии регулировки усиления различают:
AGC в настройках микрофона
Автоматическая регулировка усиления обеспечивает ровность звучания микрофона, за счет выравнивания амплитуды громкости входного и выходного сигнала. Эта функция позволяет добиться высокой детализации речи, даже если собеседник говорит тихо или находится на удалении от микрофона.
Обычно функция AGC в микрофонах включена автоматически, но в некоторых устройствах предусмотрена и ручная регулировка. Такая возможность хоть и обеспечивает более широкие настройки громкости, но не позволяет избежать кратковременных перегрузок или, наоборот, потери звуковой информации.
Содержание
Как это устроено
Примеры использования
Радиоприемники AM
В 1925 году Гарольд Олден Уиллер изобрел автоматический регулятор громкости (AVC) и получил патент. Карл Кюпфмюллер опубликовал анализ систем AGC в 1928 году. К началу 1930-х годов большинство новых коммерческих радиовещательных приемников включали автоматическую регулировку громкости.
Обычно невыгодно уменьшать усиление входного радиочастотного интерфейса приемника для более слабых сигналов, поскольку низкое усиление может ухудшить отношение сигнал / шум и блокировку ; поэтому многие конструкции уменьшают усиление только для более сильных сигналов.
Поскольку диод AM-детектора вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное силе сигнала, это напряжение может подаваться обратно на более ранние каскады приемника для уменьшения усиления. Требуется сеть фильтров, чтобы аудиокомпоненты сигнала не влияли заметно на усиление; это предотвращает «усиление модуляции», которое увеличивает эффективную глубину модуляции сигнала, искажая звук. Приемники связи могут иметь более сложные системы AVC, включая дополнительные каскады усиления, отдельные детекторные диоды АРУ, разные постоянные времени для вещательных и коротковолновых диапазонов, а также приложение разных уровней напряжения АРУ к разным каскадам приемника для предотвращения искажений и перекрестной модуляции. Дизайн системы AVC оказывает большое влияние на удобство использования приемника, характеристики настройки, точность воспроизведения звука и поведение при перегрузке и сильных сигналах.
FM-приемники, даже несмотря на то, что они включают каскады ограничителей и детекторы, которые относительно нечувствительны к колебаниям амплитуды, по-прежнему выигрывают от АРУ для предотвращения перегрузки при сильных сигналах.
Радар
Аудио видео
Некоторые катушечные магнитофоны и кассетные деки имеют схемы АРУ. Те, которые используются для высокой точности, обычно этого не делают.
Вогад
Телефонная запись
Устройства для записи обеих сторон телефонного разговора должны записывать как относительно сильный сигнал от локального пользователя, так и гораздо меньший сигнал от удаленного пользователя при сопоставимой громкости. Некоторые телефонные записывающие устройства включают автоматическую регулировку усиления для обеспечения приемлемого качества записи.
Биологические
Время восстановления
Как и во всех системах автоматического управления, временная динамика работы АРУ может быть важной во многих приложениях. Некоторые системы АРУ медленно реагируют на необходимость изменения усиления, тогда как другие могут реагировать очень быстро. Примером приложения, в котором требуется быстрое время восстановления АРУ, являются приемники, используемые в связях азбукой Морзе, где требуется так называемая операция полного взлома или QSK, чтобы приемные станции могли прерывать отправляющие станции в середине символа (например, между точкой и сигналы тире).
Понятие автоматической регулировки усиления
Как разработчики справляются с системой, у которой амплитуда входного сигнала очень изменчива, но которая при этом требует довольно постоянной амплитуды выходного сигнала? Давайте взглянем.
Первое, что мы узнаем, войдя в мир электроники, – это как разработать схему на операционном усилителе с заданным коэффициентом усиления. Это не особенно сложно, и даже после того, как мы познакомимся со всеми нюансами и недостатками, связанными со схемами усилителей, мы всё еще можем уверенно проектировать системы, для которых требуется выходной сигнал, равный входному сигналу, умноженному на фиксированный коэффициент усиления.
Но что происходит, когда вся эта парадигма разваливается? Что мы можем сделать, если фиксированным параметром является не коэффициент усиления, а величина выходного сигнала? Фиксированный коэффициент усиления может создавать постоянную амплитуду выходного сигнала, когда амплитуда входного сигнала известна и неизменна, но это не всегда так, и, кроме того, иногда амплитуда входного сигнала сильно изменяется.
Замыкание петли
Решением здесь является то, что называется автоматической регулировкой усиления, сокращенно АРУ (англ. AGC, automatic gain control). Мы можем интуитивно сделать вывод, что в системе с разомкнутой петлей фактически нет способа достичь этого – чтобы правильно регулировать усиление, схема усилителя должна знать амплитуду сигнала на выходе. Следовательно, АРУ требует обратной связи. Она также (и неудивительно) требует усилителя с переменным коэффициентом усиления (VGA, variable gain amplifier).
Ниже приведена (очень) базовая архитектура системы АРУ.
Рисунок 1 – Структурная схема усилителя с системой АРУ
Выходной сигнал усилителя с переменным коэффициентом усиления (VGA) подается не только на следующее устройство в тракте сигнала, но также и на измерительную схему, которая определяет амплитуду выходного сигнала и регулирует усиление соответствующим образом. Измерение амплитуды выполняется детекторным блоком, для чего используется различные типы детекторов – четыре стандартных типа: детектор огибающей (или выпрямитель), квадратичный, среднеквадратичный (СКЗ, RMS) и логарифмический.
Адаптация к изменениям
Как и другие системы обратной связи, АРУ может «захватывать» входной сигнал, поэтому постепенные изменения амплитуды на входе будут иметь минимальное влияние на выходной сигнал. Однако АРУ не может мгновенно адаптироваться к быстрым изменениям; на самом деле, чрезвычайно быстрое время отклика нежелательно, потому что это сделает систему АРУ чрезмерно чувствительной к шуму или преднамеренным изменениям амплитуды входного сигнала (то есть амплитудной модуляции).
Термин «время срабатывания» (в англоязычной литературе «attack time», «время атаки») относится к реакции схемы АРУ на увеличение амплитуды входного сигнала, а «время восстановления» (в англоязычной литературе «decay time», «время затухания») относится к ее реакции на уменьшение амплитуды входного сигнала. На следующем графике от Analog Devices сравниваются характеристики срабатывания и восстановления для четырех стандартных типов детекторов.
Рисунок 2 – Характеристики срабатывания и восстановления АРУ для четырех стандартных типов детекторов
Как видите, при выборе типа детектора необходимо принять во внимание требования к отклику системы.
АРУ для радиочастотного приемника
АРУ является критическим аспектом конструкции радиочастотного приемника. Плотность энергии электромагнитного излучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Таким образом, уровень радиочастотного сигнала в приемнике резко меняется в зависимости от того насколько близко приемник находится к передатчику. АРУ постоянно обеспечивает усиления принимаемого сигнала до уровня, обеспечивающего эффективную обработку схемой демодулятора.
В наш век высокоинтегрированных, профессионально разработанных, широкодоступных микросхем аналоговых и смешанных сигналов маловероятно, что вам когда-либо понадобится (или вы захотите) разработать собственную систему АРУ (что является не простым процессом). Тем не менее, хорошо бы знать и понимать основные приемы и концепции.
Появление яркого источника света в поле зрения обычной видеокамеры или устройства для видеонаблюдения приводит к засветке. Объекты, находящиеся даже на небольшом расстоянии, будут выглядеть лишь силуэтами (при сильном освещении) или станут различимы лишь их общие черты, без мелких деталей (при менее ярком свете).
Функция AGC, или автоматической регулировки освещения (АРУ), предназначена как раз для улучшения качества изображения при недостаточном или чрезмерном освещении.
С помощью АРУ удается вести съемки даже в неблагоприятных условиях — например, когда объектив камеры повернут в сторону солнца, или напротив — если света недостаточно. Как правило, при установке устройств для наружного наблюдения, заранее определяются более и менее освещенные зоны.
Бывает и такое, что по условиям технического задания нельзя поставить видеокамеру в тень. Например, когда из-за этого сократится угол обзора, какие-то важные объекты (ворота, двери) останутся вне поля зрения.
По типу, технология в разных устройствах может отличаться:
Для импульсного, непостоянного сигнала;
Для непрерывного потока света.
Также АРУ подразделяют на усиленно-задержанную, простую и задержанную.
АГС используется совместно с другими функциями, позволяющими уменьшить потери качества изображения до приемлемых значений. Эффективность работы технологии AGC зависит от матрицы камеры, уровня освещения на территории, расстояния до объектов, попадающих в кадр, и других параметров.
Принцип работы
В общем виде АРУ проявляет себя следующим образом:
При попадании света в объектив камеры определяется его уровень;
Если величина нагрузки на отдельные пиксели матрицы не соответствуют установленным в настройках нормам (например, ниже них), сигнал автоматически усиливается;
Изображение с устройства по кабелю (wi-fi, иным способом) поступает оператору, или записывается на жесткий диск;
При просмотре записи или видео в реальном времени картинка будет отображаться уже в обработанном виде — то есть, без засветки или темных областей.
Нужно понимать, что существуют пределы усиления, напрямую завязанные на фактический уровень света в месте монтажа камеры, и возможности ее матрицы. В большинстве камер, оснащенных функцией АРУ, свет максимум усиливается до 10 раз. Если параметр будет увеличен, повысится и уровень помех на экране. Проблема частично решается за счет оборудования с большей светочувствительностью и лучшим разрешением.
Где используется AGC
Что значит AGC для внутреннего и наружного видеонаблюдения? Это возможность вести запись «в цвете» при неравномерном распределении освещения, его недостаточном уровне. Не всегда удается удачно расположить дополнительные осветительные приборы или запустить инфракрасную подсветку территории.
Варианты использования АРУ:
Для уличного видеонаблюдения — хорошо проявляет себя в сумерках, когда инфракрасная подсветка дала бы изображение худшего качества;
Внутри помещений с плохой освещенностью — складах, коридорах, на лестничных площадках.
Технология встречается сегодня практически во всех камерах, помогая вести качественную съемку не в самых удачных условиях. Если ваша система слежения выдает в полутьме более яркую картинку объекта, чем он есть на самом деле — знайте, что это AGC выполняет свои функции.
Что такое микрофон AGC в Windows 10? Должен ли он быть включен или выключен?
Я уверен, что большинство пользователей Windows 10, возможно, заметили параметр AGC в настройках микрофона Windows 10 – или случайно обнаружили его при диагностике проблемы. Что это за AGC-микрофон в Windows 10 и его значение? Должен ли он быть включен или отключен? Мы ответим на все эти вопросы в этом посте!
AGC Микрофон в Windows 10
Хотите остановить автоматическую настройку микрофона? Тогда этот пост поможет вам. Давайте разбить пост на 3 основные части:
1] AGC Микрофон в Windows 10
AGC a.k.a Automatic Gain Control – это настройка микрофона, которая автоматически отслеживает и регулирует громкость записи. Это отнимает у пользователя контроль. Многим нравится эта настройка, так как она устраняет несколько ненужных ручек и кнопок на корпусе устройства.
3] Следует ли отключить микрофон AGC?
AGC – автофокус аудио. Хотя это и желательно, настройка иногда дает правильные функции, иногда неправильные или изменяет их, немного или много. Например, во время сеанса или встречи в режиме реального времени настройка будет постоянно отслеживать входящее аудио. Таким образом, он будет уменьшать громкость при громком звуке или повышать его при более тихом звучании. Это может быть проблематичной ситуацией, особенно когда вы находитесь в середине конференции.
2] Установите для микрофона AGC в Windows 10 значение «Выкл.»
Если вы заинтересованы в отключении этой настройки микрофона в Windows 10, вот способ продолжить!
Откройте панель управления Windows 10. В разделе «Настройте параметры компьютера» выберите « Оборудование и звук ».
Когда это будет сделано, для микрофона AGC в Windows 10 будет установлено значение Off ’. Также опция будет полностью отключена.
