一種有源降噪的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有源降噪的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有源降噪技術(shù)是利用電子線路和發(fā)聲設(shè)備產(chǎn)生與噪聲相位相反的噪音消除信號(hào)， 來(lái)抵消原有的噪聲而達(dá)到降噪目的的技術(shù)。
[0003] 將有源降噪技術(shù)應(yīng)用在車(chē)內(nèi)降噪、室內(nèi)降噪或工業(yè)降噪中時(shí)，噪音源信號(hào)距離觀 測(cè)點(diǎn)、發(fā)出噪音消除信號(hào)的揚(yáng)聲器距離觀測(cè)點(diǎn)通常都有一定的物理距離，各自存在一個(gè)物 理響應(yīng)。因此在有源降噪技術(shù)中，需要提前測(cè)量上述響應(yīng)并且置入降噪算法中。但在揚(yáng)聲器 至觀測(cè)點(diǎn)的物理響應(yīng)不固定而有可能隨環(huán)境實(shí)時(shí)變化的情況下，這種方式就會(huì)產(chǎn)生誤差， 生成的噪音消除信號(hào)不能很好地抵消掉噪音源信號(hào)，所以有必要提出可以自適應(yīng)揚(yáng)聲器至 觀測(cè)點(diǎn)的物理響應(yīng)的有源降噪的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有源降噪的新技術(shù)方案，使得有源降噪可以自適應(yīng) 揚(yáng)聲器至觀測(cè)點(diǎn)的物理響應(yīng)。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種有源降噪的方法，包括以下步驟：接收音頻信 號(hào)；分別拾取噪聲源信號(hào)和觀測(cè)點(diǎn)位置的聲音信號(hào)；由第一自適應(yīng)濾波器分別對(duì)音頻信號(hào) 和噪音源信號(hào)進(jìn)行第一自適應(yīng)濾波處理以得到自適應(yīng)濾波音頻信號(hào)和自適應(yīng)濾波噪音源 信號(hào)；由第二自適應(yīng)濾波器對(duì)噪音源信號(hào)進(jìn)行第二自適應(yīng)濾波處理以得到噪音消除信號(hào)； 播放音頻信號(hào)和噪音消除信號(hào)；計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)位置的聲音信號(hào)和自適應(yīng)濾波音頻信號(hào)的差值 得到誤差信號(hào)；其中，基于音頻信號(hào)和誤差信號(hào)更新第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)以使誤 差信號(hào)的均方值收斂，基于自適應(yīng)濾波噪音源信號(hào)和誤差信號(hào)更新第二自適應(yīng)濾波器的濾 波系數(shù)以使誤差信號(hào)的均方值收斂。
[0006] 優(yōu)選地，所述第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)更新公式為：
，其中，r'(H+l)為n+1時(shí)刻 的第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，旁'(;0為η時(shí)刻的第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，μ'為 第一自適應(yīng)濾波器的更新步長(zhǎng)，為η時(shí)刻的音頻信號(hào)，e(n)為η時(shí)刻的誤差信號(hào)，P〇WncilMSη時(shí)刻的噪聲源信號(hào)的功率，POW^。為η時(shí)刻的音頻信號(hào)的功率。
[0007] 優(yōu)選地，所述第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)更新公式為：
,其中，r(H+l)為η+1時(shí)刻的 第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，為η時(shí)刻的第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，μ為第二 自適應(yīng)濾波器的更新步長(zhǎng)，！(》)為η時(shí)刻的自適應(yīng)濾波噪音源信號(hào)，e(η)為η時(shí)刻的誤差 信號(hào)，P〇Wnc_為η時(shí)刻的噪聲源信號(hào)的功率，POW^。為η時(shí)刻的音頻信號(hào)的功率。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一自適應(yīng)濾波器為FIR濾波器或者IIR濾波器，所述第二自適應(yīng)濾 波器為FIR濾波器或者IIR濾波器。
[0009] 優(yōu)選地，所述第一自適應(yīng)濾波器采用RLS算法或LMS算法，所述第二自適應(yīng)濾波器 米用RLS算法或LMS算法。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種有源降噪的系統(tǒng)，包括：揚(yáng)聲器、噪音傳感器、 觀測(cè)點(diǎn)傳感器、第一自適應(yīng)濾波器、第二自適應(yīng)濾波器、以及誤差計(jì)算單元；所述揚(yáng)聲器，用 于接收音頻信號(hào)和從第二自適應(yīng)濾波器接收噪音消除信號(hào)，播放所述音頻信號(hào)和噪音消除 信號(hào)；所述噪音傳感器，用于拾取噪聲源信號(hào)；所述觀測(cè)點(diǎn)傳感器，用于拾取觀測(cè)點(diǎn)位置的 聲音信號(hào)；所述第一自適應(yīng)濾波器，用于接收音頻信號(hào)并且對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行第一自適應(yīng)濾 波處理以得到自適應(yīng)濾波音頻信號(hào)，還用于從噪音傳感器接收噪音源信號(hào)并且對(duì)噪音源信 號(hào)進(jìn)行第一自適應(yīng)濾波處理以得到自適應(yīng)濾波噪音源信號(hào)；所述第二自適應(yīng)濾波器，用于 從噪音傳感器接收噪音源信號(hào)進(jìn)行第二自適應(yīng)濾波處理以得到噪音消除信號(hào)；所述誤差計(jì) 算單元，用于從觀測(cè)點(diǎn)傳感器接收觀測(cè)點(diǎn)位置的聲音信號(hào)和從第一自適應(yīng)濾波器接收自適 應(yīng)濾波音頻信號(hào)，并且計(jì)算兩者的差值得到誤差信號(hào)；其中，所述第一自適應(yīng)濾波器的系數(shù) 更新部基于音頻信號(hào)和誤差信號(hào)更新第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)以使誤差信號(hào)的均方 值收斂，所述第二自適應(yīng)濾波器的系數(shù)更新部基于自適應(yīng)濾波噪音源信號(hào)和誤差信號(hào)更新 第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)以使誤差信號(hào)的均方值收斂。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)更新公式為：
:,其中，#Yrt+ ：l| 為n+1 時(shí) 刻的第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，妒仂)為η時(shí)刻的第一自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，μ' 為第一自適應(yīng)濾波器的更新步長(zhǎng)，1/2)為η時(shí)刻的音頻信號(hào)，e(n)為η時(shí)刻的誤差信號(hào)， P〇WncilMSη時(shí)刻的噪聲源信號(hào)的功率，POW^。為η時(shí)刻的音頻信號(hào)的功率。
[0012] 優(yōu)選地，所述第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)更新公式為：
，其中，+1)為η+1時(shí)刻的 第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，步(/〇為η時(shí)刻的第二自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)，μ為第二 自適應(yīng)濾波器的更新步長(zhǎng)，為η時(shí)刻的自適應(yīng)濾波噪音源信號(hào)，e(n)為η時(shí)刻的誤差 信號(hào)，P〇Wnc_為η時(shí)刻的噪聲源信號(hào)的功率，POW^。為η時(shí)刻的音頻信號(hào)的功率。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一自適應(yīng)濾波器為FIR濾波器或者IIR濾波器，所述第二自適應(yīng)濾 波器為FIR濾波器或者IIR濾波器。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一自適應(yīng)濾波器采用RLS算法或LMS算法，所述第二自適應(yīng)濾波器 米用RLS算法或LMS算法。
[0015] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒(méi)有自適應(yīng)降噪揚(yáng)聲器至觀測(cè)點(diǎn)的物理 響應(yīng)的有源降噪的技術(shù)方案。因此，本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問(wèn)題 是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒(méi)有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0016] 本發(fā)明的有源降噪技術(shù)方案，在生成噪音消除信號(hào)時(shí)考慮到播放噪音消除信號(hào) 的揚(yáng)聲器至觀測(cè)點(diǎn)的物理響應(yīng)，即使揚(yáng)聲器至觀測(cè)點(diǎn)的物理響應(yīng)發(fā)生變化，也能夠利用第 一自適應(yīng)濾波器捕捉這一變化，從而調(diào)整第二濾波器的濾波系數(shù)以生成精確的噪音消除信 號(hào)，在觀測(cè)點(diǎn)位置充分抵消掉噪音實(shí)現(xiàn)更好的降噪效果。
[0017] 通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其 優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 被結(jié)合在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連 同其說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0019] 圖1是本發(fā)明的有源降噪系統(tǒng)的電路框圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0021] 100揚(yáng)聲器、200噪音傳感器、300觀測(cè)點(diǎn)傳感器、W'第一自適應(yīng)濾波器、W第二自 適應(yīng)濾波器、400誤差計(jì)算單元、500第一增益調(diào)節(jié)單元、600第二增益調(diào)節(jié)單元。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具 體說(shuō)明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本 發(fā)明的范圍。
[0023] 以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說(shuō)明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明 及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0024] 對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適 當(dāng)情況下，技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說(shuō)明書(shū)的一部分。
[0025] 在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不 是作為限制。因此，示例性實(shí)施例