一种有源降噪的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了有源降噪的方法，包括：接收音频信号，拾取噪声源信号和观测点位置的声音信号；分别对音频信号和噪音源信号进行第一自适应滤波处理得到自适应滤波音频信号和自适应滤波噪音源信号；对噪音源信号进行第二自适应滤波处理得到噪音消除信号；播放音频信号和噪音消除信号；计算观测点位置的声音信号和自适应滤波音频信号的差值得到误差信号；基于音频信号和误差信号更新第一自适应滤波器的滤波系数以使误差信号的均方值收敛，基于自适应滤波噪音源信号和误差信号更新第二自适应滤波器的滤波系数以使误差信号的均方值收敛。本发明专利技术还公开了有源降噪的系统。本发明专利技术的有源降噪方案可以自适应扬声器至观测点的物理响应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有源降噪的系统和方法。
技术介绍
有源降噪技术是利用电子线路和发声设备产生与噪声相位相反的噪音消除信号， 来抵消原有的噪声而达到降噪目的的技术。 将有源降噪技术应用在车内降噪、室内降噪或工业降噪中时，噪音源信号距离观 测点、发出噪音消除信号的扬声器距离观测点通常都有一定的物理距离，各自存在一个物 理响应。因此在有源降噪技术中，需要提前测量上述响应并且置入降噪算法中。但在扬声器 至观测点的物理响应不固定而有可能随环境实时变化的情况下，这种方式就会产生误差， 生成的噪音消除信号不能很好地抵消掉噪音源信号，所以有必要提出可以自适应扬声器至 观测点的物理响应的有源降噪的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种有源降噪的新技术方案，使得有源降噪可以自适应 扬声器至观测点的物理响应。 根据本专利技术的第一方面，提供了一种有源降噪的方法，包括以下步骤：接收音频信 号；分别拾取噪声源信号和观测点位置的声音信号；由第一自适应滤波器分别对音频信号 和噪音源信号进行第一自适应滤波处理以得到自适应滤波音频信号和自适应滤波噪音源 信号；由第二自适应滤波器对噪音源信号进行第二自适应滤波处理以得到噪音消除信号； 播放音频信号和噪音消除信号；计算观测点位置的声音信号和自适应滤波音频信号的差值 得到误差信号；其中，基于音频信号和误差信号更新第一自适应滤波器的滤波系数以使误 差信号的均方值收敛，基于自适应滤波噪音源信号和误差信号更新第二自适应滤波器的滤 波系数以使误差信号的均方值收敛。 优选地，所述第一自适应滤波器的滤波系数更新公式为：，其中，r'(H+l)为n+1时刻 的第一自适应滤波器的滤波系数，旁'(;0为η时刻的第一自适应滤波器的滤波系数，μ'为 第一自适应滤波器的更新步长，为η时刻的音频信号，e(n)为η时刻的误差信号，P〇WncilMSη时刻的噪声源信号的功率，POW^。为η时刻的音频信号的功率。 优选地，所述第二自适应滤波器的滤波系数更新公式为：,其中，r(H+l)为η+1时刻的 第二自适应滤波器的滤波系数，为η时刻的第二自适应滤波器的滤波系数，μ为第二 自适应滤波器的更新步长，！(》)为η时刻的自适应滤波噪音源信号，e(η)为η时刻的误差 信号，P〇Wnc_为η时刻的噪声源信号的功率，POW^。为η时刻的音频信号的功率。 优选地，所述第一自适应滤波器为FIR滤波器或者IIR滤波器，所述第二自适应滤 波器为FIR滤波器或者IIR滤波器。 优选地，所述第一自适应滤波器采用RLS算法或LMS算法，所述第二自适应滤波器 米用RLS算法或LMS算法。 根据本专利技术的第二方面，提供了一种有源降噪的系统，包括：扬声器、噪音传感器、 观测点传感器、第一自适应滤波器、第二自适应滤波器、以及误差计算单元；所述扬声器，用 于接收音频信号和从第二自适应滤波器接收噪音消除信号，播放所述音频信号和噪音消除 信号；所述噪音传感器，用于拾取噪声源信号；所述观测点传感器，用于拾取观测点位置的 声音信号；所述第一自适应滤波器，用于接收音频信号并且对音频信号进行第一自适应滤 波处理以得到自适应滤波音频信号，还用于从噪音传感器接收噪音源信号并且对噪音源信 号进行第一自适应滤波处理以得到自适应滤波噪音源信号；所述第二自适应滤波器，用于 从噪音传感器接收噪音源信号进行第二自适应滤波处理以得到噪音消除信号；所述误差计 算单元，用于从观测点传感器接收观测点位置的声音信号和从第一自适应滤波器接收自适 应滤波音频信号，并且计算两者的差值得到误差信号；其中，所述第一自适应滤波器的系数 更新部基于音频信号和误差信号更新第一自适应滤波器的滤波系数以使误差信号的均方 值收敛，所述第二自适应滤波器的系数更新部基于自适应滤波噪音源信号和误差信号更新 第二自适应滤波器的滤波系数以使误差信号的均方值收敛。 优选地，所述第一自适应滤波器的滤波系数更新公式为：:,其中，#Yrt+ ：l| 为n+1 时 刻的第一自适应滤波器的滤波系数，妒仂)为η时刻的第一自适应滤波器的滤波系数，μ' 为第一自适应滤波器的更新步长，1/2)为η时刻的音频信号，e(n)为η时刻的误差信号， P〇WncilMSη时刻的噪声源信号的功率，POW^。为η时刻的音频信号的功率。 优选地，所述第二自适应滤波器的滤波系数更新公式为：，其中，+1)为η+1时刻的 第二自适应滤波器的滤波系数，步(/〇为η时刻的第二自适应滤波器的滤波系数，μ为第二 自适应滤波器的更新步长，为η时刻的自适应滤波噪音源信号，e(n)为η时刻的误差 信号，P〇Wnc_为η时刻的噪声源信号的功率，POW^。为η时刻的音频信号的功率。 优选地，所述第一自适应滤波器为FIR滤波器或者IIR滤波器，所述第二自适应滤 波器为FIR滤波器或者IIR滤波器。 优选地，所述第一自适应滤波器采用RLS算法或LMS算法，所述第二自适应滤波器 米用RLS算法或LMS算法。 本专利技术的专利技术人发现，在现有技术中，还没有自适应降噪扬声器至观测点的物理 响应的有源降噪的技术方案。因此，本专利技术所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题 是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本专利技术是一种新的技术方案。 本专利技术的有源降噪技术方案，在生成噪音消除信号时考虑到播放噪音消除信号 的扬声器至观测点的物理响应，即使扬声器至观测点的物理响应发生变化，也能够利用第 一自适应滤波器捕捉这一变化，从而调整第二滤波器的滤波系数以生成精确的噪音消除信 号，在观测点位置充分抵消掉噪音实现更好的降噪效果。 通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其 优点将会变得清楚。【附图说明】 被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连 同其说明一起用于解释本专利技术的原理。 图1是本专利技术的有源降噪系统的电路框图。 附图标记说明 100扬声器、200噪音传感器、300观测点传感器、W'第一自适应滤波器、W第二自 适应滤波器、400误差计算单元、500第一增益调节单元、600第二增益调节单元。【具体实施方式】 现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具 体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本 专利技术的范围。 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术 及其应用或使用的任何限制。 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适 当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。 在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源降噪的方法，其特征在于，包括以下步骤：接收音频信号；分别拾取噪声源信号和观测点位置的声音信号；由第一自适应滤波器分别对音频信号和噪音源信号进行第一自适应滤波处理以得到自适应滤波音频信号和自适应滤波噪音源信号；由第二自适应滤波器对噪音源信号进行第二自适应滤波处理以得到噪音消除信号；播放音频信号和噪音消除信号；计算观测点位置的声音信号和自适应滤波音频信号的差值得到误差信号；其中，基于音频信号和误差信号更新第一自适应滤波器的滤波系数以使误差信号的均方值收敛，基于自适应滤波噪音源信号和误差信号更新第二自适应滤波器的滤波系数以使误差信号的均方值收敛。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：芮元勋，
申请(专利权)人：歌尔声学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37