[發明專利]一種有源降噪的方法和系統

有效

• 申請號: 201510629511.4
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105356861B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 芮元勛
• 申請（專利權）人: 歌爾股份有限公司
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 唐麗,王雪靜

技術領域

本發明涉及一種有源降噪的系統和方法。

背景技術

有源降噪技術是利用電子線路和發聲設備產生與噪聲相位相反的噪音消除信號，來抵消原有的噪聲而達到降噪目的的技術。

將有源降噪技術應用在車內降噪、室內降噪或工業降噪中時，噪音源信號距離觀測點、發出噪音消除信號的揚聲器距離觀測點通常都有一定的物理距離，各自存在一個物理響應。因此在有源降噪技術中，需要提前測量上述響應并且置入降噪算法中。但在揚聲器至觀測點的物理響應不固定而有可能隨環境實時變化的情況下，這種方式就會產生誤差，生成的噪音消除信號不能很好地抵消掉噪音源信號，所以有必要提出可以自適應揚聲器至觀測點的物理響應的有源降噪的技術方案。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種有源降噪的新技術方案，使得有源降噪可以自適應揚聲器至觀測點的物理響應。

根據本發明的第一方面，提供了一種有源降噪的方法，包括以下步驟：接收音頻信號；分別拾取噪音源信號和觀測點位置的聲音信號；由第一自適應濾波器分別對音頻信號和噪音源信號進行第一自適應濾波處理以得到自適應濾波音頻信號和自適應濾波噪音源信號；由第二自適應濾波器對噪音源信號進行第二自適應濾波處理以得到噪音消除信號；播放音頻信號和噪音消除信號；計算觀測點位置的聲音信號和自適應濾波音頻信號的差值得到誤差信號；其中，基于音頻信號和誤差信號更新第一自適應濾波器的濾波系數以使誤差信號的均方值收斂，基于自適應濾波噪音源信號和誤差信號更新第二自適應濾波器的濾波系數以使誤差信號的均方值收斂。

優選地，所述第一自適應濾波器的濾波系數更新公式為：

其中，為n+1時刻的第一自適應濾波器的濾波系數，為n時刻的第一自適應濾波器的濾波系數，μ'為第一自適應濾波器的更新步長，為n時刻的音頻信號，e(n)為n時刻的誤差信號，POW_noise為n時刻的噪音源信號的功率，POW_music為n時刻的音頻信號的功率。

優選地，所述第二自適應濾波器的濾波系數更新公式為：

其中，為n+1時刻的第二自適應濾波器的濾波系數，為n時刻的第二自適應濾波器的濾波系數，μ為第二自適應濾波器的更新步長，為n時刻的自適應濾波噪音源信號，e(n)為n時刻的誤差信號，POW_noise為n時刻的噪音源信號的功率，POW_music為n時刻的音頻信號的功率。

優選地，所述第一自適應濾波器為FIR濾波器或者IIR濾波器，所述第二自適應濾波器為FIR濾波器或者IIR濾波器。

優選地，所述第一自適應濾波器采用RLS算法或LMS算法，所述第二自適應濾波器采用RLS算法或LMS算法。

根據本發明的第二方面，提供了一種有源降噪的系統，包括：揚聲器、噪音傳感器、觀測點傳感器、第一自適應濾波器、第二自適應濾波器、以及誤差計算單元；所述揚聲器，用于接收音頻信號和從第二自適應濾波器接收噪音消除信號，播放所述音頻信號和噪音消除信號；所述噪音傳感器，用于拾取噪音源信號；所述觀測點傳感器，用于拾取觀測點位置的聲音信號；所述第一自適應濾波器，用于接收音頻信號并且對音頻信號進行第一自適應濾波處理以得到自適應濾波音頻信號，還用于從噪音傳感器接收噪音源信號并且對噪音源信號進行第一自適應濾波處理以得到自適應濾波噪音源信號；所述第二自適應濾波器，用于從噪音傳感器接收噪音源信號進行第二自適應濾波處理以得到噪音消除信號；所述誤差計算單元，用于從觀測點傳感器接收觀測點位置的聲音信號和從第一自適應濾波器接收自適應濾波音頻信號，并且計算兩者的差值得到誤差信號；其中，所述第一自適應濾波器的系數更新部基于音頻信號和誤差信號更新第一自適應濾波器的濾波系數以使誤差信號的均方值收斂，所述第二自適應濾波器的系數更新部基于自適應濾波噪音源信號和誤差信號更新第二自適應濾波器的濾波系數以使誤差信號的均方值收斂。

優選地，所述第一自適應濾波器的濾波系數更新公式為：

其中，為n+1時刻的第一自適應濾波器的濾波系數，為n時刻的第一自適應濾波器的濾波系數，μ'為第一自適應濾波器的更新步長，為n時刻的音頻信號，e(n)為n時刻的誤差信號，POW_noise為n時刻的噪音源信號的功率，POW_music為n時刻的音頻信號的功率。

優選地，所述第二自適應濾波器的濾波系數更新公式為：