[發明專利]一種聲品質優化系統及其方法

有效

• 申請號: 201910698061.2
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110503937B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 商志豪;曾發林
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G10K11/178
• 分類號: G10K11/178
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種聲品質優化系統，其特征在于，包括聲音采集裝置、信號處理裝置、聲音播放裝置；

所述聲音采集裝置用于采集原始噪聲信號x(k)；

所述信號處理裝置包括去噪單元、存儲單元、預處理單元和基于FELMS算法的控制單元；所述去噪單元用于將原始噪聲信號x(k)進行處理，得到有效噪聲信號x′(k)；所述存儲單元用于將所述有效噪聲信號x′(k)存儲；所述預處理單元用于將有效噪聲信號x′(k)分解為n個分量信號：IMF₁、IMF₂、……、IMF_n，計算每個分量的聲品質參數響度和粗糙度，并進行加權處理，得到響度和粗糙度的加權參數W_L-R，對得到的加權參數的最大值max(W_L-R)對應的IMF分量進行FFT分析，確定有效噪聲信號x′(k)需要選擇性控制的頻帶，進一步確定基于FELMS算法的控制單元中誤差濾波器的截止頻率；所述基于FELMS算法的控制單元用于將存儲單元里的有效噪聲信號x′(k)生成次級噪聲信號s(k)，經聲音播放裝置播放抵達降噪區域，和原始噪聲信號x(k)干涉抵消；

所述每個分量信號對應的加權參數計算過程如下：

先將每個分量信號IMF中的響度值、粗糙度值歸一到[0,1]區間內，對響度、粗糙度進行加權處理，得到每個分量信號IMF對應的加權參數公式如下：

W_L-R＝α·G(N)+(1-α)G(R)

其中，W_L-R即表示對響度、粗糙度加權處理后合成的新加權參數，單位為1，范圍為[0,1]；N代表原響度值，G(N)代表響度歸一化后的值；R代表原粗糙度值，G(R)代表粗糙度歸一化后的值，α為響度的權系數，(1-α)為粗糙度的權系數，α計算公式如下：

其中，Q_L和Q_R分別代表在聲品質預測模型中響度、粗糙度的權重占比；

所述聲音采集裝置與去噪單元連接；所述去噪單元和存儲單元連接；所述存儲單元分別和預處理單元和基于FELMS算法的控制單元連接；所述基于FELMS算法的控制單元和聲音播放裝置連接。

2.根據權利要求1所述的聲品質優化系統，其特征在于，所述聲音采集裝置還與基于FELMS算法的控制單元連接；所述聲音采集裝置還用于采集誤差信號e(k)并反饋至基于FELMS算法的控制單元中，所述基于FELMS算法的控制單元根據誤差信號e(k)實時調節FELMS算法中橫向濾波器W(Z)的權值，保證降噪區域誤差信號均方根值最小。

3.根據權利要求1所述的聲品質優化系統，其特征在于，所述聲音采集裝置為聲音傳感器。

4.根據權利要求1所述的聲品質優化系統，其特征在于，所述聲音播放裝置為車載揚聲器。

5.一種根據權利要求1-4任意一項所述的聲品質優化系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

所述聲音采集裝置獲取原始噪聲信號x(k)，并傳遞到去噪單元；

所述去噪單元對原始噪聲信號x(k)進行EMD分解和重構，提取有效噪聲信號x′(k)；

有效噪聲信號x′(k)存儲在儲存單元中，儲存單元將有效噪聲信號x′(k)分別傳送到預處理單元和基于FELMS算法的控制單元；

所述預處理單元利用EMD分解對有效噪聲信號x′(k)進行分解，分解為n個分量信號IMF：IMF₁、IMF₂、……、IMF_n，計算每個分量的聲品質參數響度和粗糙度，并進行加權處理，得到響度和粗糙度的加權參數W_L-R，對得到的加權參數的最大值max(W_L-R)對應的分量信號IMF分量進行FFT分析，確定有效噪聲信號x′(k)需要選擇性控制的頻帶，進一步確定基于FELMS算法的控制單元中誤差濾波器的截止頻率；

所述基于FELMS算法的控制單元將存儲單元里的有效噪聲信號x′(k)生成次級噪聲信號s(k)，經聲音播放裝置播放抵達降噪區域，選擇性消聲。