[發(fā)明專利]基于神經(jīng)網(wǎng)絡濾波器的自適應前饋式主動降噪方法、計算機可讀存儲介質(zhì)、電子設備

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• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN116305886A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 胡中驥;鐘鑫;張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 佳禾智能科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H04R1/10;G06N3/04;G06F119/10
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 陳妍璧

本發(fā)明涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡濾波器的自適應前饋式主動降噪方法、計算機可讀存儲介質(zhì)、電子設備，其中方法包括：構(gòu)建第一神經(jīng)網(wǎng)絡模型，基于自適應前饋式主動降噪架構(gòu)，用所構(gòu)建的第一神經(jīng)網(wǎng)絡模型來作為所述架構(gòu)中的前饋濾波器使用。本發(fā)明通過將自適應前饋式主動降噪架構(gòu)中的前饋濾波器改用為第一神經(jīng)網(wǎng)絡模型實現(xiàn)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性濾波特性，實現(xiàn)更好地對噪聲進行控制，改善由A位噪聲源到B位揚聲器的傳播路徑中存在非線性環(huán)節(jié)而引起的諧波以及交調(diào)失真現(xiàn)象。

本專利作為201911056457.3號發(fā)明創(chuàng)造“基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應前饋式主動降噪方法、計算機可讀存儲介質(zhì)、電子設備”(申請日2019-10-31)的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及耳機降噪，尤其涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡濾波器的自適應前饋式主動降噪方法、計算機可讀存儲介質(zhì)、電子設備。

背景技術

見圖1，耳機中自適應前饋式主動降噪架構(gòu)的基本原理如下：在A位，參考麥克風拾取環(huán)境中的原始噪聲信號，通過前饋濾波器產(chǎn)生和原始噪聲信號反向的信號(簡稱反向噪聲信號)，然后將反向噪聲信號通過揚聲器在B位輸出，使原始噪聲信號和反向噪聲信號在B位相互抵消產(chǎn)生殘差噪聲信號，上述過程為自適應前饋式主動降噪。

在自適應前饋式主動降噪的基礎上，增加C位的誤差麥克風，殘差噪聲信號被C位的誤差麥克風采集，經(jīng)LMS算法分析后生成權(quán)重系數(shù)對前饋濾波器輸出的反向噪聲信號進行調(diào)整，則實現(xiàn)自適應前饋式主動降噪。

自適應前饋式主動降噪中，前饋濾波器一般采用FIR(有限沖擊響應)濾波器或者IIR(無限沖擊相應)濾波器實現(xiàn)，以FIR為例，自適應前饋式主動降噪的信號的工作過程如圖2所示，其中，x(n)為原始噪聲信號，P(z)是噪聲原始通道的傳遞函數(shù)，表征噪聲從A位到B位的時延，x(n)經(jīng)P(z)后輸出目標信號d(n)，W_f(n)是前饋濾波器，y(n)為W_f(n)輸出的反向噪聲信號，S(z)是次級通道，即從采集x(n)輸入W_f(n)，到W_f(n)輸出y(n)給揚聲器，通過揚聲器推動空氣后傳遞到誤差麥克風吸取的整個路徑的傳遞函數(shù)，表征噪聲經(jīng)該路徑的時延，y(n)與d(n)疊加相消后被誤差麥克風吸取，得到殘差噪聲信號e(n)，S＇(z)是S(z)的估計，其本質(zhì)為濾波器，內(nèi)部設有一重系數(shù)迭代計算公式，通過該公式輸出權(quán)重來與x(n)相乘，從而對x(n)進行修正。

使用時，一方面，e(n)被誤差麥克風吸取作為LMS算法的其中一個輸入，另一方面，x(n)經(jīng)S＇(z)修正后作為LMS算法的另一個輸入，利用LMS算法的迭代公式輸出W_f(n)的權(quán)重系數(shù)，獲得W_f(n)的權(quán)重系數(shù)后，以x(n)作為W_f(n)的輸入信號，通過W_f(n)的權(quán)重系數(shù)*x(n)從而輸出y(n)，達到自適應前饋式主動降噪之目的。

現(xiàn)有的自適應前饋式主動降噪方案存在以下問題：

因為前饋濾波器W_f(n)所采用的FIR濾波器或者IIR濾波器均屬于線性濾波器，所以，若從A位噪聲源到B位揚聲器的傳播路徑中存在非線性環(huán)節(jié)，比如原始噪聲過大導致參考麥克風產(chǎn)生非線性，又或者是，若從B位揚聲器到C位誤差麥克風的傳播路徑中存在非線性環(huán)節(jié)，比如揚聲器處于飽和，則由于FIR濾波器或者IIR濾波器不能處理非線性產(chǎn)生的諧波以及交調(diào)失真的情況，整個鏈路的降噪效果會明顯降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為改善現(xiàn)有技術中的不足之處，而提供一種自適應前饋式主動降噪方法，其用于改善鏈路產(chǎn)生的諧波以及交調(diào)失真的情況。

本發(fā)明的提供的基于神經(jīng)網(wǎng)絡濾波器的自適應前饋式主動降噪方法，包括：

S101.構(gòu)建第一神經(jīng)網(wǎng)絡模型的理論模型；

S102.獲取耳機中自適應前饋式主動降噪架構(gòu)的S＇(z)，其中S＇(z)是自適應前饋式主動降噪架構(gòu)中次級通道的估計；