[发明专利]一种有源降噪的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源降噪的系统和方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

根据本发明的第一方面，提供了一种有源降噪的方法，包括以下步骤：接收音频信号；分别拾取噪音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，为n+1时刻的第一自适应滤波器的滤波系数，为n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n时刻的音频信号，e(n)为n时刻的误差信号，POW_noise为n时刻的噪音源信号的功率，POW_music为n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，为n+1时刻的第二自适应滤波器的滤波系数，为n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n时刻的自适应滤波噪音源信号，e(n)为n时刻的误差信号，POW_noise为n时刻的噪音源信号的功率，POW_music为n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采用RLS算法或LMS算法。

根据本发明的第二方面，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，用于拾取噪音源信号；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，为n+1时刻的第一自适应滤波器的滤波系数，为n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n时刻的音频信号，e(n)为n时刻的误差信号，POW_noise为n时刻的噪音源信号的功率，POW_music为n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：