[发明专利]全频域滤波器系数的获取方法

说明书

本发明揭示了一种全频域滤波器系数的获取方法，包括如下步骤：确定滤波器理想特性曲线；为理想特性曲线标定幅度匹配空间与相位匹配空间；以幅度的匹配空间为基础标定扫描空间；定义误差面积；从窗函数中选取所需的扫描曲线，对扫描空间分别进行扫描；对扫描进程的每一步，从扫描曲线的位置获取权重系数,每一次扫描确定一组权重系数，将理想特性曲线的幅值、相位和这一组权重系数作为滤波器系数，利用标准滤波器函数，生成一条滤波器实际特性曲线；根据滤波器的实际特性曲线、理想特性曲线和定义匹配空间的上下直线，计算误差面积；获得最小误差面积，从而确定对应的最佳的滤波器系数。

【技术领域】

本发明属于电子技术领域，特别是指一种全频域滤波器系数的获取方法。

【背景技术】

在降噪、回声消除、语音增强等系统的设计时，由于系统的各组成部分的性能、尺寸及形状的不同，使系统具有其独特的频响特性。与此同时，再叠加降噪、回声消除、语音增强等自身的频响特性需求，在电池和计算资源有限的使用环境下，基于数字滤波器的系统设计无法做到100％匹配目标的频响特性。

除上述情况外，比如主动降噪滤波器设计时，需要在50～1000Hz的频域范围内进行主动降噪，在此之外的频域范围，又不能对其原来的频响特性带来任何负面影响；一方面实际应用对多频段通带的频响特性有严格的个性化要求，另一方面在其它频段范围内，对其频响特性需要有一定的容错性。因此，如何在系统的全频域范围内，利用某些频段的容错特性，以此为代价达成频响特性在其它频段上的完全匹配，从而完成系统全局的最优化设计，是系统设计中必须解决的问题。目前的解决方法大多靠人力手工操作完成系统设计，但人力操作费时费力，无法达到全局最优化。

同时，在ANC设备中，现有技术通常采用滤波器去除噪声以满足人耳获取最佳音频效果，其均是在滤波器的单频带通带带宽频域范围内通过ANC已有的各种主动降噪方法实现，基本不考虑滤波器多频带及通带带宽频域范围之外的状况，理想的认为这一范围不会对滤波器的性能造成任何影响。

如图1所示，图中虚线(f0～f1频段上的)为滤波器设计的目标曲线11；实线为实验室测试得到的特性曲线10；图中最右侧的虚线为测试得到的特性曲线10的扩展定义曲线12；特性曲线10与扩展定义曲线12合成完整特性曲线，即为滤波器的理想特性曲线。

其中实验室测试得到的特性曲线10的频域范围最高为20KHz，即人耳的听觉频域范围的上限(人耳听觉频域范围是在10Hz～20KHz)。其中f0～f1为滤波器频带通带带宽，该频域范围一般在70Hz～2KHz，在f0～f1频域范围内滤波器设计的目标曲线11与实验室测试得到的特性曲线10的部分重合。与此同时，系统在实际使用时，为了降低系统的时间延迟均采用过采样技术，频带达到384KHz，即滤波器的实际工作频域是在0～384KHz，其中扩展定义曲线12对应图中20KHz～384KHz频带的未明确定义的曲线。

目前业界所采用的较好的主动降噪的自动校准方法是将f0～f1频域范围内的实际输入噪声信号(即原噪声信号)，通过ANC设备处理后，产生抗噪声信号，将原噪声信号和抗噪声信号叠加处理后形成新噪声信号，将新噪声信号输入到计算机的ANC自动校准模块，在f0～f1频域内分n个频段进行采样，对每个频段的新噪声信号进行降噪强度统计，得到滤波器的最佳滤波器系数以及增益调节器的最佳增益值，并回传给ANC设备调节滤波器系数和增益调节器的增益值，使得新抗噪声信号与原噪声信号叠加相消，使ANC设备达到最佳主动降噪效果。这种方法可能较好的保证ANC设备在f0～f1频域内得到最佳降噪效果，但在f0～f1频域之外不做任何保证。