有源降噪耳機(jī)算法研究

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1、有源降噪耳機(jī)算法研究ResearchofActiveNoiseCancellationEarphoneAlgorithms學(xué)科專業(yè):信號(hào)與信息處理研究生:李海指導(dǎo)教師:鹿凱寧教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一零年六月、.和f。每≥卜¨?!危В海?二_oI;罄,?!鳬,,∥,o‘、、’一凳醪矽·,N。..,㈡.—一—≮。m一∥。一.。,一·...。hi-'+、_—i’;’獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得基鲞盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的

2、學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名:公掏,簽字日期:)。P年多月,7日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解丞鎏盤鱟有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)丞鲞盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明).學(xué)位論文作者簽名:/套孑紐簽字日期:≥?!篋年Z月,7日·導(dǎo)師簽名:魂紅字簽字日期:二/p年衫月,7日、^_,^'鼉

3、‘氣中文摘要隨著家用汽車的普及,如何降低車內(nèi)噪聲成為信號(hào)處理領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。有源降噪耳機(jī)是解決這一問題的重要途徑。有源降噪耳機(jī)的實(shí)質(zhì)是AANC系統(tǒng),其理論基礎(chǔ)是自適應(yīng)濾波。它通過自適應(yīng)調(diào)整濾波器權(quán)值,產(chǎn)生一個(gè)與初級(jí)噪聲頻率相同,相位相反的次級(jí)噪聲,對(duì)初級(jí)噪聲進(jìn)行抵消。AANC系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用目標(biāo)不同可以分為兩類,一類是單純以降噪為目的的AANC系統(tǒng),該系統(tǒng)目前已經(jīng)比較成熟,并取得了廣泛的應(yīng)用;另一類是在降噪的同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音通信的AANC系統(tǒng),該系統(tǒng)由于實(shí)際中難以滿足其所規(guī)定的假設(shè)條件,因而性能還不能達(dá)到令人滿意的程度。論文介紹了LMS自適應(yīng)濾波器算法,并分析了以上兩類A

4、ANC系統(tǒng)。為了達(dá)到車內(nèi)降噪的同時(shí)語(yǔ)音通信的目的,提出了兩種解決方案。一種是采用信噪分離技術(shù)對(duì)第二類AANC系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。論文研究了當(dāng)前常用的三種信噪分離技術(shù),其中噪聲譜相減算法由于其原理和算法簡(jiǎn)單,降噪效果明顯,且能夠獲得對(duì)當(dāng)前純凈噪聲的估計(jì),因此被應(yīng)用到論文所提方案中。具體應(yīng)用時(shí),針對(duì)車內(nèi)背景噪聲不斷變化的特點(diǎn),為了動(dòng)態(tài)更新噪聲頻譜模型,使用改進(jìn)的VAD技術(shù)將輸入信號(hào)劃分為無語(yǔ)音段和有語(yǔ)音段,在無語(yǔ)音段中統(tǒng)計(jì)最新噪聲模型,在有語(yǔ)音段中使用該噪聲模型對(duì)混合信號(hào)進(jìn)行譜相減和自適應(yīng)濾波,最終得到輸出語(yǔ)音信號(hào)。另一個(gè)解決方案是基于頻譜搬移技術(shù)的AANC系統(tǒng),利用車內(nèi)噪聲的低

5、頻特性將語(yǔ)音與信號(hào)在頻域上分離,同樣達(dá)到了在降噪的同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音通信的目的。論文中對(duì)所提出的兩個(gè)AANC系統(tǒng)做了詳細(xì)的闡述和理論分析,并用實(shí)驗(yàn)的手段對(duì)其性能進(jìn)行了驗(yàn)證,達(dá)到了預(yù)期的效果。關(guān)鍵詞:自適應(yīng)濾波,AANC,信噪分離,譜減法,VAD,頻譜搬移盔▲。氣ABSTRACTWiththepopularityofautomobile,researchonhowtoattenuatecarinteriornoisebecomesoneofthefocusesintherealmofsignalprocessing.Activenoisecancellationearphone

6、isfitforthisapplication.TheprototypeofthiskindofearphoneisAdaptiveActiveNoiseControl刪C)system,whichbasesonthetheoryofAdaptiveFihering.Adaptivefiltercancelsprimarynoisebyadjustingfiltercoefficientautomaticallytoemitsecondarynoisewithsanleamplitudebutinvertedphase.AANCsystemisclassifiedint

7、otwotypesbyitsobjective.Onewhichhastheonlytargetatreducingnoisehasbeenwidelyused,whiletheotherone,whichaimsatspeechcommunicationaswellasnoisecancellation,hasunsatisfactoryperformancesinceoneoftherequirementscouldhardlybefulfilledinpractice.HavinganintroductionofLMSadaptiv

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