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1、基于FXLMS算法的數(shù)字降噪耳機(jī)研究郇戰(zhàn)。等基于FXLMS算法的數(shù)字降噪耳機(jī)研究ResearchontheDigitalNoiseCancellingHeadphonesBasedonFXLMSAlgorithm句15姣載永喜互攥滔陶丕據(jù)(常州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇常州213164)摘要:通常數(shù)字降噪耳機(jī)的自適應(yīng)濾波器采用LMS、NLMS等算法,但是由于降噪耳機(jī)電路中存在次級(jí)通道延遲和A/D、D/A轉(zhuǎn)換延遲,導(dǎo)致這些濾波器輸出信號(hào)無(wú)法與噪聲信號(hào)協(xié)調(diào)。FXLMS算法能夠有效補(bǔ)償次級(jí)通道延遲,同時(shí)在FXLMS濾波器基礎(chǔ)上,增加預(yù)
2、測(cè)濾波器用于補(bǔ)償A/D、D/A轉(zhuǎn)換延遲。仿真過(guò)程中,采用改進(jìn)后的FXLMS濾波器對(duì)已采樣的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲進(jìn)行降噪,并將其降噪效果與LMS自適應(yīng)濾波器的降噪效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明,在處理低頻噪聲時(shí),改迸后的FXLMS濾波器降噪效果優(yōu)于LMS自適應(yīng)濾波器。關(guān)鍵詞:數(shù)字降噪次級(jí)通道延遲最小均方差自適應(yīng)濾波器預(yù)測(cè)濾波器中圖分類號(hào):"1T273+.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ADOI:10.16086/j.cnki.issnl000—0380.201510009Abstract:Ingeneral。theLMS-NMLSalgorithms81-eadopt
3、edforadaptivefilterofdigitalnoisecancellingheadphones-butbecauseofthedelaysofsecondarypathandAD/DAconversionthatexistingincircuitsofnoisecaneeUingheadphones.theoutputsignalsoffilterscannotbecoordinatedwithnoisesignal.FXLMSalgorithmCaneffectivelycompensatedelayofsecond
4、a.rypath-andthedelayofAD/DAconversioncanalsobecompensatedwhenpredictivefilterbeingaddedonthebasisofFXLMSfdter.Insimulation。theimprovedFXLMSf'dterisusedtoredueethesamplednoiseofen#ne。andthenoisecancellingeffectsiscomparedwiththoseofLMSadaptivefilter.Theresultsindicatet
5、hatthenoisecancellingeffectofimprovedFXLMSfilterisbetterthanLMSadaptivefdter.Keywords:DigitalnoisecancellingDelaysofsecondary·pathLeastmeansquareell'orAdaptivefilterPredictionfilter0引言自20世紀(jì)主動(dòng)降噪耳機(jī)出現(xiàn)以來(lái),該類耳機(jī)已經(jīng)從民航軍事領(lǐng)域逐步走進(jìn)人們的日常生活中。隨著生活水平的提高,人們對(duì)享受音樂(lè)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高,所以不斷改進(jìn)數(shù)字降噪技術(shù)是非
6、常必要的。由于被動(dòng)降噪技術(shù)很難濾除低頻噪聲,因此,主動(dòng)降噪系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)嘈雜的環(huán)境噪聲效果明顯而且效率比較高,其中數(shù)字降噪濾波器能夠應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的環(huán)境噪聲¨1。濾波-x最小均方差(filter—Xleastmeallsquare,F(xiàn)XLMS)算法在有源降噪控制領(lǐng)域是比較常用的自適應(yīng)控制算法,魯棒性高。相比常用的最小均方誤差算法(LMS)和歸一化最小均方誤差算法(NLMS)等算法,該算法能夠陜速跟蹤噪聲的變化特性,有效補(bǔ)償次級(jí)通道延遲。同時(shí),考慮到在數(shù)字降噪耳機(jī)系統(tǒng)中除了次級(jí)通道延遲,A/D、D/A轉(zhuǎn)換延遲在一定程度上也限制了FXLMS
7、算法的降噪效果,所以在FXLMS的濾波系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加預(yù)測(cè)濾波器,用于補(bǔ)償A/D、D/A轉(zhuǎn)換延遲¨。。國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(鳊號(hào):51176016)。修改稿收到日期:2015—02—12。第一作者郇戰(zhàn)(1969一),男,2000年畢業(yè)于空軍工程大學(xué)導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制專業(yè),獲碩士學(xué)位,副教授;主要從事計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)的研究?!蹲詣?dòng)化儀表》第36卷第lO期2015年10月1數(shù)字降噪耳機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在一般數(shù)字濾波器系統(tǒng)中,不能直接對(duì)采集的音頻信號(hào)進(jìn)行算法分析,而是需要將麥克風(fēng)采集的噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。若A/D、D/A轉(zhuǎn)換分別延遲肘、Ⅳ
8、個(gè)采樣點(diǎn),那么整個(gè)過(guò)程至少存在(M+Ⅳ)個(gè)采樣點(diǎn)的延遲口]。降噪系統(tǒng)通過(guò)揚(yáng)聲器將數(shù)字濾波器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成次級(jí)聲音信號(hào),用以抵消初始噪聲;經(jīng)過(guò)一定的傳播延遲,再把完成抵消干涉后的殘余振動(dòng)噪聲經(jīng)過(guò)誤差傳感器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),得到誤差信號(hào)。從揚(yáng)聲器等發(fā)聲