音頻主動降噪系統(tǒng)的研究.pdf

1、音頻主動降噪系統(tǒng)的輸入兩路信號：第一路是有用信號和噪聲的疊加，第二路是參考噪聲。根據(jù)自適應VSSLMS算法，降噪系統(tǒng)利用第二路的參考噪聲抵消第一路中的噪聲并輸出有用信號。相對于被動降噪而言，主動降噪能夠根據(jù)輸入信號的變化調(diào)整自身的參數(shù)，更有效地去除噪聲。相比于經(jīng)典濾波器（高通、低通等），主動降噪系統(tǒng)的自適應濾波器能夠去除與有用信號同頻的噪聲。
　　音頻主動降噪系統(tǒng)在移動終端上應用較廣泛，例如摩托的麗音、三星的diamond voi

2、ce、蘋果的MicPhone array等。這些技術大都是在串行計算的ARM平臺上處理語音信號且信號采樣率只有8KHz。人能夠聽到的音頻頻率范圍是20Hz到20KHz。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，系統(tǒng)的最低采樣頻率應該是音頻頻率的兩倍，即40KHz。移動終端上的主動降噪系統(tǒng)并不能滿足這一條件。本文提高了音頻的采樣頻率到了48KHz，使得主動降噪系統(tǒng)能夠采集到所有人耳聽到的音頻信號，提高音頻的可懂度、明亮度、清晰度。當采樣率為48KHz時，AR

3、M平臺由于計算性能較弱，無法處理這樣信號。為了能夠處理采樣率較高的音頻信號，本文主動降噪系統(tǒng)是以復雜度較低的VSSLMS算法為核心并且選用并行計算的FPGA平臺來開發(fā)的。本文主動降噪系統(tǒng)中加入了校正功能，能夠在系統(tǒng)啟動時自動校正系統(tǒng)。通過分析，降噪系統(tǒng)的輸出信噪比提高最大可達15dB，最大增益是17dB。
　　本文首先研究了自適應算法，包括LMS算法和VSSLMS算法。VSSLMS算法是研究重點。VSSLMS算法有步長遺傳因子、瞬

4、時誤差能量的權值、算法收斂步長的最大值、算法收斂步長的最小值等參數(shù)。通過Matlab仿真和分析，發(fā)現(xiàn)了這些參數(shù)大都是通過收斂步長來間接影響系統(tǒng)的性能。
　　其次，重點研究了一般的降噪系統(tǒng)并設計了以VSSLMS算法為核心的主動降噪系統(tǒng)。本文的主動降噪系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。主動降噪系統(tǒng)的硬件平臺是由 FPGA芯片和wm8731音頻芯片共同組成。運行于硬件平臺上的軟件系統(tǒng)是通過 Quartus II設計的VerilogHDL程序，