有源降噪裝置以及有源降噪方法
【專利摘要】有源降噪裝置與產(chǎn)生二次噪音的二次噪音源、和輸出與二次噪音和噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)的誤差信號(hào)源一起使用。μ調(diào)整部通過將與信號(hào)的振幅相當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)代表輸入值的、相對(duì)于與該信號(hào)的振幅相當(dāng)?shù)拇磔斎胫抵龋c基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘，來算出對(duì)自適應(yīng)濾波器部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步長參數(shù)。
【專利說明】有源降噪裝置以及有源降噪方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過使消除音與噪音發(fā)生干擾來降低該噪音的有源降噪裝置以及有 源降噪方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在車室內(nèi)將汽車等車輛的行駛中所產(chǎn)生的噪音消除，降低駕駛者、乘坐者 所能聽到的噪音的有源降噪裝置正在被實(shí)用化。圖19是降低在車輛的車室等的空間Sl中 能聽到的噪音NO的現(xiàn)有的有源降噪裝置901的框圖。有源降噪裝置901具備參考信號(hào)源 1、二次噪音源2、誤差信號(hào)源3、和信號(hào)處理裝置904。
[0003] 參考信號(hào)源1是對(duì)設(shè)置于車輛的底盤的加速度傳感器、設(shè)置于空間Sl的麥克風(fēng)等 的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，輸出與噪音NO存在相關(guān)的參考信號(hào)X (i)。二次噪音源2是產(chǎn)生 二次噪音Nl的設(shè)置在空間Sl內(nèi)的揚(yáng)聲器。誤差信號(hào)源3是輸出空間Sl中的噪音NO與二 次噪音Nl發(fā)生干擾后的殘留音所對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)e(i)的設(shè)置在空間Sl內(nèi)的麥克風(fēng)。
[0004] 信號(hào)處理裝置904具有自適應(yīng)濾波器（以下，稱為ADF)部5、模擬聲音傳遞特性濾 波器（以下，稱為Chat)部6、和最小均方（以下，稱為LMS)運(yùn)算部7,在取樣周期T s的離 散時(shí)間中執(zhí)行動(dòng)作。
[0005] ADF部5由按照每個(gè)取樣周期Ts而被更新值的N個(gè)濾波器系數(shù)W (k)(在此，k = 0,1，...，N-1)所構(gòu)成的有限脈沖響應(yīng)（以下，稱為FIR)型的自適應(yīng)濾波器構(gòu)成。當(dāng)前時(shí) 間點(diǎn)的第η步（step)的濾波器系數(shù)w(k，η)通過非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)2所記載的濾 波X-LMS (以下，稱為FxLMS)算法而被更新。ADF部5利用濾波器系數(shù)w (k，η)和參考信號(hào) x(i)通過進(jìn)行（數(shù)學(xué)式1)所示的濾波運(yùn)算即卷積運(yùn)算來求出當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的第η步中的二 次噪音信號(hào)y (η)。
[0006] 【數(shù)學(xué)式1】

【權(quán)利要求】
1. 一種有源降噪裝置，構(gòu)成為與參考信號(hào)源、二次噪音源、和誤差信號(hào)源一起使用， 所述參考信號(hào)源輸出與噪音存在相關(guān)的參考信號(hào)， 所述二次噪音源產(chǎn)生與二次噪音信號(hào)對(duì)應(yīng)的二次噪音， 所述誤差信號(hào)源輸出與所述二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對(duì)應(yīng)的 誤差信號(hào)， 所述有源降噪裝置具備信號(hào)處理裝置，該信號(hào)處理裝置具有接受所述參考信號(hào)的第一 輸入端、接受所述誤差信號(hào)的第二輸入端、和輸出所述二次噪音信號(hào)的輸出端， 所述信號(hào)處理裝置具有： 自適應(yīng)濾波器部，其基于所述參考信號(hào)輸出所述二次噪音信號(hào)； 模擬聲音傳遞特性濾波器部，其利用對(duì)從所述輸出端到所述第二輸入端的聲音傳遞特 性進(jìn)行了模擬的模擬聲音傳遞特性對(duì)所述參考信號(hào)進(jìn)行校正，輸出濾波參考信號(hào)； 最小均方運(yùn)算部，其利用所述誤差信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和步長參數(shù)來對(duì)所述自適 應(yīng)濾波器部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新；和 y調(diào)整部，其決定所述步長參數(shù)， 所述y調(diào)整部按照如下方式執(zhí)行動(dòng)作來降低所述噪音： 計(jì)算與所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的至少1個(gè)信號(hào)的振幅 相當(dāng)?shù)拇磔斎胫担? 存儲(chǔ)基準(zhǔn)代表輸入值和給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)，其中該基準(zhǔn)代表輸入值是所述參考信 號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅為給定的振幅時(shí)的 代表輸入值，該給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情況下 所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值， 通過將所述基準(zhǔn)代表輸入值相對(duì)于所述代表輸入值之比與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準(zhǔn)代表輸入值相當(dāng)于所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的 所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅的最大值。
3. -種有源降噪裝置，構(gòu)成為與二次噪音源和誤差信號(hào)源一起使用， 所述二次噪音源產(chǎn)生與二次噪音信號(hào)對(duì)應(yīng)的二次噪音， 所述誤差信號(hào)源輸出與所述二次噪音和噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對(duì)應(yīng)的誤差 信號(hào)， 所述有源降噪裝置具備信號(hào)處理裝置，該信號(hào)處理裝置具有接受所述誤差信號(hào)的輸入 端和輸出所述二次噪音信號(hào)的輸出端， 所述信號(hào)處理裝置具有： 參考信號(hào)生成部，其基于所述誤差信號(hào)輸出參考信號(hào)； 自適應(yīng)濾波器部，其基于所述參考信號(hào)輸出所述二次噪音信號(hào)； 模擬聲音傳遞特性濾波器部，其利用對(duì)從所述輸出端到所述輸入端的聲音傳遞特性進(jìn) 行了模擬的模擬聲音傳遞特性對(duì)所述參考信號(hào)進(jìn)行校正來輸出濾波參考信號(hào)； 最小均方運(yùn)算部，其利用所述誤差信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和步長參數(shù)對(duì)所述自適應(yīng) 濾波器部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新；和 y調(diào)整部，其決定所述步長參數(shù)， 所述y調(diào)整部按照如下方式執(zhí)行動(dòng)作來降低所述噪音： 計(jì)算與所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的至少1個(gè)信號(hào)的振幅 相當(dāng)?shù)拇磔斎胫担? 存儲(chǔ)基準(zhǔn)代表輸入值和給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)，其中該基準(zhǔn)代表輸入值是所述參考信 號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅為給定的振幅時(shí)的 代表輸入值，該給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情況下 所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值， 通過將所述基準(zhǔn)代表輸入值相對(duì)于所述代表輸入值之比與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準(zhǔn)代表輸入值相當(dāng)于所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的 所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅的最大值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的有源降噪裝置，其中， 所述參考信號(hào)生成部將所述誤差信號(hào)作為所述參考信號(hào)而輸出。
6. -種有源降噪裝置，構(gòu)成為與二次噪音源和誤差信號(hào)源一起使用， 所述二次噪音源產(chǎn)生與二次噪音信號(hào)對(duì)應(yīng)的二次噪音， 所述誤差信號(hào)源輸出與所述二次噪音和噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對(duì)應(yīng)的誤差 信號(hào)， 所述有源降噪裝置具備信號(hào)處理裝置，該信號(hào)處理裝置具有接受所述誤差信號(hào)的輸入 端和輸出所述二次噪音信號(hào)的輸出端， 所述信號(hào)處理裝置具有： 自適應(yīng)濾波器部，其基于所述誤差信號(hào)輸出所述二次噪音信號(hào)； 模擬聲音傳遞特性濾波器部，其利用對(duì)從所述輸出端到所述輸入端的聲音傳遞特性進(jìn) 行了模擬的模擬聲音傳遞特性對(duì)所述誤差信號(hào)進(jìn)行校正來輸出濾波誤差信號(hào)； 最小均方運(yùn)算部，其利用所述誤差信號(hào)、所述濾波誤差信號(hào)、和步長參數(shù)對(duì)所述自適應(yīng) 濾波器部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新；和 y調(diào)整部，其決定所述步長參數(shù)， 所述y調(diào)整部按照如下方式執(zhí)行動(dòng)作來降低所述噪音： 計(jì)算與所述誤差信號(hào)和所述濾波誤差信號(hào)中的至少1個(gè)信號(hào)的振幅相當(dāng)?shù)拇磔斎?值， 存儲(chǔ)基準(zhǔn)代表輸入值和給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)，其中該基準(zhǔn)代表輸入值是所述誤差信號(hào) 和所述濾波誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅為給定的振幅時(shí)的代表輸入值，該給定 的基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情況下所述濾波器系數(shù)收 斂的所述步長參數(shù)的值， 通過將所述基準(zhǔn)代表輸入值相對(duì)于所述代表輸入值之比與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準(zhǔn)代表輸入值相當(dāng)于所述誤差信號(hào)和所述濾波誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信 號(hào)的振幅的最大值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情況下所述濾波器 系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值的最大值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的有源降噪裝置，其中， 與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘的系數(shù)的上限值和下限值中的至少一方的值被設(shè)定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的有源降噪裝置，其中， 所述系數(shù)是在具有固定小數(shù)點(diǎn)的格式的所述信號(hào)處理裝置的寄存器上所表示的數(shù)字 值， 所述y調(diào)整部通過改變所述系數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置來設(shè)定所述系數(shù)的所述上限值和所 述下限值中的所述至少一方的值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的有源降噪裝置，其中， 所述有源降噪裝置構(gòu)成為搭載于具有空間的移動(dòng)體， 所述噪音在所述空間產(chǎn)生， 所述二次噪音源在所述空間產(chǎn)生二次噪音， 所述殘留音在所述空間產(chǎn)生。
12. -種有源降噪方法，包括如下步驟： 通過自適應(yīng)濾波器部對(duì)與噪音存在相關(guān)的參考信號(hào)進(jìn)行處理來得到二次噪音信號(hào)的 步驟； 對(duì)所述參考信號(hào)進(jìn)行校正來得到濾波參考信號(hào)的步驟；和 利用與基于所述二次噪音信號(hào)而產(chǎn)生的二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘 留音對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和步長參數(shù)，來對(duì)所述自適應(yīng)濾波器部的濾波器 系數(shù)進(jìn)行更新的步驟， 對(duì)所述濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟包括如下步驟： 計(jì)算與所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的至少1個(gè)信號(hào)的振幅 相當(dāng)?shù)拇磔斎胫档牟襟E； 得到基準(zhǔn)代表輸入值和給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)的步驟，其中該基準(zhǔn)代表輸入值是所述參 考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅為給定的振幅 時(shí)的代表輸入值，該給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情 況下所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值； 通過將所述基準(zhǔn)代表輸入值相對(duì)于所述代表輸入值之比與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)的步驟；和 利用所述誤差信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和算出的所述步長參數(shù)對(duì)所述自適應(yīng)濾波器 部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的有源降噪方法，其中， 所述基準(zhǔn)代表輸入值相當(dāng)于所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的 所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅的最大值。
14. 一種降低噪音的有源降噪方法，包括如下步驟： 通過自適應(yīng)濾波器部對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行處理來得到二次噪音信號(hào)的步驟； 得到與基于所述二次噪音信號(hào)而產(chǎn)生的二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘 留音對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)的步驟； 基于所述誤差信號(hào)來得到所述參考信號(hào)的步驟； 對(duì)所述參考信號(hào)進(jìn)行校正來得到濾波參考信號(hào)的步驟；和 利用所述誤差信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和步長參數(shù)來對(duì)所述自適應(yīng)濾波器部的濾波 器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟， 對(duì)所述濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟包括： 算出與所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的至少1個(gè)信號(hào)的振幅 相當(dāng)?shù)拇磔斎胫档牟襟E； 得到基準(zhǔn)代表輸入值和給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)的步驟，其中該基準(zhǔn)代表輸入值是所述參 考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅為給定的振幅 時(shí)的代表輸入值，該給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情 況下所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值； 通過將所述基準(zhǔn)代表輸入值相對(duì)于所述代表輸入值之比與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)的步驟；和 利用所述誤差信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和算出的所述步長參數(shù)來對(duì)所述自適應(yīng)濾波 器部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的有源降噪方法，其中， 所述基準(zhǔn)代表輸入值相當(dāng)于所述參考信號(hào)、所述濾波參考信號(hào)、和所述誤差信號(hào)中的 所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅的最大值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的有源降噪方法，其中， 基于所述誤差信號(hào)來得到參考信號(hào)的步驟包括將所述誤差信號(hào)作為所述參考信號(hào)來 獲得的步驟。
17. -種降低噪音的有源降噪方法，包括如下步驟： 通過自適應(yīng)濾波器部對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行處理來得到二次噪音信號(hào)的步驟； 得到與基于所述二次噪音信號(hào)而產(chǎn)生的二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘 留音對(duì)應(yīng)的所述誤差信號(hào)的步驟； 對(duì)所述誤差信號(hào)進(jìn)行校正來得到濾波誤差信號(hào)的步驟；和 利用所述誤差信號(hào)、所述濾波誤差信號(hào)、和步長參數(shù)來對(duì)所述自適應(yīng)濾波器部的濾波 器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟， 對(duì)所述濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟包括如下步驟： 算出與所述誤差信號(hào)和所述濾波誤差信號(hào)中的至少1個(gè)信號(hào)的振幅相當(dāng)?shù)拇磔斎?值的步驟； 得到基準(zhǔn)代表輸入值和給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)的步驟，其中該基準(zhǔn)代表輸入值是所述誤 差信號(hào)和所述濾波誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信號(hào)的振幅為給定的振幅時(shí)的代表輸入值， 該給定的基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情況下所述濾波器 系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值； 通過將所述基準(zhǔn)代表輸入值相對(duì)于所述代表輸入值之比與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)的步驟；和 利用所述誤差信號(hào)、所述濾波誤差信號(hào)、和算出的所述步長參數(shù)來對(duì)所述自適應(yīng)濾波 器部的濾波器系數(shù)進(jìn)行更新的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的有源降噪方法，其中， 所述基準(zhǔn)代表輸入值相當(dāng)于所述誤差信號(hào)和所述濾波誤差信號(hào)中的所述至少1個(gè)信 號(hào)的振幅的最大值。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12?18中任一項(xiàng)所述的有源降噪方法，其中， 所述基準(zhǔn)步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準(zhǔn)代表輸入值的情況下所述濾波器 系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值的最大值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12?19中任一項(xiàng)所述的有源降噪方法，其中， 與所述基準(zhǔn)步長參數(shù)相乘的系數(shù)的上限值和下限值中的至少一方的值被設(shè)定。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的有源降噪方法，其中， 所述系數(shù)是在具有固定小數(shù)點(diǎn)的格式的寄存器上所表示的數(shù)字值， 通過改變所述系數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置來設(shè)定所述系數(shù)的所述上限值和所述下限值中的 所述至少一方的值。
【文檔編號(hào)】H03H21/00GK104471638SQ201380035061
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】谷充博, 舟山敏之, 開藤充 申請(qǐng)人:松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會(huì)社