一種用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊，該音頻處理模塊包括雙聲道聲波采集裝置、音頻輸入接口、CODEC芯片、數(shù)字信號(hào)處理器、D類立體聲功放電路、音頻輸出接口和雙通道聲音輸出裝置。數(shù)字信號(hào)處理器分別與CODEC芯片和D類立體聲功放電路電連接；CODEC芯片分別與音頻輸入接口和D類立體聲功放電路電連接；音頻輸入接口與雙聲道聲波采集裝置電連接；音頻輸出接口與D類立體聲功放電路電連接；D類立體聲功放電路與雙通道聲音輸出裝置電連接。本實(shí)用新型的音頻處理模塊在噪聲信號(hào)小于用戶設(shè)定的噪聲閾值時(shí)，D類立體聲功放電路停止工作，零耗電；該模塊工作時(shí)降低了功耗。
【專利說(shuō)明】一種用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及交通噪聲控制領(lǐng)域，特別涉及一種用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]交通噪聲對(duì)人們的影響越來(lái)越大，降低交通噪聲的方法也層出不窮?，F(xiàn)有技術(shù)中，主要的降噪方法包括:被動(dòng)降噪和主動(dòng)降噪。其中被動(dòng)降噪是在沒有參考噪聲信號(hào)的情況，利用已有的消噪模型對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行消噪，在交通領(lǐng)域內(nèi)主要使用物理聲屏障，但該方法不能根據(jù)具體的噪聲源來(lái)自適應(yīng)調(diào)整降噪的效果。主動(dòng)降噪方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)噪聲的自適應(yīng)降噪，效果明顯。但是，主動(dòng)降噪設(shè)備的功耗高是一直尚未解決的問(wèn)題，并且主動(dòng)降噪設(shè)備的高功耗主要來(lái)自于處理模塊和功放的功耗。因此，需要一種低功耗的設(shè)計(jì)方案來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)降噪遇到的問(wèn)題。
[0003]當(dāng)前處理器芯片的運(yùn)算速度滿足實(shí)時(shí)采集的要求，例如TMS320F2812芯片是TI公司生產(chǎn)的一款DSP芯片，TMS320F28X系列是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的32位定點(diǎn)DSP芯片。它不但運(yùn)行速度最大可達(dá)到150MHZ，處理功能強(qiáng)大，并且具有豐富的片內(nèi)外圍設(shè)備，便于接口和模塊化設(shè)計(jì)。此外CODEC芯片也可以實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，可對(duì)模擬聲音信號(hào)進(jìn)行Α/D轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字處理芯片處理后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換高保真的輸出處理后的音頻信息，例如TI公司也生產(chǎn)CODEC芯片，支持16，20，24和32位長(zhǎng)度數(shù)據(jù)的傳輸，支持8kHz到96kHz的采樣頻率。同時(shí)D類立體聲放大器也可實(shí)現(xiàn)大功率輸出，例如TI公司生產(chǎn)的TPA3118D2型號(hào)的D類立體聲放大器，能夠固定在一個(gè)雙層PCB(印刷線路板)上，其在不需要散熱片的情況下輸出功率為2Χ3(Μ/8Ω。
[0004]綜上所述，當(dāng)前的處理器芯片、CODEC芯片、D類功放大器都有利于主動(dòng)降噪的發(fā)展，但如何在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更低功耗的的設(shè)計(jì)是存在空白的，因此需要設(shè)計(jì)一種低功耗的方案來(lái)改善現(xiàn)有的技術(shù)方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的主動(dòng)降噪設(shè)備功耗較大的問(wèn)題，提出了一種低功耗的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊。
[0006]本實(shí)用新型提供的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊包括:
[0007]雙聲道聲波采集裝置，用于采集隧道內(nèi)的噪聲模擬信號(hào)并將該噪聲模擬信號(hào)發(fā)送至音頻輸入接口；
[0008]音頻輸入接口，用于將來(lái)自雙聲道聲波采集裝置的噪聲模擬信號(hào)發(fā)送至CODEC芯片;
[0009]CODEC芯片，用于將來(lái)自音頻輸入接口的噪聲模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)字信號(hào)并將該噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器，還用于將來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬補(bǔ)償信號(hào)并將該模擬補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)音頻輸出接口發(fā)送至D類立體聲功放電路；
[0010]數(shù)字信號(hào)處理器，用于當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)大于或等于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)將來(lái)自CODEC芯片的噪聲數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)并將該數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至CODEC芯片；還用于當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)小于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)向D類立體聲功放電路發(fā)送暫停工作的指令信號(hào)；
[0011]D類立體聲功放電路，用于將來(lái)自CODEC芯片的模擬補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行放大并將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至雙通道聲音輸出裝置；還用于接收來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器的暫停工作的指令信號(hào)后停止工作；
[0012]音頻輸出接口，用于將來(lái)自CODEC芯片的模擬補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至D類立體聲功放電路；以及
[0013]雙通道聲音輸出裝置，用于將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)輸出至隧道內(nèi)的大氣空間；
[0014]數(shù)字信號(hào)處理器分別與CODEC芯片和D類立體聲功放電路電連接；C0DEC芯片分別與音頻輸入接口和D類立體聲功放電路電連接；音頻輸入接口與雙聲道聲波采集裝置電連接；音頻輸出接口與D類立體聲功放電路電連接山類立體聲功放電路與雙通道聲音輸出裝置電連接。
[0015]優(yōu)選地，所述音頻處理模塊還包括與數(shù)字信號(hào)處理器電連接的電源。
[0016]優(yōu)選地，所述CODEC芯片包括音頻Α/D轉(zhuǎn)換器和音頻D/Α轉(zhuǎn)換器。
[0017]優(yōu)選地，所述模擬補(bǔ)償信號(hào)與所述噪聲模擬信號(hào)的方向相反。
[0018]優(yōu)選地，所述模擬補(bǔ)償信號(hào)與所述噪聲模擬信號(hào)的振幅大小相等。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果
[0020]本實(shí)用新型提供的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊能驅(qū)動(dòng)阻抗為8 Ω的主動(dòng)聲源并使其輸出104dB的聲音效果，可準(zhǔn)確調(diào)整CODEC芯片的輸入、輸出量，其中輸入可按1.5dB單位調(diào)整，輸出可按IdB單位調(diào)整；該音頻處理模塊能夠在24K/s的采樣頻率下通過(guò)雙通道采集裝置實(shí)現(xiàn)左右通道的音頻信號(hào)的采集，同時(shí)通過(guò)不同放大系數(shù)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)雙通道實(shí)時(shí)輸入信號(hào)的幅值歸一校準(zhǔn)化，處理程序采用自適應(yīng)算法，使得兩個(gè)聲音輸出裝置可以同時(shí)輸出處理后的音頻，從而達(dá)到控制兩個(gè)方向噪聲的效果；并且采用D類音頻放大器后，實(shí)現(xiàn)了噪聲信號(hào)低于用戶設(shè)定的噪聲閾值時(shí)D類立體聲放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電，降低了功耗。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案。
[0023]如圖1所示，本實(shí)施例提供的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊包括雙聲道聲波采集裝置1、音頻輸入接口 2、C0DEC芯片3、數(shù)字信號(hào)處理器4、D類立體聲功放電路5、音頻輸出接口 6、雙通道聲音輸出裝置7和電源8。CODEC芯片3包括音頻Α/D轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)和音頻D/Α轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)。
[0024]數(shù)字信號(hào)處理器4分別與CODEC芯片3、D類立體聲功放電路5和電源8電連接。CODEC芯片3分別與音頻輸入接口 2和音頻輸出接口 6電連接。音頻輸入接口 2與雙聲道聲波采集裝置I電連接。音頻輸出接口 6與D類立體聲功放電路5電連接。D類立體聲功放電路5與雙通道聲音輸出裝置7電連接。
[0025]使用時(shí)，將本實(shí)施例的上述音頻處理模塊安裝于例如高速公路的隧道頂部的墻壁上。
[0026]雙聲道聲波采集裝置I用于通過(guò)雙通道的方式采集隧道內(nèi)的噪聲模擬信號(hào)并將該噪聲模擬信號(hào)經(jīng)音頻輸入接口 2發(fā)送至CODEC芯片3。CODEC芯片3用于將來(lái)自音頻輸入接口 2的噪聲模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)字信號(hào)并將該噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器
4。數(shù)字信號(hào)處理器4用于當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)大于或等于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)將來(lái)自CODEC芯片3的噪聲數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)并將該數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至CODEC芯片3 ;數(shù)字信號(hào)處理器4還用于當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)小于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)向D類立體聲功放電路5發(fā)送暫停工作的指令信號(hào)。CODEC芯片3還用于將來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器4的數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬補(bǔ)償信號(hào)并將該模擬補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)音頻輸出接口 6發(fā)送至D類立體聲功放電路
5。D類立體聲功放電路5用于將來(lái)自CODEC芯片3的模擬補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行放大并將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至雙通道聲音輸出裝置7 ；D類立體聲功放電路5還用于接收來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器4的暫停工作的指令信號(hào)后停止工作。雙通道聲音輸出裝置7用于將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)輸出至隧道內(nèi)的大氣空間。電源8用于給音頻處理模塊供電。上述模擬補(bǔ)償信號(hào)與上述噪聲模擬信號(hào)的方向相反。優(yōu)選地，上述模擬補(bǔ)償信號(hào)與上述噪聲模擬信號(hào)的方向相反，且振幅大小相等。上述雙通道聲音輸出裝置7輸出的模擬補(bǔ)償信號(hào)能夠與隧道內(nèi)的噪聲信號(hào)相互抵消，從而達(dá)到主動(dòng)噪聲控制的目的。
[0027]優(yōu)選地，數(shù)字信號(hào)處理器采用例如TMS320F2812芯片。優(yōu)選地，音頻Α/D轉(zhuǎn)換器采用例如CODEC芯片。
[0028]上述用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊的工作流程如下:
[0029]雙聲道聲波采集裝置I通過(guò)雙通道的方式采集隧道內(nèi)的噪聲模擬信號(hào)并將該噪聲模擬信號(hào)經(jīng)音頻輸入接口 2發(fā)送至CODEC芯片3，噪聲模擬信號(hào)放大的倍數(shù)是可調(diào)的；CODEC芯片3將來(lái)自音頻輸入接口 2的噪聲模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)字信號(hào)并將該噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器4 ;當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)大于或等于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器4將來(lái)自CODEC芯片3的噪聲數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)并將該數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至CODEC芯片3，可以依據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的指令(指令是數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)送給CODEC的指令，在模塊初始化的時(shí)候發(fā)送)對(duì)CODEC芯片輸入端以每單位1.5dB的精度進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)小于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器4向D類立體聲功放電路5發(fā)送暫停工作的指令信號(hào)。D類立體聲功放電路5接收來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器4的暫停工作的指令信號(hào)后停止工作。D類立體聲功放電路實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的2Χ3(Μ/8Ω輸出功能，與A類和B類放大器相比，D類放大器的功耗較低。
[0030]CODEC芯片3將來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器4的數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬補(bǔ)償信號(hào)并將該模擬補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)音頻輸出接口 6發(fā)送至D類立體聲功放電路5 ;D類立體聲功放電路5將來(lái)自CODEC芯片3的模擬補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行放大并將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至雙通道聲音輸出裝置7 ;雙通道聲音輸出裝置7將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)輸出至隧道內(nèi)的大氣空間。
【權(quán)利要求】
1.一種用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊，其特征在于，該音頻處理模塊包括: 雙聲道聲波采集裝置(I)，用于采集隧道內(nèi)的噪聲模擬信號(hào)并將該噪聲模擬信號(hào)發(fā)送至音頻輸入接口⑵； 音頻輸入接口(2)，用于將來(lái)自雙聲道聲波采集裝置(I)的噪聲模擬信號(hào)發(fā)送至CODEC芯片⑶； CODEC芯片(3)，用于將來(lái)自音頻輸入接口(2)的噪聲模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)字信號(hào)并將該噪聲數(shù)字信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器(4)，還用于將來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器(4)的數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬補(bǔ)償信號(hào)并將該模擬補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)音頻輸出接口(2)發(fā)送至D類立體聲功放電路(5)； 數(shù)字信號(hào)處理器(4)，用于當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)大于或等于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)將來(lái)自CODEC芯片(3)的噪聲數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)并將該數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至CODEC芯片(3);還用于當(dāng)噪聲數(shù)字信號(hào)小于用戶設(shè)置的噪聲閾值時(shí)向D類立體聲功放電路(5)發(fā)送暫停工作的指令信號(hào)； D類立體聲功放電路(5)，用于將來(lái)自CODEC芯片(3)的模擬補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行放大并將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至雙通道聲音輸出裝置(7);還用于接收來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器(4)的暫停工作的指令信號(hào)后停止工作； 音頻輸出接口(6)，用于將來(lái)自CODEC芯片(3)的模擬補(bǔ)償信號(hào)發(fā)送至D類立體聲功放電路(5);以及 雙通道聲音輸出裝置(7)，用于將放大后的模擬補(bǔ)償信號(hào)輸出至隧道內(nèi)的大氣空間； 數(shù)字信號(hào)處理器(4)分別與CODEC芯片(3)和D類立體聲功放電路(5)電連接；C0DEC芯片(3)分別與音頻輸入接口(2)和D類立體聲功放電路(5)電連接；音頻輸入接口(2)與雙聲道聲波采集裝置(I)電連接；音頻輸出接口(6)與D類立體聲功放電路(5)電連接；D類立體聲功放電路(5)與雙通道聲音輸出裝置(7)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊，其特征在于，所述音頻處理模塊還包括與數(shù)字信號(hào)處理器(4)電連接的電源(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊，其特征在于，所述CODEC芯片(3)包括音頻A/D轉(zhuǎn)換器和音頻D/A轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊，其特征在于，所述模擬補(bǔ)償信號(hào)與所述噪聲模擬信號(hào)的方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于主動(dòng)噪聲控制的音頻處理模塊，其特征在于，所述模擬補(bǔ)償信號(hào)與所述噪聲模擬信號(hào)的振幅大小相等。
【文檔編號(hào)】H04R3/02GK204206436SQ201420574085
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】趙偉, 張雪峰, 祁帥, 吳姬彥, 王艷潔 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)