1.CVC وDSP الحد من الضوضاء:
عندما يشتري المستهلكون سماعات رأس Bluetooth، فسوف يسمعون دائمًا وظائف تقليل الضوضاء CVC وDSP التي يستخدمها التجار في الترويج لسماعات الرأس. بغض النظر عن عدد المستخدمين الذين سمعوا الأوصاف، لا يزال العديد من المستهلكين لا يفهمون الفرق بين الاثنين. الفرق، لمثل هذه المشكلة التقنية، نأتي إلى علم الاثنين تحت مبدأ العمل والفرق.
DSP هو اختصار لمعالجة الإشارات الرقمية. مبدأ عمله: يقوم الميكروفون بجمع الضوضاء البيئية الخارجية، ثم من خلال وظيفة نظام تقليل الضوضاء داخل سماعة الأذن، فإنه يتكرر لتوليد موجة صوتية عكسية تساوي الضوضاء المحيطة، مما يلغي الضوضاء وبالتالي يحقق المزيد. تأثير جيد للحد من الضوضاء.
CVC هو اختصار لـ Clear Voice Capture. إنها تقنية تقليل الضوضاء البرمجية. المبدأ هو منع أنواع مختلفة من ضوضاء الارتداد من خلال برنامج إلغاء الضوضاء والميكروفون المدمجين.
الفرق كالتالي:
أ. بالنسبة للكائن المختلف، فإن تقنية CVC مخصصة بشكل أساسي للصدى الناتج أثناء المكالمة، وDSP مخصص بشكل أساسي للضوضاء العالية والمنخفضة التردد في البيئة الخارجية.
ب. مستفيدون مختلفون، تعمل تقنية DSP بشكل أساسي على تحقيق دخل شخصي لمستخدمي سماعات الرأس، كما يفيد CVC الطرف الآخر بشكل أساسي.
باختصار، يمكن لسماعات الرأس التي تستخدم تقنية تقليل الضوضاء DSP وCVC تقليل ضوضاء البيئة الخارجية للمكالمة بشكل فعال، وتحسين جودة المكالمة وصوت سماعات الرأس بشكل كبير.
2. الحد من الضوضاء ANC:
يشير ANC إلى التحكم النشط في الضوضاء، والذي يقلل الضوضاء بشكل فعال. المبدأ الأساسي هو أن نظام تقليل الضوضاء ينتج موجات صوتية عكسية مساوية للضوضاء الخارجية، مما يؤدي إلى تحييد الضوضاء. الشكل 1 هو رسم تخطيطي لسماعة إلغاء الضوضاء النشطة المغذية. يتم وضع شريحة ANC داخل سماعة الأذن. يقوم الميكروفون المرجعي (الميكروفون المرجعي) بتجميع الضوضاء المحيطة في سماعات الأذن. خطأ في الميكروفون (ميكروفون الخطأ) يجمع الضوضاء المتبقية بعد تقليل الضوضاء في سماعة الأذن. يقوم مكبر الصوت بتشغيل مضاد الضوضاء بعد معالجة ANC.
الشكل 2 هو رسم تخطيطي لنظام ANC، مع ثلاث طبقات، مفصولة بخطوط متقطعة. المسار الأساسي العلوي هو القناة الصوتية من ميكروفون المرجع إلى ميكروفون الخطأ، ويتم تمثيل وظيفة الاستجابة بواسطة P(z)P(z)؛ الطبقة الوسطى هي القناة التناظرية، حيث المسار الثانوي هو المسار من مخرج المرشح التكيفي إلى الإرجاع المتبقي. بما في ذلك DAC، ومرشح إعادة الإعمار، ومضخم الطاقة، وتشغيل مكبر الصوت، وإعادة الاستحواذ، ومضخم الصوت المسبق، ومرشح منع التعرج، وADC؛ الطبقة السفلية هي المسار الرقمي، حيث يقوم المرشح التكيفي بضبط معامل وزن المرشح باستمرار لتقليل المتبقي حتى التقارب. الحل الأكثر شيوعًا هو تنفيذ مرشح تكيفي باستخدام مرشح FIR بالاشتراك مع خوارزمية LMS. بسّط الشكل 2 واحصل على الشكل 3.
اسمحوا لي أن أتحدث بإيجاز عن مبادئ المرشح التكيفي وخوارزمية LMS (المربع الأقل متوسطًا)، ثم الشكل 3. كما هو موضح في الشكل 4، بالنظر إلى الإدخال xx والمخرج المطلوب dd، يقوم المرشح التكيفي بتحديث المعاملات في كل تكرار بحيث يصبح الفرق بين الناتج yy وdd أصغر فأصغر حتى يقترب المتبقي بدرجة كافية من الصفر ويتقارب. LMS عبارة عن خوارزمية تحديث للمرشحات التكيفية. الوظيفة الموضوعية لـ LMS هي مربع الخطأ اللحظي e2(n)=(d(n)−y(n))2e2(n)=(d(n)−y(n))2، من أجل تقليل الوظيفة الهدف، وتطبيق النسب التدرج يعطي الصيغة المحدثة للخوارزمية. (الفكرة الخوارزمية المتمثلة في استخدام النسب المتدرج لتقليل الهدف والحصول على الصيغة المحدثة للمعلمة المطلوبة شائعة جدًا، مثل الانحدار الخطي.) صيغة التحديث لخوارزمية LMS باستخدام مرشح FIR هي: w(n+1 ) =w(n)+μe(n)x(n)w(n+1)=w(n)+μe(n)x(n)، حيث μμ هو حجم الخطوة. إذا تم ضبط الحجم μμ بالتكرار، فهذه خوارزمية LMS خطوة بخطوة.
دعونا نتحدث عن الشكل 3. هنا يتم إخراج المرشح التكيفي بعد S(z)S(z) للمقارنة مع إخراج الرغبة. S(z)S(z) سوف يسبب عدم الاستقرار. في الأدبيات، "لا تتم محاذاة إشارة الخطأ بشكل صحيح مع الإشارة المرجعية"، يتم كسر تقارب نظام إدارة التعلم. (لم أفهم ما يعنيه T__T) الطريقة الفعالة هي FXLMS (Filtered-X LMS)، والتي تسمح بإدخال x(n) إلى وحدة LMS عبر Sˆ(z)S^(z), Sˆ( z S^(z) هو تقدير لـ S(z)S(z).هدف FXLMS:
E2(n)=(د(n)−s(n)∗[wT(n)x(n)])2,
E2(n)=(د(n)−s(n)∗[wT(n)x(n)])2,
لذلك التدرج = −2e(n)s(n)∗x(n)−2e(n)s(n)∗x(n)، حيث s(n)s(n) غير معروف، مع تقريب تقديره، لذلك صيغة تحديث FXLMS هي
ث(ن+1)=ث(ن)+μe(ن)س'(ن)،
ث(ن+1)=ث(ن)+μe(ن)س'(ن)،
حيث x'(n)=sˆ(n)∗x(n)x'(n)=s^(n)∗x(n).
عندما يتقارب المرشح التكيفي، E(z)=X(z)P(z)−X(z)W(z)S(z)≈0E(z)=X(z)P(z)−X(z) ) W(z)S(z) ≈ 0، لذا W(z) ≈ P(z) / S(z) W(z) ≈ P(z) / S(z). وهذا يعني أن معامل وزن المرشح التكيفي يتم تحديده بواسطة المسار الأساسي والمسار الثانوي لسماعات الرأس. المسار الأساسي والمسار الثانوي لسماعات الرأس مستقران نسبيًا، وبالتالي فإن معامل الوزن للمرشح التكيفي مستقر نسبيًا. لذلك، من أجل التبسيط، يتم تحديد معاملات الوزن لبعض سماعات الرأس ANC الخاصة بالمصنعين في المصنع. بالطبع، من الواضح أن تجربة الاستماع لسماعة ANC هذه ليست جيدة مثل سماعة ANC ذات المعنى التكيفي الحقيقي، لأنه في المواقف الفعلية، قد يكون للضوضاء الخارجية المتعلقة باتجاه سماعة الأذن ودرجة الحرارة المختلفة وما شابه ذلك تأثير على استجابة قناة سماعة الأذن.
التحقق من ماتلاب
اكتب كود Matlab، باستخدام المرشح التكيفي لنظام LMS ذو الخطوة المتغيرة، تظهر نتائج المحاكاة في الشكل 5. في النطاق من 0 إلى 2 كيلو هرتز، يتم استخدام ميزة ANC المغذية للتخلص من الضوضاء البيضاء الغوسية، ويكون تخفيف الضوضاء 30 ديسيبل + في المتوسط. FXLMS في مكتبة Matlab ذو خطوة ثابتة، والتأثير أسوأ.
سؤال وجواب
أ. لماذا يستخدم ANC فقط للضوضاء ذات التردد المنخفض أقل من 2 كيلو هرتز؟
من ناحية، يمكن لعزل الصوت المادي لسماعات الرأس (تقليل الضوضاء السلبية) أن يمنع الضوضاء عالية التردد بشكل فعال، وليس من الضروري استخدام ANC لتقليل الضوضاء عالية التردد. من ناحية أخرى، فإن الضوضاء ذات التردد المنخفض لها طول موجي طويل ويمكنها تحمل تأخير طور معين، في حين أن الضوضاء عالية التردد لها طول موجي قصير وحساسة لانحراف الطور، لذا فإن إلغاء الضوضاء النشطة يزيل الضوضاء عالية التردد.
ب. عندما يكون التأخير الإلكتروني أكبر من التأخير الأولي، كيف يمكن تقليل أداء الخوارزمية بشكل كبير؟
تأخير P(z) صغير، تأخير S(z) كبير، مثل P(z)=z-1، S(z)=z-2، فقط عندما يكون W(z)=z قادرًا على تلبية المتطلبات، غير -سببية، غير قابلة للوصول.
ج. ما هو الفرق بين Feedforward ANC، وFeedforward ANC، وFeedforward ANC، وFeedforward ANC؟
تحتوي بنية Feedforwad على ميكروفون مرجعي وميكروفون خطأ يجمعان الضوضاء الخارجية والإشارات الداخلية المتبقية، على التوالي. يحتوي هيكل التغذية المرتدة على ميكروفون خطأ واحد فقط، ويتم إنشاء الإشارة المرجعية بواسطة ميكروفون الخطأ وإخراج المرشح التكيفي.
إن التغذية الأمامية ذات النطاق العريض هي البنية الموصوفة أعلاه. في بنية النطاق الضيق، يقوم مصدر الضوضاء بإنشاء مولد إشارة تشغيل الإشارة، ويقوم مولد الإشارة بإنشاء إشارة مرجعية للمرشح التكيفي. ينطبق فقط على القضاء على الضوضاء الدورية.
ردود الفعل يستخدم ANC ميكروفون الخطأ لاستعادة الإشارة التي تم جمعها بواسطة ميكروفون المرجع في بنية التغذية الأمامية لأنه يحتوي على ميكروفون خطأ فقط. ولا يستوفي المسير القيد السببي، ولذلك يتم حذف مكونات الضوضاء التي يمكن التنبؤ بها فقط، أي الضوضاء الدورية ضيقة النطاق. تجدر الإشارة إلى أنه إذا لم يستوف التغذية الأمامية القيد السببي، أي أن التأخير الإلكتروني أطول من التأخير الصوتي للقناة الرئيسية، فإنه يمكن فقط إزالة الضوضاء الدورية ضيقة النطاق.
يوجد أيضًا هيكل Hybrid ANC يتضمن كلاً من هياكل التغذية الأمامية والتغذية الراجعة. الميزة الرئيسية هي أنه يمكنك حفظ ترتيب المرشح التكيفي.
