1. Падаўленне шуму CVC і DSP:
Калі спажыўцы купляюць гарнітуры Bluetooth, яны заўсёды будуць чуць функцыі шумапрыглушэння CVC і DSP, якія гандляры маюць пры прасоўванні навушнікаў. Незалежна ад таго, колькі карыстальнікаў чулі гэтыя апісанні, многія спажыўцы ўсё яшчэ не разумеюць розніцы паміж імі. Розніца ў тым, што для такой тэхнічнай праблемы мы прыходзім да навукі аб двух прынцыпах працы і розніцы.
DSP - гэта скарачэнне лічбавай апрацоўкі сігналу. Прынцып яго працы: мікрафон збірае знешні шум навакольнага асяроддзя, а затым праз функцыю сістэмы шумапрыглушэння ўнутры навушніка ён рэплікуе, ствараючы зваротную гукавую хвалю, роўную навакольнага шуму, якая прыглушае шум і, такім чынам, дасягае большага. Добры эфект шумапрыглушэння.
CVC - гэта скарачэнне ад Clear Voice Capture. Гэта праграмная тэхналогія шумапрыглушэння. Прынцып заключаецца ў падаўленні розных тыпаў шуму рэверберацыі з дапамогай убудаванай праграмы шумапрыглушэння і мікрафона.
Розніца ў наступным:
а. для аб'екта адрозніваецца, тэхналогія CVC у асноўным прызначана для рэха, якое ствараецца падчас выкліку, DSP - у асноўным для высокачашчыннага і нізкачашчыннага шуму ў знешнім асяроддзі.
б. розныя бенефіцыяры, тэхналогія DSP у асноўным прыносіць карыстальнікам гарнітуры асабісты прыбытак, а CVC у асноўным прыносіць карысць іншаму боку.
Такім чынам, навушнікі, якія выкарыстоўваюць тэхналогію шумапрыглушэння DSP і CVC, могуць эфектыўна паменшыць шум знешняга асяроддзя выкліку і значна палепшыць якасць выкліку і гуку ў навушніках.
2. Зніжэнне шуму ANC:
ANC адносіцца да актыўнага кантролю шуму, які актыўна зніжае шум. Асноўны прынцып заключаецца ў тым, што сістэма шумапрыглушэння стварае зваротныя гукавыя хвалі, роўныя знешнім шумам, нейтралізуючы шум. Малюнак 1 - гэта прынцыповая дыяграма навушнікаў з актыўным шумапрыглушэннем з папярэджаннем. Чып ANC размешчаны ўнутры навушніка. Ref mic (эталонны мікрафон) збірае навакольны шум у навушніках. Памылка мікрафона (Памылка мікрафона) Збірае рэшткавы шум пасля шумапрыглушэння ў навушніку. Дынамік прайгравае антышум пасля апрацоўкі ANC.
Малюнак 2 - гэта схематычная дыяграма сістэмы ANC з трох слаёў, падзеленых пункцірнымі лініямі. Самы верхні асноўны шлях - гэта акустычны канал ад апорнага мікрафона да памылковага мікрафона, функцыя адказу прадстаўлена P(z)P(z); сярэдні ўзровень - гэта аналагавы канал, дзе другасны шлях - гэта шлях ад выхаду адаптыўнага фільтра да рэшткавага звароту. У тым ліку ЦАП, фільтр рэканструкцыі, узмацняльнік магутнасці, прайграванне дынамікаў, паўторнае ўзмацненне, папярэдні ўзмацняльнік, фільтр згладжвання, АЛП; ніжні ўзровень - гэта лічбавы шлях, дзе адаптыўны фільтр пастаянна рэгулюе вагавы каэфіцыент фільтра для памяншэння астатку да канвергенцыі. Найбольш распаўсюджаным рашэннем з'яўляецца ўкараненне адаптыўнага фільтра з выкарыстаннем FIR-фільтра ў спалучэнні з алгарытмам LMS. Спрасціце малюнак 2 і атрымаеце малюнак 3.
Дазвольце мне коратка распавесці аб прынцыпах адаптыўнага фільтра і алгарытме LMS (найменшага сярэдняга квадрата), а потым аб малюнку 3. Як паказана на малюнку 4, пры ўмове ўваходных дадзеных xx і жаданага выхаду dd, адаптыўны фільтр абнаўляе каэфіцыенты кожную ітэрацыю, так што розніца паміж выхадам yy і dd становіцца ўсё меншай і меншай, пакуль рэштка не наблізіцца да нуля і не зблізіцца. LMS - гэта алгарытм абнаўлення для адаптыўных фільтраў. Мэтавая функцыя LMS - гэта квадрат імгненнай памылкі e2(n)=(d(n)−y(n))2e2(n)=(d(n)−y(n))2, каб мінімізаваць мэтавая функцыя, прымяненне градыентнага спуску дае абноўленую формулу алгарытму. (Алгарытмічная ідэя выкарыстання градыентнага спуску для мінімізацыі мэты і атрымання абноўленай формулы параметра, які трэба шукаць, вельмі распаўсюджаная, напрыклад, лінейная рэгрэсія.) Формула абнаўлення алгарытму LMS з выкарыстаннем FIR-фільтра: w(n+1 ) =w(n)+μe(n)x(n)w(n+1)=w(n)+μe(n)x(n), дзе μμ — памер кроку. Калі памер μμ рэгулюецца з дапамогай ітэрацый, гэта пакрокавы алгарытм LMS.
Давайце пагаворым пра малюнак 3. Тут адаптыўны фільтр выводзіцца пасля S(z)S(z) для параўнання з патрэбным выхадам. S(z)S(z) выкліча нестабільнасць. У літаратуры "сігнал памылкі не правільна" выраўнаваны "па часе з апорным сігналам", канвергенцыя LMS парушаная. (Я не зразумеў, што гэта значыць T__T) Эфектыўным метадам з'яўляецца FXLMS (Filtered-X LMS), які дазваляе ўводзіць x(n) у модуль LMS праз Sˆ(z)S^(z), Sˆ( z S^(z) - гэта ацэнка S(z)S(z). Мэта FXLMS:
E2(n)=(d(n)−s(n)∗[wT(n)x(n)])2,
E2(n)=(d(n)−s(n)∗[wT(n)x(n)])2,
Такім чынам, градыент=−2e(n)s(n)∗x(n)−2e(n)s(n)∗x(n), дзе s(n)s(n) невядома, з яго ацэначным набліжэннем, таму Формула абнаўлення FXLMS
w(n+1)=w(n)+μe(n)x'(n),
w(n+1)=w(n)+μe(n)x'(n),
Дзе x'(n)=sˆ(n)∗x(n)x'(n)=s^(n)∗x(n).
Калі адаптыўны фільтр збліжаецца, 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, таму W(z) ≈ P(z) / S(z) W(z) ≈ P(z) / S(z). Гэта значыць, вагавы каэфіцыент адаптыўнага фільтра вызначаецца першасным і другасным трактам навушнікаў. Асноўны шлях і другасны шлях гарнітуры адносна стабільныя, таму вагавы каэфіцыент адаптыўнага фільтра адносна стабільны. Такім чынам, для прастаты вагавыя каэфіцыенты навушнікаў ANC некаторых вытворцаў вызначаюцца на заводзе. Вядома, уражанні ад праслухоўвання гэтых навушнікаў ANC, відавочна, не такія добрыя, як навушнікі ANC з сапраўдным адаптыўным значэннем, таму што ў рэальных сітуацыях знешні шум адносна напрамку навушніка, розная тэмпература і да таго падобнае могуць уплываць на адказ канала навушніка.
Праверка Matlab
Напішыце код Matlab, выкарыстоўваючы адаптыўны фільтр з пераменным памерам кроку LMS, вынікі мадэлявання паказаны на малюнку 5. У дыяпазоне ад 0 да 2 кГц для ліквідацыі белага шуму Гаўса выкарыстоўваецца ANC з апераджальнай падачай, а згасанне шуму складае 30 дБ+ у сярэднім. FXLMS у бібліятэцы Matlab мае фіксаваны крок, і эфект горшы.
Q & A.
а. Чаму ANC прызначаны толькі для нізкачашчыннага шуму ніжэй за 2 кГц?
З аднаго боку, фізічная гукаізаляцыя навушнікаў (пасіўнае шумапрыглушэнне) можа эфектыўна блакаваць высокачашчынны шум, і неабавязкова выкарыстоўваць ANC для зніжэння высокачашчыннага шуму. З іншага боку, нізкачашчынны шум мае доўгую хвалю і можа вытрымліваць пэўную фазавую затрымку, у той час як высокачашчынны шум мае кароткую даўжыню хвалі і адчувальны да адхіленні фазы, таму ANC ліквідуе высокачашчынны шум.
б. Калі электронная затрымка большая за першасную затрымку, як можна значна знізіць прадукцыйнасць алгарытму?
Затрымка P(z) малая, затрымка S(z) вялікая, напрыклад, P(z)=z-1, S(z)=z-2, толькі калі W(z)=z можа адпавядаць патрабаванням, не -прычынны, Недасягальны.
в. У чым розніца паміж ANC з апераджальнай падачай, вузкапалосным ANC і ANC са зваротнай сувяззю?
Структура Feedforwad мае апорны мікрафон і мікрафон памылкі, якія збіраюць знешні шум і ўнутраныя рэшткавыя сігналы адпаведна. Структура зваротнай сувязі мае толькі адзін мікрафон памылкі, а апорны сігнал генеруецца мікрафонам памылкі і выхадам адаптыўнага фільтра.
Шырокапалосная прамая сувязь - гэта структура, апісаная вышэй. У вузкапалоснай структуры крыніца шуму генеруе генератар трыгернага сігналу, а генератар сігналу генеруе апорны сігнал для адаптыўнага фільтра. Прымяняецца толькі для ліквідацыі перыядычных шумоў.
Зваротная сувязь ANC выкарыстоўвае памылковы мікрафон для аднаўлення сігналу, сабранага апорным мікрафонам у структуры перадачы, таму што ён мае толькі памылковы мікрафон. Шлях не задавальняе прычыннаму абмежаванню, таму ўхіляюцца толькі прадказальныя шумавыя кампаненты, г.зн. вузкапалосны перыядычны шум. Варта адзначыць, што калі прамая сувязь не задавальняе прычыннаму абмежаванню, г.зн. электронная затрымка больш, чым акустычная затрымка асноўнага канала, яна можа ліквідаваць толькі вузкапалосны перыядычны шум.
Існуе таксама гібрыдная структура ANC, якая ўключае ў сябе як структуру перадачы, так і структуру зваротнай сувязі. Галоўная перавага - магчымасць захавання парадку адаптыўнага фільтра.
