1. Reducció de soroll CVC i DSP:
Quan els consumidors compren auriculars Bluetooth, sempre escoltaran les funcions de reducció de soroll CVC i DSP que tenen els comerciants per promocionar els auriculars. No importa quants usuaris hagin escoltat les descripcions, molts consumidors encara no entenen la diferència entre ambdues. La diferència, per a aquest problema tècnic, arribem a la ciència dels dos sota el principi de funcionament i la diferència.
DSP és una abreviatura de processament de senyal digital. El seu principi de funcionament: el micròfon recull el soroll ambiental extern, i després a través de la funció del sistema de reducció de soroll dins dels auriculars, es replica per generar una ona sonora inversa igual al soroll ambiental, que cancel·la el soroll i així aconsegueix més. Bon efecte de reducció de soroll.
CVC és l'abreviatura de Clear Voice Capture. És una tecnologia de reducció de soroll de programari. El principi és suprimir diversos tipus de soroll de reverberació mitjançant el programari de cancel·lació de soroll i el micròfon integrats.
La diferència és la següent:
a. perquè l'objecte és diferent, la tecnologia CVC és principalment per a l'eco generat durant la trucada, DSP és principalment per al soroll d'alta i baixa freqüència a l'entorn extern.
b. diferents beneficiaris, la tecnologia DSP fa que els usuaris d'auriculars tinguin ingressos personals, i CVC beneficia principalment a l'altra part.
En resum, els auriculars que utilitzen la tecnologia de reducció de soroll DSP i CVC poden reduir eficaçment el soroll de l'entorn extern de la trucada i millorar significativament la qualitat de la trucada i el so dels auriculars.
2. Reducció de soroll ANC:
ANC fa referència al control actiu del soroll, que redueix activament el soroll. El principi bàsic és que el sistema de reducció de soroll produeix ones sonores inverses iguals al soroll exterior, neutralitzant el soroll. La figura 1 és un diagrama esquemàtic d'un auricular amb cancel·lació de soroll activa. El xip ANC es col·loca dins dels auriculars. Ref mic (micròfon de referència) recull el soroll ambiental als auriculars. Micròfon d'error (Micròfon d'error) Recull el soroll residual després de la reducció del soroll als auriculars. L'altaveu reprodueix l'anti-soroll després del processament ANC.
La figura 2 és un diagrama esquemàtic del sistema ANC, amb tres capes, separades per línies discontínues. El camí primari més alt és el canal acústic del micròfon de referència al micròfon d'error, la funció de resposta es representa per P(z)P(z); la capa mitjana és el canal analògic, on el camí secundari és el camí des de la sortida del filtre adaptatiu fins al residu de retorn. Inclou DAC, filtre de reconstrucció, amplificador de potència, reproducció d'altaveus, re-adquisició, preamplificador, filtre anti-aliasing, ADC; la capa inferior és el camí digital, on el filtre adaptatiu ajusta constantment el coeficient de pes del filtre per reduir el residu fins a la convergència. La solució més habitual és implementar un filtre adaptatiu mitjançant un filtre FIR en combinació amb l'algorisme LMS. Simplifica la figura 2 i obtén la figura 3.
Permeteu-me parlar breument dels principis del filtre adaptatiu i de l'algorisme LMS (mínim quadrat mitjà), i després la figura 3. Com es mostra a la figura 4, donada l'entrada xx i la sortida desitjada dd, el filtre adaptatiu actualitza els coeficients cada iteració de manera que la diferència entre la sortida yy i dd es fa cada cop més petita fins que el residu és prou proper a zero i convergeix. LMS és un algorisme d'actualització per a filtres adaptatius. La funció objectiu de LMS és el quadrat de l'error instantani e2(n)=(d(n)−y(n))2e2(n)=(d(n)−y(n))2, per tal de minimitzar la funció objectiu, l'aplicació del descens del gradient dóna la fórmula actualitzada de l'algorisme. (La idea algorítmica d'utilitzar el descens de gradient per minimitzar un objectiu i obtenir la fórmula actualitzada del paràmetre a buscar és molt comuna, com ara la regressió lineal.) La fórmula d'actualització de l'algorisme LMS que utilitza el filtre FIR és: w(n+1 ) =w(n)+μe(n)x(n)w(n+1)=w(n)+μe(n)x(n), on μμ és la mida del pas. Si la mida de μμ s'ajusta amb iteració, és un algorisme LMS pas a pas.
Parlem de la figura 3. Aquí el filtre adaptatiu surt després de S(z)S(z) per comparar-lo amb la sortida desitjada. S(z)S(z) provocarà inestabilitat. A la literatura, "el senyal d'error no està correctament 'alineat' En el temps amb el senyal de referència", la convergència del LMS es trenca. (No he esbrinat què significa T__T) Un mètode eficaç és FXLMS (Filtered-X LMS), que permet introduir x(n) al mòdul LMS mitjançant Sˆ(z)S^(z), Sˆ( z S^(z) és una estimació de S(z)S(z). Objectiu de FXLMS:
E2(n)=(d(n)−s(n)∗[wT(n)x(n)])2,
E2(n)=(d(n)−s(n)∗[wT(n)x(n)])2,
Per tant, gradient=−2e(n)s(n)∗x(n)−2e(n)s(n)∗x(n), on s(n)s(n) és desconegut, amb la seva aproximació estimativa, per tant La fórmula d'actualització FXLMS és
w(n+1)=w(n)+μe(n)x'(n),
w(n+1)=w(n)+μe(n)x'(n),
On x'(n)=sˆ(n)∗x(n)x'(n)=s^(n)∗x(n).
Quan el filtre adaptatiu convergeix, 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, per tant W(z) ≈ P(z) / S(z) W(z) ≈ P(z) / S(z). És a dir, el coeficient de pes del filtre adaptatiu està determinat pel camí principal i el camí secundari dels auriculars. El camí principal i el camí secundari dels auriculars són relativament estables, de manera que el coeficient de pes del filtre adaptatiu és relativament estable. Per tant, per simplificar, els coeficients de pes dels auriculars ANC d'alguns fabricants es determinen a la fàbrica. Per descomptat, l'experiència d'escolta d'aquest auricular ANC, òbviament, no és tan bona com l'auricular ANC amb un veritable significat adaptatiu, perquè en situacions reals, el soroll extern relatiu a la direcció de l'auricular, la temperatura diferent i similars poden influir en la resposta del canal dels auriculars.
Verificació de Matlab
Escriviu el codi Matlab, utilitzant el filtre adaptatiu de mida de pas variable LMS, els resultats de la simulació es mostren a la figura 5. En el rang de 0 a 2 kHz, s'utilitza el feedforward ANC per eliminar el soroll blanc gaussià i l'atenuació del soroll és de 30 dB+. de mitjana. El FXLMS de la biblioteca de Matlab és de pas fix i l'efecte és pitjor.
Q & A
a. Per què l'ANC només és per a soroll de baixa freqüència inferior a 2 kHz?
D'una banda, l'aïllament acústic físic dels auriculars (reducció passiva del soroll) pot bloquejar eficaçment el soroll d'alta freqüència i no és necessari utilitzar ANC per reduir el soroll d'alta freqüència. D'altra banda, el soroll de baixa freqüència té una longitud d'ona llarga i pot suportar un cert retard de fase, mentre que el soroll d'alta freqüència té una longitud d'ona curta i és sensible a la desviació de fase, de manera que l'ANC elimina el soroll d'alta freqüència.
b. Quan el retard electrònic és més gran que el retard primari, com es pot reduir molt el rendiment de l'algorisme?
El retard P(z) és petit, el retard S(z) és gran, com ara P(z)=z-1, S(z)=z-2, només quan W(z)=z pot complir els requisits, no -causal, inabastable.
c. Quina diferència hi ha entre Feedforward ANC, feedforward ANC de banda estreta i feedback ANC?
L'estructura Feedforwad té un micròfon de referència i un micròfon d'error que recullen el soroll extern i els senyals residuals interns, respectivament. L'estructura de retroalimentació només té un micròfon d'error i el senyal de referència es genera mitjançant un micròfon d'error i una sortida de filtre adaptatiu.
El feedforward de banda ampla és l'estructura descrita anteriorment. A l'estructura de banda estreta, la font de soroll genera un generador de senyal de disparador de senyal i el generador de senyal genera un senyal de referència per al filtre adaptatiu. Només aplicable a l'eliminació de sorolls periòdics.
Feedback ANC utilitza un micròfon d'error per recuperar el senyal recollit pel micròfon de referència a l'estructura de feedforward perquè només té un micròfon d'error. El camí no satisfà la restricció causal, de manera que només s'eliminen els components previsibles del soroll, és a dir, el soroll periòdic de banda estreta. Cal tenir en compte que si el feedforward no satisfà la restricció causal, és a dir, el retard electrònic és més llarg que el retard acústic del canal principal, només pot eliminar el soroll periòdic de banda estreta.
També hi ha una estructura ANC híbrida que inclou tant les estructures de retroalimentació com les de retroalimentació. El principal avantatge és que podeu desar l'ordre del filtre adaptatiu.
