CN109119060B - 一种应用于汽车的有源降噪方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种应用于汽车的有源降噪方法及系统，该方法包括：识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位；控制噪声取样麦克风采集所述汽车内的第一噪声信号；控制扬声器转动直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位；根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，所述第一噪声信号与所述第一降噪信号的相位相反；控制所述扬声器播放所述第一降噪信号。实施本发明实施例，能够实时根据座椅上用户的人耳方位调整扬声器姿态，使得扬声器在播放降噪音频信号时，其出声口保持朝向人耳方位，从而可以使得人耳附近区域始终保持良好的降噪效果，进一步降低汽车内的噪音水平，改善有源降噪系统的降噪效果。

Description

一种应用于汽车的有源降噪方法及系统

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，具体涉及一种应用于汽车的有源降噪方法及系统。

背景技术

有源降噪，又称主动降噪(Active Noise Cancellation，ANC)是一种降噪技术，其工作原理是通过降噪系统产生与外界噪声相等的反相声波，从而将外界噪声中和，实现降噪的效果。

目前，一部分汽车音响系统具备有源降噪功能，这些系统从汽车的控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线获取汽车发动机的转速以及汽车油门加减等数据作为降噪参照信号，然后根据获取到的降噪参照信号产生和噪音反相的信号，并通过音响系统中的扬声器播放该反相信号，从而可以对噪音进行抵消和衰减，实现降噪功能。

然而，在实践中发现，由于声波的反射和绕射等传播特性，当反相信号与噪声在某一区域叠加时，反相信号的相位可能已经发生了改变，从而无法在该区域抵消或衰减噪音。因此，当前汽车音响系统的有源降噪功能可以使汽车内某一区域的噪声减小，但同时也可能增强了汽车内另一些区域的噪声。一旦乘客的头部离开当前降噪效果较好的区域，降噪效果就会大打折扣。

发明内容

本发明实施例公开了一种应用于汽车的有源降噪方法及系统，能够降低汽车内的噪音水平，改善有源降噪系统的降噪效果。

本发明实施例第一方面公开一种应用于汽车的有源降噪方法，所述方法包括：

识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位；

控制噪声取样麦克风采集所述汽车内的第一噪声信号；

控制扬声器转动直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，所述第一噪声信号与所述第一降噪信号的相位相反；

控制所述扬声器播放所述第一降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述控制扬声器转动直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位，包括：

控制扬声器沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕所述第二方向转动，直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

其中，所述第一方向为与地平面平行的方向，所述第二方向为与所述地平面垂直的方向。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述扬声器与所述汽车的座椅头枕转动连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，包括：

对所述第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率低于预设的第一截止频率的第一子信号；

对所述第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；

对所述第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；

对所述第三子信号进行功率放大，以得到所述第一降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，在所述控制所述扬声器播放所述第一降噪信号之后，所述方法还包括：

控制误差取样麦克风采集第二噪声信号，所述误差取样麦克风与所述人耳的相对距离小于指定阈值；

对比所述第一降噪信号和所述第二噪声信号，将所述第二噪声信号中与所述第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号；

根据所述误差噪声信号调整所述第一降噪信号，以获得第二降噪信号；

控制所述扬声器播放所述第二降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述根据所述误差噪声信号调整所述第一降噪信号，以获得第二降噪信号，包括：

对所述误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；

对所述第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

对所述第五子信号进行功率放大，以得到第六子信号；

混合所述第六子信号和所述第一降噪信号，以使混合生成的所述第二降噪信号抵消所述第一噪声信号和所述误差噪声信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位，包括：

控制摄像头拍摄包含位于所述汽车的座椅上的用户人脸的面部图像，并根据所述面部图像识别所述用户的人耳方位。

本发明实施例第二方面公开一种应用于汽车的有源降噪系统，包括：

识别定位模块，用于识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位；

噪声取样麦克风模块，用于控制噪声取样麦克风采集所述汽车内的第一噪声信号；

驱动模块，用于控制扬声器转动直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

信号生成模块，用于根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，所述第一噪声信号与所述第一降噪信号的相位相反；

扬声器模块，用于控制所述扬声器播放所述第一降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述驱动模块用于控制扬声器转动直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位的方式具体为：

所述驱动模块，用于控制扬声器沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕所述第二方向转动，直至所述扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

其中，所述第一方向为与地平面平行的方向，所述第二方向为与所述地平面垂直的方向。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，还包括：

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述扬声器与所述汽车的座椅头枕转动连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述信号生成模块，包括：

第一滤波单元，用于对所述第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第一截止频率的第一子信号；

信号前置放大单元，用于对所述第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；

信号反相单元，用于对所述第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；

功率放大模块，用于对所述第三子信号进行功率放大，以得到所述第一降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述系统还包括：

误差取样麦克风模块，用于控制误差取样麦克风采集第二噪声信号，所述误差取样麦克风与所述人耳的相对距离小于指定阈值；

音频处理模块，用于对比所述第一降噪信号和所述第二噪声信号，将所述第二噪声信号中与所述第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号；

所述信号生成模块，还用于根据所述误差噪声信号调整所述第一降噪信号，以获得第二降噪信号；

所述扬声器模块，还用于控制所述扬声器播放所述第二降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述第一滤波单元，还用于对所述误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；

所述信号反相单元，还用于对所述第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

所述功率放大模块，还用于对所述第五子信号进行功率放大，以得到第六子信号；以及，混合所述第六子信号和所述第一降噪信号，以使混合生成的所述第二降噪信号抵消所述第一噪声信号和所述误差噪声信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述识别定位模块用于识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位的方式具体为：

所述识别定位模块，用于控制摄像头拍摄包含位于所述汽车的座椅上的用户人脸的面部图像，并根据所述面部图像识别所述用户的人耳方位。

本发明实施例第三方面公开一种移动终端，包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的中央微处理器；

所述中央微处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的任一项方法。

本发明第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第一方面公开的任一项方法。

本发明实施例第五方面公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行本发明实施例第一方面公开的任一项方法。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

利用噪声取样麦克风采集第一噪声信号，并生成与第一噪声信号相位相反的第一降噪信号。第一降噪信号可以对第一噪声信号进行抵消和衰减，从而可以达到降噪的效果。同时，通过识别位于汽车的座椅上的用户的人耳方位，控制扬声器转动，直至扬声器的出声口朝向上述的人耳方位，从而可以使得播放第一降噪信号时，扬声器的出声口始终朝向人耳，使得远场降噪技术的降噪效果更接近有源降噪耳机的降噪效果，进一步降低汽车内的噪音水平，改善有源降噪系统的降噪效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种应用于汽车的有源降噪方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的另一种应用于汽车的有源降噪方法的流程示意图；

图3是本发明实施例公开的一种扬声器在汽车内的设置位置示例图；

图4是本发明实施例公开的一种应用于汽车的有源降噪系统的结构示意图；

图5是本发明实施例公开的另一种应用于汽车的有源降噪系统的结构示意图；

图6是本发明实施例公开的另一种应用于汽车的有源降噪系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开了一种应用于汽车的有源降噪方法及系统，能够降低汽车内的噪音水平，改善有源降噪系统的降噪效果。以下分别进行详细说明。

为了更好地理解本发明实施例公开的应用于汽车的有源降噪方法及系统，下面首先对本发明实施例适用的系统架构进行描述。该系统可以包括噪声取样麦克风、麦克风信号放大模块、麦克风信号反相模块、功率放大模块、扬声器模块、误差取样麦克风模块、数字音频处理器(Digital Signal Processing，DSP)、中央微处理器(Micro Controller Unit，MCU)、人脸识别定位模块、扬声器移动及翻转驱动模块和电源管理模块。其中，中央微处理器MCU是该系统的指挥中枢，与系统中的各个模块、设备连接，可以用于对接收到的数据进行运算，并发出相应的指令驱动上述的各个模块、设备执行相应的操作，以使整个系统正常运行工作。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种应用于汽车的有源降噪方法的流程示意图，该方法适用于车载信息娱乐系统、汽车音响系统等具备有源降噪功能的有源降噪系统。如图1所示，该应用于汽车的有源降噪方法可以包括以下步骤：

101、MCU控制人脸识别定位模块识别位于汽车的座椅上的用户的人耳方位。

本发明实施例中，当乘客进入汽车内乘坐时，MCU控制人脸识别定位模块对乘客进行人脸识别，以识别出人耳的方位。其中，上述的人耳包括左、右双耳。

作为一种可选的实施方式，上述的人脸识别定位模块具体可以为设置于汽车内的摄像头，该摄像头可以用于拍摄乘客的面部图像并将图像传输至MCU。MCU接收到面部图像之后，可以通过边缘检测、特征提取等图像处理方式从面部图像中识别出人耳在该面部图像中的位置；或者，可以将面部图像作为人耳识别模型的数据输入，人耳识别模型的输出即为人耳在该面部图像中的位置，其中，该人耳识别模型为采用大量标注有人耳的面部图像进行训练得到的深度神经网络。由于在车厢中，乘客的位置相对固定，因此，当摄像头在汽车内的放置位置已知时，可以根据人耳在面部图像中的位置计算出人耳方位(即人耳与扬声器的相对位置)。

作为另一种可选的实施方式，上述的人脸识别定位模块具体还可以为超声波识别模块，可以收发超声波信号。MCU通过分析超声波的反射波，可以在人脸识别定位模块的探测范围内识别出可能的人耳，并且定位出人耳方位。

102、MCU控制噪声取样麦克风采集汽车内的第一噪声信号。

本发明实施例中，汽车噪声主要包括以下三种类型：机械噪声、胎噪、风噪。机械噪声主要由汽车发动机的运转产生，其变化较小，容易被探测，具体可以通过测量发动机的转速辅助探测机械噪声。胎噪为车辆行驶时由于轮胎与路面的摩擦而产生的噪声，胎噪的大小视路况和车况而定。风噪由车辆形式时，空气与车辆缝隙、边角摩擦而产生的噪声。胎噪和风噪可以认为是外界噪声，其大小根据当前的车况和路况存在较大的变化。本发明实施例中，噪声取样麦克风可以主要放置于车身内部最接近外界噪声的部位，具体地，可以放置在汽车底盘、顶棚、前舱盖内、轮殻内、后备箱、后视镜、前挡风玻璃等外部风噪、胎噪最大的部位。噪声取样麦克风可以将上述各个部位的外界噪声音频信号转换为电信号，并传输至MCU以进行音频的分析处理。

此外，需要说明的是，上述的步骤101与步骤102可以同步执行；并且，在执行步骤101确定出人耳方位之后，即可执行下述的步骤103；在执行步骤102采集到第一噪声信号之后，即可执行下述的步骤104。

103、MCU控制扬声器转动直至扬声器的出声口朝向人耳方位。

本发明实施例中，当MCU确定出人耳与扬声器的相对位置之后，根据人耳方位的位置信息发出驱动指令至扬声器移动及翻转模块；扬声器移动及翻转模块接收到驱动指令之后，根据人耳方位控制扬声器进行上下移动、前后移动及翻转等操作，直至扬声器的出声口朝向人耳方位。并且，在本发明实施例中，当扬声器的出声口朝向人耳方位之后，在扬声器播放用于降噪的声音信号时，扬声器应保持出声口朝向人耳方位的姿态。当乘客头部移动时，人脸识别模块可以实时捕捉人耳方位，并传输至MCU，MCU实时地发送驱动指令控制扬声器移动及翻转模块移动和翻转，调整扬声器的姿态，直至扬声器的出声口再次朝向人耳的位置。

104、MCU根据第一噪声信号生成第一降噪信号。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，MCU根据第一噪声信号生成第一降噪信号的方式具体可以为：

将第一噪声信号送至DSP进行低通滤波，滤波后得到第一子信号；

将第一子信号送至麦克风信号放大模块进行信号放大，以得到第二子信号；

将第二子信号送至麦克风信号反相模块进行信号反相，以得到第三子信号；

将第三子信号送至功率放大模块进行功率放大，以得到第一降噪信号。

在上述的实施方式中，由于中高频噪声无法通过有源降噪的方式进行抵消或衰减，因此首先对噪声取样麦克风采集到的第一噪声信号进行低通滤波，以滤除中高频噪声，得到可以通过有源降噪的方式进行抵消或衰减的低频信号，即第一子信号。由于麦克风采集到的信号较弱，因此对第一子信号进行信号放大，得到第二子信号。然后对第二子信号依次进行信号反相及功率放大的操作，从而得到相位与第一噪声信号相反，功率足以驱动扬声器发生的第一降噪信号。

105、MCU控制功率放大模块驱动扬声器播放第一降噪信号。

本发明实施例中，第一噪声信号与第一降噪信号的相位相反。噪声取样扬声器采集到的第一噪声信号在汽车内部传播，当第一噪声信号传播至人耳附近的区域时，第一噪声信号会被处于该区域的乘客听到。此时，出声口朝向人耳方位的扬声器播放第一降噪信号，与第一噪声信号相位相反的第一降噪信号在人耳附近的区域叠加时，第一降噪信号可以抵消或衰减第一噪声信号。而且，由于扬声器出声口直接朝向人耳方位，人耳与扬声器出声口之间的距离相对较短，第一降噪信可以直接从扬声器出声口传播至人耳，传播过程中出现声音反射和绕射的概率较低，第一降噪信号传播至人耳附近区域时发生的变化较小。与降噪信号在整个汽车内部空间传播的方案相比，本发明实施例中，扬声器播放的第一降噪信号可以较好的抵消或衰减第一噪声信号，更接近有源降噪耳机所能达到的降噪效果。可见，在本发明实施例中，MCU可以实时调整扬声器的姿态，在降噪过程中扬声器的出声口保持朝向人耳方位，使得人耳附近的区域始终保持最佳的降噪效果，进而降低汽车内的噪声水平，改善有源降噪系统的降噪效果。

可见，在图1所描述的方法中，有源降噪系统中的MCU控制噪声取样麦克风采集汽车内部的第一噪声信号；同时，MCU控制人脸识别模块定位车厢内乘客的人耳方位，并且根据人耳的位置信息发送相应的驱动指令至扬声器移动及翻转模块，以使扬声器移动及翻转模块驱动扬声器移动及翻转，直至扬声器的出声口朝向人耳方位。MCU根据第一噪声信号生成相位相反的第一降噪信号，并且控制扬声器播放该第一降噪信号，从而可以在人耳附近的区域对第一噪声信号进行抵消或衰减。此外，MCU还可以在降噪过程中实时调整扬声器的姿态，以使扬声器的出声口保持朝向人耳方位，从而可以在人耳附近的区域始终保持最佳的降噪效果，进而降低汽车内的噪声水平，改善有源降噪系统的降噪效果。

实施例二

请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种应用于汽车的有源降噪方法的流程示意图。如图2所示，该应用于汽车的有源降噪方法可以包括以下步骤：

201、MCU控制摄像头拍摄包含位于汽车的座椅上的用户人脸的面部图像，并根据面部图像识别上述用户的人耳方位。

本发明实施例中，人脸识别定位模块具体可以为设置于汽车内的摄像头，通过摄像头采集到的视觉信息定位人耳的方位。

202、MCU控制噪声取样麦克风采集汽车内的第一噪声信号。

203、MCU控制扬声器转动直至扬声器的出声口朝向人耳方位。

请一并参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种扬声器在汽车内的设置位置示例图。如图3所示，扬声器可以设置于汽车座椅头枕的两侧，与汽车座椅头枕转动连接。其中，图3箭头所示为扬声器的转动方向，如图3所示，扬声器可沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕第二方向转动；其中，第一方向为与地平面平行的方向，第二方向为与地平面垂直的方向。也就是说，扬声器可以沿着与地平面平行的方向作前、后移动的操作，可以沿着与地平面垂直的方向作上、下移动的操作，还可以沿着于地平面垂直的方向作翻转的操作，并且均可绕与地平面垂直的方向顺时针或逆时针转动。

204、MCU根据第一噪声信号生成第一降噪信号。

本发明实施例中，执行步骤204的方式具体可以为：对第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率低于预设的第一截止频率的第一子信号；对第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；对第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；对第三子信号进行功率放大，以得到第一降噪信号。

205、MCU控制功率放大模块驱动扬声器播放第一降噪信号。

本发明实施例中，可以在汽车内设置多个扬声器，部分扬声器可以与噪声取样麦克风设置于同一区域，包括但不限于汽车底盘、顶棚、前舱盖内、轮殻内、后备箱、后视镜、前挡风玻璃等部位。当播放第一降噪信号时，这部分扬声器可以首先在各个可能产生噪声的噪声源抵消或衰减一部分噪声。除此之外，另一部分扬声器可以设置于汽车座椅上，与汽车座椅的头枕转动连接。在播放第一降噪信号之前，MCU可以只控制设置于汽车座椅上的扬声器转动。

206、MCU控制误差取样麦克风采集第二噪声信号。

本发明实施例中给，误差取样麦克风与人耳的相对距离小于指定阈值，即设置于人耳附近，用于采集传播至人耳附近的噪声。举例来说，误差取样麦克风也可以设置于汽车座椅头枕上，并且误差取样麦克风朝向与人耳的朝向相同。由于扬声器的出声口不一定紧贴人耳，并且噪声取样麦克风采集到的第一噪声信号和实际传播至人耳的噪声信号不一定相同，因此扬声器播放第一降噪信号后不一定能够完全抵消汽车内部的噪声。在人耳附近设置误差取样麦克风，可以对上述的未完全抵消的噪声进行取样。

207、MCU将第二噪声信号送至DSP，以对比第一降噪信号和第二噪声信号，并将第二噪声信号中与第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号。

208、MCU根据误差噪声信号调整第一降噪信号，以获得第二降噪信号。

本发明实施例中，执行步骤208的方式具体可以为：

对误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；其中，低通滤波处理用于滤除误差噪声信号中的中高频信号，第二截止频率的取值与上述的第一截止频率的取值可以相同，也可以不同，具体可以参照实验所得的能够降低车内噪声水平的经验值设置，本发明实施例不做限定；

对第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

将第五子信号送至功率放大模块进行功率放大，以得到第六子信号；

在功率放大按模块混合第六子信号和第一降噪信号，以使混合生成的第二降噪信号抵消第一噪声信号和误差噪声信号。

也就是说，实施上述的步骤205～步骤207，可以通过误差取样麦克风采集人耳附近的第二噪声信号(第二噪声信号可以被认为是中未被消除的残余噪声信号)，然后将第二噪声信号送至DSP进行音频分析，得到误差噪声信号，并依次对误差噪声信号依次执行低通滤波、反相和功率放大的操作，得到上述的第六子信号；同时，通过分析误差噪声信号以生成相应的控制指令，控制功率放大模块混合第一降噪信号和第六子信号，使得生成的第二降噪信号可以抵消或衰减第一噪声信号和误差噪声信号。具体地，功率放大模块混合第一降噪信号和第六子信号的操作可以为增益调整、滤波器宽度调整、滤波器陡峭度调整等，本发明实施例不做限定。

209、MCU控制功率放大模块驱动扬声器播放第二降噪信号。

本发明实施例中，扬声器播放第一降噪信号或第二降噪信号时，设置于汽车座椅头枕两侧的扬声器的出声口保持朝向人耳方位。此外，作为一种可选的实施方式，MCU可以只控制设置于汽车座椅头枕两侧的扬声器播放第二降噪信号，其余与噪声取样麦克风设置于同一区域的扬声器可以继续播放第一降噪信号。

在一些可能的实施例中，可能同时有多位乘客进入车内乘坐，此时摄像头可以采集面部图像，从而可以通过面部图像识别出乘客的数量，以及对每个乘客的人耳方位进行定位。并且，设置于车内各个部位的噪声取样麦克风采集汽车内的第一噪声信号，以根据第一噪声信号生成第一降噪信号。MCU根据每个乘客的人耳方位控制该乘客乘坐的汽车座椅上的扬声器转动，直至各个扬声器的出声口都朝向对应的人耳方位。此时扬声器播放第一降噪信号，同时设置于人耳附近的误差取样麦克风采集人耳处的第二噪声信号，通过对比第一噪声信号和第一降噪信号分析出残余的误差噪声信号。根据误差噪声信号调整第一降噪信号，以使最终生成的第二降噪信号可以同时抵消第一噪声信号和误差噪声信号。当乘客头部移动时，MCU可以通过摄像头实时捕捉人耳的位置移动信息，并控制扬声器根据人耳的移动调整姿态，以使扬声器出声口保持朝向人耳方位。

可见，在图2所描述的方法中，可以将扬声器设置于汽车的座椅头枕两侧，并且与座椅头枕转动连接，从而可以在播放第一降噪信号时调整扬声器的姿态直至其出声口朝向人耳位置，改善人耳附近的降噪效果。进一步地，在图2所描述的方法中，误差采样麦克风可以采集人耳附近残余的噪声信号，使得最终生成的第二降噪信号可以同时对噪声取样麦克风采集到的第一噪声信号和误差噪声信号进行抵消和衰减，进一步降低汽车内的噪音水平。

实施例三

请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种应用于汽车的有源降噪系统的结构示意图。如图4所示，该应用于汽车的有源降噪系统可以包括：

识别定位模块401，用于识别汽车座位上用户的人耳方位；

本发明实施例中，识别定位模块401具体可以根据摄像头拍摄到的面部图像定位人耳方位；或者，可以通过超声波收发器发射超声波，并通过分析相应的反射波定位人耳方位。

噪声取样麦克风模块402，用于控制噪声取样麦克风采集汽车内的第一噪声信号。

本发明实施例中，噪声取样麦克风模块402可以用于控制多个噪声取样麦克风，上述的噪声取样麦克风可以分别放置于车身内部最接近外界噪声的部位，具体地，可以放置在汽车底盘、顶棚、前舱盖内、轮殻内、后备箱、后视镜、前挡风玻璃等外部风噪、胎噪最大的部位，本发明实施例不做限定。

驱动模块403，用于控制扬声器转动直至扬声器的出声口朝向识别定位模块401识别出的人耳方位。

本发明实施例中，可选的，驱动模块403可以控制与汽车座椅的头枕转动连接的扬声器转动。具体地，可以控制扬声器沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕第二方向转动，直至扬声器的出声口朝向人耳方位；其中，第一方向为与地平面平行的方向，第二方向为与地平面垂直的方向。

信号生成模块404，用于根据噪声取样麦克风模块402采集到的第一噪声信号生成第一降噪信号；其中，第一噪声信号与第一降噪信号的相位相反；

扬声器模块405，用于在驱动模块403控制扬声器的出声口朝向人耳方位之后，控制扬声器播放信号生成模块404生成的第一降噪信号。

本发明实施例中，扬声器模块405可以控制多个扬声器发声，其中，部分扬声器可以与噪声取样麦克风设置于同一区域，包括但不限于汽车底盘、顶棚、前舱盖内、轮殻内、后备箱、后视镜、前挡风玻璃等部位。当播放第一降噪信号时，这部分扬声器可以首先在各个可能产生噪声的噪声源抵消或衰减一部分噪声。除此之外，另一部分扬声器可以设置于汽车座椅上，与汽车座椅的头枕转动连接。驱动模块403在控制扬声器转动时，可以只控制设置于汽车座椅上的扬声器转动。

可见，实施图4所示的应用于汽车的有源降噪系统，可以在乘客进入车内乘坐后，定位座椅上用户的人耳方位，从而控制扬声器转动直至其出声口朝向人耳方位。同时，根据采集到的汽车内的第一噪声信号，生成相位相反的第一降噪信号，从而通过扬声器播放该第一降噪信号。由于扬声器的出声口直接朝向人耳方位，第一降噪信可以直接从扬声器出声口传播至人耳，传播过程中出现声音反射和绕射的概率较低。当第一噪声信号和第一降噪信号在人耳附近进行叠加时，可以有效地抵消或衰减第一噪声信号，使得人耳附近的区域始终保持最佳的降噪效果，进而降低汽车内的噪声水平，改善有源降噪系统的降噪效果。

实施例四

请参阅图5，图5是本发明实施例公开的一种应用于汽车的有源降噪系统的结构示意图。其中，图5所示的应用于汽车的有源降噪系统是由图4所示的应用于汽车的有源降噪系统进行改进得到的。

在该系统中，上述的识别定位模块401用于识别位于汽车的座椅上的用户的人耳方位的方式具体可以为：

识别定位模块401，用于控制摄像头拍摄包含位于汽车的座椅上的用户人脸的面部图像，并根据面部图像识别上述用户的人耳方位。

此外，如图5所示，在该应用于汽车的有源降噪系统中，上述的信号生成模块404，具体可以包括：

第一滤波单元4041，用于对噪声取样麦克风模块402采集到的第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第一截止频率的第一子信号；

信号前置放大单元4042，用于对第一滤波单元4041得到的第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；

信号反相单元4043，用于对信号前置放大单元4042得到的第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；

功率放大模块4044，用于对信号反相单元4043得到的第三子信号进行功率放大，以得到第一降噪信号。

可选的，在图5所示的应用于汽车的有源降噪系统中，还可以包括：

误差取样麦克风模块406，用于控制误差取样麦克风采集第二噪声信号；其中，误差取样麦克风与人耳的相对距离小于指定阈值；本发明实施例中，扬声器模块405控制扬声器播放第一降噪信号之后，可以触发启动误差取样麦克风模块406采集第二噪声信号；

音频处理模块407，用于对比信号生成模块404生成的第一降噪信号和误差取样麦克风模块406采集到的第二噪声信号，将第二噪声信号中与第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号。

相应地，上述的第一滤波单元4041，还用于对音频处理模块407得到的误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；

上述的信号反相单元4043，还用于对第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

上述的功率放大模块4044，还用于对信号反相单元4043得到的第五子信号进行功率放大，以得到第六子信号；以及，混合第六子信号和第一降噪信号，以使混合生成的第二降噪信号抵消第一噪声信号和误差噪声信号。

可见，在本发明实施例中，信号生成模块404可以用于根据噪声取样麦克风模块402采集到的第一噪声信号生成第一降噪信号，还可以用于根据音频处理模块407确定的误差噪声信号调整第一降噪信号，以获得可以抵消第一噪声信号和误差噪声信号第二降噪信号。

综上所述，实施如图5所示的应用于汽车的有源降噪系统，根据采集汽车内的第一噪声信号，并且根据第一噪声信号生成相位相反的第一降噪信号；同时，可以识别位于汽车座椅上的用户的人耳位置，并且控制扬声器转动直至其出声口朝向人耳，使得扬声器播放第一降噪信号时，第一降噪信号可以直接传播至人耳附近，在人耳附近区域对第一噪声信号进行抵消和消除。进一步地，实施如图5所示的应用于汽车的有源降噪系统还可以通过设置于人耳附近的误差噪声取样麦克风采集残余的噪声信号，使得最终生成的第二降噪信号可以同时对第一噪声信号和误差噪声信号进行抵消和消除，进一步改善人耳附近区域的降噪效果。

实施例五

请参阅图6，图6是本发明实施例公开的另一种应用于汽车的有源降噪系统的结构示意图。如图6所示，应用于汽车的有源降噪系统可以包括：

存储有可执行程序代码的存储器601；

与存储器601耦合的中央微处理器602；

其中，中央微处理器602调用存储器601中存储的可执行程序代码，用于获取下述各个模块采集到的数据，以及控制下述各个模块执行相应的操作，从而执行图1或图3所示的任一种应用于汽车的有源降噪方法；

人脸识别定位模块603，用于识别位于汽车的座椅上的用户的人耳方位；可选的，人脸识别定位模块603可以用于控制摄像头拍摄包含人脸的面部图像，并根据面部图像识别人耳的方位。并且，当人脸识别定位模块603识别出人耳方位之后，可以将包含人耳方位的位置信息反馈至中央微处理器602；

扬声器移动及翻转驱动模块604，用于在中央微处理器602接收到人脸识别定位模块603发送的人耳方位之后，根据中央微处理器602发出的指令控制扬声器转动直至扬声器的出声口朝向人耳方位；可选的，扬声器移动及翻转驱动模块604具体用于控制与汽车座椅的头枕转动连接的扬声器转动，包括控制扬声器沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕第二方向转动，直至扬声器的出声口朝向人耳方位；其中，第一方向为与地平面平行的方向，第二方向为与地平面垂直的方向；

噪声取样麦克风模块605，用于控制噪声取样麦克风采集第一噪声信号；其中，上述的噪声取样麦克风具体可以放置在汽车底盘、顶棚、前舱盖内、轮殻内、后备箱、后视镜、前挡风玻璃等部位。

数字音频处理器606，用于对噪声取样麦克风模块605采集到的第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率低于预设的第一截止频率的第一子信号；

麦克风信号放大模块607，用于对数字音频处理器606滤波后得到的第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；

麦克风信号反相模块608，用于对麦克风信号放大模块607得到的第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；

功率放大模块609，用于对麦克风信号反相模块608得到的第三子信号进行功率放大，以得到第一降噪信号；

其中，上述的数字音频处理器606、麦克风信号放大模块607、麦克风信号反相模块608以及功率放大模块609执行上述的操作，可以根据第一噪声信号生成第一降噪信号；

扬声器模块610，用于控制扬声器播放功率放大模块609得到的第一降噪信号。其中，扬声器模块610控制的扬声器可以包括多个于噪声取样麦克风设置于同一区域的扬声器，以及多个分别设置于汽车座椅头枕两侧的扬声器。

可选的，图6所示的应用于汽车的有源降噪系统还可以包括：

误差取样麦克风模块611，用于控制误差取样麦克风采集第二噪声信号；其中，误差取样麦克风与人耳的相对距离小于指定阈值，即误差取样麦克风为设置于人耳附近的麦克风；

上述的数字音频处理器606，还用于对比功率放大模块609得到的第一降噪信号和误差取样麦克风模块611采集到的第二噪声信号，将第二噪声信号中与第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号；以及，对误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；对第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

上述的功率放大模块609，还用于对第五子信号进行功率放大，以得到第六子信号；以及，混合第六子信号和第一降噪信号，以使混合生成的第二降噪信号抵消第一噪声信号和误差噪声信号；具体地，上述的数字音频处理器606在得到误差噪声信号之后，可以将误差噪声信号反馈至中央微处理器602，以使中央微处理器602控制功率放大模块609执行增益调整、滤波器宽度调整、滤波器陡峭度调整等操作，从而混合第六子信号和第一降噪信号以生成第二降噪信号；

上述的扬声器模块610，还用于控制扬声器播放第二降噪信号。

电源管理模块612，用于为上述的各个模块提供维持其稳定工作的电压与电流。

本发明实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行图1或图3所示的任一种应用于汽车的有源降噪方法。

本发明实施例公开一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，且该计算机程序可操作来使计算机执行图1或图3任一种应用于汽车的有源降噪方法。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物单元，即可位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可获取的存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或者部分，可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干请求用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本发明的各个实施例上述方法的部分或全部步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

以上对本发明实施例公开的一种应用于汽车的有源降噪方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种应用于汽车的有源降噪方法，其特征在于，包括：

识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位；

控制噪声取样麦克风采集所述汽车内的第一噪声信号；

控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器转动直至所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，所述第一噪声信号与所述第一降噪信号的相位相反；

控制与所述噪声取样麦克风设置于同一区域的扬声器播放所述第一降噪信号；

控制误差取样麦克风采集第二噪声信号，所述误差取样麦克风与所述人耳的相对距离小于指定阈值；

对比所述第一降噪信号和所述第二噪声信号，将所述第二噪声信号中与所述第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号；

根据所述误差噪声信号调整所述第一降噪信号，以获得第二降噪信号；控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器播放所述第二降噪信号。

2.根据权利要求1所述的应用于汽车的有源降噪方法，其特征在于，所述控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器转动直至所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器的出声口朝向所述人耳方位，包括：

控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕所述第二方向转动，直至所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

其中，所述第一方向为与地平面平行的方向，所述第二方向为与所述地平面垂直的方向。

3.根据权利要求1或2所述的应用于汽车的有源降噪方法，其特征在于，所述根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，包括：

对所述第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率低于预设的第一截止频率的第一子信号；

对所述第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；

对所述第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；

对所述第三子信号进行功率放大，以得到所述第一降噪信号。

4.根据权利要求1所述的应用于汽车的有源降噪方法，其特征在于，所述根据所述误差噪声信号调整所述第一降噪信号，以获得第二降噪信号，包括：

对所述误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；

对所述第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

对所述第五子信号进行功率放大，以得到第六子信号；

混合所述第六子信号和所述第一降噪信号，以使混合生成的所述第二降噪信号抵消所述第一噪声信号和所述误差噪声信号。

5.根据权利要求4所述的应用于汽车的有源降噪方法，其特征在于，所述识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位，包括：

控制摄像头拍摄包含位于所述汽车的座椅上的用户人脸的面部图像，并根据所述面部图像识别所述用户的人耳方位。

6.一种应用于汽车的有源降噪系统，其特征在于，包括：

识别定位模块，用于识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位；

噪声取样麦克风模块，用于控制噪声取样麦克风采集所述汽车内的第一噪声信号；

驱动模块，用于控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器转动直至所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

信号生成模块，用于根据所述第一噪声信号生成第一降噪信号，所述第一噪声信号与所述第一降噪信号的相位相反；

扬声器模块，用于控制与所述噪声取样麦克风设置于同一区域的所述扬声器播放所述第一降噪信号；

误差取样麦克风模块，用于控制误差取样麦克风采集第二噪声信号，所述误差取样麦克风与所述人耳的相对距离小于指定阈值；

音频处理模块，用于对比所述第一降噪信号和所述第二噪声信号，将所述第二噪声信号中与所述第一降噪信号不同的声音信号确定为误差噪声信号；

所述信号生成模块，还用于根据所述误差噪声信号调整所述第一降噪信号，以获得第二降噪信号；

所述扬声器模块，还用于控制所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器播放所述第二降噪信号。

7.根据权利要求6所述的应用于汽车的有源降噪系统，其特征在于，所述驱动模块用于控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器转动直至所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器的出声口朝向所述人耳方位的方式具体为：

所述驱动模块，用于控制与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器沿第一方向移动和/或沿第二方向移动和/或绕所述第二方向转动，直至所述与汽车的座椅头枕转动连接的扬声器的出声口朝向所述人耳方位；

其中，所述第一方向为与地平面平行的方向，所述第二方向为与所述地平面垂直的方向。

8.根据权利要求6或7所述的应用于汽车的有源降噪系统，其特征在于，所述信号生成模块，包括：

第一滤波单元，用于对所述第一噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第一截止频率的第一子信号；

信号前置放大单元，用于对所述第一子信号进行信号放大，得到第二子信号；

信号反相单元，用于对所述第二子信号进行信号反相，得到第三子信号；

功率放大模块，用于对所述第三子信号进行功率放大，以得到所述第一降噪信号。

9.根据权利要求8所述的应用于汽车的有源降噪系统，其特征在于：

所述第一滤波单元，还用于对所述误差噪声信号进行低通滤波处理，以得到信号频率不高于预设的第二截止频率的第四子信号；

所述信号反相单元，还用于对所述第四子信号进行信号反相，以得到第五子信号；

所述功率放大模块，还用于对所述第五子信号进行功率放大，以得到第六子信号；以及，混合所述第六子信号和所述第一降噪信号，以使混合生成的所述第二降噪信号抵消所述第一噪声信号和所述误差噪声信号。

10.根据权利要求7所述的应用于汽车的有源降噪系统，其特征在于，所述识别定位模块用于识别位于所述汽车的座椅上的用户的人耳方位的方式具体为：

所述识别定位模块，用于控制摄像头拍摄包含位于所述汽车的座椅上的用户人脸的面部图像，并根据所述面部图像识别所述用户的人耳方位。

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