CN110689873B - 一种主动降噪方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种主动降噪方法、装置、设备及介质，用于更加全面的降低汽车内的噪声。所述主动降噪方法，包括：采集所述汽车上预定位置处的原始声音信号；对所述原始声音信号进行放大处理和反相处理，生成所述原始声音信号对应的反相信号；对所述反相信号进行增益处理，并将增益处理后的反相信号发送至采集所述原始声音信号的位置处播放。

Description

一种主动降噪方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及降噪技术领域，尤其是涉及一种用于汽车的主动降噪方法、装置、设备及介质。
背景技术
汽车在行驶过程中，车厢内会受到多种噪声的影响，这部分噪声主要是由发动机等机械构件噪声(机械噪声)、轮胎与地面的摩擦声(胎噪)、汽车冲破空气幕产生的碰撞及摩擦声(风噪)等组成。
现有技术中的主动降噪(Active Noise Cancellation，ANC)技术主要是针对汽车引擎的低频噪声进行降噪，从控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线获取汽车发动机转速以及油门加减的数据，提前产生噪音的反相信号，同时配合取样误差麦克风进行校正，以进行降噪。
上述ANC技术主要对汽车的发动机噪音进行降噪，这是由于发动机的噪音变化不大，容易通过发动机转速辅助进行探测，且发动机主要发出的是低频噪音，容易消除。但是上述ANC技术无法对胎噪和风噪进行降噪。
发明内容
本发明实施例提供一种主动降噪方法、装置、设备及介质，用于更加全面的降低汽车内的噪声。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于汽车的主动降噪方法，包括：
采集汽车上预定位置处的原始声音信号；
对原始声音信号进行放大处理和反相处理，生成原始声音信号对应的反相信号；
对反相信号进行增益处理，并将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处播放。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述方法中，预定位置包括以下一个或多个：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及汽车内乘车人耳朵位置。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述方法中，预定位置包括汽车内乘车人耳朵位置时，采集汽车上预定位置处的原始声音信号，包括：
识别汽车内乘车人的脸部位置；
根据乘车人的脸部位置，确定乘车人耳朵的位置；
基于乘车人耳朵的位置，采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述方法中，预定位置包括汽车内乘车人耳朵位置时，方法还包括：
采集汽车内乘车人耳朵位置处的残余声音信号；
将残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，得到比较结果；
根据比较结果，调整目标反相信号的相位和/或调整对目标反相信号进行增益处理时的增益大小，其中，目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
第二方面，本发明实施例提供一种用于汽车的主动降噪装置，包括：
麦克风模块，包括多个麦克风，用于采集汽车上预定位置处的原始声音信号；
前置放大模块，用于对原始声音信号进行放大处理；
反相模块，用于对放大处理后的原始声音信号进行反相处理，生成原始声音信号对应的反相信号；
增益模块，用于对反相信号进行增益处理；
发送模块，用于将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处的扬声器模块；
扬声器模块，包括多个扬声器，用于播放接收到的发射器发送的反相信号。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述装置中，预定位置包括以下一个或多个：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及汽车内乘车人耳朵位置。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述装置中，主动降噪装置，还包括：
人脸识别模块，用于识别汽车内乘车人的脸部位置；
处理模块，用于根据乘车人的脸部位置，确定乘车人耳朵的位置；
控制模块，用于基于乘车人耳朵的位置，控制麦克风模块采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述装置中，麦克风模块还用于：采集汽车内乘车人耳朵位置处的残余声音信号；
处理模块还用于：将残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，得到比较结果；
控制模块还用于：根据比较结果，控制反相模块调整目标反相信号的相位，和/或控制增益模块调整对目标反相信号进行增益处理时的增益大小，其中，所述目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
第三方面，本发明实施例提供了一种用于汽车的主动降噪设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的方法。
本发明实施例提供的一种用于汽车的主动降噪的方法、装置、设备及介质，通过采集汽车上预定位置处的原始声音信号，并对原始声音信号进行放大处理和反相处理，生成原始声音信号对应的反相信号，然后对反相信号进行增益处理，将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处播放，从而降低汽车上各个预定位置处的噪音，与现有技术中仅降低发动机的噪声相比，能够更加全面的降低汽车内的噪音。
附图说明
图1本发明实施例提供的主动降噪方法的示意流程图；
图2为本发明实施例提供的主动降噪方法的具体流程的示意流程图；
图3为本发明实施例提供的主动降噪装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的主动降噪设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的一种用于汽车的主动降噪方法、装置、设备及介质的具体实施方式进行详细地说明。
如图1所示，本发明实施例提供的用于汽车的主动降噪方法，其可以包括如下步骤：
步骤101，采集汽车上预定位置处的原始声音信号。
本步骤中，汽车上预定位置处是指汽车上产生噪音的位置和/或汽车上噪音较大的位置。
具体来说，本发明实施例中预定位置包括但不限于：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及汽车内乘车人耳朵位置。
具体实施时，采集汽车上预定位置处的原始声音信号，可以通过安装在各个预定位置处的麦克风或者拾音器进行采集，本发明实施例对此不作限定。
步骤102，对原始声音信号进行放大处理和反相处理，生成原始声音信号对应的反相信号。
具体实施时，采集预定位置处的原始声音信号之后，通过多通道分别对每个预定位置处的原始声音信号单独处理。
具体来说，由于采集的预定位置处的原始声音信号，其信号可能较弱，为了便于处理，通过多通道分别对每个预定位置处的原始声音信号进行放大处理和反相处理，生成每个预定位置处原始声音信号对应的反相信号。
在一种可能的实施方式中，由于声音波长的原因，通常主动降噪的方式无法降低1千赫兹(KHz)以上的噪音，因此，在对原始声音信号处理时，还可以通过低通滤波器滤除掉原始声音信号中1KHz以上的部分，以降低计算量，提高降低噪音的效率。
步骤103，对反相信号进行增益处理，并将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处播放。
具体实施时，为了保证反相信号能够在扬声器中播放，需要先对反相信号进行增益处理，例如，对反相信号进行增益放大处理，然后将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处播放。
本步骤中，将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处播放，是指将原始声音信号对应的增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的预定位置处播放，以在第一时间对噪音进行降低或消除。
在一个示例中，在汽车底盘处采集的原始声音信号，经过放大处理、反相处理以及增益处理之后，得到该原始声音信号的反相信号，将该反相信号发送至汽车底盘处播放，以第一时间降低或消除汽车底盘处的噪音。
在一种可能的实施方式中，为了更加准确的采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号，本发明实施例在采集汽车上乘车人耳朵位置处的原始声音信号时，首先识别汽车内乘车人的脸部位置，然后根据乘车人的脸部位置，确定乘车人耳朵的位置，进而基于乘车人耳朵的位置，采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
实际应用中，考虑到乘车人在汽车内的位置可能随时发生移动，为了提高降噪的效果，本发明实施例可以在汽车车厢内安装多个采集乘车人耳朵位置处原始声音信号的麦克风，并周期性或者实时识别汽车内乘车人的脸部位置，以确定乘车人脸部的最新位置，然后根据乘车人脸部的最新位置，确定乘车人耳朵的位置，进而基于乘车人耳朵的位置，控制离乘车人耳朵最近的麦克风采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
在一种可能的实施方式中，考虑到乘车人耳朵位置处播放的反相信号并不能完全消除乘车人耳朵位置处的噪音，本发明实施例还可以采集汽车内乘车人耳朵位置处的残余声音信号，将残余声音信号与乘车人耳朵位置处的原始声音信号进行比较，得到比较结果，根据比较结果，调整目标反相信号的相位和/或调整对目标反相信号进行增益处理时的增益大小，其中，目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
上述实施例中所提到的残余声音信号是指：在乘车人耳朵位置处，播放乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号对应的反相信号之后，仍未完全消除的声音信号。
具体实施时，在乘车人耳朵位置处，播放乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号对应的反相信号之后，若乘车人耳朵位置处存在未完全消除的声音信号，则表明在乘车人耳朵位置处播放的反相信号，并不完全与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号反相，可能有部分相位误差或者幅度误差。
通过将残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，可以具体确定出在乘车人耳朵位置处播放的反相信号，与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号不完全反相的原因，进而针对性的进行调整。例如，可以调整目标反相信号的相位，也可以调整对目标反相信号进行增益处理时的增益大小，也可以以上二者均调整。
下面以降低汽车内的噪音为例，对本发明实施例提供的主动降噪方法进行详细说明。
如图2所示，本发明实施例提供的主动降噪方法在降低汽车内的噪音时，其步骤可以包括：
步骤201，采集汽车上预定位置处的原始声音信号。其中，预定位置可以包括但不限于：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及乘车人耳朵的位置。
需要说明的是，汽车内无乘车人时，可以先不采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号，在检测到汽车内有人乘坐时，再启动采集，采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
步骤202，对各个预定位置处的原始声音信号分别进行放大处理。
具体实施时，可以设置多个声音信号的传输通道，每个声音信号的传输通道传输一个预定位置处采集的原始声音信号，以便于对各个预定位置处的原始声音信号分别进行处理。
步骤203，对各个预定位置处的原始声音信号分别进行反相处理。
步骤204，对各个预定位置处的原始声音信号分别进行增益处理。
步骤205，在各个预定位置处播放增益处理后的反相信号，也即将增益处理后的反相信号发送至采集该反相信号对应的原始声音信号的预定位置处播放，以在噪声的源头对噪声进行降低或消除。
步骤206，当有乘车人乘坐汽车时，通过人脸识别乘车人的脸部位置，并基于乘车人的脸部位置，定位乘车人耳朵的位置。
需要说明的是，当有多个乘车人乘坐汽车时，此步骤中也可以针对每个乘车人单独定位其耳朵的位置，最终定位出多个乘车人耳朵的位置。
步骤207，在汽车内有人乘坐时，启动采集，采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号，然后执行步骤202～步骤205降低乘车人耳朵位置处的噪音。
步骤208，采集乘车人耳朵位置处的残余声音信号。
需要说明的是，此步骤中采集的残余声音信号是指步骤202～步骤205中在乘车人耳朵位置处未完全消除的声音信号。
步骤209，将乘车人耳朵位置处的残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，得到比较结果，然后根据比较结果调整目标反相信号的相位，和/或调整对目标反相信号进行增益处理时的增益大小，以尽可能降低乘车人耳朵位置处的噪音。其中，目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
需要说明的是，本发明实施例在主动降噪时，采样原始声音信号、对原始声音信号的放大处理、对放大后的原始声音信号的反相处理、对反相信号的滤波处理以及对反相信号的增益处理均可以通过硬件结构实现，以提高降低噪音的速度。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种用于汽车的主动降噪装置。
如图3所示，本发明实施例提供的用于汽车的主动降噪装置，包括：
麦克风模块301，包括多个麦克风，用于采集汽车上预定位置处的原始声音信号。
前置放大模块302，用于对原始声音信号进行放大处理。
反相模块303，用于对放大处理后的原始声音信号进行反相处理，生成原始声音信号对应的反相信号。
增益模块304，用于对反相信号进行增益处理。
发送模块305，用于将增益处理后的反相信号发送至采集原始声音信号的位置处的扬声器模块306。
扬声器模块306，包括多个扬声器，用于播放接收到的发射器发送的反相信号。
在一种可能的实施方式中，预定位置包括以下一个或多个：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及汽车内乘车人耳朵位置。
在一种可能的实施方式中，主动降噪装置，还包括：人脸识别模块307，用于识别汽车内乘车人的脸部位置；处理模块308，用于根据乘车人的脸部位置，确定乘车人耳朵的位置；控制模块309，用于基于乘车人耳朵的位置，控制麦克风模块301采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
在一种可能的实施方式中，麦克风模块301还用于：采集汽车内乘车人耳朵位置处的残余声音信号；处理模块308还用于：将残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，得到比较结果；控制模块309还用于：根据比较结果，控制反相模块303调整目标反相信号的相位，和/或控制增益模块304调整对目标反相信号进行增益处理时的增益大小，其中，目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
另外，结合图1-图3描述的本发明实施例的主动降噪方法和装置可以由主动降噪设备来实现。图4示出了本发明实施例提供的主动降噪设备的硬件结构示意图。
主动降噪设备可以包括处理器401以及存储有计算机程序指令的存储器402。
具体地，上述处理器401可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器402可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器402可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器402可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器402可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器402是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器402包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器401通过读取并执行存储器402中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种主动降噪方法。
在一个示例中，主动降噪设备还可包括通信接口403和总线410。其中，如图4所示，处理器401、存储器402、通信接口403通过总线410连接并完成相互间的通信。
通信接口403，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线410包括硬件、软件或两者，将主动降噪设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线410可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
该主动降噪设备可以基于采集的汽车上预定位置处的原始声音信号，执行本发明实施例中的主动降噪方法，从而实现结合图1-图3描述的主动降噪方法和装置。
另外，结合上述实施例中的主动降噪方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种主动降噪方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于汽车的主动降噪方法，其特征在于，包括：
采集所述汽车上预定位置处的原始声音信号；
通过多通道对所述原始声音信号进行放大处理和反相处理，生成所述原始声音信号对应的反相信号；
对所述反相信号进行增益处理，并将增益处理后的反相信号发送至采集所述原始声音信号的位置处播放；
若所述预定位置为所述汽车内乘车人耳朵位置，则：
采集所述汽车内乘车人耳朵位置处的残余声音信号；
将所述残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，得到比较结果；
根据所述比较结果，调整目标反相信号的相位和/或调整对所述目标反相信号进行增益处理时的增益大小，其中，所述目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定位置包括以下一个或多个：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及所述汽车内乘车人耳朵位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定位置包括所述汽车内乘车人耳朵位置时，所述采集所述汽车上预定位置处的原始声音信号，包括：
识别所述汽车内乘车人的脸部位置；
根据所述乘车人的脸部位置，确定所述乘车人耳朵的位置；
基于所述乘车人耳朵的位置，采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
4.一种用于汽车的主动降噪装置，其特征在于，包括：
麦克风模块，包括多个麦克风，用于采集所述汽车上预定位置处的原始声音信号；
前置放大模块，用于通过多通道对所述原始声音信号进行放大处理；
反相模块，用于通过多通道对放大处理后的原始声音信号进行反相处理，生成所述原始声音信号对应的反相信号；
增益模块，用于对所述反相信号进行增益处理；
发送模块，用于将增益处理后的反相信号发送至采集所述原始声音信号的位置处的扬声器模块；
所述扬声器模块，包括多个扬声器，用于播放接收到的发射器发送的反相信号；
所述麦克风模块还用于：采集所述汽车内乘车人耳朵位置处的残余声音信号；
处理模块用于：将所述残余声音信号与乘车人耳朵位置处采集的原始声音信号进行比较，得到比较结果；
控制模块用于：根据所述比较结果，控制所述反相模块调整目标反相信号的相位，和/或控制所述增益模块调整对所述目标反相信号进行增益处理时的增益大小，其中，所述目标反相信号为发送至乘车人耳朵位置处的反相信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预定位置包括以下一个或多个：底盘、后视镜、前挡风玻璃、顶棚、前舱盖、轮毂、后备箱以及所述汽车内乘车人耳朵位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：
人脸识别模块，用于识别所述汽车内乘车人的脸部位置；
处理模块，用于根据所述乘车人的脸部位置，确定所述乘车人耳朵的位置；
控制模块，用于基于所述乘车人耳朵的位置，控制所述麦克风模块采集乘车人耳朵位置处的原始声音信号。
7.一种用于汽车的主动降噪设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。
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