CN113873385A - 降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备 - Google Patents

降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113873385A
CN113873385A CN202111163859.0A CN202111163859A CN113873385A CN 113873385 A CN113873385 A CN 113873385A CN 202111163859 A CN202111163859 A CN 202111163859A CN 113873385 A CN113873385 A CN 113873385A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
filter coefficient
noise reduction
coefficient corresponding
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111163859.0A
Other languages
English (en)
Inventor
嵇守聪
叶顺舟
夏洁
杨可欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd filed Critical Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority to CN202111163859.0A priority Critical patent/CN113873385A/zh
Publication of CN113873385A publication Critical patent/CN113873385A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1083—Reduction of ambient noise
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G10K11/17854—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter the filter being an adaptive filter
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/01—Hearing devices using active noise cancellation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Abstract

本申请提供了一种降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备，该方法可以包括：在对原始噪声信号进行降噪处理时，可以先采用固定滤波系数，对采集的外部环境中的原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号；并在第一信号的基础上，再确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数，并采用目标滤波系数对第一信号进行滤波处理，得到第二信号，以对原始噪声信号进行降噪处理，这样通过补偿滤波处理，可以解决因电声器件不一致性导致降噪性能较差的问题，从而有效地提高了降噪性能。

Description

降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备。
背景技术
为了保证耳机的使用效果，通过情况下，会采用主动降噪技术，实现对耳机的降噪，以保证耳机的使用效果。
在主动降噪技术中，存在一种实现方式为前馈式降噪技术。在通过前馈式降噪技术降噪时，可以先通过耳机外部的参考麦克风采集环境噪声，通过前馈滤波器对该环境噪声进行滤波处理，并通过耳机内部的扬声器播放出与环境噪声信号相位相反的噪声，两种噪声叠加实现听觉上的降噪性能，从而达到降噪的目的。
然而，基于前馈式降噪技术进行降噪时，由于电声器件不一致性，会存在降噪性能不佳的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备，解决了因电声器件不一致性导致降噪性能较差的问题，从而有效地提高了降噪性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种降噪处理方法，该降噪处理方法可以包括：
采集外部环境中的原始噪声信号，并采用固定滤波系数对所述原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号。
确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数。
采用所述目标滤波系数对所述第一信号进行滤波处理，以对所述原始噪声信号进行降噪处理。
在一种可能的实现方式中，所述确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数，包括：
S1、确定基于迭代过程中前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，对所述第一信号进行滤波处理，并经过次级通道得到的信号，与所述原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的误差信号。
S2、根据所述误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
重复执行上述S1和S2，直至最新的补偿滤波处理对应的滤波系数，对所述第一信号进行滤波处理得到的信号，经过次级通道得到的信号，与所述原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的新的误差信号的差值小于预设阈值，并将所述最新的补偿滤波处理对应的滤波系数确定为所述目标滤波系数。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，包括：
确定所述第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号。
根据所述误差信号、所述第二信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述误差信号、所述第二信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，包括：
确定误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数之间的关联关系；其中，所述关联关系是采用所述误差信号对应的最小均方误差确定的。
将所述第二信号、所述误差信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数输入至所述关联关系中，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
在一种可能的实现方式中，所述关联关系包括：
W(n+1)＝W(n)+2μe(n)y′(n)
其中，W(n+1)表示后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，W(n)表示所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，μ表示预设的步长更新系数，e(n)表示所述误差信号，y′(n)表示所述第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种降噪处理装置，该降噪处理装置可以包括：
采集单元，用于采集外部环境中的原始噪声信号。
第一处理单元，用于采用固定滤波系数对所述原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号。
确定单元，用于确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数。
第二处理单元，用于采用所述目标滤波系数对所述第一信号进行滤波处理，以对所述原始噪声信号进行降噪处理。
在一种可能的实现方式中，所述确定单元，具体用于：
S1、确定基于迭代过程中前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，对所述第一信号进行滤波处理，并经过次级通道得到的信号，与所述原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的误差信号。
S2、根据所述误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
重复执行上述S1和S2，直至最新的补偿滤波处理对应的滤波系数，对所述第一信号进行滤波处理得到的信号，经过次级通道得到的信号，与所述原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的新的误差信号的差值小于预设阈值，并将所述最新的补偿滤波处理对应的滤波系数确定为所述目标滤波系数。
在一种可能的实现方式中，所述确定单元，具体用于确定所述第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号；并根据所述误差信号、所述第二信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
在一种可能的实现方式中，所述确定单元，具体用于确定误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数之间的关联关系；其中，所述关联关系是采用所述误差信号对应的最小均方误差确定的；将所述第二信号、所述误差信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数输入至所述关联关系中，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
在一种可能的实现方式中，所述关联关系包括：
W(n+1)＝W(n)+2μe(n)y′(n)
其中，W(n+1)表示后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，W(n)表示所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，μ表示预设的步长更新系数，e(n)表示所述误差信号，y′(n)表示所述第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号。
第三方面，本申请实施例还提供了一种芯片，可以包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于在所述计算机程序执行时，实现如上述第一方面任一种可能的实现方式中所述的降噪处理方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种芯片模组，可以包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于在所述计算机程序执行时，实现如上述第一方面任一种可能的实现方式中所述的降噪处理方法。
第五方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括处理器和存储器；其中，
所述存储器，用于存储计算机程序。
所述处理器，用于读取所述存储器存储的计算机程序，并根据所述存储器中的计算机程序执行上述第一方面任一种可能的实现方式中所述的降噪处理方法。
示例的，电子设备可以为主动降噪耳机，也可扩展为包含前馈滤波器设计的其它电子产品，具体可以根据实际需要进行设置。
第六方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现上述第一方面任一种可能的实现方式中所述的降噪处理方法。
第七方面，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面任一种可能的实现方式中所述的降噪处理方法。
本申请实施例提供的降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备，在对原始噪声信号进行降噪处理时，可以先采用固定滤波系数，对采集的外部环境中的原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号；并在第一信号的基础上，再确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数，并采用目标滤波系数对第一信号进行滤波处理，以对原始噪声信号进行降噪处理，这样通过补偿滤波处理，可以解决因电声器件不一致性导致降噪性能较差的问题，从而有效地提高了降噪性能。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种单前馈的设计框架示意图；
图2为本申请实施例提供的一种混合模式的设计框架示意图；
图3为本申请实施例提供的一种前馈滤波器的幅频响应曲线与期望的幅频响应曲线的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种前馈滤波器的相频响应曲线与期望的相频响应曲线的示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种前馈滤波器的幅频响应曲线与期望的幅频响应曲线的示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种前馈滤波器的相频响应曲线与期望的相频响应曲线的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种降噪处理方法的流程示意图；
图8为本申请实施例提供的一种级联自适应前馈的设计框架示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种前馈滤波器的幅频响应曲线与期望的幅频响应曲线的示意图；
图10为本申请实施例提供的又一种前馈滤波器的相频响应曲线与期望的相频响应曲线的示意图；
图11为本申请实施例提供的一种降噪处理装置的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。在本申请的文字描述中，字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请实施例提供的技术方案可以应用于主动降噪耳机，可以对耳机进行降噪，也可扩展为包含前馈滤波器设计的主动降噪应用和产品，例如还可以对汽车场景中的发动机进行降噪等，降噪原理均相同。以应用于降噪耳机为例，主要通过前馈式降噪技术，对降噪耳机外部的参考麦克风采集的环境噪声进行滤波处理，并通过耳机内部的扬声器播放出与环境噪声信号相位相反的噪声，两种噪声叠加实现听觉上的降噪性能，从而达到降噪的目的。
目前，前馈滤波器包括单前馈滤波器和混合模式前馈滤波器。在单前馈滤波器中，在通过前馈式降噪技术降噪时，需要先确定单前馈滤波器对应的前馈滤波系数，这样可以通过前馈滤波系数对参考麦克风采集环境噪声进行前馈滤波处理。示例的，可以通过设计目标传递函数，确定单前馈滤波器对应的前馈滤波系数，可参见图1所示，图1为本申请实施例提供的一种单前馈的设计框架示意图，其中，x(n)为参考麦克风采集的环境噪声，假设单前馈滤波器对应的前馈滤波系数为A(z)，S(z)为扬声器到误差麦克风的次级通道传递函数，d(n)为环境噪声经过主通道P(z)后的期望信号，e(n)为耳机内部的误差麦克风采集的误差信号，则通过前馈滤波系数对参考麦克风采集环境噪声进行前馈滤波处理后，得到的信号为X(z)*A(z)，其中，X(z)为x(n)的z变换域，再将前馈滤波处理后得到的信号X(z)*A(z)，经过扬声器到误差麦克风的次级通道传递函数S(z)后，得到的信号为X(z)A(z)S(z)，则在z变换域，误差信号E(z)可描述为：
E(z)＝D(z)-X(z)A(z)S(z) 公式1
其中，D(z)＝X(z)P(z)，D(z)为X(z)经过主通道P(z)后的期望信号，则对上述误差信号E(z)公式1变形处理后，可以得到下述公式2：
Figure BDA0003290732520000071
在根据目标传递函数确定单前馈滤波器对应的前馈滤波系数时，当误差信号E(z)趋近于0时，可知单前馈滤波器设计目标为A(z)＝P(z)/S(z)，因此，可以计算得到下述公式3：
Figure BDA0003290732520000072
结合上述公式1、公式2以及公式3，可以确定出单前馈滤波器对应的前馈滤波系数，这样后续就可以通过前馈滤波系数对参考麦克风采集环境噪声进行前馈滤波处理，从而达到降噪的目的。
在混合模式前馈滤波器中，在通过前馈式降噪技术降噪时，同样需要先确定混合模式前馈滤波器对应的前馈滤波系数，这样可以通过前馈滤波系数对参考麦克风采集环境噪声进行前馈滤波处理。示例的，可以通过设计目标传递函数，确定混合模式前馈滤波器对应的前馈滤波系数，可参见图2所示，图2为本申请实施例提供的一种混合模式的设计框架示意图，其中，x(n)为参考麦克风采集的环境噪声，假设混合模式前馈滤波器对应的前馈滤波系数为A(z)，S(z)为扬声器到误差麦克风的次级通道传递函数，d(n)为环境噪声经过主通道P(z)后的期望信号，e(n)为耳机内部的误差麦克风采集的误差信号，C(z)表示反馈滤波器，则通过前馈滤波系数对参考麦克风采集环境噪声进行前馈滤波处理后，得到的信号为X(z)*A(z)，其中，X(z)为x(n)的z变换域，在z变换域，误差信号E(z)可描述为：
E(z)＝D(z)-(X(z)A(z)+E(z)C(z))S(z) 公式4
其中，D(z)＝X(z)P(z)，D(z)为X(z)经过主通道P(z)后的期望信号，则对上述误差信号E(z)公式4变形处理后，可以得到下述公式5：
Figure BDA0003290732520000073
在根据目标传递函数确定混合模式前馈滤波器对应的前馈滤波系数时，当误差信号E(z)趋近于0时，可知混合模式前馈滤波器设计目标为A(z)＝P(z)/S(z)，因此，可以计算得到下述公式6：
Figure BDA0003290732520000074
结合上述公式4、公式5以及公式6，可以确定出混合模式前馈滤波器对应的前馈滤波系数，这样后续就可以通过前馈滤波系数对参考麦克风采集环境噪声进行前馈滤波处理，从而达到降噪的目的。
基于上述公式3和公式6中前馈滤波器的设计目标，通过测量主通道P(z)和次级通道S(z)对应的幅频响应曲线和相频响应曲线，即可根据主通道P(z)和次级通道S(z)对应的幅频响应曲线和相频响应曲线得到前馈滤波器的期望频响，包括期望的幅频响应曲线和相频响应曲线，示例的，可参见图3和图4所示，图3为本申请实施例提供的一种前馈滤波器的幅频响应曲线与期望的幅频响应曲线的示意图，图4为本申请实施例提供的一种前馈滤波器的相频响应曲线与期望的相频响应曲线的示意图，进而可使用IIR或FIR的级联滤波器组对期望频响进行逼近和拟合，将拟合最佳的滤波器组写入为固定系数，得到前馈滤波器对应的前馈滤波系数，从而实现了对前馈滤波器对应的前馈滤波系数的设计。
然而，在降噪耳机量产过程中，由于电声器件不一致性，导致个别降噪耳机的主通道P(z)和次级通道S(z)发生改变，从而使得前馈滤波器的设计目标，即期望的幅频响应曲线和相频响应曲线也随之发生偏离，示例的，请参见图5和图6所示，图5为本申请实施例提供的另一种前馈滤波器的幅频响应曲线与期望的幅频响应曲线的示意图，图6为本申请实施例提供的另一种前馈滤波器的相频响应曲线与期望的相频响应曲线的示意图，若继续使用之前所设计的前馈滤波系数，则会导致降噪性能的急剧下降。在该种情况下，所涉及的前馈滤波系数的幅频响应和相频响应，在主动降噪的作用频率上与期望的幅频响应和相频响应拟合较差，反应在降噪性能也较差。
为了提高降噪性能，可以考虑在原始的固定滤波器对应的固定滤波系数的基础上，级联自适应滤波器进行自适应收敛，这样可以通过自适应滤波器对应的滤波系数，实现对原始的固定滤波器对应的固定滤波系数的修正和补偿，以解决因电声器件不一致性导致降噪性能较差的问题，从而有效地提高了降噪性能。
需要说明的是，在设计前馈滤波器对应的滤波系数时，只要在固定滤波系数的基础上，级联自适应滤波器的方法，无论用何种算法实现自适应滤波器的迭代更新，以确定自适应滤波器对应的滤波系数，包括但不限于滤波x最小均方(filtered least meansquared，FxLMS)及其他基于FxLMS的变形结构，例如滤波x归一化最小均方(filterednormalized least mean squared，FxNLMS)、滤波变步长最小均方(filtered variablestep least mean squared，FxVLMS)等算法，均在本申请的保护范围之内。
基于上述技术构思，本申请实施例提供了一种降噪处理方法，下面，将通过具体的实施例对本申请提供的降噪处理方法进行详细地说明。可以理解的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图7为本申请实施例提供的一种降噪处理方法的流程示意图，该降噪处理方法可以由软件和/或硬件装置执行，例如，该硬件装置可以为降噪处理装置。示例的，请参见图7所示，该降噪处理方法可以包括：
S701、采集外部环境中的原始噪声信号，并采用固定滤波系数对原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号。
示例的，在采集外部环境中的原始噪声信号时，以降噪耳机为例，可以通过降噪耳机外部的参考麦克风采集外部环境中的原始噪声信号；也可以通过其它采集方式采集外部环境中的原始噪声信号；具体可以根据实际需要进行设置，在此，本申请实施例只是以通过降噪耳机外部的参考麦克风采集外部环境中的原始噪声信号为例进行说明，但并不代表本申请实施例仅局限于此。
在采集到外部环境中的原始噪声信号后，为了对原始噪声信号进行降噪处理，可以先采用固定滤波系数，对该原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号。以单前馈滤波器为例，可以理解的是，在本申请实施例中，单前馈滤波器对应的固定滤波系数的确定方法可参见上述图1所示的固定滤波系数的确定方法，在此，本申请实施例不再进行赘述。
在采用固定滤波系数对原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号后，与现有技术不同的是，本申请实施例不是直接将该第一信号输入次级通道，而是在固定滤波系数的基础上，级联自适应滤波器进行自适应收敛，这样可以通过自适应滤波器对应的滤波系数，实现对原始的固定滤波器对应的固定滤波系数的修正和补偿，以解决因电声器件不一致性导致降噪性能较差的问题。示例的，在固定滤波系数的基础上，级联自适应滤波器进行自适应收敛时，同样需要确定自适应滤波器对应的滤波系数，为了区分不同的滤波系数，可将自适应滤波器补偿滤波处理对应的滤波系数记为目标滤波系数。
S702、确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数。
可以理解的是，目标滤波系数可以理解为上述S701中固定滤波系数的补偿和修正系数，该目标滤波系数和固定滤波系数可以均理解为前馈滤波系数，均用于对原始噪声信号进行降噪处理。
在确定补偿滤波处理最终对应的目标滤波系数时，鉴于该目标滤波系数的确定是一个迭代更新的过程，因此，当采用不同的迭代算法确定补偿滤波处理最终对应的目标滤波系数，其实现方式不同。示例的，在本申请实施例中，确定补偿滤波处理最终对应的目标滤波系数的方法可以包括：
S1、确定基于迭代过程中前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，对第一信号进行滤波处理，并经过次级通道得到的信号，与原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的误差信号。
S2、根据误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
重复执行上述S1和S2，直至最新的补偿滤波处理对应的滤波系数，对第一信号进行滤波处理得到的信号，经过次级通道得到的信号，与原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的新的误差信号的差值小于预设阈值，并将最新的补偿滤波处理对应的滤波系数确定为目标滤波系数。
其中，预设阈值可以根据实际需要进行设置，在此，对于预设阈值的取值，本申请实施例不做具体限制。需要说明的是，本申请实施例中，前一次补偿滤波处理和后一次补偿滤波处理为相邻的两次滤波处理操作。
鉴于在迭代过程中，针对任意相邻的两次滤波处理操作，在根据前一次补偿滤波处理得到的误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数时，其实现方式类似，下面，将以确定任意一组相邻的两次滤波处理中，后一次补偿滤波处理对应的滤波系数为例，对如何确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数进行描述。
示例的，根据前一次补偿滤波处理得到的误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数时，在一种可能的实现方式中，可以直接根据该误差信号平方的期望值达到最小，依据均方误差准则，确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，以获取到后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
在另一种可能的实现方式中，可以先确定第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号；并在误差信号的基础上，结合第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，共同确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
示例的，根据误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数时，可以先采用误差信号对应的最小均方误差确定误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数之间的关联关系；这样后续可以直接将第二信号、误差信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数输入至关联关系中，得到后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
示例的，关联关系包括：
W(n+1)＝W(n)+2μe(n)y′(n)
其中，W(n+1)表示后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，W(n)表示前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，μ表示预设的步长更新系数，e(n)表示误差信号，y′(n)表示第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号。
以单前馈滤波器为例，在根据误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数时，可参见图8所示，图8为本申请实施例提供的一种级联自适应前馈的设计框架示意图，其中，x(n)为参考麦克风采集的环境噪声，假设前馈滤波器对应的固定滤波系数为A(z)，y(n)为环境噪声经过固定滤波系数后的第一信号，W(z)为级联的自适应滤波器对应的滤波系数，z(n)为y(n)经过自适应滤波器对应的滤波系数后的信号，S(z)为扬声器到误差麦克风的次级通道传递函数，z′(n)为z(n)经过次级通道后的信号，d(n)为环境噪声经过主通道P(z)后的目标信号，即期望信号，e(n)为耳机内部的误差麦克风采集的误差信号，
Figure BDA0003290732520000111
为模拟次级通道的频域系数，y′(n)为y(n)经过模拟次级通道后的第二信号。结合图8可以得到下述公式7、公式8，公式9，以及公式10：
y(n)＝x(n)AT(n) 公式7
z(n)＝y(n)WT(n) 公式8
e(n)＝d(n)+z′(n) 公式9
Figure BDA0003290732520000112
其中，AT(n)为A(z)对应的时域矩阵，WT(n)为自适应滤波器对应的滤波系数对应的时域矩阵，
Figure BDA0003290732520000121
为模拟次级通道的时域系数。
基于上述公式7、公式8，公式9，以及公式10，采用误差信号对应的最小均方误差确定误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数之间的关联关系，可参见下述公式11：
W(n+1)＝W(n)+2μe(n)y′(n) 公式11
这样后续可以直接将第二信号、误差信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数输入至公式11中，就可以得到后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，重复执行上述S1和S2，直至得到目标滤波系数。
在确定出补偿滤波处理对应的目标滤波系数后，就可以采用目标滤波系数对第一信号进行滤波处理，即执行下述S703：
S703、采用目标滤波系数对第一信号进行滤波处理，以对原始噪声信号进行降噪处理。
可以看出，本申请实施例中，在对原始噪声信号进行降噪处理时，可以先采用固定滤波系数，对采集的外部环境中的原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号；并在第一信号的基础上，再确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数，并采用目标滤波系数对第一信号进行滤波处理，以对原始噪声信号进行降噪处理，这样通过补偿滤波处理，可以解决因电声器件不一致性导致降噪性能较差的问题，从而有效地提高了降噪性能。
基于本申请实施例提供的技术方案，在固定滤波系数的基础上，级联自适应滤波器进行自适应收敛，得到的幅频响应和相频响应，在主动降噪的作用频率上与期望的幅频响应和相频响应拟合较好，示例的，请参见图9和图10所示，图9为本申请实施例提供的又一种前馈滤波器的幅频响应曲线与期望的幅频响应曲线的示意图，图10为本申请实施例提供的又一种前馈滤波器的相频响应曲线与期望的相频响应曲线的示意图，结合图9和图10可以看出，通过在固定滤波系数的基础上，级联自适应滤波器进行自适应收敛，得到的幅频响应和相频响应，在主动降噪的作用频率上与期望的幅频响应和相频响应拟合较好，反应在降噪性能也有明显的提升。
需要说明的是，上述本申请实施例只是以单前馈滤波器的设计为例进行说明，本申请实施例提供的技术方案，同样也适应于混合模式的前馈滤波器的设计。在设计混合模式的前馈滤波器时，需将混合模式的前馈滤波器中的反馈滤波器的通路关闭，其余操作均与单前馈滤波器的设计方法类似，可参见上述单前馈滤波器的相关描述，在此，本申请实施例不再赘述。
图11为本申请实施例提供的一种降噪处理装置110的结构示意图，示例的，请参见图11所示，该降噪处理装置110可以包括：
采集单元1101，用于采集外部环境中的原始噪声信号。
第一处理单元1102，用于采用固定滤波系数对原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号。
确定单元1103，用于确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数。
第二处理单元1104，用于采用目标滤波系数对第一信号进行滤波处理，以对原始噪声信号进行降噪处理。
可选的，确定单元1103，具体用于：
S1、确定基于迭代过程中前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，对第一信号进行滤波处理，并经过次级通道得到的信号，与原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的误差信号。
S2、根据误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
重复执行上述S1和S2，直至最新的补偿滤波处理对应的滤波系数，对第一信号进行滤波处理得到的信号，经过次级通道得到的信号，与原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的新的误差信号的差值小于预设阈值，并将最新的补偿滤波处理对应的滤波系数确定为目标滤波系数。
可选的，确定单元1103，具体用于确定第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号；并根据误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
可选的，确定单元1103，具体用于确定误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数之间的关联关系；其中，关联关系是采用误差信号对应的最小均方误差确定的；将第二信号、误差信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数输入至关联关系中，确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
可选的，关联关系包括：
W(n+1)＝W(n)+2μe(n)y′(n)
其中，W(n+1)表示后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，W(n)表示前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，μ表示预设的步长更新系数，e(n)表示误差信号，y′(n)表示第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号。
本申请实施例提供的降噪处理装置110，可以执行上述任一实施例中降噪处理方法的技术方案，其实现原理以及有益效果与降噪处理方法的实现原理及有益效果类似，可参见降噪处理方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
本申请实施例提供了一种芯片，该芯片可以包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序。
所述处理器用于在所述计算机程序执行时，实现如上述实施例所述的降噪处理方法，其实现原理以及有益效果与降噪处理方法的实现原理及有益效果类似，可参见降噪处理方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
本申请实施例还提供了一种芯片模组，该芯片模组可以包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序。
所述处理器用于在所述计算机程序执行时，实现如上述实施例所述的降噪处理方法，其实现原理以及有益效果与降噪处理方法的实现原理及有益效果类似，可参见降噪处理方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
图12为本申请实施例提供的一种电子设备120的结构示意图，示例的，请参见图12所示，该电子设备120可以包括处理器1201和存储器1202；其中，
所述存储器1202，用于存储计算机程序。
所述处理器1201，用于读取所述存储器1202存储的计算机程序，并根据所述存储器1202中的计算机程序执行上述任一实施例中的降噪处理方法的技术方案。
可选地，存储器1202既可以是独立的，也可以跟处理器1201集成在一起。当存储器1202是独立于处理器1201之外的器件时，电子设备120还可以包括：总线，用于连接存储器1202和处理器1201。
可选地，本实施例还包括：通信接口，该通信接口可以通过总线与处理器1201连接。处理器1201可以控制通信接口来实现上述电子设备120的获取和发送的功能。
本申请实施例所示的电子设备120，可以执行上述任一实施例中降噪处理方法的技术方案，其实现原理以及有益效果与降噪处理方法的实现原理及有益效果类似，可参见降噪处理方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现上述任一实施例中降噪处理方法的技术方案，其实现原理以及有益效果与降噪处理方法的实现原理及有益效果类似，可参见降噪处理方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述任一实施例中降噪处理方法的技术方案，其实现原理以及有益效果与降噪处理方法的实现原理及有益效果类似，可参见降噪处理方法的实现原理及有益效果，此处不再进行赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所展示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所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，作为单元展示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本申请各个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，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例方法的部分步骤。
应理解的是，上述处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital SignalProcessor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
上述计算机可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种降噪处理方法，其特征在于，包括：
采集外部环境中的原始噪声信号，并采用固定滤波系数对所述原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号；
确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数；
采用所述目标滤波系数对所述第一信号进行滤波处理，以对所述原始噪声信号进行降噪处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数，包括：
S1、确定基于迭代过程中前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，对所述第一信号进行滤波处理，并经过次级通道得到的信号，与所述原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的误差信号；
S2、根据所述误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数；
重复执行上述S1和S2，直至最新的补偿滤波处理对应的滤波系数，对所述第一信号进行滤波处理得到的信号，经过次级通道得到的信号，与所述原始噪声信号经过主通道得到的目标信号之间的新的误差信号的差值小于预设阈值，并将所述最新的补偿滤波处理对应的滤波系数确定为所述目标滤波系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述误差信号确定后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，包括：
确定所述第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号；
根据所述误差信号、所述第二信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述误差信号、所述第二信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，包括：
确定误差信号、第二信号、以及前一次补偿滤波处理对应的滤波系数之间的关联关系；其中，所述关联关系是采用所述误差信号对应的最小均方误差确定的；
将所述第二信号、所述误差信号、以及所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数输入至所述关联关系中，确定所述后一次补偿滤波处理对应的滤波系数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述关联关系包括：
W(n+1)＝W(n)+2μe(n)y′(n)
其中，W(n+1)表示后一次补偿滤波处理对应的滤波系数，W(n)表示所述前一次补偿滤波处理对应的滤波系数，μ表示预设的步长更新系数，e(b)表示所述误差信号，y′(n)表示所述第一信号经过模拟次级通道得到的第二信号。
6.一种降噪处理装置，其特征在于，包括：
采集单元，用于采集外部环境中的原始噪声信号；
第一处理单元，用于采用固定滤波系数对所述原始噪声信号进行滤波处理，得到第一信号；
确定单元，用于确定补偿滤波处理对应的目标滤波系数；
第二处理单元，用于采用所述目标滤波系数对所述第一信号进行滤波处理，以对所述原始噪声信号进行降噪处理。
7.一种芯片，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于在所述计算机程序执行时，实现如上述权利要求1-5中任一项所述的降噪处理方法。
8.一种芯片模组，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于在所述计算机程序执行时，实现如上述权利要求1-5中任一项所述的降噪处理方法。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；其中，
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于读取所述存储器存储的计算机程序，并根据所述存储器中的计算机程序执行上述权利要求1-5任一项所述的降噪处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现上述权利要求1-5任一项所述的降噪处理方法。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现上述权利要求1-5任一项所述的降噪处理方法。
CN202111163859.0A 2021-09-30 2021-09-30 降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备 Pending CN113873385A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111163859.0A CN113873385A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111163859.0A CN113873385A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113873385A true CN113873385A (zh) 2021-12-31

Family

ID=79001351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111163859.0A Pending CN113873385A (zh) 2021-09-30 2021-09-30 降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113873385A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643538A (zh) * 2016-08-12 2019-04-16 伯斯有限公司 用于固定前馈噪声衰减系统的自适应换能器校准
CN111436014A (zh) * 2019-12-03 2020-07-21 珠海市杰理科技股份有限公司 主动降噪耳机的滤波装置、滤波方法以及主动降噪耳机
CN112562626A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 深圳百灵声学有限公司 混合降噪滤波器的设计方法、降噪方法、系统及电子设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643538A (zh) * 2016-08-12 2019-04-16 伯斯有限公司 用于固定前馈噪声衰减系统的自适应换能器校准
CN111436014A (zh) * 2019-12-03 2020-07-21 珠海市杰理科技股份有限公司 主动降噪耳机的滤波装置、滤波方法以及主动降噪耳机
CN112562626A (zh) * 2020-11-30 2021-03-26 深圳百灵声学有限公司 混合降噪滤波器的设计方法、降噪方法、系统及电子设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113507662B (zh) 降噪处理方法、装置、设备、存储介质及程序
CN109348322A (zh) 一种防风噪方法、前馈降噪系统、耳机及存储介质
CN107750027A (zh) 场景自适应主动降噪耳机及场景自适应主动降噪设计方法
CN112562624B (zh) 主动降噪滤波器设计方法、降噪方法、系统及电子设备
CN113643682B (zh) 降噪方法、芯片、芯片模组及设备
CN109785853B (zh) 一种回声消除方法、装置、系统及存储介质
CN113473294B (zh) 系数确定方法及装置
US20100266141A1 (en) Processing an Audio Signal
Batista et al. A fully LMS/NLMS adaptive scheme applied to sparse-interpolated Volterra filters with removed boundary effect
CN113873385A (zh) 降噪处理方法、装置、芯片、芯片模组和电子设备
CN112837695A (zh) 一种滤波方法、装置、终端及存储介质
CN113473293B (zh) 系数确定方法及装置
CN113488016B (zh) 系数确定方法及装置
CN101422054B (zh) 声像定位装置
CN110021289B (zh) 一种声音信号处理方法、装置及存储介质
JP6399864B2 (ja) 制御器設計装置、制御器設計方法及びプログラム
CN115209302A (zh) 音频降噪处理方法、装置、设备、介质及程序产品
CN113194378B (zh) 音频信号的降噪方法、音频信号处理装置及电子设备
CN113242491B (zh) 降噪处理方法、装置、设备、存储介质及程序
CN115547350A (zh) 音频信号处理方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN113205824A (zh) 声音信号处理方法、装置、存储介质、芯片及相关设备
CN112700788A (zh) 回声消除中回声路径的建模方法、装置、设备及存储介质
CN112309362A (zh) Mr系统的主动声学降噪方法、装置和计算机设备
CN113657026A (zh) 滤波器的仿真设计方法、装置、设备及存储介质
CN113923556A (zh) 降噪处理方法、装置、设备、存储介质及程序

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination