CN204206436U - 一种用于主动噪声控制的音频处理模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于主动噪声控制的音频处理模块，该音频处理模块包括双声道声波采集装置、音频输入接口、CODEC芯片、数字信号处理器、D类立体声功放电路、音频输出接口和双通道声音输出装置。数字信号处理器分别与CODEC芯片和D类立体声功放电路电连接；CODEC芯片分别与音频输入接口和D类立体声功放电路电连接；音频输入接口与双声道声波采集装置电连接；音频输出接口与D类立体声功放电路电连接；D类立体声功放电路与双通道声音输出装置电连接。本实用新型的音频处理模块在噪声信号小于用户设定的噪声阈值时，D类立体声功放电路停止工作，零耗电；该模块工作时降低了功耗。

Description

一种用于主动噪声控制的音频处理模块

技术领域

本实用新型涉及交通噪声控制领域，特别涉及一种用于主动噪声控制的音频处理模块。

背景技术

交通噪声对人们的影响越来越大，降低交通噪声的方法也层出不穷。现有技术中，主要的降噪方法包括：被动降噪和主动降噪。其中被动降噪是在没有参考噪声信号的情况，利用已有的消噪模型对噪声信号进行消噪，在交通领域内主要使用物理声屏障，但该方法不能根据具体的噪声源来自适应调整降噪的效果。主动降噪方法实现了对噪声的自适应降噪，效果明显。但是，主动降噪设备的功耗高是一直尚未解决的问题，并且主动降噪设备的高功耗主要来自于处理模块和功放的功耗。因此，需要一种低功耗的设计方案来解决现有技术的主动降噪遇到的问题。

当前处理器芯片的运算速度满足实时采集的要求，例如TMS320F2812芯片是TI公司生产的一款DSP芯片，TMS320F28X系列是当今世界上最先进的32位定点DSP芯片。它不但运行速度最大可达到150MHZ，处理功能强大，并且具有丰富的片内外围设备，便于接口和模块化设计。此外CODEC芯片也可以实现模拟到数字转换器(ADC)和数字到模拟转换器(DAC)，可对模拟声音信号进行A/D转换，然后将数字处理芯片处理后的数字信号通过D/A转换高保真的输出处理后的音频信息，例如TI公司也生产CODEC芯片，支持16，20，24和32位长度数据的传输，支持8kHz到96kHz的采样频率。同时D类立体声放大器也可实现大功率输出，例如TI公司生产的TPA3118D2型号的D类立体声放大器，能够固定在一个双层PCB(印刷线路板)上，其在不需要散热片的情况下输出功率为2×30W/8Ω。

综上所述，当前的处理器芯片、CODEC芯片、D类功放大器都有利于主动降噪的发展，但如何在此基础上实现更低功耗的的设计是存在空白的，因此需要设计一种低功耗的方案来改善现有的技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的主动降噪设备功耗较大的问题，提出了一种低功耗的用于主动噪声控制的音频处理模块。

本实用新型提供的用于主动噪声控制的音频处理模块包括：

双声道声波采集装置，用于采集隧道内的噪声模拟信号并将该噪声模拟信号发送至音频输入接口；

音频输入接口，用于将来自双声道声波采集装置的噪声模拟信号发送至CODEC芯片；

CODEC芯片，用于将来自音频输入接口的噪声模拟信号转换为噪声数字信号并将该噪声数字信号发送至数字信号处理器，还用于将来自数字信号处理器的数字补偿信号转换为模拟补偿信号并将该模拟补偿信号经音频输出接口发送至D类立体声功放电路；

数字信号处理器，用于当噪声数字信号大于或等于用户设置的噪声阈值时将来自CODEC芯片的噪声数字信号转换为数字补偿信号并将该数字补偿信号发送至CODEC芯片；还用于当噪声数字信号小于用户设置的噪声阈值时向D类立体声功放电路发送暂停工作的指令信号；

D类立体声功放电路，用于将来自CODEC芯片的模拟补偿信号进行放大并将放大后的模拟补偿信号发送至双通道声音输出装置；还用于接收来自数字信号处理器的暂停工作的指令信号后停止工作；

音频输出接口，用于将来自CODEC芯片的模拟补偿信号发送至D类立体声功放电路；以及

双通道声音输出装置，用于将放大后的模拟补偿信号输出至隧道内的大气空间；

数字信号处理器分别与CODEC芯片和D类立体声功放电路电连接；CODEC芯片分别与音频输入接口和D类立体声功放电路电连接；音频输入接口与双声道声波采集装置电连接；音频输出接口与D类立体声功放电路电连接；D类立体声功放电路与双通道声音输出装置电连接。

优选地，所述音频处理模块还包括与数字信号处理器电连接的电源。

优选地，所述CODEC芯片包括音频A/D转换器和音频D/A转换器。

优选地，所述模拟补偿信号与所述噪声模拟信号的方向相反。

优选地，所述模拟补偿信号与所述噪声模拟信号的振幅大小相等。

本实用新型的有益效果

本实用新型提供的用于主动噪声控制的音频处理模块能驱动阻抗为8Ω的主动声源并使其输出104dB的声音效果，可准确调整CODEC芯片的输入、输出量，其中输入可按1.5dB单位调整，输出可按1dB单位调整；该音频处理模块能够在24K/s的采样频率下通过双通道采集装置实现左右通道的音频信号的采集，同时通过不同放大系数的设置实现对双通道实时输入信号的幅值归一校准化，处理程序采用自适应算法，使得两个声音输出装置可以同时输出处理后的音频，从而达到控制两个方向噪声的效果；并且采用D类音频放大器后，实现了噪声信号低于用户设定的噪声阈值时D类立体声放大器处于截止状态，不耗电，降低了功耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的用于主动噪声控制的音频处理模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本实用新型实施例的技术方案。

如图1所示，本实施例提供的用于主动噪声控制的音频处理模块包括双声道声波采集装置1、音频输入接口2、CODEC芯片3、数字信号处理器4、D类立体声功放电路5、音频输出接口6、双通道声音输出装置7和电源8。CODEC芯片3包括音频A/D转换器(图中未示出)和音频D/A转换器(图中未示出)。

数字信号处理器4分别与CODEC芯片3、D类立体声功放电路5和电源8电连接。CODEC芯片3分别与音频输入接口2和音频输出接口6电连接。音频输入接口2与双声道声波采集装置1电连接。音频输出接口6与D类立体声功放电路5电连接。D类立体声功放电路5与双通道声音输出装置7电连接。

使用时，将本实施例的上述音频处理模块安装于例如高速公路的隧道顶部的墙壁上。

双声道声波采集装置1用于通过双通道的方式采集隧道内的噪声模拟信号并将该噪声模拟信号经音频输入接口2发送至CODEC芯片3。CODEC芯片3用于将来自音频输入接口2的噪声模拟信号转换为噪声数字信号并将该噪声数字信号发送至数字信号处理器4。数字信号处理器4用于当噪声数字信号大于或等于用户设置的噪声阈值时将来自CODEC芯片3的噪声数字信号转换为数字补偿信号并将该数字补偿信号发送至CODEC芯片3；数字信号处理器4还用于当噪声数字信号小于用户设置的噪声阈值时向D类立体声功放电路5发送暂停工作的指令信号。CODEC芯片3还用于将来自数字信号处理器4的数字补偿信号转换为模拟补偿信号并将该模拟补偿信号经音频输出接口6发送至D类立体声功放电路5。D类立体声功放电路5用于将来自CODEC芯片3的模拟补偿信号进行放大并将放大后的模拟补偿信号发送至双通道声音输出装置7；D类立体声功放电路5还用于接收来自数字信号处理器4的暂停工作的指令信号后停止工作。双通道声音输出装置7用于将放大后的模拟补偿信号输出至隧道内的大气空间。电源8用于给音频处理模块供电。上述模拟补偿信号与上述噪声模拟信号的方向相反。优选地，上述模拟补偿信号与上述噪声模拟信号的方向相反，且振幅大小相等。上述双通道声音输出装置7输出的模拟补偿信号能够与隧道内的噪声信号相互抵消，从而达到主动噪声控制的目的。

优选地，数字信号处理器采用例如TMS320F2812芯片。优选地，音频A/D转换器采用例如CODEC芯片。

上述用于主动噪声控制的音频处理模块的工作流程如下：

双声道声波采集装置1通过双通道的方式采集隧道内的噪声模拟信号并将该噪声模拟信号经音频输入接口2发送至CODEC芯片3，噪声模拟信号放大的倍数是可调的；CODEC芯片3将来自音频输入接口2的噪声模拟信号转换为噪声数字信号并将该噪声数字信号发送至数字信号处理器4；当噪声数字信号大于或等于用户设置的噪声阈值时，数字信号处理器4将来自CODEC芯片3的噪声数字信号转换为数字补偿信号并将该数字补偿信号发送至CODEC芯片3，可以依据数字信号处理的指令(指令是数字信号处理器发送给CODEC的指令，在模块初始化的时候发送)对CODEC芯片输入端以每单位1.5dB的精度进行调整；当噪声数字信号小于用户设置的噪声阈值时，数字信号处理器4向D类立体声功放电路5发送暂停工作的指令信号。D类立体声功放电路5接收来自数字信号处理器4的暂停工作的指令信号后停止工作。D类立体声功放电路实现对声音的2×30W/8Ω输出功能，与A类和B类放大器相比，D类放大器的功耗较低。

CODEC芯片3将来自数字信号处理器4的数字补偿信号转换为模拟补偿信号并将该模拟补偿信号经音频输出接口6发送至D类立体声功放电路5；D类立体声功放电路5将来自CODEC芯片3的模拟补偿信号进行放大并将放大后的模拟补偿信号发送至双通道声音输出装置7；双通道声音输出装置7将放大后的模拟补偿信号输出至隧道内的大气空间。

Claims (5)

1.一种用于主动噪声控制的音频处理模块，其特征在于，该音频处理模块包括：

双声道声波采集装置(1)，用于采集隧道内的噪声模拟信号并将该噪声模拟信号发送至音频输入接口(2)；

音频输入接口(2)，用于将来自双声道声波采集装置(1)的噪声模拟信号发送至CODEC芯片(3)；

CODEC芯片(3)，用于将来自音频输入接口(2)的噪声模拟信号转换为噪声数字信号并将该噪声数字信号发送至数字信号处理器(4)，还用于将来自数字信号处理器(4)的数字补偿信号转换为模拟补偿信号并将该模拟补偿信号经音频输出接口(2)发送至D类立体声功放电路(5)；

数字信号处理器(4)，用于当噪声数字信号大于或等于用户设置的噪声阈值时将来自CODEC芯片(3)的噪声数字信号转换为数字补偿信号并将该数字补偿信号发送至CODEC芯片(3)；还用于当噪声数字信号小于用户设置的噪声阈值时向D类立体声功放电路(5)发送暂停工作的指令信号；

D类立体声功放电路(5)，用于将来自CODEC芯片(3)的模拟补偿信号进行放大并将放大后的模拟补偿信号发送至双通道声音输出装置(7)；还用于接收来自数字信号处理器(4)的暂停工作的指令信号后停止工作；

音频输出接口(6)，用于将来自CODEC芯片(3)的模拟补偿信号发送至D类立体声功放电路(5)；以及

双通道声音输出装置(7)，用于将放大后的模拟补偿信号输出至隧道内的大气空间；

数字信号处理器(4)分别与CODEC芯片(3)和D类立体声功放电路(5)电连接；CODEC芯片(3)分别与音频输入接口(2)和D类立体声功放电路(5)电连接；音频输入接口(2)与双声道声波采集装置(1)电连接；音频输出接口(6)与D类立体声功放电路(5)电连接；D类立体声功放电路(5)与双通道声音输出装置(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的用于主动噪声控制的音频处理模块，其特征在于，所述音频处理模块还包括与数字信号处理器(4)电连接的电源(8)。

3.根据权利要求1或2所述的用于主动噪声控制的音频处理模块，其特征在于，所述CODEC芯片(3)包括音频A/D转换器和音频D/A转换器。

4.根据权利要求1或2所述的用于主动噪声控制的音频处理模块，其特征在于，所述模拟补偿信号与所述噪声模拟信号的方向相反。

5.根据权利要求4所述的用于主动噪声控制的音频处理模块，其特征在于，所述模拟补偿信号与所述噪声模拟信号的振幅大小相等。