TWI648731B - 主動式降噪系統 - Google Patents

主動式降噪系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI648731B
TWI648731B TW106124736A TW106124736A TWI648731B TW I648731 B TWI648731 B TW I648731B TW 106124736 A TW106124736 A TW 106124736A TW 106124736 A TW106124736 A TW 106124736A TW I648731 B TWI648731 B TW I648731B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
audio signal
programmable
noise reduction
circuit
converter
Prior art date
Application number
TW106124736A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201909168A (zh
Inventor
藍柏澍
Original Assignee
驊訊電子企業股份有限公司
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 驊訊電子企業股份有限公司 filed Critical 驊訊電子企業股份有限公司
Priority to TW106124736A priority Critical patent/TWI648731B/zh
Priority to US15/811,582 priority patent/US10186249B1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI648731B publication Critical patent/TWI648731B/zh
Publication of TW201909168A publication Critical patent/TW201909168A/zh

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • G10K11/17855—Methods, e.g. algorithms; Devices for improving speed or power requirements
    • 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
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3028—Filtering, e.g. Kalman filters or special analogue or digital filters
    • 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
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3051—Sampling, e.g. variable rate, synchronous, decimated or interpolated

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本發明提供一種主動式降噪系統，用以消除一特定頻寬內之噪音。於此種主動式降噪系統中，類比數位轉換器用以接收一第一音訊訊號，並將類比之第一音訊訊號轉換為數位之第一音訊訊號。可程式降噪模組用以對第一音訊訊號進行訊號處理，以產生一雜訊抵消訊號。第一升頻濾波補償電路用以接收一第二音訊訊號，並對第二音訊訊號進行濾波處理。雜訊抵消訊號與經升頻處理之第二音訊訊號透過加法器合成為一第三音訊訊號，並透過數位類比轉換器將數位之第三音訊訊號轉換為類比之第三音訊訊號。

Description

主動式降噪系統
本發明乃是關於一種主動式降噪系統，特別是指一種可降低訊號延遲的主動式降噪系統。
主動式降噪系統主要用以減少背景噪音，舉例來說，主動式降噪系統適用於耳機裝置，以產生用以消除背景噪音的補償訊號。原本使用者會同時聽到耳機撥放的音訊與背景噪音，但主動式降噪系統所產生用以消除背景噪音的補償訊號能夠與背景噪音相干擾甚至是相抵消，使得使用者在收聽耳機播放之音訊的同時，聽到的背景噪音較小甚至是聽不到背景噪音。
然而，主動式降噪系統的效能受限於系統處理的傳輸延遲。由於補償訊號的產生需要一段時間延遲，此時間延遲的長短限制了主動式降噪系統所能衰減背景噪音的效果。時間延遲長，就表示補償訊號產生延遲，且若補償訊號產生延遲越長，便越無法有效地達到衰減背景噪音的效果。
本發明提供一種主動式降噪系統，用以消除一特定頻寬內之噪音。此種主動式降噪系統包括類比數位轉換器、可程式降噪模組、第一升頻濾波補償電路與數位類比轉換器。可程式降噪模組電性連接於類比數位轉換器後，且數位類比轉換器透過一加法器電性連接於可程式降噪模組與第一升頻濾波補償電路。類比數位 轉換器用以接收一第一音訊訊號，並將類比之第一音訊訊號轉換為數位之第一音訊訊號。可程式降噪模組用以對第一音訊訊號進行訊號處理，以產生一雜訊抵消訊號。第一升頻濾波補償電路用以接收一第二音訊訊號，並對第二音訊訊號進行升頻濾波處理。雜訊抵消訊號與經處理之第二音訊訊號透過加法器合成為一第三音訊訊號，並透過數位類比轉換器將數位之第三音訊訊號轉換為類比之第三音訊訊號。
於此種主動式降噪系統的一實施例中，類比數位轉換器為一Σ△轉換器，且此Σ△轉換器是以過取樣的方式將該第一音訊訊號進行轉換，將麥克風收進的類比背景雜訊轉成數位信號。另外，此種主動式降噪系統還包括調變器。此調變器電性連接於加法器與數位類比轉換器之間，用以對第三音訊訊號進行調變處理，而經調變處理後的第三音訊訊號會經由數位類比轉換器轉換成類比的音訊訊號。
於此種主動式降噪系統的一實施例中，可程式降噪模組包括可程式降頻電路、可程式濾波電路與可程式升頻電路。可程式降頻電路電性連接於類比數位轉換器，可程式濾波電路電性連接於可程式降頻電路，且可程式升頻電路電性連接於可程式濾波電路。可程式降頻電路用以根據類比數位轉換器之取樣頻率對經轉換之第一音訊訊號進行降頻處理，可程式濾波電路用以對經降頻之第一音訊訊號進行濾波處理，且可程式升頻電路用以根據數位類比轉換器之過取樣頻率，對經濾波之第一音訊訊號進行升頻處理。
由於本發明所提供之主動式降噪系統採用了過取樣處理以及可程式降噪模組，除了在降低傳輸延遲方面有明顯的效果外，還提高了整體系統運作的彈性。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
10‧‧‧類比數位轉換器
20‧‧‧可程式降噪模組
22‧‧‧可程式降頻電路
24‧‧‧可程式濾波電路
26‧‧‧可程式升頻電路
30‧‧‧第一升頻濾波補償電路
32‧‧‧第一升頻電路
34‧‧‧第一補償電路
40‧‧‧數位類比轉換器
50‧‧‧加法器
60‧‧‧調變器
70‧‧‧第二降頻濾波補償電路
72‧‧‧第一降頻電路
74‧‧‧第二補償電路
80‧‧‧數位麥克風
S1a、S1d、S1d’、S1d”、R1’‧‧‧第一音訊訊號
S2d、S2d’、S2d”‧‧‧第二音訊訊號
S3、S3’、S3”‧‧‧第三音訊訊號
N‧‧‧雜訊抵消訊號
R1‧‧‧錄音用音訊訊號
圖1為根據本發明例示性實施例繪示之主動式降噪系統之方塊圖。
圖2為根據本發明例示性實施例繪示之可程式降噪模組之方塊圖。
圖3為根據本發明例示性實施例繪示之第一升頻濾波補償電路之方塊圖。
圖4為根據本發明例示性實施例繪示之第二降頻濾波補償電路之方塊圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，類似數字始終指示類似元件。
以下將以多個實施例說明本發明所提供之主動式降噪系統，然而，下述實施例並非用以限制本發明。
請參照圖1，圖1為根據本發明例示性實施例繪示之主動式降噪系統之方塊圖。
如圖1所示，本實施例所提供之主動式降噪系統包括類比數位轉換器10、可程式降噪模組20、第一升頻濾波補償電路30與數位類比轉換器40。可程式降噪模組20電性連接於類比數位轉換器 10，且一加法器50電性連接於可程式降噪模組20。加法器50亦電性連接於第一升頻濾波補償電路30與數位類比轉換器40。因此，透過加法器50，可程式降噪模組20即電性連接於第一升頻濾波補償電路30與數位類比轉換器40。
大體而言，於本實施例所提供之主動式降噪系統中，透過類比數位轉換器10與可程式降噪模組20能夠根據所接收的環境音訊訊號(或稱背景音訊訊號)產生出一雜訊抵消訊號N。此雜訊抵消訊號N即對應於所接收的環境音訊，舉例來說，雜訊抵消訊號N為所接收的環境音訊訊號之反相訊號。接著，透過加法器便能將此雜訊抵消訊號N與欲播放之音訊資料作合成為一音訊訊號，於是當此音訊訊號播放於環境中時，其中的雜訊抵消訊號N便能與環境音訊相抵消，如此一來便能達到降噪的效果。須說明地是，本實施例所提供之主動式降噪系統也能直接地透過一數位麥克風80(如：微機電系統麥克風；MEMS MIC)接收環境音訊訊號，再透過可程式降噪模組20根據所接收的環境音訊訊號產生該雜訊抵消訊號N，但本發明於此並不限制。
進一步說明，類比數位轉換器10會接收類比之一第一音訊訊號S1a，並將類比之第一音訊訊號S1a轉換為數位之第一音訊訊號S1d。此處所述的第一音訊訊號S1a即為前述之環境音訊訊號(或稱背景音訊訊號)。須說明地是，於本實施例中，類比數位轉換器10為一Σ△轉換器，且此Σ△轉換器以一過取樣的方式將第一音訊訊號S1a進行轉換。舉例來說，Σ△轉換器的取樣頻率可為64倍頻、甚至是128倍頻，但發明於此並不限制。接著，可程式降噪模組20會對第一音訊訊號S1d進行訊號處理，以產生用以抵消環境音訊之雜訊抵消訊號N。
於此同時，第一升頻濾波補償電路30會接收一第二音訊訊號S2d，並對第二音訊訊號S2d進行濾波處理。此處所述的第二音訊訊號S2d即為前述之欲播放之數位音訊資料。常見地，欲播放之數 位音訊資料可為PCM(Pulse-Code Modulation)訊號形式，但發明於此並不限制。
最後，雜訊抵消訊號N與經處理之第二音訊訊號S2d”會透過該加法器50被合成為一第三音訊訊號S3，且數位類比轉換器40會將此數位之第三音訊訊號S3轉換為類比之第三音訊訊號S3”。此處所述的第三音訊訊號S3為包含有前述之雜訊抵消訊號N與欲播放之數位音訊資料(即，經處理之第二音訊訊號S2d”)的音訊訊號。
須說明地是，若雜訊抵消訊號N的取樣頻率不同於經濾波處理後之第二音訊訊號S2d”的取樣頻率，則會降低經濾波處理後之第二音訊訊號S2d”與雜訊抵消訊號N經加法相加後所產生之第三音訊訊號S3的音訊品質。因此，為了避免此種情況，於本實施例所提供之主動式降噪系統的特色之一即在於可程式降噪模組20能夠產生取樣頻率等於經濾波處理之第二音訊訊號S2”之取樣頻率的雜訊抵消訊號N。
請參照圖2與圖3，圖2為根據本發明例示性實施例繪示之可程式降噪模組之方塊圖，圖3為根據本發明例示性實施例繪示之第一升頻濾波補償電路之方塊圖。
如圖2所示，可程式降噪模組20包括可程式降頻電路22、可程式濾波電路24與可程式升頻電路26。可程式降頻電路22電性連接於類比數位轉換器10，可程式濾波電路24電性連接於可程式降頻電路22，且可程式升頻電路26電性連接於可程式濾波電路24。
如圖3所示，第一升頻濾波補償電路30包括第一升頻電路32與第一補償電路34，第一補償電路34電性連接第一升頻電路32。
為便於說明，於以下的敘述中將先把類比數位轉換器10的取樣頻率舉例為128倍頻，且把數位類比轉換器40的取樣頻率以及調變器60的取樣頻率也舉例為128倍頻。於此例中，首先可程式降頻電路22會對經轉換之第一音訊訊號S1d進行降頻處理。舉例來說，可程式降頻電路22會將經轉換之第一音訊訊號S1d降16倍頻，於是 可程式濾波電路便可於8倍頻的取樣頻率下對第一音訊訊號S1d’進行濾波處理。於濾波處理完成後，可程式升頻電路26會對經濾波之第一音訊訊號S1d”進行升頻處理。於此舉例中，可程式升頻電路26會將經濾波之第一音訊訊號S1d”升16倍頻以產生取樣率為128倍頻的雜訊抵消訊號N。
另一方面，第一升頻電路32會對第二音訊訊號S2d進行升頻處理。於此舉例中，若第二音訊訊號S2d是取樣頻率為48KHz或44.1KHz的PCM訊號，第一升頻電路32會將第二音訊訊號S2d由48KHz或44.1KHz的取樣頻率升頻為128倍頻。然而，由於第二音訊訊號S2d是由48KHz或44.1KHz的取樣頻率快速地被升頻為128倍頻，因此需要由第一補償電路34對經升頻之第二音訊訊號S2d’進行補償處理，以補償可能發生的音訊頻帶內訊號衰減。於一實施例中，第一升頻電路32可由一CIC(Cascaded Integrator Comb)濾波器、FIR(Finite Impulse Response)濾波器或是IIR(Infinite Impulse Response)濾波器來實現，而第一補償電路34可由一FIR(Finite Impulse Response)濾波器來實現，但本發明於此並不限制。於一較佳的實施例中，第一升頻電路32是由CIC濾波器來實現。
由於可程式降噪模組20所產生的雜訊抵消訊號N以及第二音訊訊號S2d”的取樣率均為128倍頻，因此便能透過加法器50正確地合成出第三音訊訊號S3。最後，透過調變器60將數位之第三音訊訊號S3作調變，再透過數位類比轉換器40將經調變的第三音訊訊號S3’轉換為類比之第三音訊訊號S3”。
除此之外，本實施例所提供之主動式降噪系統還包括有第二降頻濾波補償電路70。請參照圖4，圖4為根據本發明例示性實施例繪示之第二降頻濾波補償電路之方塊圖。如圖4所示，第二降頻濾波補償電路70主要包括第一降頻電路72與第二補償電路74，其中第一降頻電路電性連接於類比數位轉換器10，且第二補償電路74電性連接第一降頻電路72。設置第二降頻濾波補償電路70的主 要目的是將過取樣信號進行降頻濾波，以提供錄音路徑之數位音訊訊號。為了產生錄音用音訊訊號R1，如：取樣頻率為48KHz或44.1KHz的PCM訊號，第一降頻電路72會對如前述舉例中取樣頻率為128倍頻的第一音訊訊號S1d進行降頻處理。然而，由於第一音訊訊號S1d是由128倍頻的取樣頻率快速地被降頻為48KHz或44.1KHz，因此需要由第二補償電路74對經降頻之第一音訊訊號R1’進行補償處理，以補償可能發生的訊號衰減。於一實施例中，第一降頻電路72可由一CIC(Cascaded Integrator Comb)濾波器來實現，而第二補償電路74可由一FIR(Finite Impulse Response)濾波器來實現，但本發明於此並不限制。
接著將進一步說明地是，於本實施例所提供之主動式降噪系統中，可程式降噪模組20如何確保所產生之雜訊抵消訊號N的取樣頻率等於經濾波處理之第二音訊訊號S2d”之取樣頻率。
於前述舉例中，類比數位轉換器10是將第一音訊訊號S1a以128倍頻的取樣頻率進行轉換(即，過取樣)。於本實施例中，可程式降頻電路22會根據此取樣頻率來調整降頻倍數，以使得後端的可程式濾波電路24能夠運作於2倍頻~8倍頻的取樣頻率。舉例來說，可程式降頻電路22可以一CIC(Cascaded Integrator Comb)濾波器來實現，且此CIC濾波器的降取樣率，可經由程式化來調整，以支援不同過取樣率的類比數位轉換電路。
使可程式濾波電路24運作於2倍頻~8倍頻的取樣頻率之作法是考量到，若使可程式濾波電路24僅運作於1倍頻的取樣頻率，系統運作中可程式降頻電路22的降頻處理、可程式降噪模組20的濾波處理以及可程式升頻電路26的升頻處理所產生的傳輸延遲加總起來將會嚴重影響到主動式降噪系統的整體效能。換句話說，讓可程式濾波電路24能夠運作於2倍頻~8倍頻的取樣頻率的好處在於能夠減少系統整體的傳輸延遲。
舉例來說，假設錄音取樣頻率為48KHz並假設可程式降噪模組20處理需14個取樣數的處理延遲，此時若可程式降噪模組20運作於2倍頻，則處理延遲即為(1/48000*2)*14ms，即0.14583ms。也就是說，於此例中，只要背景雜訊頻率低於6.857KHz(即，1/0.14583KHz)，此主動式降噪系統便能有效地將此背景雜訊消除。因此由此例能得知，讓可程式降噪模組20運作於2倍頻~8倍頻之取樣頻率的作法能夠降低主動式降噪系統整體的處理延遲，並且能有效地消除低頻背景雜訊。
再者，於本實施例中，可程式濾波電路24是由至少兩個IIR(Infinite Impulse Response)濾波器所構成。另外，該些IIR濾波器之轉換係數均可程式化地調整。舉例來說，透過調整該些IIR濾波器之轉換係數，便能夠設計出需要的信號相位、截止頻率以及濾波器的形式。於其他實施例中，透過調整該些IIR濾波器之轉換係數，能將可程式濾波電路24設計為以一陷波濾波器(Notch Filter)與一低通濾波器(Low Pass Filter)來實現，使得可程式濾波電路24的濾波處理效能被最佳化。
除此之外，於前述舉例中，數位類比轉換器40與調變器60的取樣頻率是舉例為128倍頻。於本實施例中，可程式升頻電路26會根據此取樣頻率來調整升頻倍數，將第一音訊訊號S1d”升頻以產生取樣率為128倍頻的雜訊抵消訊號N。於前述舉例中，由於經濾波之第一音訊訊號S1d”之取樣頻率為8倍頻，於是可程式升頻電路26便會將經濾波之第一音訊訊號S1d”升16倍頻以產生取樣率為128倍頻的雜訊抵消訊號N。簡言之，可程式降頻電路22與可程式升頻電路26可以調整不同的升/降頻倍率，來適應不同過取樣率的訊號處理。
已知，傳統的類比式降噪電路為了要利用運算放大器來實現濾波處理的功能，於電路設計中需使用到許多外部元件，如電阻器、電容器…等，於是便會增加降噪電路的面積。另外，由於電 阻器與電容器等外部元件容易因製程變異受影響，降噪電路的效能也會因此受影響。相較之下，於本實施例中，由於可程式降噪模組20中的可程式降頻電路22、可程式濾波電路24與可程式升頻電路26均可由數位濾波器來實現，因此便不需要設置額外的電路元件，使得系統整體PCB電路面積減小。
另外，由前述說明可知，用以實現可程式降頻電路22、可程式濾波電路24與可程式升頻電路26之數位濾波器其轉換係數可藉由編程來設計與調整，如此一來便能確保可程式降噪模組20所產生之雜訊抵消訊號N的取樣頻率等於經濾波處理之第二音訊訊號S2d”之取樣頻率。
舉另一例來說，若類比數位轉換器10的取樣頻率為64倍頻，而數位類比轉換器40的取樣頻率以及調變器60的取樣頻率為128倍頻。於此例中，可程式降頻電路22會將經轉換之第一音訊訊號S1d’降8倍頻，於是可程式濾波電路便可於8倍頻的取樣頻率下對第一音訊訊號S1d’進行濾波處理。於濾波處理完成後，可程式升頻電路26會將經濾波之第一音訊訊號S1d”升16倍以產生取樣率為128倍頻的雜訊抵消訊號N。
由於用以實現可程式降頻電路22、可程式濾波電路24與可程式升頻電路26，其設定參數與濾波器係數皆可調整，因此，即便類比數位轉換器10的取樣頻率不同於數位類比轉換器40以及調變器60的取樣頻率，本實施例所提供之主動式降噪系統也能夠確保可程式降噪模組20所產生之雜訊抵消訊號N的取樣頻率會等於經濾波處理之第二音訊訊號S2d”之取樣頻率。
值得注意地是，於本實施例中，用以實現可程式降頻電路22、可程式濾波電路24與可程式升頻電路26之數位濾波器，均採用低延遲濾波器實現，再加上所欲濾除的背景雜訊其頻率皆小於5KHz，因此於可程式降噪模組20的訊號處理過程中無須針對高頻頻帶作補償。少了用以補償高頻頻帶之高階數的FIR補償濾波器， 便能有效地降低主動式降噪系統整體的處理延遲及硬體複雜度。而於本實施例所提出之主動式降噪系統，所欲濾除之雜訊頻寬僅為2KHz，所以此低延遲、低複雜度濾波器設計，即可達到預期降噪效果，並且可大大降低電路實現成本。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明所提供之主動式降噪系統屬於數位主動式降噪系統。相較於傳統類比主動式降噪系統，發明所提供之主動式降噪系統能夠減少數十個被動元件的使用，大幅地縮小電路的面積。另外，本發明所提供之主動式降噪系統還具有以下優點： 首先，於本發明中，可程式降噪模組20是由低延遲濾波器來實現，因此於可程式降噪模組20的訊號處理過程中無須針對頻濾響應作補償，少了補償過程造成的傳輸延遲，便能有效地降低系統整體的傳輸延遲。
再者，於本發明中，由於用以實現可程式降噪模組之數位濾波器的轉換係數可藉由編程來設計與調整，進而調整降頻倍數與升頻倍數，提供了系統運作的彈性，另外也能讓類比數位轉換器端與數位類比轉換器端操作於不同的過取樣頻率，而不會影響到系統整體的訊號品質。
除此之外，就一般主動式降噪電路而言，針對其所欲濾除的雜訊，其頻寬約僅為2KHz。而於本發明中，在可程式降噪模組20的濾波處理過程裡，於頻寬為5KHz以下並不會有訊號衰減的情形，因此無需設置額外的電路架構來對訊號衰減做補償，也不影響濾波處理的效果。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (16)

  1. 一種主動式降噪系統，用以消除一特定頻寬內之噪音，包括：一類比數位轉換器，用以接收一第一音訊訊號，並以一過取樣的方式將類比之該第一音訊訊號轉換為數位之該第一音訊訊號；一可程式降噪模組，電性連接於該類比數位轉換器，用以對該第一音訊訊號進行訊號處理，以產生一雜訊抵消訊號；一第一升頻濾波補償電路，電性連接於一加法器，用以接收一第二音訊訊號，並對該第二音訊訊號進行濾波處理，其中該加法器亦連接於該可程式降噪模組；以及一數位類比轉換器，透過該加法器電性連接於該可程式降噪模組與該第一升頻濾波補償電路；其中該雜訊抵消訊號與經處理之該第二音訊訊號透過該加法器合成為一第三音訊訊號，該數位類比轉換器將數位之該第三音訊訊號轉換為類比之該第三音訊訊號。
  2. 如請求項1所述之主動式降噪系統，其中該雜訊抵消訊號之取樣頻率等於經濾波處理之該第二音訊訊號之取樣頻率。
  3. 如請求項2所述之主動式降噪系統，其中該可程式降噪模組對該第一音訊訊號進行降頻處理，且於降頻處理時，該可程式降噪模組根據一過取樣率來調整降頻的倍數。
  4. 如請求項1所述之主動式降噪系統，其中該可程式降噪模組包括：一可程式降頻電路，電性連接於該類比數位轉換器，用以對經轉換之該第一音訊訊號進行降頻處理；一可程式濾波電路，電性連接於該可程式降頻電路，用以對經降頻之該第一音訊訊號進行濾波處理；以及一可程式升頻電路，電性連接於該可程式濾波電路，用以 對經濾波之該第一音訊訊號進行升頻處理。
  5. 如請求項3所述之主動式降噪系統，其中該類比數位轉換器之取樣頻率不同於該數位類比轉換器之取樣頻率。
  6. 如請求項3所述之主動式降噪系統，其中該可程式降頻電路根據該類比數位轉換器之取樣頻率對經轉換之該第一音訊訊號進行降頻處理。
  7. 如請求項3所述之主動式降噪系統，其中該可程式升頻電路根據該數位類比轉換器之取樣頻率對經濾波之該第一音訊訊號進行升頻處理。
  8. 如請求項3所述之主動式降噪系統，其中該可程式降頻電路、該可程式濾波電路與該可程式升頻電路均由至少一低延遲濾波器所構成。
  9. 如請求項7所述之主動式降噪系統，其中該可程式濾波電路由至少兩個IIR濾波器所構成，且該些IIR濾波器之轉換係數均可程式化地調整。
  10. 如請求項8所述之主動式降噪系統，其中該些IIR濾波器為一陷波濾波器與一低通濾波器。
  11. 如請求項3所述之主動式降噪系統，其中該第一升頻濾波補償電路包括：一第一升頻電路，用以根據該數位類比轉換器之取樣頻率來對該第二音訊訊號進行升頻處理；以及一第一補償電路，電性連接該第一升頻電路，用以對經升頻之該第二音訊訊號進行補償。
  12. 如請求項10所述之主動式降噪系統，其中該第一升頻電路為一CIC濾波器，且該第一補償電路為一FIR濾波器。
  13. 如請求項2所述之主動式降噪系統，更包括： 一調變器，電性連接於該加法器與該數位類比轉換器之間，用以對該第三音訊訊號進行調變處理；其中，經調變處理之該第三音訊訊號會經由該數位類比轉換器轉換成類比之一音訊訊號。
  14. 如請求項2所述之主動式降噪系統，更包括：一第二降頻濾波補償電路，電性連接於該類比數位轉換器，用以對經轉換之該第一音訊訊號進行濾波處理。
  15. 如請求項13所述之主動式降噪系統，其中該第二降頻濾波補償電路包括：一第一降頻電路，用以對該第一音訊訊號進行降頻處理；以及一第二補償電路，電性連接該第一降頻電路，用以對經降頻之該第一音訊訊號進行補償。
  16. 如請求項1所述之主動式降噪系統，其中該特定頻寬為5kHz。
TW106124736A 2017-07-24 2017-07-24 主動式降噪系統 TWI648731B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106124736A TWI648731B (zh) 2017-07-24 2017-07-24 主動式降噪系統
US15/811,582 US10186249B1 (en) 2017-07-24 2017-11-13 Active noise cancellation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106124736A TWI648731B (zh) 2017-07-24 2017-07-24 主動式降噪系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI648731B true TWI648731B (zh) 2019-01-21
TW201909168A TW201909168A (zh) 2019-03-01

Family

ID=65011520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106124736A TWI648731B (zh) 2017-07-24 2017-07-24 主動式降噪系統

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10186249B1 (zh)
TW (1) TWI648731B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10945074B2 (en) 2019-06-07 2021-03-09 Cirrus Logic, Inc. Low-latency compensating audio filters using negative group delay
US11438697B2 (en) 2019-06-07 2022-09-06 Cirrus Logic, Inc. Low-latency audio output with variable group delay
CN111009254B (zh) * 2019-12-13 2022-06-10 恒玄科技(上海)股份有限公司 音频回声滤波系统及主动降噪系统
WO2022225521A1 (en) * 2021-04-22 2022-10-27 Google Llc Reduced complexity implementation for acoustic noise canceling

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201344677A (zh) * 2012-04-23 2013-11-01 Signal Technology Instr Inc 噪音抑制裝置
TWI458361B (zh) * 2010-09-14 2014-10-21 C Media Electronics Inc 降低環境噪音之系統、方法與應用之裝置
CN204993762U (zh) * 2015-09-15 2016-01-20 中山阿迪通电子科技有限公司 一种能主动式降噪耳机音质提升的装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1443498B1 (en) * 2003-01-24 2008-03-19 Sony Ericsson Mobile Communications AB Noise reduction and audio-visual speech activity detection
JP5564743B2 (ja) * 2006-11-13 2014-08-06 ソニー株式会社 ノイズキャンセル用のフィルタ回路、ノイズ低減信号生成方法、およびノイズキャンセリングシステム
JP5007561B2 (ja) * 2006-12-27 2012-08-22 ソニー株式会社 ノイズ低減装置、ノイズ低減方法、ノイズ低減処理用プログラム、ノイズ低減音声出力装置およびノイズ低減音声出力方法
JP5401759B2 (ja) * 2007-01-16 2014-01-29 ソニー株式会社 音声出力装置、音声出力方法、音声出力システムおよび音声出力処理用プログラム
US8094046B2 (en) * 2007-03-02 2012-01-10 Sony Corporation Signal processing apparatus and signal processing method
JP5957810B2 (ja) * 2011-06-06 2016-07-27 ソニー株式会社 信号処理装置、信号処理方法
JP6604376B2 (ja) * 2015-04-17 2019-11-13 ソニー株式会社 信号処理装置、信号処理方法、及びプログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI458361B (zh) * 2010-09-14 2014-10-21 C Media Electronics Inc 降低環境噪音之系統、方法與應用之裝置
TW201344677A (zh) * 2012-04-23 2013-11-01 Signal Technology Instr Inc 噪音抑制裝置
CN204993762U (zh) * 2015-09-15 2016-01-20 中山阿迪通电子科技有限公司 一种能主动式降噪耳机音质提升的装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201909168A (zh) 2019-03-01
US20190027126A1 (en) 2019-01-24
US10186249B1 (en) 2019-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI648731B (zh) 主動式降噪系統
US10650797B2 (en) Real-time acoustic processor
US8611551B1 (en) Low latency active noise cancellation system
US8848935B1 (en) Low latency active noise cancellation system
KR101393756B1 (ko) 디지털 필터 회로, 디지털 필터 프로그램 및 노이즈 캔슬링시스템
US8953813B2 (en) Reduced delay digital active noise cancellation
EP2793225B1 (en) Bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
US10115386B2 (en) Delay techniques in active noise cancellation circuits or other circuits that perform filtering of decimated coefficients
US6717537B1 (en) Method and apparatus for minimizing latency in digital signal processing systems
GB2455828A (en) Noise cancellation system with adaptive filter and two different sample rates
KR20080041589A (ko) 노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬 방법
GB2455821A (en) Active noise cancellation system with split digital filter
JP2014504377A (ja) 適応ノイズキャンセレーション
JP6609698B2 (ja) 歪みを制限するためのシステムおよび方法
US9369798B1 (en) Internal dynamic range control in an adaptive noise cancellation (ANC) system
GB2492983A (en) Noise-cancelling system with split ANC filter
US11107453B2 (en) Anti-noise signal generator
CN111801727B (zh) 具有可选择采样率的主动噪声消除（anc）系统
JP2018531557A6 (ja) 歪みを制限するためのシステムおよび方法
US20140112491A1 (en) Method and Apparatus for a Configurable Active Noise Canceller
CN109327768B (zh) 主动式降噪系统
GB2455823A (en) Active noise cancellation filter cut-off frequency adjusted in accordance with magnitude of filter output signal
US10972123B1 (en) Signal processing structure
CN111565343A (zh) 一种数字降噪的音频补偿方法、系统、装置及耳机
US10783870B1 (en) Audio playback device and method having noise-cancelling mechanism