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文檔簡介
1、音頻主動降噪系統(tǒng)的輸入兩路信號:第一路是有用信號和噪聲的疊加,第二路是參考噪聲。根據(jù)自適應(yīng)VSSLMS算法,降噪系統(tǒng)利用第二路的參考噪聲抵消第一路中的噪聲并輸出有用信號。相對于被動降噪而言,主動降噪能夠根據(jù)輸入信號的變化調(diào)整自身的參數(shù),更有效地去除噪聲。相比于經(jīng)典濾波器(高通、低通等),主動降噪系統(tǒng)的自適應(yīng)濾波器能夠去除與有用信號同頻的噪聲。
音頻主動降噪系統(tǒng)在移動終端上應(yīng)用較廣泛,例如摩托的麗音、三星的diamond voi
2、ce、蘋果的MicPhone array等。這些技術(shù)大都是在串行計算的ARM平臺上處理語音信號且信號采樣率只有8KHz。人能夠聽到的音頻頻率范圍是20Hz到20KHz。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理,系統(tǒng)的最低采樣頻率應(yīng)該是音頻頻率的兩倍,即40KHz。移動終端上的主動降噪系統(tǒng)并不能滿足這一條件。本文提高了音頻的采樣頻率到了48KHz,使得主動降噪系統(tǒng)能夠采集到所有人耳聽到的音頻信號,提高音頻的可懂度、明亮度、清晰度。當采樣率為48KHz時,AR
3、M平臺由于計算性能較弱,無法處理這樣信號。為了能夠處理采樣率較高的音頻信號,本文主動降噪系統(tǒng)是以復(fù)雜度較低的VSSLMS算法為核心并且選用并行計算的FPGA平臺來開發(fā)的。本文主動降噪系統(tǒng)中加入了校正功能,能夠在系統(tǒng)啟動時自動校正系統(tǒng)。通過分析,降噪系統(tǒng)的輸出信噪比提高最大可達15dB,最大增益是17dB。
本文首先研究了自適應(yīng)算法,包括LMS算法和VSSLMS算法。VSSLMS算法是研究重點。VSSLMS算法有步長遺傳因子、瞬
4、時誤差能量的權(quán)值、算法收斂步長的最大值、算法收斂步長的最小值等參數(shù)。通過Matlab仿真和分析,發(fā)現(xiàn)了這些參數(shù)大都是通過收斂步長來間接影響系統(tǒng)的性能。
其次,重點研究了一般的降噪系統(tǒng)并設(shè)計了以VSSLMS算法為核心的主動降噪系統(tǒng)。本文的主動降噪系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。主動降噪系統(tǒng)的硬件平臺是由 FPGA芯片和wm8731音頻芯片共同組成。運行于硬件平臺上的軟件系統(tǒng)是通過 Quartus II設(shè)計的VerilogHDL程序,
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