使用分段频率相关相位抵消的噪声消除的制作方法

本申请总体上涉及电子和自动噪声消除技术。更具体地，本申请涉及一种噪声消除技术，其在多个频谱段产生频率相关的抗噪声分量，为系统和应用精确计算。

背景技术：

1、几十年来，科学家和工程师一直致力于电子自动噪声消除(anc)问题。波传播的基本物理现象表明，有可能产生与噪声信号相位相差180度的“抗噪声”波，并通过相消干涉完全消除噪声。这对于简单、重复、低频的声音相当有效。然而，对于动态的、快速变化的声音，或者包含较高频率的声音，效果并不好。

2、当前最佳的系统(使用前馈和反馈相结合的混合设计)可以减少频率高达2khz的重复噪声(如引擎或风扇)，其使用lms(最小均方)自适应滤波的变体，通过重复估计传递函数来产生抗噪声信号，从而在输出端产生最小的实际噪声。虽然各大公司继续加大投入以改善自动噪声消除的效果，但似乎都关注于改进现有技术上。此外，尽管有更大的处理能力，但使用各种自适应滤波器的自动噪声消除的频率上限低于大约4khz，信号衰减能力在10db至30db之间。

技术实现思路

1、与传统方法相比，所公开的系统能够以市场上常见的处理速度实时消除离线模式下的几乎任何频率范围，并且至少消除整个音频频谱，比当前使用的方法更加有效。

2、处理速度和计算能力持续快速增长(例如，摩尔定律自1965年以来一直适用)。一些商业和军事市场对成本不太敏感(与大多数消费品应用相比)，因而可以接受当前最高速度/功率的较高成本。此外，量子计算的巨大优势正在显现。因此，我们设想并在此介绍了所公开的系统和方法的实施例，这些实施例预计随着时间的推移将变得越来越具有商业可行性。在本申请中，为了简单起见，我们将实施例的数量尽量减少，只介绍五个主要实施例，其由实现本发明的无数应用所需的最少数量的不同硬件系统结构定义。硬件系统结构是本发明的一部分，因其以特定的方式与我们所称的“核心引擎”信号处理方法的变体相结合。所述五个实施例的基本要素如图1-5所示。概括地说，所述五个实施例可以描述为：空气中系统；通讯和个人使用系统；离线信号处理系统；加密/解密系统；和信号特征识别、检测和接收系统。

3、所公开的技术实时构建、利用和应用整个信号频谱所需的精确抗噪声。该系统/算法是灵活的，满足应用所需的更高或更低的分辨率和控制(或者实际操作中，对部署本发明的产品工程师给定处理能力成本限制或其他限制因素)。将这种通用而有效的技术集成到特定的硬件和软件系统结构中对多种应用都有帮助。我们根据迄今为止设想的系统结构将它们大致分为五个领域：空气中系统；通讯和个人使用系统；离线信号处理系统；加密/解密系统；和信号特征识别、检测和接收系统。最好考虑这个代表系统潜力的列表，因其不旨在限制本申请的范围。

4、除了在音频频谱中有用之外，所公开的技术也可以用于电磁信号。因此，所公开的技术能够使用目前市场上可买到的处理器，实时消除离线模式下的几乎任何频率范围，并且至少消除整个音频频谱。预计随着处理器速度的增加，或者通过集成多个处理器的功率，利用本发明可以实时处理任何电磁信号。

5、该算法通过计算系统或应用的理想抗噪声来单独处理离散的频率段，从而大大提高整个音频频谱的噪声消除性能。事实上，这种算法可以在离线和信号处理应用中成功地消除整个音频频谱。该算法在耳机和空气中系统的音频频谱中更加有效，可以处理比正在部署的任何其他系统更高的频率。处理离散的频率段(并允许频率范围或频带被分组在一起，如下所述)可以定制算法，从而对于音频频谱中或音频频谱之外的任何特定应用都具有良好效果。

6、处理离散频率段能够为动态噪声源创建抗噪声，其中动态噪声源随时间快速变化。(目前市场上使用的方法仅限于周期性、稳态类型的声音，如引擎噪声。)处理离散频率段也减少了对耳机/入耳式耳机中多个输入麦克风的需求。

7、在音频应用中，该算法还减少了麦克风噪声消除所需的麦克风数量，以及对用于从环境噪声中识别目标语音的复杂“波束形成”算法的需要。这对于通讯耳麦尤其如此，因为当以较小的延迟调整(也许利用无源元件来提供所需的延迟)将其添加到麦克风输入信号时，为耳机创建的抗噪声也能有效地消除不需要的信号。如果需要，可以调整反馈处理并将其存储在预置中。

8、无论是在产品开发阶段还是在大规模生产中，校准模式都减少了对各种物理系统进行昂贵的系统调谐的需求。

9、在算法版本中使用频带或范围具有多种优势，包括：

10、i.减少所需的处理能力和内存量；

11、ii.方便快捷地最大化特定应用的系统性能；

12、iii.允许为各种类型的噪声、环境等创建和部署预置；

13、iv.允许使用该算法来增强噪声环境中特定信号的清晰度。从而可以将该算法部署用于助听器(例如，在嘈杂的餐馆中更好地识别语音)、音频监视应用(从环境噪声中解析语音)、识别网络上或噪声场中的设备特征、或加密/解密应用。

14、基于本文的描述，其他应用领域将变得显而易见。本
技术实现要素：
中的描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本申请的范围。

技术特征：

1.一种音频装置中嵌入的噪声抑制系统的校准方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括所述噪声抑制系统将抗噪声信号输出到所述音频装置输出的信号流中，其中使用所述系统偏移时间构建所述抗噪声信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述已知信号的空气传播时间进一步包括

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定系统传播时间进一步包括

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在所述音频装置采集所述已知信号之后但是在将所述已知信号输入所述噪声抑制系统之前，改变所述已知信号。

7.根据权利要求3所述的方法，进一步包括

技术总结
通过获取数字化噪声信号并使用数字处理器电路将获取的噪声信号细分成不同的频带段，从而产生多个分段噪声信号，来执行在具有被称为噪声的无用信号的信号流中的噪声抑制。然后，对于每个分段噪声信号，单独通过处理器将所述分段噪声信号时移一定的量，所述量取决于所述分段噪声信号的选定频率，从而产生多个移位分段噪声信号。应用于每个噪声段的精确时移考虑了该段的频率内容和系统处理时间。对每个分段噪声信号分别应用幅度缩放。然后，组合经移位和幅度缩放的分段噪声信号以形成复合抗噪声信号，将该复合抗噪声信号输出到信号流中，以通过相消干涉来抑制噪声。

技术研发人员：尤金·希格里夫,让·克洛德·朱诺
受保护的技术使用者：消音器设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15