噪声消除的系统和方法_2

文档序号:9693326阅读:来源:国知局
,例如128 X Fs、64 X Fs、48 XFs、24XFs或任何合适的速率。AFE的输出来自输入信号。在数字域,该衍生的信号通过积 分器和低通滤波被转换成实际值。滤波器的群时延是质量和过滤器的结构的函数,并且可 W是任何内容,例如2.5至llFs或甚至更多。对于如本文所指出的某些ANC系统,所关注的实 际频率内容是在低频带内,并且目标Fs可W是2曲Z,运意味着通过传统ADC的延迟可很高。
[0020] 在一些实施例中,本文中所描述的ANC系统使用在512xFs允许的过采样西格玛德 尔塔调制器,其中Fs是采样率工作,并且在一些实施例中可为2k化。对运里所描述的ANC系 统,过采样是在显著大于奈奎斯特频率(2倍的输入信号带宽)的频率采样输入噪声信号的 操作。过采样减小感兴趣的频带的量化噪声。使用快速抽取滤波器,调制器的输出被抽选至 目标Fs速率,运在一个示例实施例中可是第Ξ阶SINC-1滤波器组。对于本文中所描述的ANC 系统,抽取是从过采样速率降低数据速率,而不会丢失信息或大量信息的操作。通过在采样 周期结束之前的适当时间启动过采样Σ-Δ调制器和具有随后的快速抽取器,系统(即使是 高品质的数字过滤器)可W实现通过ADC的低级延迟,因为最终延迟将由抽取来确定。
[0021] 在一个特定的示例系统中,ANC系统包括模数变换器,将声信号转换成数字样本。 数字样本由输送层输送,典型地包括一对时钟缓冲器、数字信号处理器。该数字信号处理器 产生表示数字化声信号的相移版本的数字信号。该数字信号由时钟缓冲器输送到数模转换 器,其产生表示声音信号的相移版本,并具有经选择W取消由ANC系统监控的声音信号的至 少一部分的相移。在一个特定示例中,被取消的声信号的一部分是在声信号的低端频率内, 并且可W例如通过低于500Hz的频带限定。
[0022] 如将在下面更详细地描述,模数转换器增加预测的延迟到采样的声信号。同样地, 模数转换器和数字信号处理器之间的输送层添加其他可预见的延迟。数字信号处理器可W 增加选择的延迟到采样的声信号,和传输层和数模转换器可W增加可预测的样本延迟。给 定延迟的可预测性,数字信号处理器可W增加经选择由信号链的预测延迟推进取消信号的 相移,并由此控制被引入到被监视的声学环境的声抵消信号的相位。
[0023] 本公开描述的主题的一个或多个实施方式的细节阐述于附图和W下说明中。尽管 在本公开内容提供的示例主要在ANC系统的方面描述,本文所提供的概念可W适用于其他 类型的噪声取消和音频处理。其它特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求书变得显 而易见。
【附图说明】
[0024] 图1A是安装在汽车的客舱中的有源噪声消除系统的示意图。
[0025] 图1B是示出如本文所述的噪声消除设备的系统方框图。
[0026] 图1C是数字信号处理器的一个实施例的框图,用于在图1B的系统中。
[0027] 图2W图形描述噪声消除扬声器和噪声传感器之间的距离的示例。
[0028] 图3描述本文中描述的ADC的延迟。
[0029] 图4A描述在图1的有源噪声消除系统中使用的类型的示例ADC。
[0030] 图4BW图形描述在图4A所示的ADC的采样处理。
[0031] 图5W图形描述处理和排列数据的方法。
[0032] 图6W图形描述用于处理和排列数据单个采样周期W及排列输出流中数据序列的 方法的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0033] W下的说明针对某些实现,用于说明本公开的创新性方面的用途。然而,本领域的 普通技术人员将容易认识到,本文的教导可多种不同的方式被应用。所描述的实现可 在任何设备,装置或可W被配置为监视的声学噪声的系统中实现。更具体地,可W设想,所 描述的实施方式可W包括在或与各种电子设备相关联,诸如(但不限于):音响、移动电话、 个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、平板电脑、数字媒体播放器(诸如,MP3播放 器)、摄像机、游戏机、DVD播放机、CD播放机、VCR和各种其他设备。本文的教导也可W在其它 应用中使用。因此,本教导并不意在限于仅在附图中描述的实施方式,而是具有广泛的适用 性,运对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。
[0034] 图1A是安装在汽车的客舱中的有源噪声消除系统的示意图。具体地,图1A示出有 源噪声消除系统(ANC)IOO,其包括数据处理系统102和一组传感器和位于车辆的客舱内的 噪声消除发生器,在该实施例中是一辆汽车的驾驶室。该系统100包括多个不同的传感器。 所述传感器包括机舱麦克风106、轮舱传感器104和发动机传感器110。同样在图1A中示出噪 声消除系统100包括多个噪声抵消声波发生器112。噪声抵消声波发生器112定位在汽车的 客舱的内部和定位,使它们能抵消在机舱的内部环境中产生噪声的噪声源的影响。在一个 实施方式中,噪声消除发生器是声学声发生器,一般产生低频的声信号的低音扬声器,W及 能够产生中档和高频声信号的一系列中档和高音扬声器。
[0035] 对于在图ΙΑ中所描绘的噪声消除系统100,车轮W及传感器104被定位在汽车的车 轮中,W及当车轮滑过车是骑跨的表面时,他们感测产生的噪声。从作用在车轮上的冲击和 振动产生的声信号由车轮W及传感器104感测,并且该信息由信号处理系统102用于产生反 作用信号,其取消或减少由轮对路面上移动所产生的噪声。典型地,该消除信号是用于降低 车轮内产生的噪声强度的相位调节的声信号。其它传感器包括发动机传感器110,其可W是 收集发动机的噪声,并提供该噪声作为信号输入到信号处理器102的麦克风。在替代实现方 式中,发动机传感器110可W是一个传感器,其生成关于某些数据发动机的工作特性(诸如, 每分钟(rpm)转速)和其他信息。该特性信息可W被提供给信号处理器102和用在信号处理 器102内执行的软件模型中,W产生将由具有由传感器110所测量的特性的工作发动机中产 生的声音模型。
[0036] 图1B示出了如本文所述的噪声消除系统的一个例子。具体地,图1B示出在图1A中 所描绘的噪声消除系统100的一个实施例的功能框图。麦克风106、取消扬声器112和信号处 理器102。信号处理器102包括可选的前置放大器122、具有编解码器的模数转换器124、数字 信号处理器128和数模转换器130。
[0037] 该噪声消除系统100可W操作W使用麦克风而采样声信号106。声信号可W穿过可 选的前置放大器122,其调整由模数转换器124处理的信号。模数字转换器124可W例如是离 散ADC,并且在一个实施例中是由本受让人制造并销售的ADAU1977。可替换地,ADC可W是嵌 入式ADC或任何其它适当的模数转换器(ADC)。该ADC可W包括或禪合输入放大器。输入放大 器可W被选择用于不同的模拟输入,并且可W包括可编程增益放大器(PGA)、麦克风偏压发 生器、差分输入放大器、单端输入放大器、伪差分输入放大器、可变增益放大器(VGA)、低噪 声放大器(LNA)。任何合适类型的放大器也可W使用,包括(但不限于)A类、B类、AB类、G类、D 类或Η类型放大器。任选地,ADC可W禪接到外部麦克风放大器和提供用于音频信号的线。在 所描绘的实施例中,ADC 124包括编解码器。除其他事项外,该编解码器可W充当时钟缓冲 器,用来收集由麦克风106捕获的声音信号的数字转换模拟样本和保持运些数字信号为传 输到DSP 128。在ADC 124和DSP 128之间的连接受到传输层的影响。传输层可W包括时钟控 制缓冲器132,经过从ADC 124延伸到DSP 128总线同步地传送数字化样本。在一个实施方式 中,传输层可W是由ADC 124产生和由编解码器126编码的位流。比特流通过总线被从ADC 124传输到DSP 128。传输层可W具有多个信道,并在每个相应通道上由一个ADC或从一个麦 克风传输数据。多个信道可W由传输层携带到DSP 128。缓冲器132是根据时钟周期传输位 的时钟缓冲器。帖信号可W定帖与某个传送周期相关联的位,运对于本实施例是采样周期。 采样周期是用于采样噪声信号的周期,用于捕获需要产生抵消信号的数据的目的。在一个 实施例中,采样周期为2Κ化。在一些实施例中,数字传输层是多通道数字音频传输协议层, 并且可W例如是125、428、了01、并行数据、1^¥05、5?0伴、5〇1111抓^6、蓝牙或字节级传输。
[0038] 该
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