一种主动降噪方法、系统及相关装置与流程

1.本技术涉及主动噪声控制技术领域，特别是涉及一种主动降噪方法、系统及相关装置。

背景技术：

2.随着汽车噪声控制领域的技术不断发展，越来越多的量产车型搭载了针对车内噪声的主动降噪技术。其中，工作原理是通过降噪系统产生与外界噪声声波幅值相等、相位相反声波，从而将外界噪声中和，实现降噪的效果。
3.然而，车内噪声往往是两种声音类型的叠加，一种为发动机噪声、路噪、风噪等需要去除的噪声，一种为音乐、音效声等需要保留的声音。现有的车内主动降噪技术无法区分车内的声音类型，在降噪过程中会抵消和衰减噪声之外的其他声音，从而影响车内驾驶人员或乘客的体验感。

技术实现要素：

4.本技术主要解决的技术问题是提供一种主动降噪方法、系统及相关装置，能够改善降噪效果，并节省降噪成本。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种主动降噪方法，所述主动降噪方法应用于车辆，所述车辆中包含多个扬声器和至少一个麦克风，所述主动降噪方法包括：获得每个所述麦克风所采集到的当前音频信号、以及每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号；其中，所述第一扬声器集合中的所有所述扬声器与对应的所述麦克风之间的传递误差不大于阈值；且所述传递误差越大，与所述传递误差相关的所述扬声器对所述麦克风的低频影响越小；基于每个所述麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号；基于所述误差音频信号获得降噪音频信号。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种主动降噪系统，包括：第一获得模块，用于获得每个所述麦克风所采集到的当前音频信号、以及每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号；其中，所述第一扬声器集合中的所有所述扬声器与对应的所述麦克风之间的传递误差不大于阈值；且所述传递误差越大，与所述传递误差相关的所述扬声器对所述麦克风的低频影响越小；第二获得模块，用于基于所有所述麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号；第三获得模块，用于基于所述误差音频信号获得降噪音频信号。
7.为解决上述技术问题，本技术采用的又一个技术方案是：提供一种电子设备，包括相互耦接的存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器用于执行所述程序指令以实现上述技术方案中所述的主动降噪方法。
8.为解决上述技术问题，本技术采用的又一个技术方案是：提供一种存储装置，存储
有能够被处理器运行的程序指令，所述程序指令用于实现上述技术方案中所述的主动降噪方法。
9.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术提出的主动降噪方法在对车内噪声进行降噪的同时可以有效保留车内的有效声音。另外，通过对车内扬声器与麦克风的组合进行筛选以获得需要进行音频补偿的扬声器与麦克风组合，可以有效简化降噪过程，并提高车内主动降噪的效率。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1是本技术主动降噪方法一实施方式的流程示意图；图2是步骤s101之前一实施方式的流程示意图；图3是本技术主动降噪系统一实施方式的结构示意图；图4是本技术电子设备一实施方式的结构示意图；图5是本技术提出的存储装置一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
11.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
12.请参阅图1，图1是本技术主动降噪方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：s101：获得每个麦克风采集到的当前音频信号、以及每个麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应麦克风处的混合音频信号。
13.步骤s101之前包括：针对每个麦克风，从所有扬声器中筛选出对应的第一扬声器集合。请参阅图2，图2为步骤s101之前一实施方式的流程示意图，具体实施过程包括：s201：获得车内每个扬声器与每个麦克风之间的传递误差。
14.具体地，步骤s201的实施过程包括：响应于车辆处于静止状态，即车内无发动机噪声、路噪、风噪等噪声。当车辆中的所有扬声器分别发出第一噪声信号时，获得车辆中每个麦克风所采集到的第二噪声信号。具体地，在所有扬声器分别发出第一噪声信号之前，设置预定频率的白噪声信号，对该白噪声信号进行低通滤波处理以获得第一噪声信号。其中，第一噪声信号的信号频率低于预设截止频率。在本实施方式中，预设截止频率为500hz，当然在其他实施方式中，预设截止频率也可以根据实际情况而设置。进一步地，将第一噪声信号发送至车内的所有扬声器，并每次由一个扬声器发出第一噪声信号；此时，将每个麦克风采集到第一噪声信号作为第二声音信号。基于车内设置有多个麦克风和多个扬声器，每个麦克风针对每个扬声器都会采集获得一个第二噪声信号。
15.进一步地，基于第一噪声信号和第二噪声信号获得每个扬声器与每个麦克风之间
的传递误差。具体地，首先获取每个扬声器与每个麦克风之间的传递函数。其中，获取扬声器与麦克风之间的传递函数可通过现有技术实现，在此不进行过多阐述。进一步地，将上述传递函数与该传递函数对应扬声器发出的第一噪声信号进行卷积运算以获得第三噪声信号。在获得第三噪声信号之后，根据上述传递函数对应的麦克风采集到的对应第二噪声信号和第三噪声信号获得第四噪声信号。其中，第四噪声信号为第二噪声信号中不包含第三噪声信号的部分。最终，将第四噪声信号与第二噪声信号的比值作为传递误差。通过计算每个扬声器与每个麦克风之间的传递误差有助于筛选出低频影响较大的扬声器与麦克风组合。
16.举例说明，获取第k个扬声器与第i个麦克风之间的传递误差的步骤包括：控制第k个扬声器发出第一噪声信号，并获取此时第i个麦克风采集到的第二噪声信号。获取第k个扬声器与第i个麦克风之间的传递函数，将该传递函数与第k个扬声器发出的第一噪声信号进行卷积以获得第三噪声信号。将第二噪声信号中不包含第三噪声信号的部分作为第四噪声信号，将第四噪声信号与第二噪声信号的比值作为第k个扬声器与第i个麦克风之间的传递误差。
17.在一实施方式中，计算n时刻第k个扬声器与第i个麦克风之间的传递误差errorh
ik
的公式如下：上式中，i为车内麦克风的数量，k为车内扬声器的数量，micwhitenosiei(n)表示第i个麦克风采集到的第二噪声信号，h
ik
(n)表示第k个扬声器对应第i个麦克风的传递函数，
⊗
表示卷积运算符号，filterwhitenosie(n)表示第一噪声信号，h
ik
(n)
⊗
filterwhitenosie(n)表示第三噪声信号。
18.s202：基于与麦克风相关的所有传递误差筛选获得第一扬声器集合。
19.具体地，步骤s202的实施过程包括：针对每个麦克风，基于与麦克风相关的所有传递误差筛选获得第一扬声器集合。其中，第一扬声器集合中的所有扬声器相对当前麦克风的传递误差不大于阈值，即将小于或等于阈值的传递误差对应的扬声器作为第一扬声器集合；并且，传递误差越大，与传递误差相关的扬声器对对应的麦克风的低频影响越小。在本实施方式中，上述阈值的取值范围在0到1之间，具体数值可以根据实际需求而定。通过将传递误差与阈值进行对比有助于筛选出对对应麦克风低频影响较大的扬声器，以助于后续降低dsp（digital signal processing，数字信号处理）芯片的运算量，提高主动降噪的效率。
20.需要说明的是，在整个主动降噪方法中，只需要进行一次筛选获得第一扬声器集合的步骤。
21.进一步地，本实施方式中，步骤s101的具体实施过程包括：获得每个麦克风采集到的当前音频信号，该当前音频信号包括当前麦克风可采集到的车内所有声音信号。
22.进一步地，获得每个麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应麦克风处的混合音频信号。具体过程包括：首先获得每个麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器与对应麦克风之间的第一传递函数集合。其中，获取传递函数可通过现有技术实现，在此不进行过多阐述。进一步地，针对每个麦克风，将麦克风对应第一传递函数集合中的传递函数与对应的扬声器发出的原始音频信号进行卷积运算，将所
有卷积后的结果进行叠加以获得每个麦克风采集到的对应的混合音频信号。其中，在本实施方式中原始音频信号为车内的音乐声或音效声等不需要进行主动降噪处理的声音，并且该原始音频信号经过调音处理。
23.在一实施方式中，计算n时刻第i个麦克风处的混合音频信号micsoundi(n)的公式如下：上式中，h
ij
(n)表示第j个扬声器与第i个麦克风的传递函数，
⊗
是卷积运算符，spksoundj(n)表示第j个扬声器发出的原始音频信号，j是第一扬声器集合中扬声器的总数。
24.需要说明的是，在实际应用中，可以先获取当前音频信号再获取混合音频信号，也可以先获取混合音频信号再获取当前音频信号。
25.s102：基于每个麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号。
26.步骤s102的实施过程包括：根据上述步骤s101可知，每个麦克风的当前音频信号包括车内可采集到所有声音。结合前馈fxlms自适应算法中误差音频信号的计算方法，可以基于每个麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号；即针对每个麦克风，将麦克风采集到的当前音频信号中不包含对应混合音频信号的部分作为误差音频信号，以助于在后续的降噪过程中保留车内不需要进行降噪的声音，进一步优化降噪效果。
27.在一实施方式中，结合步骤s101中混合音频信号micsoundi(n)的计算公式，计算第i个麦克风的误差音频信号errori(n)的公式如下：上式中，micsumi(n)表示第i个麦克风采集到的当前音频信号。
28.s103：基于误差音频信号获得降噪音频信号。
29.具体地，步骤s103的实施过程包括：在获得的每个麦克风的误差音频信号errori(n)之后，利用误差音频信号errori(n)确定最优控制参数，并基于最优控制参数实时计算出降噪音频信号。进一步地，将该降噪音频信号发送至降噪模块以发出降噪声波从而实现主动降噪。降噪模块的数目以及安装位置可以根据实际情况而设置，以达到更好的降噪效果。具体地，将获取的每个麦克风的误差音频信号errori(n)代入前馈fxlms自适应算法中，以计算获得降噪音频信号，具体过程不作详细阐述。另外，在本实施方式中，降噪模块可以为降噪扬声器，用于发出与噪声声波幅值相等、相位相反的降噪声波以抵消噪声。
30.本技术提出的主动降噪方法在对车内噪声进行降噪的同时可以有效保留车内的有效声音。另外，通过对车内扬声器与麦克风的组合进行筛选以获得需要进行音频补偿的扬声器与麦克风组合，可以有效简化降噪过程，并提高车内主动降噪的效率。
31.在一实施方式中，在实际对车内进行主动降噪过程中，车内麦克风采集到的当前音频信号还包括降噪模块发出的降噪音频信号，因此步骤s101中车内第i个麦克风采集到
的当前音频信号micsumi(n)可由如下公式计算得到：上式中，micnoisei(n)表示第i个麦克风采集到的车内噪声，micsoundi(n)表示第i个麦克风采集到的混合音频信号，micantinoisei(n)表示第i个麦克风采集到的降噪音频信号。
32.进一步地，前馈fxlms自适应算法中，误差音频信号errori(n)的计算公式如下所示：结合上述公式以及步骤s101中混合音频信号的micsoundi(n)计算公式即可获得步骤s102中去除混合音频信号后的误差音频信号errori(n)，以助于在对车内噪声进行主动降噪的过程中，保留部分无需进行降噪的声音。
33.在又一实施方式中，在初始时刻对车内噪声进行降噪时，通过将车内麦克风可以采集到的所有声音作为误差音频信号，并基于前馈fxlms自适应算法获得初始降噪音频信号，由车内的降噪模块发出初始降噪音频信号。然后执行上述实施例中的步骤s102-s103，以对初始降噪音频信号进行实时更新，并改善降噪效果。
34.在又一实施方式中，车内的部分扬声器和降噪模块都可以发出降噪音频信号，以实现对车内的主动降噪。具体地，车内的扬声器可分为第一类扬声器和第二类扬声器。其中，第一类扬声器可用于发出经过调音处理后的原始音频信号，第二类扬声器可用于发出经过调音处理后原始音频信号和降噪音频信号。当获得降噪音频信号后，将降噪音频信号发送至第二类扬声器和/或降噪模块，由第二类扬声器和/或降噪模块发出降噪声波，以实现车内的主动降噪。
35.当车内扬声器分为第一类扬声器和第二类扬声器时，步骤s202中计算n时刻第i个麦克风处的混合音频信号的micsoundi(n)公式则如下：上式中，p为第一扬声器集合中第一类扬声器的总数，q为第一扬声器集合中第二类扬声器的总数，h
ip
表示第p个第一类扬声器与第i个麦克风的传递函数，h
iq
表示第q个第二类扬声器与第i个麦克风的传递函数，spksound
p
(n)表示第p个第一类扬声器发出的原始音频信号，spksoundq(n)表示第q个第二类扬声器发出的原始音频信号。
36.进一步地，结合步骤s102中第i个麦克风的误差音频信号errori(n)的计算公式，响应于车内扬声器分为第一类扬声器和第二类扬声器，那么在本实施方式中，计算第i个麦克风的误差音频信号errori(n)的公式如下：本发明还提出一种主动降噪系统，具体请参阅图3，图3为本技术主动降噪系统一实施方式的结构示意图。本技术提出的主动降噪系统包括：第一获得模块10、第二获得模块20和第三获得模块30。其中，第一获得模块10用于获得每个麦克风所采集到的当前音频信
号、以及每个麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应麦克风处的混合音频信号。其中，第一扬声器集合中的所有扬声器与对应的麦克风之间的传递误差不大于阈值；且传递误差越大，与传递误差相关的扬声器对对应麦克风的低频影响越小。具体地，获得混合音频信号的步骤包括：获得每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器与对应所述麦克风之间的第一传递函数集合；针对每个所述麦克风，将所述麦克风对应所述第一传递函数集合中的所述传递函数与对应的所述扬声器发出的所述原始音频信号进行卷积运算，将所有卷积后的结果进行叠加以获得每个所述麦克风对应的所述混合音频信号。
37.第二获得模块20用于基于每个麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号。具体地，针对每个麦克风，将麦克风采集到的当前音频信号中不包含对应混合音频信号的部分作为误差音频信号。
38.第三获得模块30用于基于误差音频信号获得降噪音频信号。
39.其中，本技术提出的主动降噪系统中还包括筛选模块12，该筛选模块与第一获得模块10耦接，用于在获得每个麦克风采集到的当前音频信号、以及每个麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应麦克风处的混合音频信号之前，针对每个麦克风，从所有扬声器中筛选出对应的第一扬声器集合。
40.本技术提出的主动降噪系统中，还包括与筛选模块12相互耦接的传递误差计算模块14。传递误差计算模块14用于响应于车辆处于静止状态，车辆中多个扬声器分别发出第一噪声信号时，获得车辆中任一麦克风所采集到的第二噪声信号。其中，第一噪声信号的信号频率低于预设截止频率。基于第一噪声信号和第二噪声信号获得每个扬声器与每个麦克风之间的传递误差。具体的，通过获取每个扬声器与每个麦克风之间的传递函数，将传递函数与对应扬声器发出的第一噪声信号进行卷积运算以获得第三噪声信号。根据传递函数对应麦克风采集到的第二噪声信号和第三噪声信号获得第四噪声信号。其中，第四噪声信号为第二噪声信号中不包含第三噪声信号的部分。将第四噪声信号与第二噪声信号的比值作为传递误差。
41.针对每个麦克风，筛选模块12基于与麦克风相关的所有传递误差筛选获得第一扬声器集合。其中，第一扬声器集合中的所有扬声器相对当前麦克风的传递误差不大于阈值。
42.请参阅图4，图4为本技术电子设备一实施方式的结构示意图，该电子设备包括相互耦接的存储器50和处理器60，存储器50中存储有程序指令，处理器60用于执行程序指令以实现上述实施方式中的主动降噪方法的步骤。具体地，电子设备包括但不限于：台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、服务器等，在此不做限定。此外，处理器60还可以称为cpu（center processing unit，中央处理单元）。处理器60可能是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。处理器60还可以是通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit, asic）、现场可编程门阵列（field-programmable gate array，fpga），或者其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。另外，处理器60可以由集成电路芯片共同实现。
43.请参阅图5，图5为本技术提出的存储装置一实施方式的结构示意图，该存储装置70存储有能够被处理器运行的程序指令80，程序指令80用于实现上述任一实施方式中的主
动降噪方法。
44.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种主动降噪方法，其特征在于，所述主动降噪方法应用于车辆，所述车辆中包含多个扬声器和至少一个麦克风，所述主动降噪方法包括：获得每个所述麦克风所采集到的当前音频信号、以及每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号；其中，所述第一扬声器集合中的所有所述扬声器与对应的所述麦克风之间的传递误差不大于阈值；且所述传递误差越大，与所述传递误差相关的所述扬声器对所述麦克风的低频影响越小；基于每个所述麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号；基于所述误差音频信号获得降噪音频信号;其中，获得每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号的步骤，包括：获得每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器与对应所述麦克风之间的第一传递函数集合；针对每个所述麦克风，将所述麦克风对应所述第一传递函数集合中的所述传递函数与对应的所述扬声器发出的所述原始音频信号进行卷积运算，将所有卷积后的结果进行叠加以获得每个所述麦克风对应的所述混合音频信号。2.根据权利要求1所述的主动降噪方法，其特征在于，所述获得每个所述麦克风所采集到的当前音频信号、以及每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号的步骤之前，包括：针对每个所述麦克风，从所有所述扬声器中筛选出对应的第一扬声器集合。3.根据权利要求2所述的主动降噪方法，其特征在于，所述从所有所述扬声器中筛选出对应的第一扬声器集合的步骤，包括：响应于车辆处于静止状态，所述车辆中的所有扬声器分别发出第一噪声信号时，获得所述车辆中任一麦克风所采集到的第二噪声信号；基于所述第一噪声信号和所述第二噪声信号获得每个所述扬声器与每个所述麦克风之间的传递误差；针对每个所述麦克风，基于与所述麦克风相关的所有所述传递误差筛选获得第一扬声器集合；其中，所述第一扬声器集合中的所有所述扬声器相对当前所述麦克风的所述传递误差不大于所述阈值。4.根据权利要求3所述的主动降噪方法，其特征在于，所述基于所述第一噪声信号和所述第二噪声信号获得每个所述扬声器与每个所述麦克风之间的传递误差的步骤，包括：获取每个所述扬声器与每个所述麦克风之间的传递函数；将所述传递函数与对应所述扬声器发出的第一噪声信号进行卷积运算以获得第三噪声信号；根据所述传递函数对应所述麦克风采集到的对应所述第二噪声信号和所述第三噪声信号获得第四噪声信号；其中，所述第四噪声信号为所述第二噪声信号中不包含所述第三噪声信号的部分；将所述第四噪声信号与所述第二噪声信号的比值作为传递误差。5.根据权利要求3所述的主动降噪方法，其特征在于，所述第一噪声信号的信号频率低于预设截止频率。6.根据权利要求1所述的主动降噪方法，其特征在于，所述基于每个所述麦克风的当前
音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号步骤，包括：针对每个所述麦克风，将所述麦克风采集到的所述当前音频信号中不包含对应所述混合音频信号的部分作为所述误差音频信号。7.一种主动降噪系统，其特征在于，包括：第一获得模块，用于获得每个麦克风所采集到的当前音频信号、以及每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号；其中，所述第一扬声器集合中的所有所述扬声器与对应的所述麦克风之间的传递误差不大于阈值；且所述传递误差越大，与所述传递误差相关的所述扬声器对对应所述麦克风的低频影响越小；第二获得模块，用于基于每个所述麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号；第三获得模块，用于基于所述误差音频信号获得降噪音频信号。8.一种电子设备，其特征在于，包括相互耦接的存储器和处理器，所述存储器中存储有程序指令，所述处理器用于执行所述程序指令以实现权利要求1-6任一项所述的主动降噪方法。9.一种存储装置，其特征在于，存储有能够被处理器运行的程序指令，所述程序指令用于实现权利要求1-6任一项所述的主动降噪方法。

技术总结

本申请公开了一种主动降噪方法、系统及相关装置，该方法应用于车辆，所述车辆中包含多个扬声器和至少一个麦克风，所述主动降噪方法包括：获得每个所述麦克风所采集到的当前音频信号、以及每个所述麦克风对应的第一扬声器集合中各个扬声器所发出的原始音频信号传递至对应所述麦克风处的混合音频信号；其中，所述第一扬声器集合中的所有所述扬声器与对应的所述麦克风之间的传递误差不大于阈值；且所述传递误差越大，与所述传递误差相关的所述扬声器对所述麦克风的低频影响越小；基于每个所述麦克风的当前音频信号以及混合音频信号获得误差音频信号；基于所述误差音频信号获得降噪音频信号。通过上述方法，本申请能够改善降噪效果并节省降噪成本。效果并节省降噪成本。效果并节省降噪成本。