ANC中的嘯叫


嘯叫定義

當揚聲器的輸出信號被麥克風采集到時,聲通路形成閉合回路,產生聲反饋現象,該信號在聲反饋回路中會不斷疊加放大形成正反饋,此時現象被稱為自激震盪,因為其自激頻率通常在中高頻(1k-5kHz),聽感似口哨(Whistle),人們通常將此現象稱作嘯叫。

 

嘯叫產生原理

 

v(ω)是近端語音信號,u(ω)是揚聲器饋給信號,y(ω)是麥克風采集的信號,x(ω)是經過傳遞函數G(ω)濾波的反饋信號,C(ω)是放音系統傳遞函數,主要是A/D、D/A產生的時延,K是揚聲器增益。

根據上圖,計算得出響應函數:

 

根據奈奎斯特閉環系統穩定性判據,

 

 

系統就可產生自激振盪從而出現嘯叫,n為任意整數。上式說明形成自激振盪必須具備兩個條件:即相位平衡條件和振幅平衡條件。相位平衡要求反饋信號與近端語音信號必須相位相同,即保證形成的反饋是正反饋。振幅平衡條件要求的幅值大於幅度反復累加最后形成自激振。

 

嘯叫抑制算法

對於單通道音頻系統,主流的三種嘯叫抑制方法為移頻移相法、陷波抑制法和自適應抵消法。一般情況下這三種方法單獨應用其控制效果依次是:自適應反饋抵消法優於陷波抑制法優於移相移頻法。

 

指標

最大穩定增益MSG(Maximum Stable Gain)來衡量系統最大且不嘯叫時的絕對增益, MSG(t)=20log10Kmax,其中Kmax為整個系統所能達到的臨界增益值,(即出現嘯叫時刻的增益值)在此基礎上,定義相對增益量來評價嘯叫抑制系統的性能,ΔMSG(t)=20log10(K1max/ K2max),其中K1max為整個系統不加嘯叫控制所能達到的臨界增益值,K2max為整個系統加嘯叫控制所能達到的臨界增益值,因此表示采用嘯叫抑制系統前后,擴音系統MSG的提升量。

 

ANC中的嘯叫

 

嘯叫產生有以下兩種情況,分別會導致前饋或反饋濾波器發散。

 

濾波器

前饋

反饋

原因

參考mic采集到耳機內部泄漏的聲信號,形成聲反饋通路

用戶佩戴習慣不同或摘下耳機,導致S(z)不匹配,噪聲不能被抵消

解決方式

反饋抵消:根據誤差mic的信號,生成抵消信號,將參考mic采集到的信號中泄漏的信號抵消。

設定反饋輸出信號的閾值,當輸出信號超過閾值時,將反饋增益調小,直至輸出在閾值之內。

直接將增益調小


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