基于DSP的主動噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 萬方數(shù)據(jù) 萬方數(shù)據(jù)精度、高速率的并口A/D轉(zhuǎn)換器件,抽樣速率范圍為8200KSample/s(Sample/s:每秒抽樣次數(shù),抽樣速率的改變可通過改變輸入時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn),從而可實(shí)現(xiàn)在不改變硬件情況下通過軟件設(shè)置進(jìn)行擴(kuò)展。CPLD通過編程給A/D器件提供8kHz采樣頻率,并設(shè)計(jì)采樣保持鎖存器。經(jīng)由DSP的片選引腳CE2和地址引腳A1尋址,2個(gè)刖D轉(zhuǎn)換器的鎖存器地址分別設(shè)為0x400000和0x400001。CPLD與DSP連接圖如圖5所示。AD50C為rII公司生產(chǎn)的16bit可編程串行音頻接口芯片,可通過DSP編程控制收發(fā)增益和采樣頻率,其串口與DSP的同步串口連接如圖6所示閣。系統(tǒng)信號流程如下

2、:AD976A對噪聲參考信號x(n和誤差信號e(n進(jìn)行每秒8000次采樣,每次采樣后由AD976A1的“BUSY”引腳觸發(fā)DSP的外部中斷4 INT4,在中斷服務(wù)程序中DSP依據(jù)地址將CPLD鎖存器中的2個(gè)數(shù)據(jù)分別讀至內(nèi)部存儲器DARAM,進(jìn)行算法運(yùn)算。算出反噪聲序列y(n后,在INT4中斷服務(wù)程序中將其送至DSP串口MCBSP0,再通過AD50C數(shù)模變換后,送往揚(yáng)聲器發(fā)出反噪聲。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件主要包括3個(gè)部分:系統(tǒng)底層通信程序、次級通路建模子程序和主動噪聲控制子程序。底層通信程序包括2路傳感器信號同步采集程序和計(jì)算得到的反噪聲信號輸出程序。系統(tǒng)程序流程如圖7所示。傳感器采集信號的存儲

3、、反噪聲信號的發(fā)送以及自適應(yīng)濾波算法運(yùn)算都在INT4【q中斷服務(wù)程序中進(jìn)行。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),次級通路建模自適應(yīng)濾波器在迭代30000主程序.!12.一初始化EMW,MCBSP和AD50CT一壓面蕊麗CPU等待/跫簍羅廠_墨±1進(jìn)入INT,中II斷服務(wù)程序l=亡.:I!.。一MC船P至AD50C串口通信程序否噪聲控制。潤6§響Q曠bINT4中斷服務(wù)程序佩存儲AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),將,(n數(shù)據(jù)從DARAM移至MCBSP中斷返回圖7系統(tǒng)程序流程中斷返回次后,即可進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),故設(shè)置前30000次中斷用于次級通路建模,待次級通路LMS濾波器穩(wěn)定后即將其系數(shù)固定不變,之后的中斷服務(wù)程序都進(jìn)入主動噪

4、聲控制子程序進(jìn)行FXLMS濾波器系數(shù)的迭代,并產(chǎn)生反噪聲信號y(n。5實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)采用800Hz單頻正弦信號作為待消除的噪聲信號。根據(jù)反復(fù)實(shí)驗(yàn)所得經(jīng)驗(yàn)值,次級通路濾波器階數(shù)取32,步長取0.125;主動消噪濾波器階數(shù)取64,步長取0.005。最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示,由波形示意圖可以看出,主動消噪系統(tǒng)運(yùn)行后,誤差傳感器接收的信號幅度明顯降低,系統(tǒng)取得了良好的降噪效果。通過計(jì)算可知系統(tǒng)對800Hz單頻噪聲的幅度可降低9dB。實(shí)驗(yàn)時(shí),人耳在誤差傳感器處進(jìn)行監(jiān)聽,能夠明顯感受到噪聲的抑制效果。當(dāng)初級聲源噪聲特性發(fā)生改變時(shí),系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地做出響應(yīng),并具有良好的穩(wěn)定性。f下轉(zhuǎn)第73頁壘妻絲堂!塑!生蔓型堂

5、蔓!塑匝刁輦驛 謄一萬方數(shù)據(jù)段音樂的音色,做到既去除了不可忍受的背景噪聲,也沒有使處理過的聲音發(fā)生過分的音質(zhì)變形。在做好降噪工作以后,就可以把波形中多余的部分刪除,使波形干凈、完整,在CD演出播放中做到0S 啟動播放。具體作法是:按住鼠標(biāo)左鍵選中需要?jiǎng)h除的部分,然后再按鍵盤上的Delete鍵刪除即可。最后要做的是對波形進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,在制作演出盤之前所有的音頻文件都應(yīng)做到標(biāo)準(zhǔn)化,這樣在演出中每段音樂和效果都會處在相同的電平下,不會出現(xiàn)在調(diào)音臺推桿位置相同的情況下,音量差別過大,這樣便于演出管理。另外,這步操作最好是在整個(gè)音頻文件處理好以后的最后一步操作,如果提前做完標(biāo)準(zhǔn)化就有可能在下邊的效果特效添

6、加中產(chǎn)生削波等現(xiàn)象。選擇選單下拉列表中的“效果”一“幅度”一“標(biāo)準(zhǔn)化(處理”,在彈出的對話中選擇“標(biāo)準(zhǔn)化到”,后面填入相應(yīng)的數(shù)值,通常情況下把標(biāo)準(zhǔn)化做到95%就可以了,如果將標(biāo)準(zhǔn)化做到100%,容易在刻錄編碼時(shí)產(chǎn)生爆音。網(wǎng)絡(luò)與多媒體n嘲Q踟釅08公響圈嘞凹0鋤憫固6拙另外,在彈出的標(biāo)準(zhǔn)化列表中也有一個(gè)調(diào)整DC偏移的選項(xiàng),當(dāng)這個(gè)數(shù)值輸入0時(shí),也能起到使DC線回零位的作用。如圖6所示。3結(jié)論經(jīng)過上述對音樂的優(yōu)化處理,得到了比較標(biāo)準(zhǔn)的波形,極大地提高了演出聲音的播放效果。當(dāng)然,根據(jù)不同的聲音素材和錄音情況,所得到的波形將會不同,所產(chǎn)生的問題也不同,如有的聲音素材會產(chǎn)生爆音,有的會產(chǎn)生噼啪聲,有的會出

7、現(xiàn)削波現(xiàn)象,有的會出現(xiàn)音調(diào)不準(zhǔn)的問題。這些問題都可以通過軟件進(jìn)行修復(fù)。總之,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為首的高新技術(shù)正在飛速發(fā)展,作為舞美工作的從業(yè)者應(yīng)該掌握先進(jìn)的工作手段,以便更好地進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作。作者簡介任江,舞臺技師,主要從事話劇舞臺音響的設(shè)計(jì)、制作和管理工作。責(zé)任編輯】閏雯雯【收稿13期】2007-0725f上接第67頁6結(jié)束語設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)主動噪聲控制系統(tǒng),下一步的研究工作是在此硬件系統(tǒng)中,編程實(shí)現(xiàn)各種不同的自適應(yīng)控制算法,通過實(shí)驗(yàn)來比較各種算法的性能,并力爭將主動消噪由低頻擴(kuò)展到高頻,由窄帶擴(kuò)展到寬帶,以推進(jìn)主動噪聲控制的實(shí)際工程應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1】陳克安.有源噪聲控制M】.北京:國防工業(yè)出版社,

8、2003: 9-11.2孟慶軍,嚴(yán)勝剛.基于DSP的有源噪聲控制技術(shù)研究【J】.測控技術(shù),2006,25(9:3l一33.f31楊有糧,王英哲,陳克安.自適應(yīng)有源噪聲控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)fJ.電聲技術(shù),2003(3:6366.【4KUO S M,PANAHI I,CHUNG K M,et al,Design of active noise control systems with the TMS320familyR.S.1.:TI,1996.【5張勇,曾熾祥,周好斌,等.TMS320C5000系列DSP匯編語言程序設(shè)計(jì)【M】.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004:9597.6】申敏,鄧矣兵,鄭

9、建宏.DSP原理及其在移動通信中的應(yīng)用【M.北京:人民郵電出版社,2002:219-221.作者簡介張有鵬,研究生,主要研究方向?yàn)镈SP技術(shù)及盲源分離、有源噪聲控制;劉郁林,副教授,博士,碩士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)槊ば盘柼幚?盲均衡、盲辨識、盲分離理論及應(yīng)用、多輸入多輸出(MIM0系統(tǒng)、非線性動態(tài)系統(tǒng)、智能頻譜管理、DSP技術(shù)等?！矩?zé)任編輯】潘浩然收稿日期】20070705l,-,nI 電聲投巔2007年第31卷第11劃/劍萬方數(shù)據(jù) 基于DSP的主動噪聲控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者:張有鵬, 劉郁林, 楊磊, ZHANG You-peng, LIU Yu-lin, YANG Lei作者單位:重慶通信學(xué)院,重慶,400035刊名:電聲技術(shù)英文刊名:AUDIO EN