基于波束形成的声反馈抑制算法研究

发布时间：2020-06-05 18:42

【摘要】：声反馈是扩声系统中常见的声学现象。声反馈的存在会对系统性能、最大稳定增益造成负面影响。在教室和会场环境中,通常采用自适应控制方法抑制声反馈,但由于扬声器输出信号和麦克风输入信号之间存在强相关性,利用自适应控制方法抑制声反馈时容易产生偏心估计,使其在实际应用中的声反馈抑制效果变差。针对上述问题,本文在介绍声反馈的发展现状、模型、抑制方案和抑制评价标准的基础上,提出在麦克风阵列中利用零陷波束形成实现声反馈抑制,以及基于空域-时域相结合的声反馈抑制方法。本文主要工作如下:(1)针对自适应声反馈抑制容易产生偏心估计问题,提出麦克风阵列中基于零陷波束形成的声反馈抑制方法。该方法通过在扬声器方向上形成零陷,避免麦克风阵列采集扬声器输出信号,达到声反馈抑制的目的。接着在求解波束形成器系数时,提出基于加权最小二乘法的求解方法。最后仿真结果显示,与最小二乘法、最小-最大法相比,提出的加权最小二乘法对声反馈抑制系统性能的提升更有利。(2)针对零陷波束形成的不足,结合时域特征,提出空域-时域结合的声反馈抑制方案。该方案通过计算机声学仿真软件对实际会场进行建模,生成相应的房间冲激响应;并对比已有的时域声反馈抑制算法,最终选取归一化最小均方的自适应滤波器完成时域部分声反馈抑制。仿真结果显示,相比现有方法,该方案能提升声反馈抑制系统的性能。(3)以TMS320C6748 DSP为核心搭建硬件平台,选取提出的时域自适应滤波器和零陷波束形成器作为本文的软件框架,在实际环境中进行测试。实验结果表明,本文提出的空域-时域结合的声反馈抑制方案能在一定程度上提升增益。
【图文】：

扩音系统,平台,声反馈

为简单的有隔离麦克风和扬声器，从根源上抑制声反馈；或者优化麦克风和扬声器的位置信息；在前两种方法均无效的情况2-9)的条件抑制声反馈。上述方法的思路均是破坏系统的自激振声反馈并且提升系统增益的目的。反馈信号分析行声反馈抑制之前，需要详细分析声反馈的建立过程，提取声本节将通过在实际会议室录制的声反馈音频文件，分析声反馈为了获得实测的声反馈信号，本文选择在 7.5m（L）*3m（W）*利用拾音器、功率放大器和扬声器产生并录制声反馈信号。为的条件，在录音过程中尽量使麦克风靠近扬声器。在录制的过的“啸叫”声，随后移开麦克风，“啸叫”声消失。紧接着再一声器，使其产生明显的“啸叫”声并持续 2~3s。录制完成后，，，防止声反馈时间过长损坏扩声系统。扩音系统平台如图 2.3 所

波形,声反馈,波形,自激振荡

2.4 给出了两次声反馈建立的过程，第一次声反馈在约 0.2s 处建s 之后自激振荡幅值明显增大并且在 0.3s 左右自激振荡幅度逐移开麦克风后，自激振荡幅度明显减小。第二次声反馈在约 1.5s 左右达到饱和，“啸叫”声音很刺耳。由于功放设备的压限的幅值基本保持稳定。为了进一步分析声反馈信号，还需对分析。选取 2s 左右的音频信号，将横轴放大为图 2.5 所示。图 2.5 2s 处波形图
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN912

【参考文献】