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《五邑大学》 2020年
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扩声系统中啸叫抑制算法的研究

王凤森  
【摘要】:啸叫是出现在体育场、教室以及大型演出等场所中的常见现象,锐利刺耳的啸叫现象不仅会限制扩声系统的性能,使扩声系统的扩声效果达不到预期,影响听觉效果,剧烈的啸叫声还可能烧坏扩声系统中的放大器等单元,同时对人耳造成一定的损害。因此啸叫抑制一直是扩声系统中的一个重要课题,研究并实现相应的啸叫抑制算法,对扩声系统的发展有着十分重要的影响。本文针对上述问题,以现有的啸叫抑制算法为主要研究对象,深入分析算法原理,设计了一个经济实用的啸叫抑制系统,抑制啸叫现象,达到提升扩声系统增益及保证输出音质的目的。本文的研究内容主要有:首先,介绍了啸叫的产生原理以及啸叫信号的特征。研究了在实际应用中应用较为广泛的三种啸叫抑制算法的基本原理,以及基于陷波器啸叫抑制法实现过程中的几个关键步骤,自适应声反馈抵消法中几种用于降低声反馈信号与输入信号之间相关性的去相关方法。接着,通过对现有的自适应变步长算法进行理论分析的研究基础上,构建一个新的非线性函数表达式,替代G-SVSLMS算法中的常值参数,提出了一种新的变步长LMS算法,其在收敛速度较快的情况下,能够获得较小的稳态误差,且改善了G-SVSLMS算法处于稳态阶段,受噪声影响,步长变化过快的缺陷。同时对算法进行仿真实验,结果表明,在语音和噪声两种环境下,本文提出的改进变步长LMS算法对比其他的变步长算法,在保证收敛速度的同时,具有更小的稳态误差,算法性能更优。最后,设计了基于ARM芯片的硬件平台。通过对比三种算法的优缺点,考虑算法实现需要的硬件成本,最终选择较为简单实用,且效果良好的基于陷波器的啸叫抑制法在硬件平台上进行实现,并在实验室的声场环境下进行效果测试。实验结果表明,本文设计的啸叫抑制系统能够在较短的时间内检测到啸叫信号,同时进行抑制,提升了系统的最大稳定增益,且保证了输出音频信号的音质,效果良好。
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