声反馈抑制算法的研究与实现

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现实生活中,扩声系统广泛应用于大型会议厅、多媒体教室以及综艺演出等场合。声反馈是指在扩声系统中,声音由扬声器输出后,经声场折射返回传声器的现象。声反馈不仅会导致扩声系统输出信号失真,当满足一定增益和相位条件时还会产生刺耳的啸叫声,严重影响扩声系统的性能,使得会议、教学及演出等活动无法正常进行。很多时候,人们为了预防啸叫现象的产生,不得不降低扩声系统增益,而使得扩声系统不能达到理想的扩声效果。因此,研究并实现相应的声反馈抑制技术,不断提升扩声系统输出信号质量及系统稳定性,具有十分重要的现实意义。本论文意在实现一个经济实用的声反馈抑制系统,以达到有效抑制啸叫,提升扩声系统输出信号质量及系统稳定性的目的。为此本文主要做了以下几点工作:首先,分析了啸叫产生的原理,研究了移频法、自适应声反馈抵消法和陷波器啸叫抑制法等三种方法的基本原理。通过对比三种算法,选择算法较为简单、易于实现的陷波器啸叫抑制算法进行深入研究。其中重点分析研究了陷波器啸叫抑制法中啸叫检测、频谱细分以及陷波器设计等关键技术。然后,对陷波器啸叫抑制法中啸叫检测进行深入研究。在分析啸叫成分功率谱变化特征的基础上,提出了两种新的啸叫检测方法:基于帧间谱平坦度偏差的检测算法和基于长时信号特定频带变化率的检测算法。对两种算法的检测效果进行了仿真实验。仿真结果表明,提出的方法可以更有效地控制虚警率,综合检测性能更好。最后,搭建了基于PC平台的仿真环境,并设计实现了基于TMS320VC5509A和TLV320AIC3104的硬件平台。在硬件平台完成了陷波器啸叫抑制法的实现与效果测试。结果表明,本论文实现的啸叫抑制系统可以准确检测到啸叫并加以抑制,保证了扩声系统的稳定性以及输出语音质量,效果令人满意。
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