基于基于DSP的实时降噪系统设计与实现的实时降噪系统设计与实现
针对周期噪声与窄带噪声，基于DSP硬件平台，进行主动降噪系统设计与实现。主要工作为次级通道辨识、对
算法定点化处理和基于DSP的实时降噪实现。所提出的定点化方法大大提高了定点DSP的运算速度，保证了降
噪的实时性。其中降噪程序采用自适应算法中的前馈滤波X最小均方算法，DSP采用德州仪器公司的16位定点
DSP TMS320VC5509A，使用TLV320AIC23B作为音频处理芯片，取得了明显降噪效果。
张大勇1，凌强1，计炜梁1，张俊斌2，徐酉亮2，熊远波2，吴艺英2
（1.中国科学技术大学 自动化系，安徽 合肥 230027； 2.白城兵器实验中心 轻武器部，吉林 白城 137001）
摘要 摘要：针对周期噪声与窄带噪声，基于DSP硬件平台，进行
关键词关键词：主动降噪；
0引言引言
一直以来，噪声污染都是各国十分关注的问题，同时它还是一个越来越严重的环境污染问题。交通噪声、工业噪声、建筑
噪声等给人的生理和心理健康带来严重危害。这些噪声使人听力下降、易于疲劳、注意力下降、工作效率降低。因此，在噪声
越来越严重而人们越来越追求身体健康与生活质量的情况下，对噪声的降低，在理论研究和工程实践中都将具有广泛的研究价
值和广阔的市场前景。
传统的噪声控制方法主要有吸声、隔声和使用消声器等被动降噪（Passive Noise Control）方法［1］，其本质是利用声
波与材料的机械作用，使声能变为热能等其他形式的能量以减少噪声。随着信号处理技术和电子技术的高速发展，主动噪声控
制（Active Noise Control）有了明显的进展［2］。其原理是根据2个声波相消性干涉或声波辐射抑制的方法，通过人为地制
造1个控制声源 (次级声源)，使其发出的声音与原来的噪声源(初级声源)辐射噪声大小相等、相位相反，使两者作用结果互相
抵消，从而达到降噪的目的。本文即采用主动降噪思想，使用前馈滤波X最小均方（FXLMS）算法［3 4］，并借助DSP平台
构造一个主动降噪系统。
本文首先通过DSP平台产生白噪声对次级通道进行辨识，然后对浮点程序进行定点化处理，最后通过扬声器产生反噪声
来抵消外界噪声。针对单频噪声和窄带噪声进行降噪处理，能够在C55x系列DSP平台上实现实时性；而且通过对浮点算法进
行定点化处理，大大提高了在DSP平台上的运算速度；通过提高采样率，可以对最高7 kHz的高频噪声进行降噪，以适应噪声
可能存在的变化。
1次级通道辨识次级通道辨识
前馈X-滤波最小均方算法（FXLMS）算法即在基本的LMS算法的基础上考虑了次级通道S(z)的影响。如图1所示，次级通
道指从产生声音信号并通过扬声器输出，到通过拾音装置采集并获得声音信号的通道S(z)。原始噪声d(n)叠加在自适应滤波器
输出的噪声抵消信号y(n)上，误差信号e(n)被误差麦克风检测到。但y(n)到e(n)的声音次级通道函数S(z)会改变噪声抵消信号
y(n)，因此，需要对次级通道进行建模，构造S^(z)对次级通道进行补偿。
具体的次级通道包括扬声器中的D/A转换器、重构滤波器、功放，扬声器到拾音装置声器之间的通道，拾音装置中的误差
传声器、前置放大、抗混叠滤波器以及A/D转换器。设定次级通道为30阶，为了更准确地辨识次级通道，本文根据最小均方算
法进行运算。
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