有源噪声消除背后的理论是什么？

Question

在上一个问题中，我曾问过Why can't I simply negate the source time domain amplitude values to produce a destructive noise signal?

其中一张海报说，虽然简单地产生一个反极性（否定）信号在理论上会起作用，但在实践中它是不可能的

所以我想问一下，主动噪音消除的基本方法（以某种半技术方式）是什么？

其次，为什么大多数关于这个主题的文献都在频域？

Answer 1

这很简单。

当您发送反转信号时，已经听到了噪音。

您需要查看正在生成的频率，然后生成相应的反转信号以取消它们。

Answer 2

噪音消除是预测。您的算法必须预测未来某个时间噪声的声音（由系统和音频时间延迟给出的时间），然后预测将来在同一点产生相反声音的信号（你的系统会扭曲和延迟，所以你必须反映失真和延迟）。

您可以使用几个连续的FFT来确定噪声中的哪些频率没有变化，并假设或计算它们将在未来短时间内持续的概率。

如果您知道扬声器的频率响应曲线，您可能能够找出匹配某些预测噪声频谱所需的信号频率幅度。正弦曲线的相位角将随时间变化。如果您知道输出信号的时间延迟，则可以在将来的某个时间点计算正弦波的相位。如果您在某个时间和位置具有特定噪声频率的预测相位，则可以将π添加到该相位角以估计噪声消除信号。

如果您不知道系统的频率响应和延迟，那么您将无法知道要取消的信号的频率，幅度或相位。你可能最终会放大噪音而不是取消它。

Answer 3

似乎缺少的是拦截和消除信号所需的传播延迟。 KISS规则最终将证明这一点。 FFT是一个复杂的计算，由于处理信号所需的时间，每次N次迭代都会引入结果误差。要消除声波，需要提前将其拦截，处理和倒转。然后必须设置传感器的时间常数。 E考虑了。我的经验是，在“噪声”源附近的麦克风通过导线，放大设备和要消除的位置附近的换能器连接。

Answer 4

编辑：拼写错误

ANC的基本思想是找到重复的声音并播放相反的。如果重复声音继续播放，我们将能够取消它。这与其他答案直接矛盾，但我会澄清。

播放相反的声音意味着以精确的功率和延迟再次播放，可能会反转波形。延迟本身随每个频率而变化。例如，对于20Hz声音，我们必须以1/20 = 0.05s的精确倍数重放倒置声音。例如，对于23Hz，延迟必须是1 / 23~ = 0.04347s的倍数。

由于任何波形都可以通过正弦波的总和产生，一种方法是只担心 N 最大正弦波，以功率（振幅的平方）来衡量。为了找到正弦波的频率和功率，我们使用傅立叶变换，通常使用 FFT 算法。

如果我们采用，例如N = 8，则意味着我们正试图消除8个最强大的波分量。对于他们每个我们存储：

• wave的振幅
• wave的偏移量，将计算机的时钟作为基础。

比我们经常播放8个正弦曲线，每个正弦曲线都有正确的功率和正确的延迟。困难的部分是接下来发生的事情。我们需要继续倾听适应，但现在我们正在倾听环境声音+我们自己的声音。这种算法更难实现，但在概念上更容易，人们可以很容易地弄清楚如何自己做。

所以，与其他答案相反，管理时间延迟至关重要。如果不这样做，就无法创建ANC系统。如果您只关心频域，那么您唯一可能做的就是过滤这些频率。在ANC系统上，这没有意义。