基于小波分析的声频系统声反馈探测与抑制技术研究

作     者：黄子腾 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄大贵

授予年度：2012年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：啸叫 小波包变换 子带能量 声频定向 心理声学 

摘      要：啸叫在扩音现场很常见，特别是当麦克风的灵敏度较高、系统的扩音增益较大时，这种现象更加明显。啸叫的危害非常大，表现为以下三点：第一，中断演讲，令听者和说者均不舒服;第二，影响功放系统性能的发挥，调音师为避免啸叫而不敢将音量调至最大;第三，损坏音响设备，啸叫的瞬间功率远超出扩音系统可承受的范围，将会对设备和人耳造成不可逆转的损伤。 正是由于啸叫如此普遍，危害如此严重性，音频工作者在这方面投入很多精力，深入研究，并取得许多成果。传统的方法是对声场建立数学模型进行研究，但是声场并不是不变的，声场中的物体包括人的运动都会造成原有声场模型的变化，所以这种方法工程应用价值不高。随着电子技术的发展，科学家们试图以改变声音本身的特性来抑制啸叫，工程实践表明这种思路容易实现，成本相对较低，因而衍生出很多抑制啸叫的方法，比较典型的有：移频法、使用陷波器法、自动均衡法等。这些方法在一定程度上抑制啸叫，它们各有优缺点，应用的场合也不尽相同。比如移频法适合用在对音质要求不高的场合，而后两者成本较高，对调音师的技术要求也较高。 综合上述分析，本研究的最终目标是研究出一种通用的、声音表达失真度小、系统响应迅速，同时能控制成本保证大规模推广的啸叫抑制方案。基于小波在机械故障诊断和数字音频压缩方面的成功应用经验，作者将小波分析算法应用于啸叫信号的探测，结合心理声学掩蔽作用消除啸叫，声音的失真度小，易于实现。该算法的核心思想是使用小波包对采样到的音频信号进行子带分割，并对分割得到的子带进行局部能量估算，以子带能量占帧能量的百分比设定阈值并作为啸叫判定条件，并以反相消除法将啸叫抑制。实验和仿真结果证明这种算法可行，并在抑制啸叫方面有优异的表现。