1.本发明属于车载主动降噪技术领域，涉及一种车载音频系统的混音方法及装置。


背景技术：

2.随着汽车制造行业的技术进步和人们生活水平的不断提高，汽车舱内背景噪声的品质水平开始受到众多车厂nvh(noise,vibration,harshness)研发部门和广大消费者的普遍关注，车厂nvh部门针对车内背景噪声进行全面严格的指标考核，确保舱内声学环境达到舒适性要求。由于汽车发动机震动噪声会通过车身结构传递到舱内，如果车身结构设计不合理，没有阻断噪声传递路径，会引起舱内产生与发动机阶次相同的背景噪声成份残留。在舱内进行语音通话或者欣赏音乐的场景下，过多的发动机阶次噪声，也会引起语音通话清晰度下降，音乐的重放声品质变差；同时，过多的发动机阶次残留噪声，会引发驾乘人员烦躁、疲劳，严重情况下会引发人员的头晕、头疼。
3.车厂nvh部门对于发动机阶次噪声，会考虑修改车身底盘结构、增加阻尼材料、增加减震弹簧装置进行被动噪声控制，但是这种被动噪声控制方法对于舱内中高频噪声具有较好的降噪效果，但是对于低频噪声的控制效果较差。四缸机燃油汽车的转速一般在600rpm至6000rpm的范围内变化，二阶噪声的频率一般在20hz至200hz的范围内变化。这种发动机低频阶次噪声通过被动噪声控制方案很难消除，因此国内外学者和研发人员开始转向主动噪声控制方案在汽车发动机阶次噪声控制领域的应用研究，取得了很大的成功。车载主动降噪系统，利用车内现有的扬声器和主机/功放系统，在没有增加开发成本的情况下，实现了对发动机阶次噪声非常明显的降噪控制效果。
4.由于主动降噪产生的控制信号，需要通过车内自身的扬声器单元进行播放，而扬声器单元本身还需要播放车机或功放的多媒体信号，那么降噪控制信号和多媒体信号在通过同一套扬声器系统进行重放时，就需要进行混音处理。传统的混音处理方案是将降噪控制信号和多媒体信号直接加和处理，这种处理方法所存在的问题就是当降噪控制信号和多媒体信号都出现与发动机转速关联的同频阶次噪声时，降噪控制算法也会对多媒体信号中出现的与发动机阶次噪声信号同频的信号成份进行降噪控制，而要保证多媒体信号不受降噪控制的影响，我们的降噪控制是不能对多媒体信号进行降噪处理的，从而达到多媒体信号完整准确的还原。
5.中国专利cn108366320a和cn107131054a均提出了混音方法，但都是将降噪控制信号与多媒体信号进行加和直接混音处理，这种处理方式在遇到多媒体信号内包含与发动机阶次同频的信号成份时，会受到降噪控制算法的降噪处理，造成多媒体信号内包含的同频成份因衰减而缺失，这是降噪控制所不期望的结果，降噪控制必须保证不能对多媒体信号进行降噪处理。
6.总之，现有车载降噪控制的混音方法是将降噪信号与多媒体信号直接进行混音处理，在多媒体信号中出现与降噪控制信号同频率成份的信号，也就是与发动机阶次同频率的信号时，降噪控制会对多媒体信号中出现的同频信号进行降噪处理，造成多媒体信号中
的同频信号出现衰减，改变了多媒体信号的频谱特征，降噪控制对多媒体信号产生了影响，这是目前车载降噪系统在混音方案所存在的缺陷。现有车载降噪控制的混音方法，在混音处理的过程中，需要考虑通道混音对通道频响的影响因素，混音处理会造成低频频带的频响改变，对车载多媒体信号产生影响。


技术实现要素：

7.针对现有的车载音频系统中降噪控制信号与多媒体信号直接加和混音方法所存在的缺陷问题，本发明提出一种车载音频信号的混音方法及装置，降噪控制不会对多媒体信号进行降噪处理，从而保证多媒体信号的完整准确的还原与重放。
8.本发明的第一个方面提供一种车载音频系统的混音方法，所述混音方法包括：
9.a、根据车辆发动机转速生成参考信号；
10.b、根据所述参考信号、经滤波处理后的多媒体信号及降噪控制的权值系数生成合成信号；
11.c、根据所述合成信号和处理后的所述多媒体信号生成误差信号；
12.d、根据所述误差信号估计降噪控制的权值系数并进行更新；
13.e、根据所述合成信号和处理后的所述多媒体信号生成混音信号。
14.优选地，所述步骤b中，对所述多媒体信低通滤波处理后，再生成所述合成信号。
15.优选地，所述步骤c中，所述处理后的所述多媒体信号为依次经过低通滤波处理和传递函数滤波处理后的多媒体信号，所述传递函数为次级声源到降噪位置的传递函数。
16.优选地，所述步骤d中，先对所述参考信号进行传递函数滤波处理，再根据所述误差信号和处理后的所述参考信号估计降噪控制的权值系数并进行更新。
17.优选地，所述步骤e中，先对所述多媒体信号进行高通滤波处理，再生成所述混音信号。本发明提出了对混音信号进行均衡处理，对降噪控制信号与多媒体信号混音过程中，出现的频响变化，通过均衡处理，保证了混音后的频响平坦，保证了多媒体信号的完整准确的还原。
18.优选地所述混音信号经过均衡处理后送至功放，以驱动扬声器发声。
19.优选地，所述步骤b中，根据式(1-1)或式(1-2)生成所述合成信号：
20.y
a
＝w0·
x0+w1·
x1+l
·
h
lpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-1)
21.y
a,k
＝w
0,k
·
x0+w
1,k
·
x1+l
k
·
h
lpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-2)
22.其中，y
a
为单通道的合成信号，x0和x1为两路参考信号，对应的权值分别为w0和w1，l为多媒体信号，h
lpf
为低通滤波器；y
a,k
为k个通道中的第k个通道的合成信号，两路参考信号x0和x1对应的权值分别为w
0,k
和w
1,k
，l
k
为对应第k个通道的多媒体信号；
23.和/或，所述步骤c中，根据式(2-1)或式(2-2)生成所述误差信号：
24.e＝d-y
a
·
h+l
·
h
lpf
·
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-1)
25.e
k
＝d
k-y
a,k
·
h
k
+l
k
·
h
lpf
·
h
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-2)
26.其中，e为单通道的误差信号，d为车辆发动机的阶次噪声，h为次级声源到降噪位置的传递函数；e
k
为第k个通道对应的误差信号，h
k
为第k个通道的次级声源到降噪位置的传递函数；
27.和/或，所述步骤e中，根据式(3-1)或式(3-2)生成所述混音信号：
28.y
m
＝y
a
+l
·
h
hpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3-1)
29.y
m,k
＝y
a,k
+l
k
·
h
hpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3-2)
30.其中，y
m
为单通道的混音信号，h
hpf
为高通滤波器；y
m,k
为k个通道中的第k个通道的混音信号。
31.本发明的另一个方面提供一种车载音频系统的混音装置，包括：
32.参考信号生成模块，其用于生成与车辆发动机转速关联的参考信号；
33.权值估计模块，其用于根据误差信号及处理后的所述参考信号估计并更新降噪控制的权值系数；
34.多媒体信号生成模块，其用于生成多媒体信号；
35.合成信号生成模块，其用于根据所述参考信号、所述权值系数及滤波处理后的所述多媒体信号生成合成信号；及
36.混音信号生成模块，其用于根据所述合成信号及经处理后的所述多媒体信号生成混音信号；
37.所述混音装置还包括：
38.误差信号生成模块，其用于根据所述合成信号及处理后的所述多媒体信号生成误差信号，并将所述误差信号送至所述权值估计模块对所述权值系数进行更新。
39.优选地，所述混音装置还包括：
40.第一通道传函处理模块，其用于接收所述参考信号生成模块输出的所述参考信号，并对其进行通道传递函数滤波处理后送至所述权值估计模块。
41.优选地，所述混音装置还包括：
42.低通滤波处理模块，其用于接收所述多媒体信号生成模块输出的所述多媒体信号，并对其进行低通滤波处理后送至所述合成信号生成模块。
43.优选地，所述混音装置还包括：
44.第二通道传函处理模块，其用于接收低通滤波处理后的所述多媒体信号，并对其进行通道传递函数滤波处理后送至所述误差信号生成模块。
45.优选地，所述混音装置还包括：
46.高通滤波处理模块，其用于接收所述多媒体信号生成模块输出的所述多媒体信号，并对其进行高通滤波处理后送至所述混音信号生成模块。
47.优选地，所述混音装置还包括：
48.均衡滤波处理模块，其用于接收所述混音信号生成模块输出的所述混音信号，并对其进行均衡滤波处理后送至功放。通过对混音信号进行均衡处理，对降噪控制信号与多媒体信号混音过程中，出现的频响变化，通过均衡处理，保证了混音后的频响平坦，保证了多媒体信号的完整准确的还原。
49.优选地，所述合成信号生成模块根据式(1-1)或式(1-2)生成所述合成信号：
50.y
a
＝w0·
x0+w1·
x1+l
·
h
lpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-1)
51.y
a,k
＝w
0,k
·
x0+w
1,k
·
x1+l
k
·
h
lpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-2)
52.其中，y
a
为单通道的合成信号，x0和x1为所述参考信号生成模块输出的两路参考信号，w0和w1分别为所述权值估计模块输出的权值系数，l为所述多媒体信号生成模块输出的多媒体信号，h
lpf
为低通滤波器；y
a,k
为k个通道中的第k个通道的合成信号，w
0,k
和w
1,k
分别为
所述权值估计模块输出的权值系数，l
k
为所述多媒体信号生成模块输出的对应第k个通道的多媒体信号；
53.和/或，所述误差信号生成模块根据式(2-1)或式(2-2)生成所述误差信号：
54.e＝d-y
a
·
h+l
·
h
lpf
·
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-1)
55.e
k
＝d
k-y
a,k
·
h
k
+l
k
·
h
lpf
·
h
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-2)
56.其中，e为单通道的误差信号，d为所述误差信号生成模块接收的车辆发动机的阶次噪声，h为次级声源到降噪位置的传递函数；e
k
为第k个通道对应的误差信号，h
k
为第k个通道的次级声源到降噪位置的传递函数；
57.和/或，所述混音信号生成模块根据式(3-1)或式(3-2)生成所述混音信号：
58.y
m
＝y
a
+l
·
h
hpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3-1)
59.y
m,k
＝y
a,k
+l
k
·
h
hpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3-2)
60.其中，y
m
为单通道的混音信号，h
hpf
为高通滤波器；y
m,k
为k个通道中的第k个通道的混音信号。
61.本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
62.本发明提出的混音方法及混音装置中，将多媒体信号经过滤波处理后，引入到降噪控制的合成信号和误差生成信号，在权值估计中考虑了多媒体信号的参与过程，从而解决了降噪控制对多媒体信号的影响，解决了多媒体信号出现与降噪控制信号同频时的降噪抵消问题，保证了多媒体信号能够完整准确的还原。本发明提出的混音方法及装置，算法占用资源少，适合车载降噪系统的工程实现。
附图说明
63.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
64.图1为根据本发明的一种实施例的单通道混音方法的流程图；
65.图2为根据本发明的另一种实施例的多通道混音方法的流程图；
66.图3为根据本发明的又一种实施例的混音装置的结构框图。
67.其中：
68.1、参考信号生成模块；2、第一通道传函处理模块；3、权值估计模块；4、合成信号生成模块；5、误差信号生成模块；6、多媒体信号生成模块；7、低通滤波处理模块；8、第二通道传函处理模块；9、高通滤波处理模块；10、混音信号生成模块；11、均衡滤波处理模块。
具体实施方式
69.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
70.一种车载音频系统的混音方法，所述混音方法包括：
71.a、根据车辆发动机转速生成参考信号；
72.b、根据所述参考信号、经低通滤波处理后的多媒体信号及降噪控制的权值系数生
成合成信号；
73.c、根据所述合成信号和处理后的所述多媒体信号生成误差信号；该处理后的多媒体信号为依次经过低通滤波处理和传递函数滤波处理后的多媒体信号，该传递函数为次级声源(例如扬声器)到降噪位置的传递函数。
74.d、根据误差信号及经过传递函数处理后的参考信号估计降噪控制的权值系数并进行更新；
75.e、根据所述合成信号和高通滤波处理后的多媒体信号生成混音信号；
76.f、对混音信号经过均衡处理，然后送至功放，以驱动扬声器发声。
77.其中，多媒体信号包括但不限于：导航、语音、音乐、电话等信号。
78.图1示出了单通道降噪信号与车机或功放多媒体信号的混音方法，具体流程如下：
79.(1)、生成合成信号
80.假设次级声源到降噪位置的传递函数为h，生成的与车辆发动机转速相关联的两路参考信号为x0和x1，对应的权值分别为w0和w1。车机或者功放的多媒体信号为l，低通滤波器lpf为h
lpf
，高通滤波器hpf为h
hpf
。合成信号y
a
的表达式为：
81.y
a
＝w0·
x0+w1·
x1+l
·
h
lpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-1)
82.(2)、生成误差信号
83.假设发动机的阶次噪声为d，误差信号e的表达式为：
84.e＝d-y
a
·
h+l
·
h
lpf
·
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-2)
85.(3)、生成混音信号
86.车机或者功放多媒体信号l经过高通滤波器hpf滤波后，与合成信号y
a
混和后，形成混音信号y
m
，其表达式为：
87.y
m
＝y
a
+l
·
h
hpf
88.(4)、生成均衡后的混音信号
89.为了保证低通滤波器和高通滤波器叠加后的频响平直，需要进行均衡处理。假设均衡滤波器eqf为h
eqf
，那么均衡后的混音信号y
q
表达式为：
90.y
q
＝y
m
·
h
eqf
。
91.其中，步骤(2)生成的误差信号用于结合通道传递函数处理后的两路参考信号，来重新估计权值，对权值不断进行迭代更新。
92.单通道混音方法可以扩展到多通道主动降噪和多通道多媒体信号的混音方法。如图2所示，假设车载多通道主动降噪和多通道多媒体信号总共有k个通道需要进行混音处理，通道序号从1到k，当前通道序号为k，具体流程如下：
93.(1)、生成多通道合成信号
94.假设当前通道k的次级声源到降噪位置的传递函数为h
k
，生成的与车辆发动机转速相关联的两路参考信号为x0和x1，对应的权值分别为w
0,k
和w
1,k
。车机或者功放的多媒体信号为l
k
，低通滤波器lpf为h
lpf
，高通滤波器hpf为h
hpf
。合成信号y
a,k
的表达式为：
95.y
a,k
＝w
0,k
·
x0+w
1,k
·
x1+l
k
·
h
lpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1-2)
96.(2)、生成多通道误差信号
97.假设当前通道k对应的发动机阶次噪声为d
k
，当前通道k对应的误差信号e
k
的表达式为：
98.e
k
＝d
k-y
a,k
·
h
k
+l
k
·
h
lpf
·
h
k
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-2)
99.(3)、生成多通道混音信号
100.车机或者功放当前通道k的多媒体信号l
k
经过高通滤波器hpf滤波后，与当前通道k的合成信号y
a,k
混和后，形成混音信号y
m,k
，其表达式为：
101.y
m,k
＝y
a,k
+l
k
·
h
hpf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-3)
102.(4)、生成均衡后的多通道混音信号
103.为了保证低通滤波器和高通滤波器叠加后的频响平直，需要进行均衡处理。假设均衡滤波器eqf为h
eqf
，那么均衡后当前通道k的混音信号y
q,k
表达式为：
104.y
q,k
＝y
m,k
·
h
eqf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2-4)
105.图3示出了一种车载音频系统的将主动降噪信号与多媒体信号混音的混音装置。参照图3所示，该混音装置包括：参考信号生成模块1、第一通道传函处理模块2、权值估计模块3、合成信号生成模块4、误差信号生成模块5、多媒体信号生成模块6、低通滤波处理模块7、第二通道传函处理模块8、高通滤波处理模块9、混音信号生成模块10及均衡滤波处理模块11。
106.参考信号生成模块1，其输入端通过通信线等和车载控制系统电性连接，用于获取车辆发动机的转动，并据此生成与车辆发动机转速关联的参考信号。
107.第一通道传函处理模块2，其输入端和参考信号生成模块1的输出端电性连接，用于接收参考信号生成模块1输出的参考信号，并对其进行通道传递函数滤波处理后送至权值估计模块3。该通道传递函数为次级声源到降噪位置的传递函数。
108.权值估计模块3，其一个输入端和第一通道传函处理模块2的输出端电性连接，另一个输入端和误差信号生成模块5的输出端电性连接。权值估计模块3用于接收通道传递函数滤波处理后的参考信号和生成的误差信号，估计并更新降噪控制的权值系数；
109.合成信号生成模块4，其第一个输入端和参考信号生成模块1的输出端电性连接，第二个输入端和权值估计模块3的输出端电性连接，第三个输入端和低通滤波处理模块7的输出端电性连接。合成信号生成模块4用于接收参考信号、更新后的权值系数、低通滤波处理后的多媒体信号，并据此生成合成信号。
110.误差信号生成模块5，其一个输入端和合成信号生成模块4的输出端电性连接，另一个输入端和第二通道传函处理模块8的输出端电性连接。误差信号生成模块5用于根据合成信号及低通滤波处理、通道传递函数滤波处理后的多媒体信号生成误差信号，并将误差信号送至权值估计模块3对权值系数进行更新；
111.多媒体信号生成模块6，用于生成车机或功放多媒体信号，包括但不限于：导航、语音、音乐、电话等信号。
112.低通滤波处理模块7，其输入端和多媒体信号生成模块6的输出端电性连接，用于接收多媒体信号生成模块6输出的多媒体信号，并对其进行低通滤波处理后送至合成信号生成模块4。
113.第二通道传函处理模块8，其输入端和低通滤波处理模块7的输出端电性连接，用于接收低通滤波处理后的多媒体信号，并对其进行通道传递函数滤波处理后送至误差信号生成模块5。
114.高通滤波处理模块9，其输入端和多媒体信号生成模块6的输出端电性连接，用于
接收多媒体信号生成模块6输出的所述多媒体信号，并对其进行高通滤波处理后送至混音信号生成模块10。
115.混音信号生成模块10，其一个输入端和合成信号生成模块4的输出端电性连接，另一个输入端和高通滤波处理模块9的输出端电性连接。用于根据合成信号及经高通滤波处理后的多媒体信号生成混音信号。
116.均衡滤波处理模块11，其输入端和混音信号生成模块10的输出端电性连接，用于接收混音信号生成模块10输出的混音信号，并对其进行均衡滤波处理后送至功放。
117.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。