Устройство звукоподавления в реальном времени
Изобретение относится к акустике, в частности к устройствам активного шумоподавления. Устройство звукоподавления в реальном времени, состоящее из приемника звукового излучения, подключенного к анализатору спектра звукового излучения, который снабжен усилителем, подключенным к блоку машинного обучения, отличается тем, что блок машинного обучения осуществляет предсказание подавляемого сигнала с помощью алгоритма машинного обучения, использующего частотные и спектральные характеристики сигнала как историческую информацию для алгоритмов линейной регрессии, статистических и вероятностных алгоритмов и модели поведения и предсказания, и выполнен с возможностью проверки правильности предсказания методом кросс-валидации и возможностью передачи характеристики предсказанного сигнала на генератор подавляющего сигнала, подключенный к передатчику звука. Технический результат – повышение эффективности шумоподавления. 1 ил.
Изобретение относится к области активного шумоподавления и может применяться в самых различных областях, требующих подавления частот звукового спектра, таких как бытовой инструмент, бытовая техника, строительные работы, подавление звука речи отдельного человека или группы людей, подавление шума на трассе.
В этой сфере широко распространены устройства активного шумоподавления (патент РФ №2411592, 2011 г.), однако у этих устройств имеется существенный недостаток, заключающийся в том, что подавляющий сигнал генерируется как ответный на подавляемый, из-за чего возникает задержка в отправке сигнала.
Существующий уровень науки и техники позволяет осуществлять эту задачу на основе методов машинного обучения, в частности решение этой задачи предложено в статье R. Suchar. Active noise control with artifical neural experts // Seoul 2000 FISITA World Automotive Congress June 12-15, 2000, Seoul, Korea, c. 6, что является ближайшим аналогом предложенного устройства. После приема звукоизлучения приемником, разложенного с помощью анализатора спектра на составляющие (здесь используется только конечное устройство тракта обработки сигнала, в реальном устройстве может быть несколько устройств в зависимости от конфигурации), блок машинного обучения рассматривает спектральные характеристики как историческую информацию для алгоритмов машинного обучения (включая, но не ограничиваясь линейную регрессию и иные статистические и вероятностные алгоритмы), предлагает модель поведения и предсказания частотных характеристик в конкретный момент времени. При этом, в отличие от опубликованных решений, в данном устройстве звукоподавления правильность предсказания оценивается методом кросс-валидации, что непосредственно влияет на эффективность подавления звукового излучения. После выбора наиболее вероятных вариантов поведения источника подавляемого звукового излучения характеристики подавляющих частот направляются в генератор (в зависимости от конфигурации конкретного оборудования в этой части тракта может быть несколько устройств, например усилители), а оттуда излучаются с помощью передатчика.
Задачей изобретения является обеспечение излучения противофазного подавляющего сигнала одновременно с излучением подавляемого в каждый момент времени.
Поставленная задача решается устройством звукоподавления в реальном времени, состоящем из приемника звукового излучения, подключенного к анализатору спектра звукового излучения, который снабжен усилителем, подключенным к блоку машинного обучения, отличающемся тем, что блок машинного обучения осуществляет предсказание подавляемого сигнала с помощью алгоритма машинного обучения, использующего частотные и спектральные характеристики сигнала как историческую информацию для алгоритмов линейной регрессии, статистических и вероятностных алгоритмов и модели поведения и предсказания, выполненным с возможностью проверки правильности предсказания методом кросс-валидации, а передающие характеристики предсказанного сигнала поступают на генератор подавляющего сигнала, подключенный к передатчику звука.
Схема устройства представлена на чертеже, где обозначено:
1 - приемник звукового излучения, 2 - анализатор спектра звукового излучения, 3 - блок машинного обучения, 4 - генератор подавляющего сигнала, 5 - передатчик звука.
Осуществление изобретения возможно путем использования обычных составляющих частей звукоприемников и звукопередатчиков, включая анализаторы спектра с присоединением к ним блока машинного обучения, который может быть представлен как в виде обычного компьютера, так и в виде микрокомпьютера, либо в виде запрограммированной микросхемы или блока микросхем. Выбор такого блока определяется потребностями в глубине машинного обучения и точности предсказания подавляемого сигнала.
Результатом работы устройства является полное или частичное подавление звукового излучения, нежелательного для владельца устройства. Применение этого устройства возможно в самых различных областях, требующих подавления частот звукового спектра: бытовой инструмент, бытовая техника, строительные работы, подавление звука речи отдельного человека или группы людей, подавление шума на трассе.
Устройство звукоподавления в реальном времени, состоящее из приемника звукового излучения, подключенного к анализатору спектра звукового излучения, который снабжен усилителем, подключенным к блоку машинного обучения, отличающееся тем, что блок машинного обучения осуществляет предсказание подавляемого сигнала с помощью алгоритма машинного обучения, использующего частотные и спектральные характеристики сигнала как историческую информацию для алгоритмов линейной регрессии, статистических и вероятностных алгоритмов и модели поведения и предсказания, и выполнен с возможностью проверки правильности предсказания методом кросс-валидации и возможностью передачи характеристики предсказанного сигнала на генератор подавляющего сигнала, подключенный к передатчику звука.
