用于音频头戴设备的多模自适应消噪的系统及方法
【专利说明】用于音频头戴设备的多模自适应消噪的系统及方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本发明主张于2013年8月8日提交的美国专利申请序列号13/962,515的优先权，继而美国专利申请序列号13/962,515主张于2013年4月10日提交的美国临时专利申请序列号61/810，507的优先权，各案全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及与声换能器有关的自适应消噪，更特定地，涉及多模音频头戴设备自适应消噪。
【背景技术】
[0004]无线电话(诸如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话)及其他消费音频设备(诸如MP3播放器)得到广泛应用。通过使用麦克风来测量周围声事件，然后使用信号处理将抗噪信号注入设备输出中以抵消周围声事件来提供消噪，所述设备的性能就清晰度而论可得到改良。
[0005]因为根据所存在的噪声源、设备本身的位置及音频设备的操作模式(例如，打电话、听音乐、在无源音频分量的嘈杂环境下、作为耳塞、作为助听器等)，在个人音频设备(诸如无线电话)周围的声环境可发生很大变化，所以期望调适消噪以考虑所述环境变化。
【发明内容】
[0006]根据本发明的教示，可减少或消除与周围噪声的检测和减少相关联的某些缺点和问题，所述周围噪声与声换能器相关联。
[0007]根据本发明的实施例，一种集成电路，用于实现个人音频设备的至少一部分，可包括输出和处理电路。输出可用于提供输出信号给换能器，所述输出信号既包括播放给收听者的源音频信号又包括抗噪信号，所述抗噪信号用于应对在换能器的声输出中的周围音频声音的影响。处理电路可实现自适应消噪系统，所述自适应消噪系统通过基于源音频信号的存在性，调适所述自适应消噪系统的响应以使在换能器的声输出处的周围音频声音最小化，生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中所述自适应消噪系统被配置为既在源音频信号存在时调适又在源音频信号不存在时调适。
[0008]根据本发明的这些和其他实施例，一种方法，用于抵消在个人音频设备的换能器附近的周围音频声音，可包括生成播放给收听者的源音频信号。所述方法还可包括通过基于源音频信号的存在性，调适自适应消噪系统的响应以使在换能器的声输出处的周围音频声音最小化，自适应生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中所述自适应消噪系统被配置为既在源音频信号存在时调适又在源音频信号不存在时调适。所述方法还可包括将抗噪信号与源音频信号进行组合以生成提供给换能器的音频信号。
[0009]根据本发明的这些和其他实施例，一种个人音频设备可包括换能器和处理电路。换能器可用于再现音频信号，所述音频信号既包括播放给收听者的源音频信号又包括抗噪信号，所述抗噪信号用于应对在换能器的声输出中的周围音频声音的影响。处理电路可实现自适应消噪系统，所述自适应消噪系统通过基于源音频信号的存在性，调适所述自适应消噪系统的响应以使在换能器的声输出处的周围音频声音最小化，生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中所述自适应消噪系统被配置为既在源音频信号存在时调适又在源音频信号不存在时调适。
[0010]根据本发明的这些和其他实施例，一种集成电路，用于实现个人音频设备的至少一部分，可包括输出和处理电路。输出可提供输出信号给换能器，所述输出信号既包括播放给收听者的源音频信号又包括抗噪信号，所述抗噪信号用于应对在换能器的声输出中的周围音频声音的影响。处理电路可实现自适应消噪系统，所述自适应消噪系统通过基于收听者选定的操作模式，调适所述自适应消噪系统的响应以使在换能器的声输出处的周围音频声音最小化，生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中所述自适应消噪系统被配置为既在源音频信号存在时调适又在源音频信号不存在时调适。
[0011]根据本发明的这些和其他实施例，一种方法，用于抵消在个人音频设备的换能器附近的周围音频声音，可包括生成播放给收听者的源音频信号。所述方法还可包括通过基于收听者选定的操作模式，调适自适应消噪系统的响应以使在换能器的声输出处的周围音频声音最小化，自适应生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中所述自适应消噪系统被配置为既在源音频信号存在时调适又在源音频信号不存在时调适。所述方法还可包括将抗噪信号与源音频信号进行组合以生成提供给换能器的音频信号。
[0012]根据本发明的这些和其他实施例，一种个人音频设备可包括换能器和处理电路。换能器可再现音频信号，所述音频信号既包括播放给收听者的源音频信号又包括抗噪信号，所述抗噪信号用于应对在换能器的声输出中的周围音频声音的影响。处理电路可实现自适应消噪系统，所述自适应消噪系统通过基于收听者选定的操作模式，调适所述自适应消噪系统的响应以使在换能器的声输出处的周围音频声音最小化，生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中所述自适应消噪系统被配置为既在源音频信号存在时调适又在源音频信号不存在时调适。
[0013]本发明的技术优势对于本领域普通技术人员而言从本文中所包括的图式、说明书和权利要求可以显而易见。所述实施例的目的和优点将至少通过在权利要求中特别指出的元件、功能及组合来实现和完成。
[0014]应当理解，前述大致说明和以下详细说明都为举例说明，且不限制本发明中所提出的权利要求。
【附图说明】
[0015]通过结合附图参考以下说明，可更完整地理解本发明实施例及其优点，其中相同附图标记表示相同功能，以及其中:
[0016]图1A示出了根据本发明的实施例的示范性无线移动电话；
[0017]图1B示出了根据本发明的实施例的示范性无线移动电话，耳机总成耦合至所述无线移动电话；
[0018]图2为根据本发明的实施例在图1所示的无线电话内的选定电路的方块图；
[0019]图3为方块图，示出了根据本发明的实施例在图2编码解码器(CODEC)集成电路的示范性自适应消噪(ANC)电路内的选定信号处理电路和功能方块;及
[0020]图4为根据本发明的实施例在自适应消噪系统中基于源音频信号的存在性、持久性和/或频谱密度来调适的示范性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]本发明包括可在个人音频设备中实现的消噪技术及电路，诸如无线电话。个人音频设备包括ANC电路，所述ANC电路可测量周围声环境并生成信号，所述信号被注入喇叭(或其他换能器)输出中以抵消周围声事件。参考麦克风可被设置为测量周围声环境，且个人音频设备可包括误差麦克风，用于控制抗噪信号的调适以抵消周围音频声音以及用于校正从处理电路的输出起通过换能器的电声路径。
[0022]现在参考图1A，如根据本发明的实施例所示的无线电话10被示出为接近人耳5。无线电话10为可采用根据本发明的实施例的技术的设备实例，但应当理解，在所示无线电话10中或在后续插图中所示的电路中呈现的元件或构成并非全部需要，以便实施在权利要求中陈述的本发明。无线电话10可包括换能器，诸如喇叭SPKR，所述喇机SPKR再现由无线电话10接收的远距离语音，连同其他本地音频事件，诸如铃声、所存储的音频节目材料、注入以提供平衡会话感觉的近端语音(即，无线电话10的用户的语音)，以及需要通过无线电话10再现的其他音频(诸如网页源或由无线电话10接收的其他网络通信)及音频指示(诸如电池电量低指示及其他系统事件通知)。近距离语音麦克风NS可被设置为捕捉近端语音，所述近端语音自无线电话10发送至其他(多个)会话参与者。
[0023]无线电话10可包括ANC电路和功能，所述ANC电路和功能将抗噪信号注入喇叭SPKR中，以改良远距离语音及由喇叭SPKR再现的其他音频的清晰度。参考麦克风R可被设置用于测量周围声环境，且可被定位成远离用户嘴巴的典型位置，使得近端语音可在由参考麦克风R再现的信号中被最小化。另一个麦克风，误差麦克风E，可被设置为当无线电话10极接近耳朵5时，通过测量周围音频连同由最接近耳朵5的喇叭SPKR再现的音频，进一步改良ANC操作。在其他实施例中，可采用另外参考麦克风和/或误差麦克风。在无线电话10内的电路14可包括:音频CODEC集成电路(IC) 20，所述音频CODEC集成电路20接收来自参考麦克风R、近距离语音麦克风NS和误差麦克风E的信号;及与其他集成电路的接口，诸如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12。在本发明的一些实施例中，本文中所公开的电路和技术可并入单个集成电路中，所述单个集成电路包括控制电路及用于实现整个个人音频设备的其他功能，诸如MP3播放器单芯片集成电路。在这些和其他实施例中，本文中所公开的电路和技术可部分地或完全地以具体表现为计算机可读介质且由控制器或其他处理设备可执行的软件和/或固件实现。
[0024]通常，本发明的ANC技术测量撞击在参考麦克风R上的周围声事件(相对于喇叭SPKR的输出和/或近端语音)，且通过还测量撞击在误差麦克风E上的相同周围声事件，无线电话10的ANC处理电路调适从参考麦克风R的输出生成的抗噪信号以具有使在误差麦克风E处的周围声事件的振幅最小化的特性。因为声路径P(z)自参考麦克风R延伸至误差麦克风E，所以ANC电路在消除电声路径S(z)的影响的同时有效地估计声路径P(z)，所述电声路径S(z)表示CODEC集成电路20的音频输出电路的响应及喇叭SPKR的声/电传递函数，包括在特定声环境下在喇叭SPKR与误差麦克风E之间的耦合，当无线电话10未紧贴着耳朵5时，其可能受到耳朵5的接近及结构以及可接近无线电话10的其他物理对象和人头结构影响。虽然所示无线电话10包括具有第三近距离语音麦克风NS的双麦克风ANC系统，但是本发明的一些方面可在未包括独立误差麦克风和参考麦克风的系统中或在使用近距离语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功能的无线电话中实施。此外，在仅为音频播放而设计的个人音频设备中，通常不会包括近距离语音麦克风NS，且在下文更详细说