用于塑形在适应性噪音消除系统中的音频声道之间的次级路径信息的系统和方法
【专利摘要】本发明的系统和方法包括分析和比较与个人音频设备的变换器的多个电声路径相关的变换函数以确定变换器到个人音频设备的听者的相应耳朵的接近度，与变换器相关的声密封质量，以及用于一个和多个其他目的。
【专利说明】
用于塑形在适应性噪音消除系统中的音频声道之间的次级路径信息的系统和方法
技术领域
[0001]本发明总体上涉及与声变换器有关的适应性噪音消除，并且更具体地，涉及塑形在适应性噪音消除系统中的音频声道之间的信息。
【背景技术】
[0002]无线电话例如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话及其他消费性音频设备例如mp3播放器应用广泛。可通过使用麦克风测量周围声事件及随后使用信号处理将抗噪音信号插入至设备的输出中以消除周围声事件，来提供噪音消除从而改进这些设备在清晰度方面的性能。因为在个人音频设备例如无线电话周围的声环境会取决于存在的噪音源和设备自身的位置而显著变化，因此期望调适噪音消除以考虑该环境变化。
[0003]因为在个人音频设备例如无线电话周围的声环境会取决于存在的噪音源和设备自身的位置而显著变化，因此期望调适噪音消除以考虑该环境变化。例如，许多适应性噪音消除系统使用用于感测靠近电声变换器(例如，扩音器)的输出的声压力的误差麦克风，并且产生指示变换器的输出和在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。当变换器靠近听者的耳朵时，误差麦克风信号可以近似于在听者耳鼓(称为鼓参考点的位置)处的实际声压力。然而，因为在鼓参考点与误差麦克风位置(称为误差麦克风点)之间的距离，误差麦克风信号仅仅是近似，并且不是在鼓参考点处的声压力的完美指示。因此，因为噪音消除试图减少存在于误差麦克风信号中的周围音频声音，所以当鼓参考点与误差麦克风点之间的距离较小时，噪音消除系统的性能可以是最大的。随着距离增加(例如，变换器以更小压力抵靠耳朵)，噪音消除系统的性能会下降，部分因为从误差参考点到鼓参考点的传递函数的增益随着该增加的距离而下降。该下降在传统适应性噪音消除系统中没有被考虑。
【发明内容】
[0004]根据本发明的教导，可以减少或消除与提高个人音频设备的音频性能相关的缺点和冋题。
[0005]根据本发明的实施例，一种用于实现个人音频设备至少一部分的集成电路可以包括第一输出、第一误差麦克风输入、第二输出、第二误差麦克风输入、以及处理电路。第一输出可以提供第一输出信号给第一变换器，包括用于回播给听者的第一源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第一变换器的声输出中的影响的第一抗噪音信号两者。第一误差麦克风输入可以接收指不第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号。第二输出可以提供第二输出信号给第二变换器，包括用于回播给听者的第二源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第二变换器的声输出中的影响的第二抗噪音信号两者。第二误差麦克风输入可以接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号。处理电路可以实现第一次级路径估计适应性滤波器，用于建模通过第一变换器的第一源音频信号的电声路径并且具有从第一源音频信号产生第一次级路径估计信号的响应;第一系数控制模块，其通过调适第一次级路径估计滤波器的响应来与第一源音频信号和第一回播校正误差一致地塑形第一次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第一回播校正误差，其中第一回播校正误差是基于在第一误差麦克风信号与第一次级路径估计信号之间的差值的；第二次级路径估计适应性滤波器，用于建模通过第二变换器的第二源音频信号的电声路径并且具有从第二源音频信号产生第二次级路径估计信号的响应;第二系数控制模块，其通过调适第二次级路径估计滤波器的响应来与第二源音频信号和第二回播校正误差一致地塑形第二次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第二回播校正误差，其中第二回播校正误差是基于在第二误差麦克风信号与第二次级路径估计信号之间的差值的；第一滤波器，其至少基于第一回播校正误差产生第一抗噪音信号以减少环境音频信号在第一变换器的声输出处的存在;第二滤波器，其至少基于第二回播校正误差产生第二抗噪音信号以减少环境音频信号在第二变换器的声输出处的存在；以及比较模块，其比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应。
[0006]根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在与个人音频设备关联的变换器的相应附近中的环境音频声音的方法可以包括接收指示第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号。该方法可以还包括接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号。该方法可以还包括通过利用用于建模通过第一变换器的第一源音频信号的电声路径的第一次级路径估计滤波器滤波第一源音频信号来从第一源音频信号产生第一次级路径估计信号，其中通过调适第一次级路径估计滤波器的响应来与第一源音频信号和第一回播校正误差一致地塑形第一次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第一回播校正误差，其中第一回播校正误差是基于在第一误差麦克风信号与第一次级路径估计信号之间的差值的。该方法可以附加地包括通过利用用于建模通过第二变换器的第二源音频信号的电声路径的第二级路径估计滤波器滤波第二源音频信号来从第二源音频信号产生第二次级路径估计信号，其中通过调适第二次级路径估计滤波器的响应来与第二源音频信号和第二回播校正误差一致地塑形第二次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第二回播校正误差，其中第二回播校正误差是基于在第二误差麦克风信号与第二次级路径估计信号之间的差值的。该方法可以附加地包括至少基于第一回播校正误差产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在;该方法可以进一步包括至少基于第二回播校正误差产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在。该方法可以进一步包括比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应。
[0007]根据本发明的这些和其他实施例，一种用于实现个人音频设备至少一部分的集成电路可以包括第一输出、第一误差麦克风输入、第一参考麦克风输入、第二输出、第二误差麦克风输入、第一参考麦克风输入、以及处理电路。第一输出可以提供第一输出信号给第一变换器，包括用于回播给听者的第一源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第一变换器的声输出中的影响的第一抗噪音信号两者。第一误差麦克风输入可以接收指不第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号。第一参考麦克风输入可以接收指示在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号。第二输出可以提供第二输出信号给第二变换器，包括用于回播给听者的第二源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第二变换器的声输出中的影响的第二抗噪音信号两者。第二误差麦克风输入可以接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号。第二参考麦克风输入可以接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号。处理电路可以实现第一适应性滤波器，其从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在;第二适应性滤波器，其从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在;第一系数控制模块，其通过调适第一适应性滤波器的响应来与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一适应性滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围音频声音;第二系数控制模块，其通过调适第二适应性滤波器的响应来与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二适应性滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围音频声音；以及比较模块，其比较第一适应性滤波器的响应和第二适应性滤波器的响应。
[0008]根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在与个人音频设备关联的变换器的相应附近中的环境音频声音的方法可以包括接收指示第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号;接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号;接收指示在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号；以及接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号。该方法可以还包括由第一适应性滤波器从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在，以及由第二适应性滤波器从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在。该方法可以附加地包括通过调适第一适应性滤波器的响应来由第一抗噪音路径系数控制模块与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一适应性滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围音频声音；以及通过调适第二适应性滤波器的响应来由第二抗噪音路径系数控制模块与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二适应性滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围音频声音。该方法可以还包括比较第一适应性滤波器的响应和第二适应性滤波器的响应。
[0009]从本文包括的附图、说明书和权利要求，本领域的技术人员可以容易清楚本发明的技术优点。实施例的目的和优点将至少由在权利要求中特别指出的元件、特征和组合实现和完成。
[0010]应该理解前面的总体描述和后面的详细描述是示例性和解释性的，并且不限制在本发明中提出的权利要求。
【附图说明】
[0011]通过参考下面在关联附图考虑时的详细描述，可以获得对当前实施例和优点的更完整认识，其中相同参考标记指示相同特征，并且其中:
[0012]图1A为根据本发明实施例的示例个人音频设备的视图；
[0013]图1B为根据本发明实施例的具有耦合到其上的头戴耳机组件的示例个人音频设备的视图；
[0014]图2为根据本发明实施例在图1A和图1B中描述的个人音频设备内的选定电路的方框图；
[0015]图3为根据本发明实施例描述在图3的编码器解码器(CODEC)集成电路的示例主动噪音消除(ANC)内的选定信号处理电路和功能模块的方框图；
[0016]图4为根据本发明实施例描述与在图1A和图1B中描述的个人音频设备内的两个音频通道关联的选定电路的方框图；以及
[0017]图5为描述用于基于在个人音频设备的音频通道之间的次级路径信息的比较控制由ANC系统产生抗噪音的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]现在参考图1，如根据本发明的实施例所示的无线电话10示出为邻近人的耳朵5。无线电话10为可采用根据本发明实施例的技术的设备的一实例，但是应了解并不是为了实践在权利要求中叙述的本发明，需要所示无线电话10或后续图解中所描绘的电路中所体现的元件或配置的全部。无线电话10可以包括变换器例如扬声器SPKR，其重现无线电话10所接收的远端语音，连同其他本端音频事件例如铃声、所储存的音频程序材料、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)、需要由无线电话10再现的其他音频例如来自网页的源或由无线电话10所接收的其他网络通信、以及音频指示例如电池低及其他系统事件通告。可以提供近端语音麦克风NS以捕捉从无线电话10传输至其他会话参与者的近端语音。无线电话10可以包括适应性噪音消除(ANC)电路及特征，它们将抗噪音信号注入至扬声器SPKR中以改进扬声器SPKR所重现的远端语音及其他音频的清晰度。参考麦克风R可以被提供用于测量周围声环境且可以定位为远离使用者的嘴部通常所在的位置，以便近端语音在参考麦克风R所产生的信号中最小化。可以提供另一个麦克风，误差麦克风E，以当无线电话10紧邻耳朵5时通过提供与靠近耳部5的扬声器SPKR所重现的音频合成的周围音频的测量来进一步改进ANC操作。在无线电话10内的电路14可以包括音频CODEC集成电路(IC)20，其接收来自参考麦克风R、近端语音麦克风NS及误差麦克风E的信号并与其他集成电路例如含有无线电话收发器的RF集成电路12对接。在本发明的一些实施例中，本文所揭示的电路及技术可结合到单个集成电路，该单个集成电路含有用于实施整个个人音频设备例如片上MP3播放器集成电路的控制电路及其他功能。在这些和其他实施例中，本文所揭示的电路和技术可以部分和全部实现在实施于计算机可读介质中的软件和/和固件中并且可以由控制器和其他处理设备执行。
[0019]—般而言，本发明的ANC技术测量冲击在参考麦克风R上的周围声事件(与扬声器SPKR和/或近端语音的输出相对)，并且还通过测量冲击在误差麦克风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的输出产生的抗噪音信号以具有使存在于误差麦克风E上的周围声事件的振幅最小化的特性。因为声路径P(Z)从参考麦克风R延伸至误差麦克风E，所以ANC电路有效地估计声路径P (z)同时去除电声路径S(z)的作用，电声路径S(Z)代表CODEC IC 20的音频输出的响应及包含特定声环境中在扬声器SPKR与误差麦克风E之间的耦合的扬声器SPKR的声/电传递函数，当无线电话未牢固地压至耳朵5时，电声路径S(Z)会受耳朵5和其他实物的近接性和结构、以及可能邻近无线电话10的人头部结构的影响。虽然所示无线电话10包含具有第三近端语音麦克风NS的双麦克风ANC系统，但是本发明的一些方面可以实践在不包含单独误差麦克风及参考麦克风的其他系统中，或使用近端语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功能的个人音频设备中。并且，在仅设计用于音频回播的个人音频设备中，不改变本发明的范围、也不限制提供用于输入到覆盖检测方案的麦克风的选项的情况下，将通常不包括近端语音麦克风NS，并且在下文更详细描述的电路中的近端语音信号路径可省略。此外，虽然在图1中仅描述了一个参考麦克风R，但是在不改变本发明的范围情况下，可以使本文揭示的电路和技术适用于包括多个参考麦克风的个人音频设备。
[0020]现在参考图1B，个人音频设备10被描述为具有经由音频端口15耦接到它的头戴耳机组件13。音频端口 15可以通信地耦接到RF集成电路12和/SCODEC IC 20，从而允许在头戴耳机组件13的部件与RF集成电路12和/SCODEC IC 20的一个或多个之间进行通信。如图1B所示，头戴耳机组件13可以包括线控盒16、左头戴耳机18A和右头戴耳机18B。如在本发明中使用，术语“头戴耳机”宽泛地包括旨在以机械方式固定成最接近收听者的耳朵或耳道的任何扬声器及其关联结构，且包括但不限于耳机、耳塞及其他类似设备。作为更特定非限制性实例，“头戴耳机”可能是指内耳道式耳机、内耳甲式耳机、外耳甲式耳机和外耳式耳机。
[0021]除了或代替无线电话10的近端语音麦克风NS，线控盒16或头戴耳机组件13的另一个部分可具有近端语音麦克风NS以捕捉近端语音。此外，各头戴耳机18A，18B可以包括变换器，例如扬声器SPKR，其再现由无线电话10接收的远端语音，连同其他本地音频事件，例如铃声、所存储的音频节目材料、近端语音注入(即，无线电话10的用户的语音)，以提供平衡会话感知，以及需要通过无线电话10再现的其他音频(例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(例如电池电量低指示及其他系统事件通知)。每个头戴耳机18A，18B可以包括用于测量周围声环境的参考麦克风R和在与收听者的耳朵接合时用于测量周围音频连同由接近收听者耳朵的扬声器SPKR再现的音频的误差麦克风E。在一些实施例中，CODEC IC 20可从各头戴耳机的参考麦克风R、近端语音麦克风NS和误差麦克风E接收信号，并如本文中所述对各头戴耳机进行适应性消除噪音。在其他实施例中，CODEC IC或另一个电路可存在于头戴耳机组件13中，以通信方式耦合至参考麦克风R、近端语音麦克风NS和误差麦克风E，以及配置为如本文中所述进行适应性消除噪音。
[0022]本发明中所引用的各种麦克风，包括参考麦克风、误差麦克风和近端语音麦克风，可以包括构成为将入射到此类麦克风处的声音变换为电信号的任何系统、设备或装置，所述电信号可由控制器处理，且可以包括但不限于静电型麦克风、电容式麦克风、驻极体麦克风、模拟微机电系统(MEMS)麦克风、数字MEMS麦克风、压电式麦克风、压电陶瓷型麦克风或动态麦克风。
[0023]现在参考图2，在无线电话10内的选定电路示出在方框图中，其在其他实施例中可全部地或部分地放置于其他位置例如一个或多个头戴耳机组件13中。CODEC IC 20可以包括模拟-数字转换器(ADC)21A，用于接收参考麦克风信号并生成参考麦克风信号的数字表示ref ;ADC21B，用于接收误差麦克风信号并生成误差麦克风信号的数字表示err;及ADC21C，用于接收近端语音麦克风信号并生成近端语音麦克风信号的数字表示nsXODECIC 20可从放大器Al生成输出用于驱动扬声器SPKR，放大器Al可对接收组合器26的输出的数字-模拟转换器(DAC)23的输出进行放大。组合器26可将来自内部音频源24的音频信号ia、由ANC电路30生成的抗噪信号(其通过转换具有与在参考麦克风信号ref中的噪音相同的极性且因此通过组合器26被减去)以及近端语音麦克风信号ns的一部分进行组合，使得无线电话10的用户可听到他或她自己的与下行链路语音ds相关的发声，所述下行链路语音ds从射频(RF)集成电路22接收，且还可通过组合器26进行组合。近端语音麦克风信号ns还可被提供给RF集成电路22并可作为上行链路语音经由天线ANT发送至服务提供商。
[0024]现在参考图3，根据本发明的实施例，示出了ANC电路30的细节。适应性滤波器32可接收参考麦克风信号ref，且在理想情况下，可调整其传递函数W(Z)为P(z)/S(z)以生成可提供给输出组合器的抗噪信号，输出组合器将抗噪信号与准备由(例如由图2中的组合器26示例)变换器再现的音频进行组合。适应性滤波器32的系数可由W系数控制方块31控制，其使用信号的相关性来确定适应性滤波器32的响应，该响应就最小均方意义来说通常使存在于误差麦克风信号err中的参考麦克风信号ref的那些分量之间的误差最小化。通过W系数控制方块31比较的信号可以是由滤波器34B提供的路径S(Z)的响应估计拷贝塑形的参考麦克风信号ref，以及包括误差麦克风信号err的另一个信号。通过利用路径S(Z)的响应估计拷贝，响应SECOPY(z)来变换参考麦克风信号ref，并使所得信号与误差麦克风信号err之间的差异最小化，适应性滤波器32可调适到P(z)/S(z)的期望响应。除了误差麦克风信号err，通过W系数控制方块31与滤波器34B的输出比较的信号可包括已经通过滤波器响应SE(Z)处理的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的反相总值，响应SECOPY(z)为响应SE(Z)的拷贝。通过注入下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的反相总值，可防止适应性滤波器32调适到存在于误差麦克风信号err中的相对大量的下行链路音频和/或内部音频信号，且通过利用路径S(Z)的响应估计来变换下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的反相拷贝，在比较之前从误差麦克风信号err中去除的下行链路音频和/或内部音频应当与在误差麦克风信号err处再现的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的预期形式相匹配，因为S(Z)的电声路径为下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia到达误差麦克风E所选取的路径。如图2和图3所示，W系数控制方块31可以还从比较模块42恢复信号，如下面关联图4和图5更详细描述。
[0025]滤波器34B本身可以不是适应性滤波器，而是可以具有被调谐为与适应性滤波器34A的响应相匹配使得滤波器34B的响应跟踪适应性滤波器34A的调适的可调节响应。
[0026]为了实现以上所述，适应性滤波器34A可具有由SE系数控制方块33控制的系数，在去除上述经滤波的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia之后，SE系数控制方块33可以将下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia与误差麦克风信号err进行比较，该下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia已经通过适应性滤波器34A进行滤波以表示传送给误差麦克风E的预期下行链路音频，且该下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia通过组合器36从适应性滤波器34A的输出中去除。SE系数控制方块33使实际下行链路语音信号ds和/或内部音频信号ia与存在于误差麦克风信号err中的下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的分量相互关联。适应性滤波器34A可由此从下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia被调适生成一信号，当从误差麦克风信号err中被减去时，该信号包括未归因于下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia的误差麦克风信号err的分量。
[0027]同样如图3所示，抗噪音信号的路径可以具有可编程增益元件38，以便增大的增益将导致在输出组合器26处组合的抗噪音信号的增大，减小的增益将导致在输出组合器26处组合的抗噪音信号的减小。如下面图4和图5更详细描述，可编程增益元件38的增益可以基于从比较模块42接收的增益信号改变。
[0028]为了便于解释，在图2和图3中所示的音频IC电路20的部件描述仅与一个音频通道关联的部件。然而，在采用立体音频的个人音频设备(例如具有头戴耳机的那些)中，如在图2和图3中所示的音频IC电路20的部件可以成双，以便两个通道每个(例如一个用于左侧变换器并且一个用于右侧变换器)能够独立地执行ANC。
[0029]转到图4，示出一种系统，包括左通道CODEC IC部件20A，右通道CODEC IC部件20B，以及比较模块42。左通道CODEC IC部件20A和右通道⑶DEC IC部件20B每个可以包括在图2中描述的CODEC IC 20的各个部件的一些或全部。因此，基于相应参考麦克风信号(例如，来自参考麦克风Rl或Rr)，相应误差麦克风信号(例如，来自误差麦克风El或Er)，相应近端语音麦克风信号(例如，来自参考麦克风NSl或NSr)，和/或其他信号，与相应音频通道关联的ANC电路30可以产生抗噪音信号，其可以被与源音频信号组合并且发送到相应变换器(例如，SPKRl或 SPKRr)。
[0030]比较模块42可以配置为从左通道⑶DEC IC部件20A和右通道⑶DEC IC部件20B每个接收指示通道的次级估计适应性滤波器34A的响应SE(z)，例如在图4中示出为响应SEl(Z)和SEr(Z)，的信号，并且比较这些响应。比较次级估计适应性滤波器34A的响应可以指示变换器SPKRl和SPKRr每个到听者的相应耳朵的靠近度，指示在变换器SPKRl和SPKRr每个到听者的相应耳朵之间的声密封质量，和/或指示变换器SPKRl和/或SPKRr的其他物理特性。基于该比较，比较模块42可以给左通道CODEC IC部件20A和右通道CODEC IC部件20B—个或两者产生恢复信号(例如，resetL或resetR)或增益信号(例如，gainL或gainR)，以便改变由左通道CODEC IC部件20A和右通道CODEC IC部件20B产生的抗噪音信号的一个或两者。在一些实施例中，该改变可以独立于产生该抗噪音信号的滤波器(例如，适应性滤波器32)的响应。例如，在一些实施例中，滤波器(例如，适应性滤波器32)可以产生抗噪音信号用于试图减少周期音频声音在变换器处的音频输出信号中的存在，其中该抗噪音信号可以由比较模块42产生并且发送给增益元件38的增益信号改变(例如，衰减)。在该实施例中，在增益元件38的增益不同于单位增益时可以冻结产生由增益元件38改变的抗噪音信号的适应性滤波器32(例如，阻止调适)，另外适应性滤波器32可以试图调适已衰减的抗噪音信号。为了冻结调适适应性滤波器32的响应，适应性滤波器32或系数控制模块31可以配置为在增益元件38的增益不是单位增益时暂停调适(例如，如图3所示，系数控制模块31可以从比较模块42接收增益信号，并且可以配置为在增益信号指示非零增益时暂停更新系数)。
[0031]在这些和其他实施例中，该改变可以包括改变产生该抗噪音信号的滤波器(例如，适应性滤波器32)的响应。例如，在该实施例中，W系数控制31的系数可以基于由比较模块42产生的恢复信号恢复为初始值。
[0032]在这些和其他实施例中，在响应于次级估算适应性滤波器34A的响应SE(Z)相差超过预定阈值改变具体通道的抗噪音信号之后，该通道的ANC电路30可以恢复它的相应SE系数控制模块33的系数为基本上等于其他SE系数控制模块33的那些系数，以在修复导致改变抗噪音的条件(例如，在变换器与听者的耳朵之间缺乏靠近度)时提供调适的开始点。
[0033]虽然前述讨论考虑比较次级估算适应性滤波器34A的响应SE(Z)并且响应于该比较改变抗噪音信号的响应，但是应该理解，替代响应SE (z)或除了响应SE (z)之外，ANC电路30可以比较ANC电路30的其他元件的响应并且基于该比较改变抗噪音信号。例如，在一些实施例中，比较模块42可以配置为从左通道CODEC IC部件20A和右通道CODEC IC部件20B的每一个接收信号，其指示通道的适应性滤波器32A的响应W(z)，例如图4中所示为响应WL(z)或WR(z),并且比较这些响应。比较适应性滤波器32A的响应可以指示变换器SPKRL和SPKRR每个到听者的相应耳朵的靠近度，指示在变换器SPKRL和SPKRR每个到听者的相应耳朵之间的声密封质量，和/或指示变换器SPKRL和/或SPKRR的其他物理特性。基于该比较，比较模块42可以给左通道⑶DEC IC部件20A和右通道⑶DEC IC部件20B—个或两者产生恢复信号(例如，resetL或resetR)和/或增益信号(例如，gainL或gainR)，以便改变(例如，衰减)由左通道CODEC IC部件20A和右通道CODEC IC部件20B产生的抗噪音信号的其中一个或两者。
[0034]图5图示描述用于基于在个人音频设备的音频通道之间的次级路径信息的比较控制由ANC系统产生抗噪音的示例方法50的流程图。根据一个实施例，方法50可以在步骤52开始。如上提及，本发明的教导可以实施在CODEC IC 20的各种配置中。同样，方法50的优选初始化点和包括方法50的步骤的顺序可以取决于所选择的实施例。
[0035]在步骤52，比较模块42或⑶DECIC 20的另一个部件可以比较次级估算适应性滤波器34A的响应SEl(Z)或SEr(Z)和/或比较适应性滤波器32的响应Wl(Z)或Wr(Z)。在步骤54，比较模块42或CODEC IC 20的另一个部件可以确定响应SEl(z)和SEr(z)是否相差超过预定阈值和/或响应Wl(Z)和Wr(Z)相差超过该预定阈值或另一个预定阈值。如果响应SEl(Z)和SEr(Z)相差超过预定阈值和/或如果响应Wl(Z)和Wr(Z)相差超过该预定阈值或另一个预定阈值，方法50可以前进到步骤58，否则方法50可以前进到步骤56。
[0036]在步骤56，响应于确定响应SEl(Z)和SEr(Z)不相差超过预定阈值和/或响应Wl(Z)和Wr ( z )不相差超过该预定阈值或另一个预定阈值，可以不改变由左通道CODEC IC部件20A和右通道CODEC IC部件20B每个产生的抗噪音信号。在完成步骤56之后，方法50可以再次前进到步骤52。
[0037]在步骤58，响应于确定响应SEl(Z)和SEr(Z)相差超过预定阈值和/或响应Wl(Z)和Wr(Z)相差超过该预定阈值或另一个预定阈值，可以改变由左通道CODEC IC部件20A和右通道CODEC IC部件20B—个或两者产生的抗噪音信号。如上提及，该改变可以包括改变施加到抗噪音信号的增益，以便在它由变换器再现之前衰减(包括通过利用零增益进行衰减的静音)抗噪音信号，和/或可以包括通过将W系数控制31的系数恢复到预定初始值来进一步改变适应性滤波器32的响应W( z)。在完成步骤58之后，方法50可以再次前进到步骤52。
[0038]虽然图5公开关于方法50采取的具体数量的步骤，但是方法50可以以比图5描述的步骤数量更多或更少的步骤来执行。此外，虽然图5描述关于方法50采取的某种步骤顺序，但是方法50包括的步骤可以以任何其合适的顺序来完成。
[0039]方法50可以使用比较模块42或可操作方法50的任何其他系统来执行。在某些实施例中，方法50可以部分或全部以计算机可读介质中的软件和/或固件中来执行。
[0040]本发明包含本领域的技术人员将会理解的对本文示例性实施例的所有改变、替代、变形、替换、和修改。相似地，在恰当的地方，附属权利要求包含本领域的技术人员将会理解的对本文示例性实施例的所有改变、替代、变形、替换、和修改。而且，所附权利要求中的被适于、设置为、能够(capable of)、被配置为、能够(enabled to)、可操作为(operableto)或操作为(operative to)执行特定功能的装置或系统或装置或系统的部件的参考包括装置、系统、部件，无论特定功能是否被激活、接通或解锁，只要装置、系统或部件被如此地适于、设置、能够、配置、能够、可操作或操作。
[0041]本文中所述的所有示例和条件性语言都是为了教导目的，以辅助读者理解本发明以及发明人对本领域做出进一步贡献的概念，并且应理解为并非对这样的特定所述的示例和条件的限制。尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解，可以在未脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改变、替代和变形。
【主权项】
1.一种用于实现个人音频设备至少一部分的集成电路，包括: 第一输出，用于提供第一输出信号给第一变换器，包括用于回播给听者的第一源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第一变换器的声输出中的影响的第一抗噪音信号两者；第一误差麦克风输入，用于接收指示第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号； 第二输出，用于提供第二输出信号给第二变换器，包括用于回播给听者的第二源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第二变换器的声输出中的影响的第二抗噪音信号两者；第二误差麦克风输入，用于接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号；以及处理电路，其实现: 第一次级路径估计适应性滤波器，用于建模通过第一变换器的第一源音频信号的电声路径并且具有从第一源音频信号产生第一次级路径估计信号的响应； 第一系数控制模块，其通过调适第一次级路径估计滤波器的响应来与第一源音频信号和第一回播校正误差一致地塑形第一次级路径估计适应性滤波器的响应以使第一回播校正误差最小化，其中第一回播校正误差是基于在第一误差麦克风信号与第一次级路径估计信号之间的差值的； 第二次级路径估计适应性滤波器，用于建模通过第二变换器的第二源音频信号的电声路径并且具有从第二源音频信号产生第二次级路径估计信号的响应； 第二系数控制模块，其通过调适第二次级路径估计滤波器的响应来与第二源音频信号和第二回播校正误差一致地塑形第二次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第二回播校正误差，其中第二回播校正误差是基于在第二误差麦克风信号与第二次级路径估计信号之间的差值的； 第一滤波器，其至少基于第一回播校正误差产生第一抗噪音信号以减少环境音频信号在第一变换器的声输出处的存在； 第二滤波器，其至少基于第二回播校正误差产生第二抗噪音信号以减少环境音频信号在第二变换器的声输出处的存在；以及 比较模块，其比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应。2.如权利要求1所述的集成电路，其中比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应指示第一变换器和第二变换器每个到听者的相应耳朵的靠近度。3.如权利要求1所述的集成电路，其中比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应指示在第一变换器和第二变换器每个到听者的相应耳朵之间的声密封质量。4.如权利要求1所述的集成电路，其中处理电路配置为，响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，改变如下其中一个: 第一抗噪音信号，其中该改变独立于第一滤波器的响应；以及 第二抗噪音信号，其中该改变独立于第二滤波器的响应。5.如权利要求4所述的集成电路，其中处理电路还配置为，对响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值改变第一抗噪音信号进行响应，恢复第一系数控制模块的系数基本上等于第二系数控制模块的系数。6.如权利要求4所述的集成电路，其中处理电路配置为，响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，衰减第一抗噪音信号和第二抗噪音信号的至少一个。7.如权利要求6所述的集成电路，其中衰减第一抗噪音信号和第二抗噪音信号的至少一个包括静音第一抗噪音信号和第二抗噪音信号的至少一个。8.如权利要求6所述的集成电路，还包括: 第一参考麦克风输入，用于接收指不在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号；以及 第二参考麦克风输入，用于接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号； 其中: 第一滤波器的响应从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在；以及 第二滤波器的响应从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在； 第一抗噪音路径系数控制模块，其通过调适第一滤波器的响应与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围首频声首； 第二抗噪音路径系数控制模块，其通过调适第二滤波器的响应与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围首频声首；以及 并且其中处理电路配置为: 当处理电路衰减第一抗噪音信号时冻结调适第一滤波器的响应；以及 当处理电路衰减第二抗噪音信号时冻结调适第二滤波器的响应。9.如权利要求1所述的集成电路，还包括: 第一参考麦克风输入，用于接收指不在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号；以及 第二参考麦克风输入，用于接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号； 其中: 第一滤波器的响应从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在；以及 第二滤波器的响应从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在； 第一抗噪音路径系数控制模块，其通过调适第一滤波器的响应与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围首频声首； 第二抗噪音路径系数控制模块，其通过调适第二滤波器的响应与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围首频声首；以及 并且其中处理电路配置为响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，恢复第一抗噪音路径系数控制模块和第二抗噪音路径系数控制模块至少一个的系数到相应初始值。10.—种用于消除在与个人音频设备关联的变换器的相应附近中的环境音频声音的方法，所述方法包括: 接收指示第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号； 接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号； 通过利用用于建模通过第一变换器的第一源音频信号的电声路径的第一次级路径估计滤波器滤波第一源音频信号来从第一源音频信号产生第一次级路径估计信号，其中通过调适第一次级路径估计滤波器的响应来与第一源音频信号和第一回播校正误差一致地塑形第一次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第一回播校正误差，其中第一回播校正误差是基于在第一误差麦克风信号与第一次级路径估计信号之间的差值的； 通过利用用于建模通过第二变换器的第二源音频信号的电声路径的第二级路径估计滤波器滤波第二源音频信号来从第二源音频信号产生第二次级路径估计信号，其中通过调适第二次级路径估计滤波器的响应来与第二源音频信号和第二回播校正误差一致地塑形第二次级路径估计适应性滤波器的响应以最小化第二回播校正误差，其中第二回播校正误差是基于在第二误差麦克风信号与第二次级路径估计信号之间的差值的； 至少基于第一回播校正误差产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在； 至少基于第二回播校正误差产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在；以及 比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应。11.如权利要求1O所述的方法，还包括: 将第一抗噪音信号与第一源音频信号组合以产生提供给第一变换器的第一音频信号；以及 将第二抗噪音信号与第二源音频信号组合以产生提供给第二变换器的第二音频信号。12.如权利要求10所述的方法，其中比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应提供第一变换器和第二变换器每个到听者的相应耳朵的靠近度的指示。13.如权利要求10所述的方法，其中比较第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应提供在第一变换器和第二变换器每个到听者的相应耳朵之间的声密封质量的指示。14.如权利要求10所述的方法，还包括响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，改变如下其中一个: 第一抗噪音信号，其中该改变独立于第一滤波器的响应；以及 第二抗噪音信号，其中该改变独立于第二滤波器的响应。15.如权利要求14所述的方法，其中还包括对响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值改变第一抗噪音信号进行响应，恢复第一系数控制模块的系数基本上等于第二系数控制模块的系数。16.如权利要求14所述的方法，其中还包括响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，衰减第一抗噪音信号和第二抗噪音信号的至少一个。17.如权利要求16所述的方法，其中衰减第一抗噪音信号和第二抗噪音信号的至少一个包括静音第一抗噪音信号和第二抗噪音信号的至少一个。18.如权利要求16所述的方法，还包括: 接收指示在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号；以及 接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号； 其中: 第一滤波器的响应从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在；以及 第二滤波器的响应从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在； 通过调适第一滤波器的响应由第一抗噪音路径系数控制模块与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围音频声音，其中在衰减第一抗噪音信号期间冻结调适第一滤波器的响应;以及 通过调适第二滤波器的响应由第二抗噪音路径系数控制模块与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围音频声音，其中在衰减第二抗噪音信号期间冻结调适第二滤波器的响应。19.如权利要求1O所述的方法，还包括: 接收指示在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号；以及 接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号； 其中: 第一滤波器的响应从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在；以及 第二滤波器的响应从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在； 通过调适第一滤波器的响应由第一抗噪音路径系数控制模块与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围首频声首； 通过调适第二滤波器的响应由第二抗噪音路径系数控制模块与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围首频声首；以及 响应于第一次级路径估计适应性滤波器的响应和第二次级路径估计适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，恢复第一抗噪音路径系数控制模块和第二抗噪音路径系数控制模块至少一个的系数到相应初始值。20.—种用于实现个人音频设备至少一部分的集成电路，包括: 第一输出，用于提供第一输出信号给第一变换器，包括用于回播给听者的第一源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第一变换器的声输出中的影响的第一抗噪音信号两者；第一误差麦克风输入，用于接收指示第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号； 第一参考麦克风输入，用于接收指不在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号； 第二输出，用于提供第二输出信号给第二变换器，包括用于回播给听者的第二源音频信号和用于抵抗环境音频声音在第二变换器的声输出中的影响的第二抗噪音信号两者；第二误差麦克风输入，用于接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号； 第二参考麦克风输入，用于接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号；以及处理电路，其实现: 第一适应性滤波器，其从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在； 第二适应性滤波器，其从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在； 第一系数控制模块，其通过调适第一适应性滤波器的响应来与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一适应性滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围首频声首； 第二系数控制模块，其通过调适第二适应性滤波器的响应来与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二适应性滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围首频声首；以及 比较模块，其比较第一适应性滤波器的响应和第二适应性滤波器的响应。21.如权利要求20所述的集成电路，其中处理电路配置为，响应于第一适应性滤波器的响应和第二适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，改变如下其中一个: 第一抗噪音信号，其中该改变独立于第一适应性滤波器的响应；以及 第二抗噪音信号，其中该改变独立于第二适应性滤波器的响应。22.—种用于消除在与个人音频设备关联的变换器的相应附近中的环境音频声音的方法，所述方法包括: 接收指示第一变换器的输出和在第一变换器处的环境音频声音的第一误差麦克风信号； 接收指示第二变换器的输出和在第二变换器处的环境音频声音的第二误差麦克风信号； 接收指示在第一变换器的声输出处的周围音频声音的第一参考麦克风信号； 接收指示在第二变换器的声输出处的周围音频声音的第二参考麦克风信号； 由第一适应性滤波器从第一参考麦克风信号产生第一抗噪音信号以减少周围音频声音在第一变换器的声输出处的存在； 由第二适应性滤波器从第二参考麦克风信号产生第二抗噪音信号以减少周围音频声音在第二变换器的声输出处的存在； 通过调适第一适应性滤波器的响应来由第一抗噪音路径系数控制模块与第一误差麦克风信号和第一参考麦克风信号一致地塑形第一适应性滤波器的响应以最小化在第一误差麦克风信号中的周围音频声音； 通过调适第二适应性滤波器的响应来由第二抗噪音路径系数控制模块与第二误差麦克风信号和第二参考麦克风信号一致地塑形第二适应性滤波器的响应以最小化在第二误差麦克风信号中的周围音频声音；以及 比较第一适应性滤波器的响应和第二适应性滤波器的响应。23.如权利要求22所述的方法，还包括响应于第一适应性滤波器的响应和第二适应性滤波器的响应相差超过预定阈值，改变如下其中一个: 第一抗噪音信号，其中该改变独立于第一适应性滤波器的响应；以及 第二抗噪音信号，其中该改变独立于第二适应性滤波器的响应。
【文档编号】G10K11/178GK105981408SQ201480075297
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年10月22日
【发明人】N·卡瓦特拉
【申请人】美国思睿逻辑有限公司