包括自適應(yīng)消噪系統(tǒng)的系數(shù)的動(dòng)態(tài)偏置的自適應(yīng)消噪系統(tǒng)及方法
【專利說明】包括自適應(yīng)消噪系統(tǒng)的系數(shù)的動(dòng)態(tài)偏置的自適應(yīng)消噪系統(tǒng)及方法
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本發(fā)明主張于2013年7月25日提交的美國專利申請序列號13/950，854的優(yōu)先權(quán)，繼而美國專利申請序列號13/950，854主張于2013年4月15日提交的美國臨時(shí)專利申請序列號61 /811，915的優(yōu)先權(quán)，各案全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及與聲換能器有關(guān)的自適應(yīng)消噪，更特定地，涉及通過動(dòng)態(tài)偏置自適應(yīng)消噪系統(tǒng)的系數(shù)來檢測和抵消存在聲換能器附近的周圍噪聲。
【背景技術(shù)】
[0004]無線電話(諸如移動(dòng)電話/蜂窩式電話、無繩電話)及其他消費(fèi)音頻設(shè)備(諸如MP3播放器)被廣泛應(yīng)用。通過使用麥克風(fēng)來測量周圍聲事件，然后使用信號處理將抗噪信號注入設(shè)備輸出中以抵消周圍聲事件來提供消噪，此類設(shè)備的性能就清晰度而論可得到改良。因?yàn)楦鶕?jù)所存在的噪聲源及設(shè)備自身的位置，在個(gè)人音頻設(shè)備(諸如無線電話)周圍的聲環(huán)境可發(fā)生很大變化，所以期望調(diào)適消噪以考慮所述環(huán)境變化。
[0005]自適應(yīng)消噪可用在個(gè)人音頻設(shè)備的許多元件中，包括耳機(jī)。耳機(jī)還可被用來在各種情況下播放音頻內(nèi)容給所述耳機(jī)，所述耳機(jī)提供自適應(yīng)消噪給收聽者。例如，在打電話時(shí)，音頻內(nèi)容可占用在300Hz與3.4kHz (包括在內(nèi))之間的電話語音頻帶，或在高保真音頻播放情況下，對于一些音頻軌道，音頻內(nèi)容可占用20Hz至20kHz (包括在內(nèi))的頻率范圍，或?qū)τ谝恍嚎s音頻內(nèi)容，音頻內(nèi)容可占用100Hz至8kHz的頻率范圍。無論周圍噪聲的帶寬或源音頻信號的帶寬，在所有情況下，自適應(yīng)消噪系統(tǒng)必須為穩(wěn)定。取決于通過換能器的源音頻信號的電聲路徑的模型的任何自適應(yīng)系統(tǒng)(例如，濾波-X最小均方前饋?zhàn)赃m應(yīng)系統(tǒng))必須包括以此種方式涉及的各種信號的頻譜，以至避免自適應(yīng)不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的教示，與周圍噪聲的檢測和減少相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)和問題可減少或消除，所述周圍噪聲與聲換能器相關(guān)聯(lián)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種個(gè)人音頻設(shè)備可包括換能器、參考麥克風(fēng)、誤差麥克風(fēng)和處理電路。換能器可再現(xiàn)音頻信號，所述音頻信號既包括播放給收聽者的源音頻信號又包括抗噪信號，所述抗噪信號用于應(yīng)對在換能器的聲輸出中的周圍音頻聲音的影響。參考麥克風(fēng)可提供表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。誤差麥克風(fēng)可位于接近換能器，且可提供表示換能器的聲輸出及在換能器處的周圍音頻聲音的誤差麥克風(fēng)信號。處理電路可實(shí)現(xiàn):自適應(yīng)濾波器，具有響應(yīng)，其由參考麥克風(fēng)信號生成抗噪信號以減少收聽者聽到的周圍音頻聲音的存在；系數(shù)控制方塊，所述系數(shù)控制方塊通過調(diào)適自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)以使在誤差麥克風(fēng)信號中的周圍音頻聲音最小化，將自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)整形成與誤差麥克風(fēng)信號和參考麥克風(fēng)信號一致；和系數(shù)偏置控制方塊，所述系數(shù)偏置控制方塊在源音頻信號的頻率響應(yīng)外的頻率范圍內(nèi)使系數(shù)控制方塊的系數(shù)偏向零。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例，一種方法，用于抵消在個(gè)人音頻設(shè)備的換能器附近的周圍音頻聲音，可包括接收表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。所述方法還可包括接收表示換能器的輸出及在換能器處的周圍音頻聲音的誤差麥克風(fēng)信號。所述方法還可包括通過調(diào)適自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)以使在誤差麥克風(fēng)信號中的周圍音頻聲音最小化，由參考麥克風(fēng)的測量結(jié)果自適應(yīng)生成抗噪信號，所述抗噪信號應(yīng)對在換能器的聲輸出處的周圍音頻聲音的影響，所述自適應(yīng)濾波器對參考麥克風(fēng)的輸出進(jìn)行濾波。所述方法可另外包括在源音頻信號的頻率響應(yīng)外的頻率范圍內(nèi)使用于控制自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)的系數(shù)偏向零。此外，所述方法可包括將抗噪信號與源音頻信號進(jìn)行組合以生成提供給換能器的音頻信號。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例，一種集成電路，用于實(shí)現(xiàn)個(gè)人音頻設(shè)備的至少一部分，可包括輸出、參考麥克風(fēng)輸入、誤差麥克風(fēng)輸入和處理電路。輸出可提供信號給換能器，所述信號既包括播放給收聽者的源音頻信號又包括抗噪信號，所述抗噪信號用于應(yīng)對在換能器的聲輸出中的周圍音頻聲音的影響。參考麥克風(fēng)輸入可接收表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。誤差麥克風(fēng)輸入可接收表示換能器的輸出及在換能器處的周圍音頻聲音的誤差麥克風(fēng)信號。處理電路可實(shí)現(xiàn):自適應(yīng)濾波器，具有響應(yīng)，其由參考麥克風(fēng)信號生成抗噪信號以減少收聽者聽到的周圍音頻聲音的存在；系數(shù)控制方塊，所述系數(shù)控制方塊通過調(diào)適自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)以使在誤差麥克風(fēng)信號中的周圍音頻聲音最小化，將自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)整形成與誤差麥克風(fēng)信號和參考麥克風(fēng)信號一致；和系數(shù)偏置控制方塊，所述系數(shù)偏置控制方塊在源音頻信號的頻率響應(yīng)外的頻率范圍內(nèi)使系數(shù)控制方塊的系數(shù)偏向零。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例，一種個(gè)人音頻設(shè)備可包括換能器、參考麥克風(fēng)、誤差麥克風(fēng)和處理電路。換能器可再現(xiàn)音頻信號，所述音頻信號既包括播放給收聽者的源音頻信號又包括抗噪信號，所述抗噪信號用于應(yīng)對在換能器的聲輸出中的周圍音頻聲音的影響。參考麥克風(fēng)可提供表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。誤差麥克風(fēng)可位于接近換能器，且可提供表示換能器的聲輸出及在換能器處的周圍音頻聲音的誤差麥克風(fēng)信號。處理電路可實(shí)現(xiàn):前饋濾波器，具有響應(yīng)，其由參考麥克風(fēng)信號生成抗噪信號以減少收聽者聽到的周圍音頻聲音的存在；次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器，被配置為對源音頻信號的電聲路徑進(jìn)行建模且具有響應(yīng)，其由源音頻信號生成次級路徑估計(jì)；系數(shù)控制方塊，所述系數(shù)控制方塊通過調(diào)適次級路徑估計(jì)濾波器的響應(yīng)以使播放校正誤差最小化，將次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)整形成與源音頻信號和播放校正誤差一致，其中播放校正誤差基于誤差麥克風(fēng)信號與次級路徑估計(jì)之差；和系數(shù)偏置控制方塊，所述系數(shù)偏置控制方塊在源音頻信號的頻率響應(yīng)外的頻率范圍內(nèi)使系數(shù)控制方塊的系數(shù)偏向零。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例，一種方法，用于抵消在個(gè)人音頻設(shè)備的換能器附近的周圍音頻聲音，可包括接收表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。所述方法還可包括接收表示換能器的輸出及在換能器處的周圍音頻聲音的誤差麥克風(fēng)信號。所述方法還可包括通過對參考麥克風(fēng)的輸出進(jìn)行濾波，由參考麥克風(fēng)的測量結(jié)果生成抗噪信號分量，應(yīng)對在換能器的聲輸出處的周圍音頻聲音的影響。所述方法可另外包括通過利用次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器對源音頻信號進(jìn)行濾波，并調(diào)適次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)以使播放校正誤差最小化，由源音頻信號自適應(yīng)生成次級路徑估計(jì)，所述次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器對源音頻信號的電聲路徑進(jìn)行建模，所述播放校正誤差基于誤差信號與次級路徑估計(jì)之差。此外，所述方法可包括在源音頻信號的頻率響應(yīng)外的頻率范圍內(nèi)使用于控制次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)的系數(shù)偏向零。所述方法還可包括將抗噪信號與源音頻信號進(jìn)行組合以生成提供給換能器的音頻信號。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施例，一種集成電路，用于實(shí)現(xiàn)個(gè)人音頻設(shè)備的至少一部分，可包括輸出、參考麥克風(fēng)輸入、誤差麥克風(fēng)輸入和處理電路。輸出可提供信號給換能器，所述信號既包括播放給收聽者的源音頻信號又包括抗噪信號，所述抗噪信號用于應(yīng)對在換能器的聲輸出中的周圍音頻聲音的影響。參考麥克風(fēng)輸入可接收表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。誤差麥克風(fēng)輸入可接收表示換能器的輸出及在換能器處的周圍音頻聲音的誤差麥克風(fēng)信號。處理電路可實(shí)現(xiàn):前饋濾波器，具有響應(yīng)，其由參考麥克風(fēng)信號生成抗噪信號以減少收聽者聽到的周圍音頻聲音的存在；次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器，用于對源音頻信號的電聲路徑進(jìn)行建模且具有響應(yīng)，其由源音頻信號生成次級路徑估計(jì)；系數(shù)控制方塊，所述系數(shù)控制方塊通過調(diào)適次級路徑估計(jì)濾波器的響應(yīng)以使播放校正誤差最小化，將次級路徑估計(jì)自適應(yīng)濾波器的響應(yīng)整形成與源音頻信號和播放校正誤差一致，其中播放校正誤差基于誤差麥克風(fēng)信號與次級路徑估計(jì)之差；和系數(shù)偏置控制方塊，所述系數(shù)偏置控制方塊在源音頻信號的頻率響應(yīng)外的頻率范圍內(nèi)使系數(shù)控制方塊的系數(shù)偏向零。
[0013]本