在個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備中的麥克風(fēng)覆蓋檢測(cè)的制作方法
【專利摘要】一種個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，例如無(wú)線電話，包括噪音消除電路，其適應(yīng)性地從參考麥克風(fēng)信號(hào)產(chǎn)生抗噪音信號(hào)，并且將該抗噪音信號(hào)注入到揚(yáng)聲器或其他傳感器輸出以導(dǎo)致環(huán)境語(yǔ)音聲音的消除。誤差麥克風(fēng)也可以提供在揚(yáng)聲器附近以估計(jì)從噪音消除電路穿過(guò)傳感器的電聲路徑。處理電路使用參考麥克風(fēng)和/或誤差麥克風(fēng)，可選地連同提供用來(lái)捕獲近端語(yǔ)音的麥克風(fēng)，通過(guò)比較它們的接收信號(hào)內(nèi)容來(lái)確定參考麥克風(fēng)和/或誤差麥克風(fēng)是否被阻塞并且用來(lái)避免產(chǎn)生錯(cuò)誤抗噪音。
【專利說(shuō)明】在個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備中的麥克風(fēng)覆蓋檢測(cè)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種包括噪音消除的人語(yǔ)音設(shè)備例如無(wú)線電話，并且更具體地，涉及一種在其中檢測(cè)使用于噪音消除的其中一個(gè)麥克風(fēng)的阻塞的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線電話例如移動(dòng)電話/蜂窩式電話、無(wú)繩電話及其他消費(fèi)性語(yǔ)音裝置例如mp3播放器應(yīng)用廣泛。可通過(guò)使用麥克風(fēng)測(cè)量周圍聲事件及隨后使用信號(hào)處理將抗噪音信號(hào)插入至裝置的輸出中以消除周圍聲事件，來(lái)提供噪音消除從而改進(jìn)這些裝置在清晰度方面的效能。
[0003]由于圍繞個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，例如無(wú)線電話，的聲環(huán)境可能發(fā)生極大變化，該聲環(huán)境取決于所存在的噪音源及裝置本身的位置故需調(diào)適噪音消除以考慮這些環(huán)境變化。但是，適應(yīng)性噪音消除電路可能是復(fù)雜的；消耗額外電力且在特定情況下可能產(chǎn)生非所要的結(jié)果。
[0004]因此，需提供一種在可變聲環(huán)境中提供噪音消除的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，包含無(wú)線電話。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]以一種個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備、一種操作方法及一種集成電路完成提供在可變聲環(huán)境中提供噪音消除的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備的上述目的。
[0006]個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備包含外殼，傳感器安裝在外殼上用于重現(xiàn)包含用于對(duì)聽(tīng)者播放的源語(yǔ)音及用于對(duì)抗周圍語(yǔ)音聲音在傳感器的聲輸出中的影響的抗噪音信號(hào)兩者的語(yǔ)音信號(hào)。參考麥克風(fēng)安裝在外殼上以提供指示周圍語(yǔ)音聲音的參考麥克風(fēng)信號(hào)。個(gè)人語(yǔ)音裝置進(jìn)一步包含外殼內(nèi)的適應(yīng)性噪音消除(ANC)處理電路，用于適應(yīng)性地從參考麥克風(fēng)信號(hào)產(chǎn)生抗噪音信號(hào)以便抗噪音信號(hào)導(dǎo)致周圍語(yǔ)音聲音的顯著消除。還可以包含誤差麥克風(fēng)用于校正從處理電路的輸出穿過(guò)傳感器的電聲音路徑。ANC處理電路監(jiān)控從參考麥克風(fēng)和/或誤差麥克風(fēng)接收的環(huán)境語(yǔ)音的內(nèi)容，和/或監(jiān)控如果個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備是無(wú)線電話時(shí)提供用來(lái)捕獲近端語(yǔ)音的麥克風(fēng)的輸出。通過(guò)比較從兩個(gè)不同麥克風(fēng)接收的語(yǔ)音，ANC處理電路可以確定其中一個(gè)噪音消除麥克風(fēng)是否被覆蓋并且采取行動(dòng)來(lái)阻止抗噪音信號(hào)被不正確地調(diào)適或者產(chǎn)生不期望的輸出。
[0007]如附圖所示，可更具體地從本發(fā)明的較佳實(shí)施例的下列描述中了解本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無(wú)線電話10的圖解。
[0009]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無(wú)線電話10內(nèi)的電路的方框圖。
[0010]圖3為描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的編譯碼器(CODEC)集成電路20的ANC電路30內(nèi)的信號(hào)處理電路及功能塊的方框圖。
[0011]圖4為圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與在圖3的電路中的麥克風(fēng)覆蓋操作相關(guān)的功能塊的方框圖。
[0012]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的判定麥克風(fēng)已經(jīng)被阻塞的方法的流程圖。
[0013]圖6為描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的集成電路內(nèi)的信號(hào)處理電路及功能塊的方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明涵蓋噪音消除技術(shù)及可在例如無(wú)線電話的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備中實(shí)施的電路。個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備包含適應(yīng)性噪音消除(ANC)電路，該適應(yīng)性噪音消除(ANC)電路測(cè)量周圍聲環(huán)境并產(chǎn)生注入揚(yáng)聲器(或其他傳感器)輸出中以消除周圍聲事件的信號(hào)。提供參考麥克風(fēng)以測(cè)量周圍聲環(huán)境，并且包含誤差麥克風(fēng)以提供從處理電路的輸出穿過(guò)揚(yáng)聲器的電聲音路徑的估計(jì)。ANC處理電路監(jiān)控參考麥克風(fēng)信號(hào)、誤差麥克風(fēng)信號(hào)和提供用來(lái)捕獲近端語(yǔ)音的語(yǔ)音麥克風(fēng)信號(hào)中至少兩者的內(nèi)容，以便確定參考麥克風(fēng)或誤差麥克風(fēng)其中一個(gè)是否被阻塞，例如用手指或其它阻塞物覆蓋。
[0015]現(xiàn)參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所示的無(wú)線電話10展示為鄰近人的耳部5。所示的無(wú)線電話10為可采用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)的裝置的實(shí)例，但是應(yīng)了解并非需要所示的無(wú)線電話10或后續(xù)圖解中所描繪的電路中所體現(xiàn)的元件或組態(tài)的全部以實(shí)踐申請(qǐng)專利范圍中所述的本發(fā)明。無(wú)線電話10包含傳感器，例如揚(yáng)聲器SPKR，其重現(xiàn)無(wú)線電話10所接收的遠(yuǎn)端語(yǔ)音連同其他本端語(yǔ)音事件例如鈴聲、所儲(chǔ)存的語(yǔ)音節(jié)目材料、近端語(yǔ)音(即無(wú)線電話10的使用者的語(yǔ)音)的注入以提供平衡的會(huì)話感知及需通過(guò)無(wú)線電話10重現(xiàn)的其他語(yǔ)音，例如來(lái)自網(wǎng)頁(yè)的源或無(wú)線電話10所接收的其他網(wǎng)絡(luò)通信及語(yǔ)音指示，例如電池低及其他系統(tǒng)事件通告。提供近端語(yǔ)音麥克風(fēng)NS以捕捉近端語(yǔ)音，該近端語(yǔ)音從無(wú)線電話10傳輸至其他會(huì)話參與者。
[0016]無(wú)線電話10包含適應(yīng)性噪音消除(ANC)電路及特征，它們將抗噪音信號(hào)注入至揚(yáng)聲器SPKR中以改進(jìn)遠(yuǎn)端語(yǔ)音及揚(yáng)聲器SPKR所重現(xiàn)的其他語(yǔ)音的清晰度。參考麥克風(fēng)R提供用于測(cè)量周圍聲環(huán)境且為定位為遠(yuǎn)離使用者的嘴部的典型位置，使得近端語(yǔ)音在參考麥克風(fēng)R所產(chǎn)生的信號(hào)中最小化。提供第三麥克風(fēng)(誤差麥克風(fēng)E)以通過(guò)當(dāng)無(wú)線電話10緊鄰耳部5時(shí)提供周圍語(yǔ)音與靠近耳部5的揚(yáng)聲器SPKR所重現(xiàn)的語(yǔ)音的組合的測(cè)量而進(jìn)一步改進(jìn)ANC操作。無(wú)線電話10內(nèi)的例示性電路14包含語(yǔ)音CODEC集成電路20，該語(yǔ)音CODEC集成電路20接收來(lái)自參考麥克風(fēng)R、近端語(yǔ)音麥克風(fēng)NS及誤差麥克風(fēng)E的信號(hào)并與其他集成電路例如含有無(wú)線電話收發(fā)器的RF集成電路12對(duì)接。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，本文所揭示的電路及技術(shù)可結(jié)合到單個(gè)集成電路，該單個(gè)集體電路含有用于實(shí)施整個(gè)個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，例如MP3播放器單晶片集成電路的控制電路及其他功能性。
[0017]一般而言,本發(fā)明的ANC技術(shù)測(cè)量撞擊在參考麥克風(fēng)R上的環(huán)境聲事件(與揚(yáng)聲器SPKR和/或近端語(yǔ)音的輸出相反)，且也通過(guò)測(cè)量撞擊在誤差麥克風(fēng)E上的相同環(huán)境聲事件，所示的無(wú)線電話10的ANC處理電路調(diào)適從參考麥克風(fēng)R的輸出產(chǎn)生的抗噪音信號(hào)從而具有使誤差麥克風(fēng)E上的環(huán)境聲音事件的振幅最小化的特性。由于聲路徑P(z)從參考麥克風(fēng)R延伸至誤差麥克風(fēng)E，所以ANC電路實(shí)質(zhì)上估計(jì)聲路徑P(z)結(jié)合去除電聲路徑S(Z)的影響，該電聲路徑S(Z)代表CODEC集成電路(IC)20的語(yǔ)音輸出電路的響應(yīng)及揚(yáng)聲器SPKR的聲/電轉(zhuǎn)移函數(shù)，該函數(shù)包含特定聲環(huán)境中揚(yáng)聲器SPKR與誤差麥克風(fēng)E之間的耦合，其受耳部5及其他實(shí)物的近接性和結(jié)構(gòu)和當(dāng)無(wú)線電話未牢固地壓至耳部5時(shí)可能鄰近無(wú)線電話10的其他實(shí)物和人的頭部結(jié)構(gòu)的影響。雖然所示的無(wú)線電話10包含具有第三近端語(yǔ)音麥克風(fēng)NS的雙麥克風(fēng)ANC系統(tǒng)，但是本發(fā)明的一些方面可實(shí)踐為不包含單獨(dú)誤差麥克風(fēng)及參考麥克風(fēng)的系統(tǒng)，或者無(wú)線電話使用近端語(yǔ)音麥克風(fēng)NS以執(zhí)行參考麥克風(fēng)R的功能。此夕卜，在僅設(shè)計(jì)用于語(yǔ)音播放的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備中，通常不包含近端語(yǔ)音麥克風(fēng)NS且在不改變本發(fā)明的范疇的情況下可省略下文更詳細(xì)描述的電路中的近端語(yǔ)音信號(hào)路徑，而非將針對(duì)輸入而提供的選項(xiàng)限于涵蓋檢測(cè)方案的麥克風(fēng)。
[0018]現(xiàn)參考圖2，無(wú)線電話10內(nèi)的電路以方框圖展示。CODEC集成電路20包含:模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 21A，其用于接收參考麥克風(fēng)信號(hào)及產(chǎn)生參考麥克風(fēng)信號(hào)的數(shù)位表示ref ；ADC21B，其用于接收誤差麥克風(fēng)信號(hào)及產(chǎn)生誤差麥克風(fēng)信號(hào)的數(shù)位表示err ;及ADC21C，其用于接收近端語(yǔ)音麥克風(fēng)信號(hào)及產(chǎn)生誤差麥克風(fēng)信號(hào)的數(shù)位表示ns。CODEC IC20從放大器Al產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器SPKR的輸出，該放大器Al放大接收組合器26的輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 23的輸出。組合器26組合來(lái)自內(nèi)部語(yǔ)音源24的語(yǔ)音信號(hào)、ANC電路30所產(chǎn)生的抗噪音信號(hào)(其已知具有與參考麥克風(fēng)信號(hào)ref中的噪音相同的極性且因此被組合器26減除)、近端語(yǔ)音信號(hào)ns的一部分以便無(wú)線電話10的使用者聽(tīng)到其自己與下行鏈路語(yǔ)音ds成適當(dāng)關(guān)聯(lián)的聲音，該下行鏈路語(yǔ)音ds接收自射頻(RF)集成電路22且也被組合器26組合。近端語(yǔ)音信號(hào)ns也被提供至RF集成電路22且作為上行鏈路語(yǔ)音經(jīng)由天線ANT傳輸給服務(wù)提供者。
[0019]現(xiàn)參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例展示ANC電路30的細(xì)節(jié)。適應(yīng)性濾波器32接收參考麥克風(fēng)信號(hào)ref且在理想情況下將它的轉(zhuǎn)移函數(shù)W(Z)調(diào)適為P(z)/S(Z)以產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。通過(guò)W系數(shù)控制塊31控制適應(yīng)性濾波器32的系數(shù)，該W系數(shù)控制塊31使用兩個(gè)信號(hào)的相關(guān)性判定適應(yīng)性濾波器32的響應(yīng)，該適應(yīng)性濾波器32通常在最小均方意義上使在參考麥克風(fēng)信號(hào)ref的那些分量與誤差麥克風(fēng)信號(hào)err之間的誤差最小化。通過(guò)W系數(shù)控制塊31比較的信號(hào)為如通過(guò)濾波器34B所提供的路徑S (z)的響應(yīng)的估計(jì)的拷貝而塑形的參考麥克風(fēng)信號(hào)ref和包含誤差麥克風(fēng)信號(hào)err的另一信號(hào)。通過(guò)用路徑S(Z)的響應(yīng)的估計(jì)的拷貝SEoty(Z)變換參考麥克風(fēng)信號(hào)ref并且使所得信號(hào)與誤差麥克風(fēng)信號(hào)err之間的差異最小化，適應(yīng)性濾波器32調(diào)適為P(Z)/S(Z)的所要的響應(yīng)。除誤差麥克風(fēng)信號(hào)err以外，通過(guò)W系數(shù)控制塊31與濾波器34B的輸出作比較的信號(hào)也包含已通過(guò)濾波器響應(yīng)SE(Z)處理的相反數(shù)量的下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds，其中響應(yīng)SEoty(Z)是一拷貝。通過(guò)注入相反數(shù)量的下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds，防止適應(yīng)性濾波器32調(diào)適為誤差麥克風(fēng)信號(hào)err中所存在的相對(duì)大量下行鏈路語(yǔ)音，且通過(guò)用路徑S(Z)的響應(yīng)的估計(jì)變換下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds的反向拷貝，在比較前從誤差麥克風(fēng)信號(hào)err去除的下行鏈路語(yǔ)音應(yīng)與誤差麥克風(fēng)信號(hào)err上重現(xiàn)的下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds的預(yù)期版本匹配，因?yàn)镾(Z)的電路徑及聲路徑為下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds到達(dá)誤差麥克風(fēng)E所采用的路徑。
[0020]為了實(shí)施上述內(nèi)容，適應(yīng)性濾波器34A具有由SE系數(shù)控制塊33控制的系數(shù)，該SE系數(shù)控制塊33在上述經(jīng)過(guò)濾的下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds去除后比較下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds和誤差麥克風(fēng)信號(hào)err，該下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds已通過(guò)適應(yīng)性濾波器34A過(guò)濾以代表遞送至誤差麥克風(fēng)E的預(yù)期下行鏈路語(yǔ)音且通過(guò)組合器36從適應(yīng)性濾波器34A的輸出去除。SE系數(shù)控制塊33使實(shí)際下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds與誤差麥克風(fēng)信號(hào)err中所存在的下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds的分量相關(guān)聯(lián)。適應(yīng)性濾波器34A由此經(jīng)調(diào)適以從下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds產(chǎn)生一信號(hào)，在從誤差麥克風(fēng)信號(hào)err減除時(shí)，該信號(hào)含有并非歸因于下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds的誤差麥克風(fēng)信號(hào)err的內(nèi)容。如下文更詳細(xì)地揭示，事件檢測(cè)和控制邏輯38響應(yīng)于與本發(fā)明的各種實(shí)施例一致的各種事件來(lái)執(zhí)行各種動(dòng)作。
[0021]因?yàn)檫m應(yīng)性濾波器32從參考麥克風(fēng)信號(hào)ref產(chǎn)生抗噪音信號(hào)，所以如果參考麥克風(fēng)R被手指或其他障礙物覆蓋時(shí)，W系數(shù)控制31將沒(méi)有輸入來(lái)從參考麥克風(fēng)信號(hào)ref推導(dǎo)它的調(diào)適，或者輸入將是有跨過(guò)參考麥克風(fēng)R的障礙物的運(yùn)動(dòng)制造的聲音。參考麥克風(fēng)R的覆蓋也會(huì)導(dǎo)致參考麥克風(fēng)信號(hào)由于內(nèi)部I禹合，主要反射揚(yáng)聲器SPKR的輸出，其是非常不期望的，因?yàn)樵谀切┣闆r下抗噪音信號(hào)將通常試圖消除下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds。在任何上述情況中，沒(méi)有恰當(dāng)?shù)膮⒖见溈孙L(fēng)信號(hào)ref不能正確地調(diào)適W，并且會(huì)產(chǎn)生不期望的抗噪音信號(hào)。如果誤差麥克風(fēng)E由障礙物覆蓋，例如聽(tīng)者耳部5的一部分，那么SE系數(shù)控制33將不正確地調(diào)適，其將導(dǎo)致W系數(shù)控制31也不正確地調(diào)適。
[0022]現(xiàn)在參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于檢測(cè)麥克風(fēng)阻塞的方法的細(xì)節(jié)示出為功能塊的方框圖，該方法可以實(shí)施為由執(zhí)行誤差檢測(cè)和控制塊的處理器執(zhí)行的算法，但是其至少一部分可以替代地在集成電路中執(zhí)行。每個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)，參考麥克風(fēng)信號(hào)ref，誤差麥克風(fēng)信號(hào)err和近端語(yǔ)音麥克風(fēng)信號(hào)ns分別提供為到相應(yīng)低通濾波器62A、62B或62C的輸入，低通濾波器去除相應(yīng)麥克風(fēng)信號(hào)具有在截止頻率以上的頻率的分量，截止頻率可以預(yù)確定為例如100Hz，或者其可以調(diào)適到環(huán)境情況。在任何情況下，截止頻率一般應(yīng)該在以該頻率多路徑相位差和反射可以在麥克風(fēng)信號(hào)中產(chǎn)生幅度差、以及以該頻率麥克風(fēng)的方向性可以播放的頻率以下。低通濾波器62A、62B或62C的輸出分別提供給相應(yīng)的信號(hào)位準(zhǔn)檢測(cè)器64A、64B或64C，它們提供指示在每個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)中的低頻分量的幅度的信號(hào):指示在參考麥克風(fēng)信號(hào)ref中的低頻分量的幅度的位準(zhǔn)信號(hào)LMf，指示在誤差麥克風(fēng)信號(hào)err中的低頻分量的幅度的位準(zhǔn)信號(hào)L_，以及指示在近端語(yǔ)音麥克風(fēng)信號(hào)ns中的低頻分量的幅度的位準(zhǔn)信號(hào)Lns。位準(zhǔn)信號(hào)LMf、Lerr和Lns被提供給位準(zhǔn)比較模塊66，其取決于特定檢測(cè)情況產(chǎn)生控制輸出信號(hào)，給上述的ANC電路發(fā)出信號(hào)以靜音ANC作用，即關(guān)閉抗噪音信號(hào)，凍結(jié)調(diào)適W(Z)和/或SE(z)，復(fù)位W (z)和/或SE(Z)的系數(shù)。
[0023]現(xiàn)在參考圖5，用流程圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的引用檢測(cè)麥克風(fēng)阻塞的方法的細(xì)節(jié)。如果位準(zhǔn)信號(hào)Lns大于位準(zhǔn)信號(hào)LMf超過(guò)預(yù)定閾值(決定70)，那么認(rèn)為參考麥克風(fēng)R被阻塞并且采用行動(dòng)來(lái)靜音ANC系統(tǒng)以及凍結(jié)調(diào)適W(Z)(步驟72)。如果位準(zhǔn)信號(hào)Lns大于位準(zhǔn)信號(hào)Lm超過(guò)預(yù)定閾值(決定74)，那么認(rèn)為誤差麥克風(fēng)E被阻塞并且采用行動(dòng)來(lái)凍結(jié)調(diào)適W(Z)和/或SE(z)，同時(shí)將W(Z)和SE(Z)兩者的系數(shù)復(fù)位到預(yù)定值(步驟76)。直到ANC操作被終止(決定78)，例如無(wú)線電話關(guān)閉，重復(fù)步驟70-步驟78。圖5的流程圖僅為可以實(shí)施來(lái)確定麥克風(fēng)是否被阻塞的檢測(cè)方法的一個(gè)示例。例如在沒(méi)有語(yǔ)言麥克風(fēng)ns的設(shè)備中，可以比較參考麥克風(fēng)信號(hào)ref和誤差麥克風(fēng)信號(hào)err的低頻分量，或者如果相應(yīng)低頻位準(zhǔn)信號(hào)LMf超過(guò)另一個(gè)預(yù)定的量，指示另一個(gè)麥克風(fēng)被覆蓋時(shí)，可以采取行動(dòng)。并且，在不脫離本發(fā)明精神和范圍情況下，采取的行動(dòng)可以不同，例如僅靜音ANC，或者在任何覆蓋情況下復(fù)位所有適應(yīng)性濾波器并且靜音ANC，等等。
[0024]現(xiàn)參考圖6，展示ANC系統(tǒng)的方框圖以圖解說(shuō)明如可能在CODEC集成電路20內(nèi)實(shí)施的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的ANC技術(shù)。通過(guò)Λ - Σ ADC41A產(chǎn)生參考麥克風(fēng)信號(hào)ref，該Δ - Σ ADC41A以64倍超取樣操作且其輸出通過(guò)降低取樣器(decimator) 42Α降低取樣至一半以產(chǎn)生32倍超取樣信號(hào)。Λ-Σ塑形器43A在頻帶外散布影像的能量，其中并列一對(duì)濾波器級(jí)44Α及44Β的結(jié)果響應(yīng)將具有顯著響應(yīng)。濾波器級(jí)44Β具有固定響應(yīng)WFIXED (Z)，該固定響應(yīng)WFIXED(Z)通常經(jīng)預(yù)定以提供針對(duì)典型使用者的無(wú)線電話10的特定設(shè)計(jì)的P(z) / S(z)的估計(jì)下的起始點(diǎn)。通過(guò)適應(yīng)性濾波器級(jí)44Α提供P(ζ) / S(z)的估計(jì)的響應(yīng)的適應(yīng)性部分WADAPT(Z)，該適應(yīng)性濾波器級(jí)44Α為通過(guò)泄漏最小均方(LMS)系數(shù)控制器54Α控制。當(dāng)未提供誤差輸入導(dǎo)致泄漏LMS系數(shù)控制器54Α調(diào)適時(shí)，泄漏LMS系數(shù)控制器54Α泄漏，這是因?yàn)轫憫?yīng)隨時(shí)間而正規(guī)化為平坦或另外預(yù)定的響應(yīng)。提供泄漏控制器以防止在特定環(huán)境狀況下可能出現(xiàn)的長(zhǎng)期不穩(wěn)定，且一般使系統(tǒng)針對(duì)ANC響應(yīng)的特定敏感性方面更穩(wěn)健。
[0025]如在圖3的示例中，在圖6所描繪的系統(tǒng)中，通過(guò)S(Z)的估計(jì)的拷貝SEoty(Z),通過(guò)具有響應(yīng)SEoty(ζ)的濾波器51過(guò)濾參考麥克風(fēng)信號(hào)，該濾波器51的輸出通過(guò)取樣器52Α降低到1/32以產(chǎn)生基頻語(yǔ)音信號(hào)，該基頻語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)由無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器53Α提供至泄漏LMS54A。通過(guò)Λ - Σ ADC41C產(chǎn)生誤差麥克風(fēng)信號(hào)err，該Λ - Σ ADC41C以64倍超取樣操作且其輸出通過(guò)取樣器42Β取樣一半以產(chǎn)生32倍超取樣信號(hào)。如圖3的系統(tǒng)中，通過(guò)組合器46C將已通過(guò)適應(yīng)性濾波器過(guò)濾以施加響應(yīng)S (ζ)的數(shù)量的下行鏈路語(yǔ)音ds從誤差麥克風(fēng)信號(hào)err去除，該組合器46C的輸出通過(guò)取樣器52C取樣至1/32倍以產(chǎn)生基頻語(yǔ)音信號(hào)，該基頻語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)由無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器53B提供至泄漏LMS54A。通過(guò)另外并列一組適應(yīng)性濾波器級(jí)55A及55B產(chǎn)生響應(yīng)S(Z)，其中濾波器級(jí)55B具有固定響應(yīng)SEfixed(Z)且其中另一濾波器級(jí)55A具有通過(guò)泄漏LMS系數(shù)控制器54B控制的適應(yīng)性響應(yīng)SEadapt(Z)0通過(guò)組合器46E組合適應(yīng)性濾波器級(jí)55A與55B的輸出。類似于上述濾波器響應(yīng)W(Z)的實(shí)施方案，響應(yīng)％IXED(z)通常為已知在各種操作狀況下針對(duì)電/聲路徑S(Z)提供合適起始點(diǎn)的預(yù)定響應(yīng)。在圖6的系統(tǒng)中提供單獨(dú)控制值以控制具有響應(yīng)SEoty(Z)的適應(yīng)性濾波器51，該適應(yīng)性濾波器51展示為單個(gè)適應(yīng)性濾波器級(jí)。但是，適應(yīng)性濾波器51替代地可用兩個(gè)并列級(jí)實(shí)施且用于控制適應(yīng)性濾波器級(jí)55A的相同控制值隨后可用于控制在適應(yīng)性濾波器51的實(shí)施方案中的可調(diào)適級(jí)。至泄漏LMS控制塊54B的輸入也為基頻，該輸入為由在組合器46C已去除從通過(guò)另一組合器46E組合的適應(yīng)性濾波器級(jí)55A及濾波器級(jí)55B的組合輸出產(chǎn)生的信號(hào)之后通過(guò)降低至1/32取樣的取樣器52B取樣的下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds提供。組合器46C的輸出代表去除具有歸因于下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds的分量的誤差麥克風(fēng)信號(hào)err，該誤差麥克風(fēng)信號(hào)err在通過(guò)取樣器52B取樣后提供至LMS控制塊54B。至LMS控制塊54B的另一輸入為取樣器52C所產(chǎn)生的基頻信號(hào)。
[0026]基頻及超取樣信號(hào)的上述配置提供用于簡(jiǎn)化的控制及適應(yīng)性控制塊例如泄漏LMS控制器54A及54B中所消耗的電力的減小，同時(shí)提供經(jīng)由在超取樣速率下實(shí)施適應(yīng)性濾波器級(jí)44A至44B、55A至55B及適應(yīng)性濾波器51而賦予的分接頭靈活性。圖6的系統(tǒng)的其余部分包含組合器46D，該組合器46D將下行鏈路語(yǔ)音ds與內(nèi)部語(yǔ)音ia及已經(jīng)由Σ -Δ ADC41B產(chǎn)生并通過(guò)側(cè)音衰減器56過(guò)濾的近端語(yǔ)音的一部分組合以防止回饋狀況。組合器46D的輸出經(jīng)由Σ - Λ塑形器43Β塑形，該Σ - Λ塑形器43Β提供輸入到已塑形以偏移影像至頻帶之外的濾波器級(jí)55Α及55Β，其中濾波器級(jí)55Α及55Β將具有顯著響應(yīng)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，組合器46D的輸出也與已通過(guò)控制鏈處理的適應(yīng)性濾波器級(jí)44A至44B的輸出組合，該控制鏈包含針對(duì)每個(gè)濾波器級(jí)的相應(yīng)硬靜音塊45A、45B，包含硬靜音塊45A、45B的輸出的組合器46A，軟靜音塊47及隨后軟限制器48以產(chǎn)生通過(guò)組合器46B用組合器46D的源語(yǔ)音輸出減除的抗噪音信號(hào)。組合器46B的輸出通過(guò)內(nèi)插器49插入兩倍且隨后通過(guò)在64倍超取樣速率下操作的Σ - ADAC50重現(xiàn)。DAC50的輸出被提供至放大器Al,該放大器Al產(chǎn)生遞送至揚(yáng)聲器SPKR的信號(hào)。
[0028]事件檢測(cè)和控制塊38接收事件檢測(cè)的各種輸入，例如取樣器52C的輸出，其代表ANC系統(tǒng)如何良好地消除如在誤差麥克風(fēng)E處測(cè)量的語(yǔ)音噪音，取樣器52A的輸出，其代表由路徑SE(Z)塑形的周圍聲環(huán)境、下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds和近端語(yǔ)音信號(hào)ns。事件檢測(cè)和控制塊38還在去除歸因于下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)ds的誤差麥克風(fēng)信號(hào)的分量之后接收誤差麥克風(fēng)信號(hào)err，并且還接收參考麥克風(fēng)信號(hào)ref。事件檢測(cè)和控制塊38還包括執(zhí)行上述麥克風(fēng)覆蓋檢測(cè)和ANC控制技術(shù)的電路和/或處理算法。取決于檢測(cè)的聲事件，或者其他環(huán)境因素例如無(wú)線電話10相對(duì)于耳部5的位置，事件檢測(cè)和控制塊38將連同為了簡(jiǎn)潔在圖6中未示出的其他各種輸出產(chǎn)生上述控制輸出，但是其他輸出除了其他元件之外可以控制是否應(yīng)用硬靜音塊45A-45B，靜音塊47和限制塊48的特性，是否凍結(jié)或復(fù)位泄漏LMS控制塊54A和54B，并且在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，選擇什么樣的固定響應(yīng)應(yīng)用適應(yīng)性濾波器例如適應(yīng)性濾波器級(jí)44B和55B的固定部分。
[0029]圖6的系統(tǒng)以及圖2至圖4的例示性電路中的元件每個(gè)或一些可直接實(shí)施為邏輯電路或通過(guò)處理器例如執(zhí)行程序指令的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)核實(shí)施，這些程序指令執(zhí)行例如適應(yīng)性濾波及LMS系數(shù)計(jì)算的操作。雖然DAC及ADC級(jí)通常用專用混合信號(hào)電路實(shí)施，但是本發(fā)明的ANC系統(tǒng)的架構(gòu)通常適用于混合方式，其中舉例而言邏輯可用于設(shè)計(jì)的高度超取樣區(qū)段，同時(shí)選擇程序代碼或微程序代碼驅(qū)動(dòng)的處理元件用于較復(fù)雜但是較低速率的操作，例如計(jì)算適應(yīng)性濾波器的分接頭和/或響應(yīng)所檢測(cè)的事件例如本文所述的事件。
[0030]雖然已特別參考本發(fā)明的較佳實(shí)施例展示及描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員了解可在不脫離本發(fā)明的精神及范圍的情況下在其中進(jìn)行上述及其他形式及細(xì)節(jié)的變化。
【權(quán)利要求】
1.一種個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，包括: 個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備外殼； 傳感器，其為安裝在該外殼上用于重現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)，該語(yǔ)音信號(hào)包含用于對(duì)聽(tīng)者播放的源語(yǔ)音及用于對(duì)抗周圍語(yǔ)音聲音在該傳感器的聲輸出中的影響的抗噪音信號(hào)的兩者； 第一麥克風(fēng)，其為安裝在該外殼上用于當(dāng)不被阻塞時(shí)提供指示所述周圍語(yǔ)音聲音的第一麥克風(fēng)信號(hào)； 至少一個(gè)第二麥克風(fēng)，其為安裝在該外殼上用于當(dāng)不被阻塞時(shí)提供指示所述周圍語(yǔ)音聲音的至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)；及 處理電路，其實(shí)施具有塑形抗噪音信號(hào)的響應(yīng)的適應(yīng)性濾波器，其中該處理電路還比較所述第一麥克風(fēng)信號(hào)和所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)，并且其中該處理電路響應(yīng)于確定在第一麥克風(fēng)信號(hào)和至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值指不所述第一麥克風(fēng)至少局部被阻塞，并且采取行動(dòng)來(lái)阻止錯(cuò)誤地產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中所述第一麥克風(fēng)是提供指示周圍語(yǔ)音聲音的參考麥克風(fēng)信號(hào)的參考麥克風(fēng)，并且其中所述處理電路從參考麥克風(fēng)信號(hào)產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)包括提供指示傳感器的聲音輸出的誤差麥克風(fēng)信號(hào)的誤差麥克風(fēng)，其中所述處理電路因?yàn)榇┻^(guò)傳感器的電聲路徑發(fā)生的改變，而利用所述誤差麥克風(fēng)信號(hào)校正所述抗噪音信號(hào)，并且其中所述處理電路確定在所述誤差麥克風(fēng)信號(hào)與所述參考麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值。
4.如權(quán)利要求3所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)還包括提供用來(lái)捕獲個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備的用戶的近端語(yǔ)音并且提供指示近端語(yǔ)音的語(yǔ)音信號(hào)的語(yǔ)音麥克風(fēng)，并且其中所述處理電路響應(yīng)于確定在存在于參考麥克風(fēng)信號(hào)中的環(huán)境周圍語(yǔ)音聲音的第一位準(zhǔn)、存在于誤差麥克風(fēng)信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第二位準(zhǔn)、以及存在于語(yǔ)音信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第三位準(zhǔn)之間的差值指示參考麥克風(fēng)或誤差麥克風(fēng)至少局部被阻塞來(lái)采取行動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中所述第一麥克風(fēng)為提供指示傳感器的聲音輸出的誤差麥克風(fēng)信號(hào)的誤差麥克風(fēng)，其中所述處理電路由于穿過(guò)傳感器的電聲路徑而發(fā)生的改變，利用所述誤差麥克風(fēng)信號(hào)校正所述抗噪音信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中處理電路通過(guò)靜音抗噪音信號(hào)來(lái)采取行動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中處理電路通過(guò)迫使適應(yīng)性濾波器的響應(yīng)為已知固定響應(yīng)來(lái)采取行動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中處理電路僅對(duì)在截止頻率以下的頻率檢測(cè)在第一麥克風(fēng)信號(hào)和至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值，以確定第一麥克風(fēng)至少局部被阻塞。
9.如權(quán)利要求8所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中截止頻率基本上等于100Hz。
10.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備是還包括作為下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)用于接收源語(yǔ)音的收發(fā)器的無(wú)線電話。
11.如權(quán)利要求1所述的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備，其中個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備是語(yǔ)音播放設(shè)備，其中聲音語(yǔ)首是程序語(yǔ)首?目號(hào)。
12.一種用于阻止對(duì)具有適應(yīng)性噪音消除的個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備產(chǎn)生錯(cuò)誤抗噪音的方法，所述方法包括: 利用傳感器產(chǎn)生聲音輸出，該聲音輸出包括用于播放給聽(tīng)者的源語(yǔ)音和用于對(duì)抗周圍語(yǔ)音聲音在傳感器的聲音輸出中的影響的抗噪音信號(hào)的兩者； 用第一麥克風(fēng)測(cè)量周圍語(yǔ)音聲音的第一測(cè)量； 用至少一個(gè)第二麥克風(fēng)測(cè)量周圍語(yǔ)音聲音的第二測(cè)量； 比較所述第一麥克風(fēng)信號(hào)和所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)來(lái)確定在第一麥克風(fēng)信號(hào)和至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值； 從所述比較的結(jié)果確定第一麥克風(fēng)是否被阻塞；以及 響應(yīng)于確定第一麥克風(fēng)至少局部被阻塞來(lái)采取行動(dòng)阻止錯(cuò)誤地產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一麥克風(fēng)是提供指示周圍語(yǔ)音聲音的參考麥克風(fēng)信號(hào)的參考麥克風(fēng)，并且其中所述方法還包括從參考麥克風(fēng)信號(hào)產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)包括提供指示傳感器的聲音輸出的誤差麥克風(fēng)信號(hào)的誤差麥克風(fēng)，其中所述方法還包括由于穿過(guò)傳感器的電聲路徑改變而利用誤差麥克風(fēng)信號(hào)校正抗噪音信號(hào)，并且其中所述比較比較了誤差麥克風(fēng)信號(hào)與參考麥克風(fēng)信號(hào) 。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)還包括提供用來(lái)捕獲個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備的用戶的近端語(yǔ)音并且提供指示近端語(yǔ)音的語(yǔ)音信號(hào)的語(yǔ)音麥克風(fēng)，并且其中響應(yīng)于確定在存在于參考麥克風(fēng)信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第一位準(zhǔn)、存在于誤差麥克風(fēng)信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第二位準(zhǔn)、以及存在于語(yǔ)音信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第三位準(zhǔn)之間的差值指示參考麥克風(fēng)或誤差麥克風(fēng)至少局部被阻塞來(lái)采取行動(dòng)。
16.如權(quán)利要求12所述的方法,其中所述第一麥克風(fēng)為提供指不傳感器的聲音輸出的誤差麥克風(fēng)信號(hào)的誤差麥克風(fēng)，其中所述方法還包括由于穿過(guò)傳感器的電聲路徑發(fā)生的改變而利用誤差麥克風(fēng)信號(hào)校正抗噪音信號(hào)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述采取的行動(dòng)靜音抗噪音信號(hào)。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述采取的行動(dòng)通過(guò)迫使適應(yīng)性濾波器的響應(yīng)為已知固定響應(yīng)。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述比較僅對(duì)在截止頻率以下的頻率檢測(cè)在第一麥克風(fēng)信號(hào)和至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值，以確定第一麥克風(fēng)至少局部被阻塞。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中截止頻率基本上等于IOOHz。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備是無(wú)線電話，其中所述方法還包括接收源語(yǔ)音作為下行鏈路語(yǔ)音信號(hào)。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備是語(yǔ)音播放設(shè)備，其中聲音語(yǔ)音是程序語(yǔ)音信號(hào)。
23.一種用于執(zhí)行個(gè)人語(yǔ)音設(shè)備至少一部分的集成電路，包括 輸出，用于提供信號(hào)給傳感器，該信號(hào)包含用于對(duì)聽(tīng)者播放的源語(yǔ)音及用于對(duì)抗周圍語(yǔ)音聲音在該傳感器的聲音輸出中的影響的抗噪音信號(hào)的兩者； 第一麥克風(fēng)輸入，用于從第一麥克風(fēng)接收指不所述周圍語(yǔ)音聲音的第一麥克風(fēng)信號(hào)；至少一個(gè)第二麥克風(fēng)輸入，用于從至少一個(gè)第二麥克風(fēng)接收指不所述周圍語(yǔ)音聲音的第二麥克風(fēng)信號(hào)；及 處理電路，其實(shí)施具有塑形抗噪音信號(hào)的響應(yīng)的適應(yīng)性濾波器，其中該處理電路還比較所述第一麥克風(fēng)信號(hào)和所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)，并且其中該處理電路響應(yīng)于確定在第一麥克風(fēng)信號(hào)和至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值，指不第一麥克風(fēng)至少局部被阻塞，并且采取行動(dòng)來(lái)阻止錯(cuò)誤地產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。
24.如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中所述第一麥克風(fēng)信號(hào)是指示周圍語(yǔ)音聲音的參考麥克風(fēng)信號(hào)，并且其中處理電路從參考麥克風(fēng)信號(hào)產(chǎn)生抗噪音信號(hào)。
25.如權(quán)利要求24所述的集成電路，其中所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)包括指示傳感器的聲音輸出的誤差麥克風(fēng)信號(hào)，其中處理電路由于穿過(guò)傳感器的電聲路徑發(fā)生的改變，利用誤差麥克風(fēng)信號(hào)校正抗噪音信號(hào)，并且其中處理電路確定在誤差麥克風(fēng)信號(hào)與參考麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值。
26.如權(quán)利要求25所述的集成電路，其中所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)還包括指示近端語(yǔ)音的語(yǔ)音信號(hào)，并且其中所述處理電路響應(yīng)于確定在存在于參考麥克風(fēng)信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第一位準(zhǔn)、存在于誤差麥克風(fēng)信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第二位準(zhǔn)、以及存在于語(yǔ)音信號(hào)中的周圍語(yǔ)音聲音的第三位準(zhǔn)之間的差值指示所述第一麥克風(fēng)或所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)至少局部被阻塞來(lái)采取行動(dòng)。
27.如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中所述第一麥克風(fēng)為提供指示傳感器的聲音輸出的誤差麥克風(fēng)信號(hào)的誤差麥克風(fēng)，其中所述處理電路由于穿過(guò)傳感器的電聲路徑發(fā)生的改變而利用誤差麥克風(fēng)信號(hào)校正抗噪音信號(hào)。
28.如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中處理電路通過(guò)靜音抗噪音信號(hào)來(lái)采取行動(dòng)。
29.如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中處理電路通過(guò)迫使適應(yīng)性濾波器的響應(yīng)為已知固定響應(yīng)來(lái)采取行動(dòng)。
30.如權(quán)利 要求23所述的集成電路，其中處理電路僅對(duì)在截止頻率以下的頻率檢測(cè)在所述第一麥克風(fēng)信號(hào)和所述至少一個(gè)第二麥克風(fēng)信號(hào)之間的差值，以確定第一麥克風(fēng)至少局部被阻塞。
31.如權(quán)利要求30所述的集成電路，其中截止頻率基本上等于100Hz。
【文檔編號(hào)】G10K11/178GK103733254SQ201280038329
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月3日
【發(fā)明者】N·卡瓦特拉, 杰弗里·奧爾德森, J·D·亨德里克斯 申請(qǐng)人:美國(guó)思睿邏輯有限公司