稳健的自适应噪声消除系统和方法与流程
aliabdollahzadehmilani、govindkannan、traustithormundsson、harihariharan、markmiller
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月19日提交的标题为“robustadaptivenoisecancelingsystemsandmethods(稳健的自适应噪声消除系统和方法)”的美国临时申请第62/782,299号；于2019年12月19日提交的标题为“noiseamplificationcontrolinadaptivenoisecancellingsystems(自适应噪声消除系统中的噪声放大控制)”的美国临时申请第62/782,305号；以及于2019年12月19日提交的标题为“extendedbandwidthadaptivenoisecancellingsystemandmethods(扩展带宽的自适应噪声消除系统和方法)”的美国临时申请第62/782,312号的优先权和权益，上述申请中的每一个都通过引用整体并入本文。
本申请总体上涉及噪声消除系统和方法，并且更具体地例如涉及用在(例如，罩耳式、贴耳式和入耳式)头戴式耳机、耳塞式耳机、助听器以及其它个人收听设备中的自适应噪声消除系统和方法。
背景技术：
自适应噪声消除(anc)系统通常通过经由参考麦克风感测噪声并生成与感测到的噪声在幅度上近似相等但相位相反的对应抗噪声信号来操作。噪声和抗噪声信号在声学上相互抵消，从而允许用户仅听到期望的音频信号。为了实现这种效果，可以实现从参考麦克风到输出抗噪声信号的扬声器的低时延的可编程滤波器路径。在操作中，传统的抗噪声滤波系统不能完全消除所有噪声，从而留下残余噪声和/或生成可能分散用户的注意力的可听伪像(audibleartefact)。因此，继续需要针对用于头戴式耳机、耳塞式耳机和其它个人收听设备的改进的自适应噪声消除系统和方法。
技术实现要素：
公开了用于在音频收听设备中提供自适应噪声消除的系统和方法。在各种实施例中，自适应噪声消除系统和方法包括改进的瞬态有源噪声检测。
在一个或多个实施例中，自适应噪声消除系统包括：参考传感器，所述参考传感器能够操作以感测环境噪声并生成对应参考信号，误差传感器，所述误差传感器能够操作以感测噪声消除区域中的噪声并生成对应误差信号，噪声消除滤波器，所述噪声消除滤波器能够操作以接收所述参考信号并生成抗噪声信号以消除所述消除区域中的所述环境噪声，自适应模块，所述自适应模块能够操作以接收所述参考信号和所述误差信号并且自适应地调整所述抗噪声信号，以及，瞬态活动检测模块，所述瞬态活动检测模块能够操作以接收所述参考信号，检测瞬态噪声事件，并且在所检测到的瞬态噪声事件期间选择性地禁用所述自适应模块。
在一些实施例中，自适应模块包括自适应增益控制块，所述自适应增益控制块能够操作以更新可变增益组件。所述自适应增益控制块的输入可以使用可编程滤波器来调节，以防止环境噪声中的低频瞬态和/或高频扰乱因素。可编程滤波器可以包括：低通滤波器，所述低通滤波器滤除被确定为处于在所述消除区域与耳鼓参考点之间创建相长干扰的范围内的高频；和/或高通滤波器，所述高通滤波器滤除被确定为处于噪声消除系统的用户不能听到的范围内的低频。可以使用在噪声消除区域中感测到的误差信号来调谐所述自适应模块以消除所述耳鼓参考点处的噪声。
在一个或多个实施例中，一种方法包括：从第一传感器接收参考信号，所述参考信号表示外部噪声；通过包括噪声消除滤波器和可变增益组件的噪声消除路径来处理所述参考信号，以生成抗噪声信号；从第二传感器接收误差信号，所述误差信号表示噪声消除区域中的噪声；以及响应于所述参考信号、所述误差信号和自适应增益控制过程，自适应地调整所述噪声消除滤波器，以消除耳鼓参考点处的所述外部噪声。
该方法还可以包括使用可编程滤波器来调节自适应增益控制过程的输入，以防止外部噪声中的低频瞬态和/或高频扰乱因素。所述调节还可以包括：低通滤除被确定为处于(i)在消除区域与耳鼓参考点之间创建相长干扰并且(ii)在所述消除区域和所述耳鼓参考点之间的噪声消除性能方面不同的范围内的高频；和/或高通滤除被确定为处于用户不能听到的范围内的低频。所述方法还可以包括使用在噪声消除区域中感测到的误差信号来调谐噪声消除路径以消除在所述耳鼓参考点处的噪声。
本发明的范围由权利要求限定，该权利要求通过引用并入本部分。通过考虑对一个或多个实施例的以下详细描述，本领域技术人员将更全面地理解本发明的实施例以及实现其附加优点。将参考将首先简要描述的附图。
附图说明
可以参考以下附图和随后的详细描述来更好地理解本公开的方面及其优点。应当理解，相同附图标记用于标识一幅或多幅图中所示的相同元件，其中示出的目的是为了说明本公开的实施例而不是为了限制本公开。附图中的组件不一定按比例绘制，而是重点放在清楚地说明本公开的原理上。
图1图示了根据本公开的一个或多个实施例的自适应噪声消除耳机。
图2图示了根据本公开的一个或多个实施例的自适应噪声消除系统。
图3图示了根据本公开的一个或多个实施例的包括噪声放大控制子系统的自适应噪声消除系统。
图4a至图4b图示了根据本公开的一个或多个实施例的包括自适应增益控制子系统的自适应噪声消除系统。
图5图示了根据本公开的一个或多个实施例的用于自适应噪声消除系统的瞬态活动检测器。
具体实施方式
根据各种实施例，公开了改进的自适应噪声消除(anc)系统和方法。一种用于耳机或其它个人收听设备的anc系统可以包括：噪声感测参考麦克风，该噪声感测参考麦克风用于感测环境噪声；误差麦克风，该误差麦克风用于感测噪声和由anc设备生成的抗噪声的声学混合；以及信号处理子系统，该信号处理子系统生成抗噪声以消除环境噪声。信号处理子系统可以被配置为连续地调整抗噪声信号以实现跨用户、环境噪声条件和设备单元的一致消除性能。在各种实施例中，本文公开的自适应系统和方法改进环境噪声的消除并且减少可感知的自适应伪像。
本公开解决了与通用自适应噪声消除系统相关联的许多挑战，包括不想要的噪声放大(例如，由于在环境噪声和抗噪声信号之间的相长干扰)、瞬态噪声事件期间的噪声消除性能、以及自适应期间产生的可听伪像的减少。本文公开的系统和方法提供了稳健的、实用的anc解决方案，其很好地推广到各种收听设备和形状因子。
在各种实施例中，公开了用于减少当在一定频率范围内的噪声和抗噪声之间存在相长干扰时发生的噪声放大的系统和方法。公开了自适应方法，该方法包括定义复合误差信号，该复合误差信号并入有噪声整形滤波器，并且导出用于控制自适应的新权重更新规则。本文公开的解决方案是自适应的、计算上廉价的，并且可以被实现为对常规自适应框架的改进。
在各种实施例中，本文公开的系统和方法减少了可能被收听者感知的自适应性伪像。例如，由于抗噪声源与听者的耳鼓的接近，因此可能存在低声压级(spl)伪像。还认识到，一些伪像是由抗噪声路径的幅度和相位响应中的宽带波动引起的。本文公开的改进的自适应系统和方法包括抗噪声信号路径中的自适应增益元件以生成稳健的误差校正号。
在各种实施例中，本文公开的系统和方法提供了对瞬态噪声事件的改进的稳健性。许多间歇的和意外的噪声事件(例如，相对于噪声移动麦克风的头/颌移动、关闭门、在空气行进期间的湍流等)产生低频瞬态，这些低频瞬态可以潜在地破坏自适应环路，留下不想要的残余噪声或产生噪声伪像。在各种实施例中，瞬态活动检测器(tad)跟踪瞬态行为并控制瞬态活动期间的自适应。
现在将参考附图描述本公开的自适应噪声消除系统的示例实施例。参考图1，自适应噪声消除系统100包括音频设备(诸如头戴式耳机110)以及音频处理电路(诸如数字信号处理器(dsp)120、数模转换器(dac)130、放大器132、参考麦克风140、扬声器150、误差麦克风162和其它组件)。
在操作中，收听者可以通过耳机110的外壳和组件听到外部噪声d(n)。为了消除噪声d(n)，参考麦克风140感测外部噪声，从而产生参考信号x(n)，所述参考信号x(n)通过模/数转换器(adc)142馈送到dsp120。dsp120生成抗噪声信号y(n)，该抗噪声信号y(n)通过dac130和放大器132馈送到扬声器150，以在噪声消除区域160中生成抗噪声。当抗噪声在噪声消除区域160中与噪声d(n)在幅度上相等并且在相位上相反时，将在噪声消除区域160中对噪声d(n)进行消除。所得到的噪声和抗噪声的混合由误差麦克风162捕获，该误差麦克风162生成误差信号e(n)以测量噪声消除的有效性。误差信号e(n)通过adc164被馈送到dsp120，该dsp120调整抗噪声信号y(n)的幅度和相位以最小化消除区域162内的误差信号e(n)(例如，将误差信号e(n)驱动到零)。在一些实施例中，扬声器150还可以生成期望的音频(例如，音乐)，该期望的音频由误差麦克风162接收并且在处理期间从误差信号e(n)中去除。将理解，图1的实施例是自适应噪声消除系统的一个示例，并且本文公开的系统和方法可以利用包括参考麦克风和误差麦克风的其它自适应噪声消除实现方式来实现。
图2示出了稳健的、可配置的自适应噪声消除系统200，该自适应噪声消除系统200实现了改进的噪声消除性能，基本上没有音频伪像。系统200在外部麦克风(例如，图1的麦克风140)处感测环境噪声，该外部麦克风产生外部噪声信号x(n)。环境噪声还通过噪声路径p(z)，该噪声路径p(z)包括收听设备的外壳和组件，其中环境噪声在误差麦克风(例如，误差麦克风162)处作为d(n)被接收。自适应滤波器202接收外部噪声信号x(n)并且估计噪声路径p(z)以产生用于消除噪声信号d(n)的抗噪声信号y(n)。抗噪声信号y(n)由自适应增益控制204进行增益调节，并且由系统206进一步修改以考虑(toaccountfor)自适应滤波器202和误差麦克风之间的次级路径s(z)。
系统200还包括自适应块220，该自适应块220包括噪声放大控制(nac)块222和自适应增益控制块(adg)224。在各种实施例中，nac222能够操作以使频率相关相长干扰最小化，并且adg224能够操作以使抗噪声路径中的宽带波动最小化。系统200还包括瞬态活动检测器(tad)226，该瞬态活动检测器226能够操作以响应于突然噪声波动和脉冲环境事件来控制系统200。滤波器208、210、212、228、230、232提供附加滤波，如本文参考图3至图5进一步描述的。
参考图3，现在将描述噪声放大控制(nac)子系统300的实施例。许多自适应噪声消除系统的目标是估计收听者的耳鼓处的噪声。这通常通过使用来自参考麦克风和误差麦克风的噪声测量来实现，所述参考麦克风和误差麦克风位于距耳鼓的较小距离处。然后，将估计的噪声反转成抗噪声信号，该抗噪声信号破坏性地干扰实际噪声，从而导致噪声的消除。抗噪声信号使用滤波器产生，该滤波器适于估计每个频率的幅度和相位偏移以将抗噪声与噪声对准。取决于所讨论的时延和物理传递函数，相消干扰可以被维持在某些带宽中，而相长干扰可以超出这些带宽而被体验到。收听者可以将这种相长干扰感知为环境噪声(例如，“嘶声”声音)的窄带放大。在许多anc产品设计中，在不牺牲消除的深度和带宽的情况下减小或消除“嘶声”声音是一个挑战。在传统的低功率嵌入式系统(例如，消费者耳机)中，嘶声的减少可能是极其难以计算的并且难以控制和调谐。
图3的nac子系统300提供了一种用于控制嘶声和相关声音伪像的方法，该方法自适应地控制嘶声区域中的噪声放大，同时有效地实现非嘶声区域中的消除。nac块320被配置成定义并入有噪声整形滤波器c(z)(例如噪声整形块308和噪声整形块310)的复合误差信号，并且导出用于自适应滤波器302的新权重更新规则。在一些实施例中，可以使用最小均方(lms)构架，包括并入有用于导出新权重更新规则的噪声整形滤波器的复合误差信号。
在操作中，nac块320基于误差信号e(n)和参考信号x(n)的经滤波版本来更新自适应滤波器302w(z)。在所示实施例中，nac块320接收来自滤波器
成本函数适于使
参考图4a和图4b，公开了自适应增益(adg)子系统400的实施例。在各种实施例中，自适应增益控制块420持续地更新增益元件404以针对各种耦合路径中的变化进行调整。使用可编程滤波器bg(z)(例如，可编程滤波器408和可编程滤波器410)来调节adg的输入，该可编程滤波器bg(z)被设计为防止环境中的低频瞬态和高频扰乱因素。在一些实施例中，滤波器bg(z)可以包括低通滤波器和/或带通滤波器，该低通滤波器和/或带通滤波器进一步滤除非常低的频率(例如，从扬声器中不能听到的<20hz)。
将理解，耳机的物理几何形状和不同人之间的佩戴变化可以影响噪声消除性能。例如，外耳的形状和耳道的长度可以改变anc应用中感兴趣的声学传递函数。在一些实施例中，头戴式耳机或其它个人收听设备中的anc系统(例如，图1的系统)使用噪声感测参考麦克风、误差麦克风以及dsp子系统，该dsp子系统生成适当的抗噪声以消除如由误差麦克风所测量的噪声场。这导致如下的消除区域，其中消除程度在误差麦克风位置处最大化并且与波长成反比地降级。结果，在耳鼓(其距误差麦克风大约25mm)处的消除性能对于较高频率(较低波长)显著下降，从而导致如由噪声消除系统的用户感知的消除带宽的损失。图4a至图4b的实施例通过在调谐阶段期间使耳鼓处的消除带宽最大化并且制定使用误差麦克风以在操作期间自适应用户特定特性的自适应方法来解决这些和其它问题。
为了本公开的目的，将误差麦克风位置称为erp(误差参考点)，并且将耳鼓位置称为drp(耳鼓参考点)。对于在drp处调谐的anc系统，误差麦克风是drp处的低频消除的良好指示器，因此可以从误差麦克风信号的经低通的版本导出稳健的误差校正信号。然后，该校正信号可以用于自适应抗噪声信号路径中的增益。
为了使消除最大化，误差麦克风的理想放置将在耳鼓处，但是该位置对于许多消费者设备是不现实的。因此，erp被用于提供大致指示drp处的消除性能的实际信号。自适应算法试图使erp信号最小化，这导致(i)drp处的高频信号的消除减少，以及(ii)由于drp处的高频的相长干扰而导致的嘶声声音伪像的可能性更高。在传统方法中，采用使用从erp到drp的传递函数的自适应算法。这些方法具有许多缺点，包括传递函数估计在高频处不准确、低估计准确性可能影响宽带消除性能并且导致瞬态嘶声水平、高计算成本以及难以针对所有使用条件进行调谐和校准，使得部署对于许多设备而言是不切实际的。图4a至图4b的实施例提供了一种计算上廉价的方法，该方法克服了传统系统的许多缺点，易于例如通过在系统设计期间测量某些传递函数来进行调谐并且是自校准的。
图4a示出了用于自适应增益子系统的校准和调谐布置。在此布置中，anc滤波器402被优化以在初始调谐阶段期间消除drp处的噪声。在一个实施例中，该设备被放置在头部和躯干模拟器上，该模拟器在drp处具有第二误差麦克风。pe2d(z)，se2d(z)在所示的声学路径中对erp到drp的传递函数进行建模。然后，该系统可以使用最小均方块422来优化，以执行anc调谐，从而基于误差信号e(n)来导出最佳值wdrp(z)。以这种方式调谐有助于实现扩展的消除带宽和在高频带中的更好性能。其次，如图4b所示，自适应算法被设置成连续更新增益元件404，g，这使得所提出的方法能够针对各种耦合路径中的变化进行调整。在一些实施例中，对信号进行低通滤波和增益调整以用于良好的低频消除。第三，使用可编程滤波器bg(z)来调节到自适应算法的输入，该可编程滤波器bg(z)被编程为使得erp信号可以模仿drp处的消除性能。另外，bg(z)可以被编程以优化在环境中的低频瞬态和高频扰乱因素期间的性能。
将理解，图4a至图b的实施例是示例实现方式，并且其中公开的方法可以针对反馈、前馈和混合anc解决方案的自适应版本进行修改。在一些实施例中，代替自适应增益元件，可以自适应有目的地约束的滤波器元件。计算出的增益可以具有附加非线性处理以进一步增加稳健性。
参考图5，示出了瞬态活动检测器(tad)500的实施例。在操作中，tad500检测声音环境中的变化，并且在检测到突然/间歇噪声活动时使更新处理暂时停止。结果，使抗噪声信号中的不想要的自适应伪像(例如，可能由快速自适应引起的伪像)最小化。瞬态事件的示例可以包括耳机佩戴者的谈话、鸣响汽车喇叭、头部移动以及其它类似的声音事件。可以对来自anc系统中的每个麦克风(例如，耳机中的总共4个麦克风，包括左误差麦克风、左外部麦克风、右误差麦克风、右外部麦克风)的输入执行单独的一组tad计算。四个麦克风中的每一个可独立地启用或停用。
图5示出了麦克风的瞬态活动检测处理的实施例。检测状态机514用于断言和解断言“检测”输出。在各种实施例中，当经平滑的瞬时幅度(来自lpf506的输出a)大于经缩放的平均噪声幅度(本公开中的c)时，将断言检测输出。在经平滑的瞬时幅度a降到经缩放的平均噪声幅度c以下之后，释放延迟计数器将使检测输出在被解除断言之前持续可编程时间段。
在所示实施例中，来自麦克风(例如，参考麦克风或误差麦克风)的音频样本502被接收并且被馈送通过绝对值块504随后通过低通滤波器506，以生成经平滑的瞬时幅度a。在一个实施例中，输出a包括音频样本502在某个时间段内的平均幅度并且表示瞬时噪声值。该值a被提供给检测状态机514，并且被提供给具有饱和的低通滤波器508，该低通滤波器508具有表示a值在第二时间段内的平均值(即，平均噪声幅度)的输出b。可编程缩放因子定义用于检测瞬态的阈值(例如，平均噪声幅度的5倍)，并且在组件516处乘以平均噪声幅度，以产生到检测状态机514的第二输入c。
在一个实施例中，如果经平滑的瞬时噪声幅度a大于经缩放的平均噪声幅度c，则检测状态机514能够操作以指示自适应处理(例如，图2的自适应块220)停止。在各种实施例中，自适应将冻结，直到瞬时噪声幅度a低于经缩放的平均噪声幅度c。参考图2，当停止自适应时，滤波器202和自适应增益控制204将继续使用最近权重和增益值来修改噪声输入x(n)。在一些实施例中，可编程释放延迟计数器能够操作以在被解除断言之前将检测输出维持可编程时间段。此外，攻击和释放组件512(attackandreleasecomponent512)能够操作以控制低通滤波器508响应于瞬时噪声幅度a多快地上升和下降。可编程攻击时间常数(programmableattacktimeconstant)定义当瞬时噪声大于平均噪声幅度b时该平均噪声幅度上升所花费的时间。可编程释放时间常数定义当瞬时噪声幅度a低于平均噪声幅度b时平均噪声幅度b下降所花费的时间。
示例实施例
现在将描述本公开的各种实施例。在一个或多个实施例中，稳健的自适应噪声消除系统包括：参考传感器，所述参考传感器能够操作以感测环境噪声并生成对应参考信号；误差传感器，所述误差传感器能够操作以感测噪声消除区域中的噪声并生成对应误差信号；噪声消除滤波器，所述噪声消除滤波器能够操作以接收所述参考信号并生成抗噪声信号以消除所述消除区域中的所述环境噪声；自适应模块，所述自适应模块能够操作以接收所述参考信号和所述误差信号并且自适应地调整所述抗噪声信号；以及瞬态活动检测模块，所述瞬态活动检测模块能够操作以接收所述参考信号，检测瞬态噪声事件，并且在所检测到的瞬态噪声事件期间选择性地禁用所述自适应模块。
在稳健的自适应噪声消除系统中，所述瞬态噪声事件可以包括由所述自适应噪声消除系统的操作者讲话，并且所述瞬态活动检测模块可以包括状态机，所述状态机能够操作以检测所述瞬态噪声事件并且将状态命令传送到所述自适应模块。所述自适应模块能够操作以接收所述状态命令并且根据所述状态命令来启用和/或禁用所述自适应。
在稳健的自适应噪声消除系统的一些实施例中，如果接收到的信号的经平滑的瞬时幅度大于所述接收到的信号的经缩放的平均噪声幅度，则检测到所述瞬态噪声事件，并且在检测到所述瞬态噪声事件的结束之后，在启用自适应之前应用延迟。当所述经平滑的瞬时幅度降到所述经缩放的平均噪声幅度以下时，可以检测到所述瞬态噪声事件的结束。所述经缩放的平均噪声幅度可以通过将可编程缩放因子应用于所述平均噪声幅度来导出。
在稳健的自适应噪声消除系统的一些实施例中，噪声消除滤波器还能够操作以根据所存储的滤波器系数来生成抗噪声信号，并且自适应模块还能够操作以修改所存储的滤波器系数。自适应噪声消除系统还包括扬声器，所述扬声器能够操作以接收抗噪声信号并生成抗噪声以对消除区域中的噪声进行消除。自适应模块还包括噪声放大控制子系统和/或自适应增益控制子系统。
在一个或多个实施例中，稳健的主动噪声消除方法包括：从第一传感器接收参考信号，所述参考信号表示外部噪声；通过噪声消除滤波器处理所述参考信号以生成抗噪声信号；将所述抗噪声信号输出至扬声器；从第二传感器接收误差信号，所述误差信号表示噪声消除区域中的噪声；响应于所述参考信号、所述误差信号和瞬态噪声检测状态，自适应地调整所述噪声消除滤波器；以及检测瞬态噪声事件并且选择性地设置所述瞬态噪声检测状态以相应地启用和禁用自适应地调整所述噪声消除。
在主动噪声消除方法的一些实施例中，设置所述瞬态噪声检测状态包括传送状态命令，其中所述自适应地调整所述噪声消除滤波器还包括接收所述状态命令并且根据所述状态命令来相应地启用和禁用所述自适应。检测所述瞬态噪声事件可以包括将所述接收到的信号的经平滑的瞬时幅度与所述接收到的信号的经缩放的平均噪声幅度进行比较。在一些实施例中，在检测到所述瞬态噪声事件的结束之后，在启用自适应之前应用延迟。
在一些实施例中，当所述经平滑的瞬时幅度降到所述经缩放的平均噪声幅度以下时，检测到所述瞬态噪声事件。所述经缩放的平均噪声幅度可以通过将可编程缩放因子应用于所述平均噪声幅度来导出。所述自适应地调整所述噪声消除滤波器可以包括噪声放大控制过程和/或自适应增益控制过程。
在一个或多个实施例中，具有噪声放大控制的自适应噪声消除系统包括：参考传感器，所述参考传感器能够操作以感测环境噪声并生成对应参考信号；误差传感器，所述误差传感器能够操作以感测噪声消除区域中的噪声并生成对应误差信号；噪声消除滤波器，所述噪声消除滤波器能够操作以接收所述参考信号并生成抗噪声信号以消除所述消除区域中的所述环境噪声；以及自适应模块，所述自适应模块能够操作以接收所述参考信号和所述误差信号并且自适应地调整所述抗噪声信号。所述自适应模块包括噪声放大控制模块，所述噪声放大控制模块能够操作以自适应地控制所述抗噪声信号的至少一个嘶声区域中的噪声放大，同时实现所述抗噪声信号的非嘶声区域中的消除。
在具有噪声放大控制的自适应噪声消除系统的一些实施例中，抗噪声信号的嘶声区域包括以下频率带宽，在所述频率带宽中检测到所述环境噪声和所述抗噪声信号之间的相长干扰。所述噪声放大控制模块能够操作以定义复合误差信号，所述复合误差信号并入有噪声整形滤波器，并且导出用于所述噪声消除滤波器的新权重更新规则，和/或使用最小均方算法导出新权重更新规则。所述噪声整形滤波器可以在操作期间被自适应地调谐，和/或所述权重更新规则使用梯度来导出。
在具有噪声放大控制的自适应噪声消除系统的一些实施例中，所述噪声放大控制使成本函数适于将
在一个或多个实施例中，一种用于具有噪声放大控制的自适应噪声消除的方法包括：从第一传感器接收参考信号，所述参考信号表示外部噪声；通过噪声消除滤波器处理所述参考信号以生成抗噪声信号；将所述抗噪声信号输出至扬声器；从误差传感器接收误差信号，所述误差信号表示噪声消除区域中的噪声；以及响应于所述参考信号、所述误差信号和噪声放大控制过程，自适应地调整所述噪声消除滤波器。所述噪声放大控制过程包括自适应地控制所述抗噪声信号的至少一个嘶声区域中的噪声放大，同时实现所述抗噪声信号的非嘶声区域中的消除。
在具有噪声放大控制的自适应噪声消除的方法的一些实施例中，所述抗噪声信号的所述嘶声区域包括以下频率带宽，在所述频率带宽中检测到所述环境噪声和所述抗噪声信号之间的相长干扰。所述噪声放大控制过程还可以包括：定义复合误差信号，所述复合误差信号并入有噪声整形滤波器，并且导出用于所述噪声消除滤波器的新权重更新规则；使用最小均方算法来导出新权重更新规则；在操作期间自适应地调谐所述噪声整形滤波器；和/或使成本函数适于将
在具有噪声放大控制的自适应噪声消除的方法的一些实施例中，所述方法还包括检测瞬态噪声事件并且选择性地设置瞬态噪声检测状态以相应地启用和禁用所述自适应地调整所述噪声消除滤波器，和/或根据所存储的滤波器系数来生成所述抗噪声信号。
在一个或多个实施例中，扩展带宽的自适应噪声消除系统包括：参考传感器，所述参考传感器能够操作以感测环境噪声并生成对应参考信号；误差传感器，所述误差传感器能够操作以感测噪声消除区域中的噪声并生成对应误差信号；噪声消除路径，所述噪声消除路径包括噪声消除滤波器和可变增益组件，所述噪声消除路径能够操作以接收所述参考信号并生成抗噪声信号以消除耳鼓参考点处的所述环境噪声；以及自适应模块，所述自适应模块能够操作以接收所述参考信号和所述误差信号并且自适应地调整所述噪声消除滤波器和/或所述可变增益组件的权重。所述自适应模块可以包括能够操作以更新所述可变增益组件的自适应增益控制块。
在扩展带宽的自适应噪声消除系统的一些实施例中，到所述自适应增益控制块的输入使用可编程滤波器来调节，所述可编程滤波器能够操作以防止所述环境噪声中的低频瞬态和/或高频扰乱因素，和/或所述可编程滤波器包括低通滤波器，所述低通滤波器滤除被确定为处于在所述消除区域与所述耳鼓参考点之间创建相长干扰的范围内的高频。所述可编程滤波器可以包括高通滤波器，所述高通滤波器滤除被确定为处于所述噪声消除系统的用户不能听到的范围内的低频。
在扩展带宽的自适应噪声消除系统的一些实施例中，使用在所述噪声消除区域中感测到的所述误差信号来调谐所述自适应模块以消除所述耳鼓参考点处的噪声。所述自适应模块还可以包括噪声放大控制模块，所述噪声放大控制模块能够操作以自适应地控制所述抗噪声信号的至少一个嘶声区域中的噪声放大，同时实现所述抗噪声信号的非嘶声区域中的消除。所述抗噪声信号的所述嘶声区域可以包括以下频率带宽，在所述频率带宽中检测到所述环境噪声和所述抗噪声信号之间的相长干扰。
在一些实施例中，扩展带宽的自适应噪声消除系统还包括瞬态活动检测模块，所述瞬态活动检测模块能够操作以接收所述参考信号，检测瞬态噪声事件以及在所检测到的瞬态噪声事件期间选择性地禁用所述自适应模块。所述噪声消除滤波器还可以能够操作以根据所存储的滤波器系数来生成所述抗噪声信号；并且其中所述自适应模块还能够操作以修改所存储的滤波器系数。扩展带宽的自适应噪声消除系统还可以包括扬声器，所述扬声器能够操作以接收所述抗噪声信号并生成抗噪声以对消除区域中的所述噪声进行消除。
在一个或多个实施例中，一种操作扩展带宽的自适应噪声消除系统的方法包括：从第一传感器接收参考信号，所述参考信号表示外部噪声；通过包括噪声消除滤波器和可变增益组件的噪声消除路径来处理所述参考信号，以生成抗噪声信号；从第二传感器接收误差信号，所述误差信号表示噪声消除区域中的噪声；以及响应于所述参考信号、所述误差信号和自适应增益控制过程，自适应地调整所述噪声消除滤波器，以消除耳鼓参考点处的所述外部噪声。
在一些实施例中，操作扩展带宽的自适应噪声消除系统的所述方法还包括使用可编程滤波器来调节到所述自适应增益控制过程的输入，以防止所述外部噪声中的低频瞬态和/或高频扰乱因素，其中，所述调节还包括低通滤除被确定为处于在所述消除区域与所述耳鼓参考点之间创建相长干扰的范围内的高频，和/或其中，所述调节还包括高通滤除被确定为处于用户不能听到的范围内的低频。
在一个或多个实施例中，操作扩展带宽的自适应噪声消除系统的所述方法还包括使用在所述噪声消除区域中感测到的所述误差信号来调谐所述噪声消除路径以消除所述耳鼓参考点处的噪声，和/或通过噪声放大控制过程，自适应地控制所述抗噪声信号的至少一个嘶声区域中的噪声放大，同时实现所述抗噪声信号的非嘶声区域中的消除。所述抗噪声信号的所述嘶声区域可以包括以下频率带宽，在所述频率带宽中检测到所述外部噪声和所述抗噪声信号之间的相长干扰。
在一个或多个实施例中，操作扩展带宽的自适应噪声消除系统的所述方法还包括通过瞬态活动检测过程接收所述参考信号，检测瞬态噪声事件以及在所检测到的瞬态噪声事件期间选择性地禁用自适应地调整所述噪声消除滤波器。所述方法还可以包括根据所存储的滤波器系数来生成所述抗噪声信号；以及在操作期间自适应地修改所存储的滤波器系数，和/或将所述抗噪声信号输出到扬声器以生成抗噪声以对消除区域中的所述噪声进行消除。
上述公开内容并非旨在将本公开内容限制为所公开的精确形式或特定使用领域。因此，考虑到本公开内容，无论在本文中明确描述还是暗示，对本公开内容的各种替代实施例和/或修改都是可能的。已经如此描述了本公开的实施例，本领域的普通技术人员将认识到在不脱离本公开的范围的情况下可以在形式和细节上进行改变。因此，本公开仅由权利要求限制。
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