具有低速率仿真的噪声消除系统的制作方法【专利说明】具有低速率仿真的噪声消除系统[0001]本申请为申请日为2008年12月12日、申请号为200880122246.9(国际申请号PCT/GB2008/051182)、名称为“具有低速率仿真的噪声消除系统”的发明专利申请的分案申请。[0002]本发明涉及噪声消除系统，具体而言涉及这样一种噪声消除系统:其具有可以容易地基于输入信号而适配的滤波器，以改善噪声消除性能。【
背景技术：
】[0003]噪声消除系统是已知的，在其中，代表环境噪声的电子噪声信号被施加到信号处理电路，然后所得到的经处理的噪声信号被施加到扬声器，以生成声音信号。为了实现噪声消除，所生成的声音就其振幅和其相位而言，应尽可能接近地近似于环境噪声的反转物(inverse)。[0004]特别地，用于头戴式受话器(headphone)或耳机(earphone)的前馈噪声消除系统是已知的，在其中，安装在头戴式受话器或耳机上的一个或多个扩音器(miCTophone)对佩带者耳朵区域的环境噪声信号进行检测。为了实现噪声消除，在环境噪声自身被头戴式受话器或耳机修正之后，所生成的声音需要尽可能近似于该环境噪声的反转物。头戴式受话器或耳机进行的修正的一个例子是由围绕头戴式受话器或耳机的边缘行进的噪声到达佩带者耳朵所必经的不同声学路径引起的。[0005]在实践中，用来检测环境噪声信号的扩音器以及用来从经处理的噪声信号生成声音信号的扬声器(loudspeaker)也将更改这些信号，例如在某些频率比在其它频率更灵敏。一个例子是:当扬声器紧密耦合到使用者的耳朵时，导致扬声器的频率响应因腔效应(cavityeffect)而改变。[0006]能够对用在信号处理电路中的滤波器的特性(characteristics)进行适配(adapt)是有利的，例如为了考虑到环境噪声的性质(properties)。然而，在使用高采样率的情况下，此滤波器适配会耗费可观量的功率。【
发明内容】[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种噪声消除系统，其包括:用于数字信号的输入端(input)，该数字信号具有第一采样率；数字滤波器，其连接到该输入端以接收该数字信号；抽选器(decimator)，其连接到该输入端以接收该数字信号，并以低于该第一采样率的第二采样率生成抽选信号(decimatedsignal);以及处理器。该处理器包括:该数字滤波器的仿真(emulat1n)，其被连接以接收该抽选信号并生成仿真滤波器输出(emulatedfilteroutput);以及控制电路，其用于以该仿真滤波器输出为基础来生成控制信号，其中该控制信号被施加到该数字滤波器以控制其滤波器特性。[0008]这具有以下优点:可以以该输入信号为基础来控制该数字滤波器，而无需功率密集型(power-1ntensive)地生成待施加到该滤波器的控制信号。[0009]根据本发明的第二方面，提供了一种消除环境噪声的方法。该方法包括:接收数字信号，该数字信号具有第一采样率；用数字滤波器对所述信号进行滤波；从所述数字信号生成抽选信号，该抽选信号具有低于该第一采样率的第二采样率；使用所述抽选信号来对该数字滤波器进行仿真，从而生成仿真滤波器输出；以及，以该仿真滤波器输出为基础来控制该数字滤波器的滤波器特性。【附图说明】[0010]为更好地理解本发明，并为了更清楚地显示可以如何实现本发明，现在将以示例的方式参考以下附图，其中:[0011]图1图解了根据本发明一方面的噪声消除系统；[0012]图2图解了图1的噪声消除系统中的、根据本发明一方面的信号处理电路；[0013]图3是一流程图，其图解了根据本发明一方面的过程(process)；[0014]图4图解了根据本发明的信号处理电路被实现在反馈噪声消除系统中；[0015]图5图解了图1的噪声消除系统中的、根据本发明一方面的又一信号处理电路；[0016]图6是示出了所施加的增益随检测到的噪声包络的变化的一个实施方案的示意图表；[0017]图7是示出了所施加的增益随检测到的噪声包络的变化的另一实施方案的示意图表；[0018]图8图解了图1的噪声消除系统中的、根据本发明另一方面的信号处理电路；[0019]图9是一流程图，其图解了根据本发明一方面的、校准噪声消除系统的方法；[0020]图10是一流程图，其图解了根据本发明另一方面的、校准噪声消除系统的方法；[0021]图11图解了如参照图8所述的、根据本发明的信号处理电路实现在反馈噪声消除系统中；[0022]图12图解了图1的噪声消除系统中的、根据本发明又一方面的信号处理电路；以及[0023]图13是示出了根据本发明一个实施方案的、增益随信噪比的变化的示意图表。【具体实施方式】[0024]图1一般地图解了根据本发明的音频频谱噪声消除系统(aud1spectrumnoisecancellat1nsystem)的形式和使用。[0025]具体地，图1示出了耳机10，其戴在使用者14的外耳12上。因而，图1示出了戴在耳朵上的贴耳式(supra-aural)耳机，不过应意识到，完全相同的原理适用于环绕耳朵佩戴的罩耳式(circumauralheadphone)受话器，以及戴在耳朵中的耳机例如所谓的入耳式耳机(ear-budphone)。本发明同样适用于其它旨在佩戴或保持在使用者耳朵附近的设备，诸如移动电话、头戴式送受话器(headset)和其它通信设备。[0026]环境噪声被扩音器20、22检测，这两个扩音器在图1中示出，不过也可设有多于或少于两个的任何数量的扩音器。由扩音器20、22生成的环境噪声信号被组合，并被施加到信号处理电路24，其将在下文中被更详细地描述。在扩音器20、22是模拟扩音器的一个实施方案中，这些环境噪声信号可以通过相加而组合。在扩音器20、22是数字扩音器的情况下，即在它们生成代表环境噪声的数字信号的情况下，这些环境噪声信号可以以别种方法组合，如本领域普通技术人员熟悉的。进一步，在这些环境噪声被组合之前，该扩音器可被施加不同的增益，例如为了补偿因制造公差而导致的灵敏度差异。[0027]本发明的该所示的实施方案也包含期望信号的源26。例如，在该噪声消除系统在耳机一一诸如旨在能够再生音乐的耳机10—一中处于使用中的情况下，源26可以是来自外部源——诸如声音再生设备例如MP3播放器——的期望信号的入口连接(inletconnect1n)。在另外的应用中，例如在该噪声消除系统在移动电话或其它通信设备中处于使用中的情况下，源26可以包括用于接收射频信号并将其解码的无线接收机电路。在另外的实施方案中，可以没有源，并且该噪声消除系统可以只不过旨在为了使用者的舒适而消除环境噪声。[0028]来自源26的期望信号，如果有的话，通过信号处理电路24被施加到扬声器28，扬声器28在使用者的耳朵12近旁生成声音信号。另外，信号处理电路24生成噪声消除信号，该噪声消除信号也被施加到扬声器28。[0029]信号处理电路24的一个目的是生成噪声消除信号，该噪声消除信号在被施加到扬声器28时，使扬声器28在使用者的耳朵12中生成声音信号，该声音信号是到达耳朵12的环境噪声信号的反转物，以使得环境噪声被至少部分地消除。[0030]为了实现这一点，信号处理电路24需要从由扩音器20、22生成的环境噪声信号来生成噪声消除信号，该噪声消除信号考虑到扩音器20、22的性能和扬声器28的性能，并且也考虑到因耳机10的存在而导致的环境噪声变更。[0031]图2更详细地示出了信号处理电路24的形式。输入端40被连接以接收一一例如直接从扩音器20、22接收一一输入信号。该输入信号被施加到模数转换器42，并在这里被转换成数字信号。然后所得到的数字信号被施加到可适配(adaptable)数字滤波器44，并且所得到的经滤波的信号被施加到可适配增益装置46。[0032]可适配增益装置46的输出信号被施加到加法器(adder)48，在这里该输出信号与从第二输入端49接收的期望源信号相加，源26可连接到第二输入49。当然，这适用于存在期望信号的实施方案。在不存在期望信号(即，该噪声消除系统被设计为纯粹用来减小环境噪声，例如在高噪声环境中)的实施方案中，输入端49和加法器48是多余的。[0033]因而，滤波器44和增益装置46施加的滤波和水平调整(leveladjustment)旨在生成允许检测到的环境噪声被消除的噪声消除信号。[0034]加法器48的输出被施加到数模转换器50，以使得它可以被传送到扬声器28。[0035]如上文所述，该噪声消除信号是由可适配数字滤波器44和可适配增益装置46从输入信号产生的。这些被一个或多个控制信号控制，该一个或多个控制信号是通过将从模数转换器42输出的数字信号施加到降低数字采样率的抽选器52、然后施加到微处理器54而生成的。[0036]微处理器54包含模块(block)56，其对滤波器44和增益装置46进行仿真并产生仿真滤波器输出，该仿真滤波器输出被施加到加法器58，在这里该仿真滤波器输出与经由抽选器90来自第二输入端49的期望信号相加。抽选器52执行的采样率降低(sampleratereduct1n)允许以比以原始2.4MHz采样率执行的仿真更低的功耗来执行该仿真。[0037]所得到的信号被施加到控制模块60，控制模块60生成用于调整滤波器44和增益装置46的性能的控制信号。通过频率弯折(frequencywarping)模块62、平滑滤波器(smoothingfilter)64和采样保持电路66，用于滤波器44的控制信号被施加到滤波器44。相同的控制信号也被施加到模块56，以使得滤波器44的仿真与滤波器44自身的适配匹配。在一个实施方案中，用于滤波器44的控制信号是以加法器58的输出与一阈值的比较为基础而生成的。例如，如果加法器58的输出太高，则控制模块60会生成一控制信号以使得滤波器44的输出降低。在一个实施方案中，这可以通过降低滤波器44的截止当前第1页1 2 3 4 5 6