个人音频装置的低时延多驱动器自适应消噪(anc)系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及个人音频装置，所述个人音频装置包括自适应消噪(ANC)及不同频带的多个驱动器。
【背景技术】
[0002]无线电话(诸如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话)及其他消费音频装置(诸如MP3播放器)被广泛应用。通过使用参考麦克风来测量周围声事件，然后使用信号处理将抗噪信号注入所述装置的输出中以抵消周围声事件来提供ANC，此类装置的性能就清晰度而论可得到改良。
[0003]虽然适用于个人音频装置的大多数音频系统依赖单一输出换能器，但是在安装于无线电话壳体上的换能器或一对换能器的情况下，当使用耳用扬声器时，或当无线电话或其他装置采用立体声扬声器时，为了高品质音频再现，可能期望提供单独高频换能器和低频换能器，如在高品质耳用扬声器中。然而，当在此类系统中实现ANC时，因分频引入的时延引入了延迟，所述分频将信号划分在低频换能器和高频换能器之间，由于增加了操作时延，这降低了 ANC系统的有效性。
[0004]因此，期望提供一种个人音频装置，所述个人音频装置包括无线电话和/或耳用扬声器，当使用处理不同频带的多个输出换能器时，所述耳用扬声器提供低时延ANC操作。
【发明内容】
[0005]提供个人音频装置的上述目标在个人音频系统、操作方法及集成电路中完成，所述个人音频装置具有ANC且采用多个输出换能器，用于处理不同频带。
[0006]所述个人音频装置既包括低频输出换能器又包括高频输出换能器，用于再现回放给收听者的源音频信号及抗噪信号，所述抗噪信号用于应对周围音频声音在换能器的声输出中的影响。所述个人音频装置还包括集成电路，以提供自适应消噪(ANC)功能。所述方法为所述个人音频系统和集成电路的操作方法。参考麦克风安装于所述装置壳体上以提供表示周围音频声音的参考麦克风信号。所述个人音频系统还包括ANC处理电路，用于从参考麦克风信号自适应生成抗噪信号，使得所述抗噪信号使在它们对应的换能器处的周围音频声音基本抵消。自适应滤波器被用来通过对参考麦克风信号进行滤波来生成抗噪信号。
[0007]本发明的前述和其他目标、特征和优点从以下如附图所示本发明的优选实施例的更具体说明可显而易见。
【附图说明】
[0008]图1A示出了示例性无线电话10及一对耳塞EBl和EB2 ；
[0009]图1B为在无线电话10内的电路示意图；
[0010]图2为在无线电话10内的电路方块图；
[0011]图3为方块图，示出了可用来实现图2中CODEC集成电路20A的ANC电路30的多种示例性ANC电路的信号处理电路及功能方块；
[0012]图4为方块图，示出了在CODEC集成电路20内的信号处理电路及功能方块。
【具体实施方式】
[0013]本发明包括可在个人音频系统中实现的消噪技术及电路，诸如无线电话及连接耳塞。个人音频系统包括自适应消噪(ANC)电路，所述自适应消噪电路测量并试图抵消在耳塞或其他输出换能器位置处(诸如在个人音频装置的壳体上，所述个人音频装置接收或生成源音频信号)的周围声环境。多个换能器被用来提供高品质音频输出，所述多个换能器包括低频换能器和高频换能器，所述低频换能器和高频换能器再现源音频的对应频带。ANC电路生成单独抗噪信号，所述抗噪信号被提供给所述多个换能器中的相应换能器，以抵消在所述换能器处的周围声事件。参考麦克风被设置为测量周围声环境，所述周围声环境提供输入给单独自适应滤波器，所述自适应滤波器生成抗噪信号，使得通过消除对所生成抗噪信号的分频滤波的需要来保持低时延。源音频分频然后可置于源音频频带特定分量与它们对应的抗噪信号的总和前面，且自适应滤波器可被控制为仅在适合它们对应的换能器的频率范围内生成抗噪信号。
[0014]图1A示出了无线电话10及一对耳塞EBl和EB2，每个耳塞连接至收听者的对应耳朵5A，5B。所示无线电话10为可采用本文中所公开的技术的装置实例，但应当理解，在无线电话10中或在随后图示中所示的电路中示出的元件或构成并非全部需要。无线电话10通过有线或无线连接连接至耳塞EB1，EB2，例如，蓝牙BLUETOOTH?连接(BLUETOOTH为Bluetooth SIG公司的商标)。耳塞EBl，EB2各分别具有一对对应换能器SPKLH/SPKLL和SPKRH/SPKRL，该对换能器再现源音频，所述源音频包括从无线电话10接收的远距离语音、铃声、所存储的音频节目材料及近端语音注入(即，无线电话10的用户的语音)。换能器SPKLH和SPKRH为高频换能器或“高频扬声器”，所述“高频扬声器”再现较高声频范围，换能器SPKLL和SPKRL为低频换能器或“低频扬声器”，所述“低频扬声器”再现较低音频范围。源音频还包括无线电话10需要再现的任何其他音频，诸如由无线电话10接收来自网页或其他网络通信的源音频及音频指示(诸如电池电量低及其他系统事件通知)。参考麦克风R1，R2设置于相应耳塞EB1，EB2的壳体表面上，用于测量周围声环境。另一对麦克风，误差麦克风El，E2，被设置为当耳塞EB1，EB2插入耳朵5A，5B的外部时，通过测量与由靠近对应耳朵5A，5B的相应换能器对SPKLH/SPKLL和SPKRH/SPKRL再现的音频组合的周围音频，以进一步改良ANC操作。
[0015]无线电话10包括自适应消噪(ANC)电路及功能，所述自适应消噪电路及功能将抗噪信号注入换能器SPKLH、SPKLL、SPKRH和SPKRL中，以改良远距离语音及由换能器SPKLH、SPKLUSPKRH和SPKRL再现的其他音频的清晰度。在无线电话10内的示例性电路14包括:音频集成电路20，所述音频集成电路20从参考麦克风Rl，R2、近距离语音麦克风NS及误差麦克风El，E2接收信号；及与其他集成电路的接口，诸如包括无线电话收发器的RF集成电路12。在其他实现中，本文中所公开的电路和技术可并入单个集成电路中，所述集成电路包括控制电路及用于实现整个个人音频装置的其他功能，诸如MP3播放器单芯片集成电路。可选择地，ANC电路可包括在耳塞EB1，EB2的壳体内或包括在沿有线连接位于无线电话10与耳塞EBI，EB2之间的模块中。为了说明目的，ANC电路会被说明为设置于无线电话10内，但本领域普通技术人员可以理解以上变动，且需要时，对于这些变动可以很容易判定在耳塞EB1，EB2、无线电话10及第三模块之间所需合乎逻辑的信号。近距离语音麦克风NS设置于无线电话10的壳体处以捕捉近端语音，所述近端语音自无线电话10发送至其他(多个)会话参与者。可选择地，近距离语音麦克风NS可设置于耳塞EBl，EB2中一者的壳体外表面上，设置于固定至耳塞EB1，EB2中一者的支臂上，或设置于位于无线电话10与耳塞EB1，EB2中任一者或两者之间的挂件上。
[0016]图1B示出了音频集成电路20A，20B的简化示意图，所述音频集成电路20A，20B包括ANC处理，所述ANC处理耦合至参考麦克风Rl，R2，所述参考麦克风Rl，R2测量位于对应耳塞EBl，EB2内的周围音频声音Ambient 1，Ambient 2，所述周围音频声音通过在音频集成电路20A，20B内的ANC处理电路进行滤波。音频集成电路20A，20B可可选择地合并在单个集成电路中，诸如在无线电话10内的集成电路20。音频集成电路20A，20B为它们对应的信道生成输出，所述输出通过放大器A1-A4中的关联放大器进行放大，且所述输出被提供给对应换能器对SPKLH/SPKLL和SPKRH/SPKRL。音频集成电路20A，20B从参考麦克风Rl，R2、近距离语音麦克风NS及误差麦克风E1，E2接收信号(有线或无线，取决于特定构成)。音频集成电路20A，20B还与其他集成电路对接，诸如图1A所示包括无线电话收发器的RF集成电路12。在其他构成中，本文中所公开的电路和技术可并入单个集成电路中，所述集成电路包括控制电路及用于实现整个个人音频装置的其他功能，诸如MP3播放器单芯片集成电路。可选择地，例如，当无线连接自耳塞EB1，EB2各者提供至无线电话10时和/或当ANC处理的一些或全部在耳塞EB1，EB2或沿电缆设置的模块内进行时，所述电缆连接无线电话10至耳塞EB1，EB2，可使用多个集成电路。
[0017]通常，本文中所示的ANC技术测量撞击在参考麦克风Rl，R2上的周围声事件(相对于换能器SPKLH、SPKLL, SPKRH和SPKRL的输出和/或近端语音)，且还测量撞击在误差麦克风E1，E2上的相同周围声事件。集成电路20A，20B的ANC处理电路单独地调整从对应参考麦克风Rl，R2生成的抗噪信号以具有使在对应误差麦克风El，E2处的周围声事件的振幅最小化的特性。因为声路径PJz)自参考麦克风Rl延伸至误差麦克风E1，所以在音频集成电路20A中的ANC电路基本上与消除电声路径Slh (z)和Sa (z)的影响相结合来估计声路径(z)，所述电声路径& (z)和Sa(Z)分别表示音频集成电路20A的音频输出电路的响应及换能器SPKLH和SPKLL的声/电传递函数。所估计的响应包括在特定声环境下在换能器SPKLH，SPKLL与误差麦克风El之间的耦合，所述特定声环境受到耳朵5A的接近及结构以及可接近耳塞EBl的其他物理对象和人头