通过偏置抗噪音水平进行适应性噪音消除的系统和方法
【专利说明】通过偏置抗噪音水平进行适应性噪音消除的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本发明要求2013年4月17日提交的美国临时专利申请号N0.61/812，842的优先权，其通过参考以它的整体并入本文。
[0003]本发明要求2013年7月16日提交的美国非临时专利申请号N0.13/943，454的优先权，其通过参考以它的整体并入本文。
技术领域
[0004]本发明总体上涉及与声变换器有关的适应性噪音消除，并且更具体地，涉及检测和消除存在于声变换器附近的周围噪音，包括对由适应性噪音消除产生的抗噪音信号偏置抗噪音水平。
【背景技术】
[0005]无线电话例如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话及其他消费性音频设备例如mp3播放器应用广泛。可通过使用麦克风测量周围声事件及随后使用信号处理将抗噪音信号插入至设备的输出中以消除周围声事件，来提供噪音消除从而改进这些设备在清晰度方面的性能。
[0006]因为在个人音频设备例如无线电话周围的声环境会取决于存在的噪音源和设备自身的位置而显著变化，因此期望调适噪音消除以考虑该环境变化。例如，许多适应性噪音消除系统利用误差麦克风，用于感测靠近电声变换器(例如，扩音扬声器)的输出的声压力，并且产生指示变换器的声输出和在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。当变换器靠近听者的耳朵时，误差麦克风信号可以接近在听者耳鼓(称为鼓参考点的位置)处的实际声压力。然而，因为在鼓参考点与误差麦克风(称为误差参考点)之间的距离，误差麦克风信号仅是接近值并且不是在鼓参考点处的声压力的最佳指示。因此，因为噪音消除试图减少存在于误差麦克风信号中的周围音频声音，所以当在鼓参考点与误差参考点之间的距离较小时，噪音消除系统的性能可以是最大。当距离增大(例如，变换器以较低压力抵靠耳朵)时，噪音消除系统的性能会下降，部分因为从误差参考点到鼓参考点的转移函数的增益随着该增大距离而下降。在传统适应性噪音消除系统中不考虑该下降。
【发明内容】
[0007]根据本发明的教导，可以减少或消除与适应性噪音消除的现有方法相关的缺点和问题。
[0008]根据本发明的实施例，一种个人音频设备，可以包括个人音频设备壳体，变换器，参考麦克风，误差麦克风，和处理电路。变换器可以耦合到该壳体用于再现包括用于回播给听者的源音频信号和用于抵抗在变换器的声输出中的周围音频声音的作用的抗噪音信号两者的音频信号。参考麦克风可以安装到壳体上并且可以配置为提供指示周围音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风可以安装到该壳体靠近变换器并且可以配置为提供指示变换器的声输出和在变换器处的周围音频声音。处理电路可以包括可以适应性滤波器，其具有从参考麦克风信号产生抗噪音信号的响应；次级路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且具有从源音频信号产生次级路径估算的响应；偏置部，其通过应用比例缩放因子和次级路径估算滤波器的响应到抗噪音信号产生比例缩放抗噪音信号；以及系数控制模块，其通过调适适应性滤波器的响应与参考麦克风信号和已修改回播校正误差信号一致地塑形适应性滤波器的响应以使在误差麦克风信号中的周围音频声音最小化，其中回播校正误差基于在误差麦克风信号与源音频信号之间的差值，已修改回播校正误差信号基于在回播校正误差与比例缩放抗噪音信号之间的差值。
[0009]根据本发明的这些和其他实施例，一种用于消除在个人音频设备的变换器附近的周围音频声音的方法可以包括利用参考麦克风测量周围音频声音以产生参考麦克风信号。该方法还可以包括利用误差麦克风测量变换器的输出以及在变换器处的周围音频声音。该方法可以附加地包括产生回播给听者的源音频信号。该方法还可以包括从利用参考麦克风进行的测量的结果适应性地产生抗噪音信号，通过与参考麦克风信号和已修改回播校正误差信号一致地调适滤波参考麦克风信号的适应性滤波器的响应抵抗周围音频声音在变换器的声输出处的作用以使在误差麦克风中的周围音频声音最小化。该方法还可以包括通过利用建模源音频信号的电声路径的次级路径估算滤波器滤波源音频信号来从源音频信号产生次级路径估算。该方法可以附加地包括通过应用比例缩放因子和次级路径估算滤波器的响应到抗噪音信号产生比例缩放抗噪音信号。该方法可以还包括将抗噪音信号与源音频信号组合以产生提供给变换器的音频信号。回播校正误差可以基于在误差麦克风信号与源音频信号之间的差值，已修改回播校正误差信号可以基于在回播校正误差与比例缩放抗噪音信号之间的差值。
[0010]根据本发明的这些和其他实施例，一种用于实施至少一部分个人音频设备的集成电路，可以包括输出，参考麦克风输入，误差麦克风输入，以及处理电路。该输出可以配置为给变换器提供信号，该信号包括用于回播给听者的源音频信号和用于抵抗在变换器的声输出中的周围音频声音的作用的抗噪音信号两者。参考麦克风输入可以配置为接收指示周围音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风输入可以配置为接收指示变换器的输出和在变换器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电路可以包括适应性滤波器，其具有从参考麦克风信号产生抗噪音信号的响应；次级路径估算滤波器，其配置为建模源音频信号的电声路径并且具有从源音频信号产生次级路径估算的响应；偏置部，其通过应用比例缩放因子和次级路径估算滤波器的响应到抗噪音信号产生比例缩放抗噪音信号；以及系数控制模块，其通过调适适应性滤波器的响应与参考麦克风信号和已修改回播校正误差信号一致地塑形适应性滤波器的响应以使在误差麦克风信号中的周围音频声音最小化，其中回播校正误差基于在误差麦克风信号与源音频信号之间的差值，已修改回播校正误差信号基于在回播校正误差与比例缩放抗噪音信号之间的差值。
[0011]从本文包括的附图、说明书和权利要求，本领域的技术人员可以容易清楚本发明的技术优点。实施例的目的和优点将至少由在权利要求中特别指出的元件、特征和组合实现和完成。
[0012]应该理解前面的总体描述和后面的详细描述是示例性和解释性的，并且不限制在本发明中提出的权利要求。
【附图说明】
[0013]参考下面在关联附图考虑时的详细描述，可以获得对当前实施例和优点的更完整认识，其中相同参考标记指示相同特征，并且其中:
[0014]图1为根据本发明实施例的示例无线移动电话的示意图；
[0015]图2为根据本发明实施例的在图1所描述的无线电话内的选定电路的方框图。
[0016]图3为描述根据本发明实施例的在图3的编码器解码器(CODEC)集成电路的示例适应性噪音消除(ANC)电路内的选定信号处理电路和功能模块的方框图。
【具体实施方式】
[0017]本发明包括可在个人音频设备例如无线电话中实施的噪音消除技术及电路。个人语音设备包含ANC电路，其可以测量周围声环境并产