基于换能器阻抗的非线性声学回声消除的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有khosrowlahkari等人于2015年9月11日提交的题为“nonlinearacousticechocancellationbasedontransducerimpedance”的美国非临时专利申请no.14/852,281的优先权，该专利申请以全文引用的方式并入本文中。

本公开涉及用于移动设备的扬声器。更具体地，本公开的部分涉及使用这些扬声器的回声消除。

背景技术：

来自扬声器的声音可以在一定的有限延迟后反射或耦合回麦克风，产生回声。许多现代音频设备包括已知为声学回声消除器的电路，用于减少或消除这些回声的影响。在理想情况下，回声对应于引起扬声器生成声音的电信号并且音频设备(包括扬声器、声罩和麦克风)可以假定为对这样的电信号具有线性响应。然而，实际上，大多数音频换能器，例如麦克风和扬声器，以及在包括麦克风和扬声器的设备中使用的部件(例如，用于驱动扬声器的功率放大器)是非线性的，即使在它们的最佳工作范围内工作时。

这些非线性效应可以显著降低声学回声消除器的性能，特别是在移动电话和用于移动电话的免提套件中，因为这样的设备经常使用与音频设备的其余部分较差地隔离的廉价的、低质量的扬声器。当这样的扬声器被过驱动时，与扬声器相关联的饱和度以其放大器以非线性方式使声音失真。这种声音的声学回声包含线性和非线性部件的混合物。典型的声学回声消除器仅估计扬声器-声罩-麦克风系统的线性声学脉冲响应。其余的非线性部件可以是大的和可听的，特别是在大容量下。

本文提到的缺点仅仅是代表性的，并且简单地被包括以强调需要改进的电气部件，特别是用于诸如移动电话之类的消费级设备中的回声消除。本文描述的实施例解决了某些缺点，但不一定是本文描述的每一个缺点或本领域中已知的缺点。

技术实现要素：

根据本公开内容的教导，可以减少或消除与在音频设备中执行回声消除中的音频换能器非线性相关联的缺点和问题。一种在电子设备(例如移动电话)的音频回放系统中的声学回声消除系统，可以基于描述换能器再现音频回放信号的参数来计算声学回声的估计。这些参数可以包括例如换能器的电阻和/或电感，以及通过换能器的电流和/或换能器两端的电压。在一个示例中，所述声学回声消除系统可以基于换能器阻抗来预测所述换能器的线圈速度。然后，可以使用预测的线圈速度来估计回声。所估计的回声可用于预测所述换能器输出中的非线性和生成以消除非线性行为的适当信号。由于换能器的独特特性(例如非线性响应)，回声信号通常不与所回放的音频直接相关。基于所预测的线圈速度估计的回声可因此改善由电子设备提供的自适应噪声消除的质量(anc)。此外，使用有限数量的输入量(例如阻抗、电流和电压)可以降低处理复杂度，这使得降低了用于声学回声消除(aec)或自适应噪声消除(anc)的处理电路的复杂性。

根据一个实施例，装置可以包括用于接收指示进入音频扬声器的电流输入的电流信号的电流输入节点；用于接收指示在所述音频扬声器上测量的电压值的电压信号的电压输入节点；和/或耦合到所述电流输入节点和所述电压输入节点的处理电路。所述处理电路可以被配置为执行以下步骤：至少部分地基于在所述电流输入节点处接收到的所述电流信号和在所述电压输入节点处接收到的所述电压信号，通过使用自适应滤波器来计算所述音频扬声器的阻抗；和/或至少部分地基于所计算的所述音频扬声器的阻抗来生成声学回声消除信号。

在一些实施例中，所述处理电路可被配置为生成所述声学回声消除信号，以消除所述音频扬声器的非线性响应；所述处理电路可被配置为通过执行计算所述音频扬声器的反电磁力(bemf)的步骤来生成所述声学回声消除信号；所述处理电路可被配置为还通过执行至少部分地基于所计算的反电磁力(bemf)计算与所述音频扬声器相关联的预测线圈速度的步骤来生成所述声学回声消除信号，其中，当所述音频扬声器是非线性的时，所述生成的声学回声消除信号消除所述音频扬声器的非线性响应；所述处理电路可以被配置为执行在不对线圈位置进行积分的情况下计算所述预测的线圈速度的步骤；所述处理电路可以被配置为执行至少部分地基于在所述电流输入节点处接收到的电流信号和在所述电压输入节点处接收到的所述电压信号来计算所述音频扬声器的电感的步骤；所述处理电路可以被配置为执行通过向所述自适应滤波器施加所述电压信号作为输入并向所述自适应滤波器施加所述电流信号使用所述自适应滤波器来计算所述音频扬声器的阻抗的步骤；和/或所述处理电路可被配置为执行还通过对由所述自适应滤波器生成的多个系数求和以计算所述音频扬声器的电阻来计算所述音频扬声器的所述阻抗以计算所述音频扬声器的电阻，其中，所述处理电路被配置为基于所计算的电阻来生成所述声学回声消除。

根据另一实施例，方法可包括以下步骤：接收指示进入音频扬声器中的电流输入信号的电流信号；接收指示跨所述音频扬声器的测量的电压值的电压信号；至少部分地基于所述电流信号和所述电压信号通过使用自适应滤波器来计算所述音频扬声器的阻抗；和/或基于至少部分地生成声学回声消除信号基于所述音频扬声器的计算阻抗。

在所述方法的某些实施例中，所述生成所述声学回声消除信号的步骤可以消除所述音频扬声器的非线性响应；所述生成所述声学回声消除信号的步骤可以包括执行计算所述音频扬声器的反电磁力(bemf)的步骤；所述生成所述声学回声消除信号的步骤可以包括：至少部分地基于所计算的反电磁力(bemf)来计算与所述音频扬声器相关联的预测线圈速度，其中，当所述音频扬声器是非线性的时，所述生成的声学回声消除信号消除所述音频扬声器的非线性响应；所述计算所述预测的线圈速度的步骤可以在不对线圈位置进行积分的情况下进行；所述计算所述音频扬声器的电感的步骤可以至少部分地基于在所述电流输入节点处接收到的所述电流信号和在所述电压输入节点处接收到的所述电压信号；所述使用所述自适应滤波器来计算所述音频扬声器的阻抗的步骤可以包括：向所述自适应滤波器施加所述电压信号作为输入并向所述自适应滤波器施加所述电流信号作为参考输入；所述计算所述音频扬声器的所述阻抗的步骤包括通过对由所述自适应滤波器生成的多个系数求和使用所述自适应滤波器来计算所述音频扬声器的电阻的步骤，并且其中，生成声学回声消除信号的步骤基于所计算的电阻；和/或接收所述电流信号、接收所述电压信号、计算所述音频扬声器的所述阻抗以及生成所述声学回声消除信号的步骤在移动电子设备上回放音频期间重复。

根据又一实施例，用于声学回声消除的系统可包括电流输入节点，用于接收指示进入音频扬声器的电流输入信号的电流信号；电压输入节点，用于接收指示跨所述音频扬声器的测量的电压值的电压信号；阻抗计算模块，所述阻抗计算模块耦合到所述电流输入节点和所述电压输入节点，其中，所述阻抗计算模块被配置为至少部分地基于在所述电流输入节点处接收到的所述电流信号和在所述电压输入节点处接收到的电压信号通过使用自适应滤波器来计算所述音频扬声器的阻抗；反电磁力计算模块，所述反电磁力计算模块耦合到所述电流输入节点，耦合到所述电压输入节点，并耦合到所述阻抗计算模块，其中，所述反电磁力(bemf)计算模块被配置为至少部分地基于从所述阻抗计算模块接收的所计算的所述音频扬声器的阻抗来生成反电磁力(bemf))信号；和/或速度声学脉冲响应(air)计算模块，其耦合到所述反电磁力(bemf)计算模块，其中，所述air计算模块被配置为至少部分地基于从所述反电磁力(bemf)计算模块接收的所述反电磁力(bemf)信号来生成声学回声消除信号。所述系统与所述音频扬声器一起集成到移动电子设备中。

在一些实施例中，所述声学回声消除系统的所述阻抗计算模块可以包括自适应滤波器模块，其被配置为接收所述电压信号作为输入并接收所述电流信号作为参考输入，其中，所述自适应滤波器模块被配置为生成多个系数；和/或求和模块，其耦合到所述自适应滤波器模块，其中，所述求和模块被配置为对所述多个系数求和以计算所述音频扬声器的电阻，其中，所述air计算模块被配置为基于所计算的电阻来生成声学回声消除信号。

以上已经概括地概述了本发明实施例的某些特征和技术优点，以便能够更好地理解下面的详细描述。下文将描述形成本发明权利要求的主题的附加特征和优点。本领域普通技术人员应理解，所公开的概念和特定实施例可容易地用作修改或设计用于执行相同或类似目的的其它结构的基础。本领域的普通技术人员还应当认识到，这样的等同结构不偏离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时，从以下描述中将更好地理解附加特征。然而，应该清楚地理解，所述附图中的每一个仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本发明。

附图说明

为了更全面地理解所公开的系统和方法，现在结合附图参考以下的描述。

图1是例示根据本公开内容的一个实施例的具有阻抗计算的自适应回声消除(aec)处理电路的示例性框图。图2是例示根据本公开内容的一个实施例的基于扬声器阻抗生成声学回声消除信号的方法的示例性流程图。

图3是例示根据本公开内容的一个实施例的使用线圈速度预测进行回声消除的系统的示例性框图。

图4是例示根据本公开内容的一个实施例的用于换能器的基于自适应滤波器的阻抗计算器的示例性框图。

图5是例示根据本公开内容的一个实施例的锥体速度预测器的示例性框图。

图6是示出根据本公开内容的一个实施例的具有回声消除的扬声器电话(speakerphone)的图示。

图7是示出根据本公开内容的一个实施例的具有回声消除的免提套件的图示。

图8是示出根据本公开内容的一个实施例的具有回声消除的移动电话的图示。

具体实施方式

可基于产生音频输出的换能器的阻抗来执行声学回声消除，例如移动电话中的扬声器。移动电话的扬声器由放大器产生的电流i(n)驱动。电流i(n)在扬声器处建立电压v(n)差。通过扬声器的电流i(n)可以与跨扬声器的电压v(n)一起被监控。通过在近似相同的时间将电流i(n)信号与电压v(n)信号相关联，可以确定扬声器的阻抗，并产生声学回声消除信号。图1示出了用于产生声学回声消除信号的系统的框图。

图1是例示根据本公开内容的一个实施例的具有阻抗计算的自适应回声消除(aec)处理电路的示例性框图。aec处理电路110因此可以从电流输入节点102接收电流i(n)信号并从电压输入节点104接收电压v(n)信号。aec处理电路110的阻抗计算器112可以处理在输入节点102和104处接收的信号以产生阻抗值。该阻抗值可被提供给扬声器预测模块113，然后提供给声学回声消除模块114，其生成可经由输出端106提供给另外的aec处理电路的输出信号，该另外的aec处理电路使用该信号来消除扬声器产生的非线性回声。在一个实施例中，声学回声消除模块114可使用计算出的阻抗来产生估计的回声qest(n)。该估计的回声qest(n)可被输出到其它aec处理模块并用于适应自适应回声消除算法。

在图2中进一步详细示出了由aec处理电路执行的方法。图2是例示根据本公开内容的一个实施例的基于扬声器阻抗生成声学回声消除信号的方法的示例性流程图。方法200在框202处开始，接收指示通过换能器的电流信号i(n)。电流i(n)信号可通过图1的输入节点102接收。方法200继续到框204，接收指示跨换能器的电压的电压v(n)信号。电压v(n)信号可以通过图1的输入节点104接收。在块206处，基于在框202和204处接收的电压v(n)信号和电流i(n)信号计算换能器的阻抗。该计算可由图1的阻抗计算器112执行。在一个实施例中，使用自适应滤波器通过向自适应滤波器施加电压v(n)信号作为输入并向自适应滤波器施加电流i(n)信号作为参考输入和/或对由自适应滤波器生成的多个系数求和以计算音频扬声器的电阻

然后，在框208处，基于框206所计算的阻抗生成声学回声消除信号。声学回声消除信号可以由图1的消除模块114产生。在某些实施例中，声学回声消除信号可通过执行包括计算音频扬声器的反电磁力(bemf)和/或至少部分地基于所计算的反电磁力(bemf)来计算与音频扬声器相关联的预测线圈速度。然后，在框210处，声学回声消除信号可被输出到aec或其它电路，并用于消除由扬声器和/或放大器产生的非线性回声。

在图中3进一步详细示出图1中所例示的aec处理电路110的一个示例性实施例。图3是例示根据本公开内容的一个实施例的使用线圈速度预测进行回声消除的系统的示例性框图。aec处理电路110可包括阻抗计算器320和速度预测器310，两者都分别接收来自输入节点102和104的电流i(n)信号和电压v(n)信号。阻抗计算器320可生成电阻r值和/或电感l值。图4示出了阻抗计算器320的一个实施例。

图4是例示根据本公开内容的一个实施例的用于换能器的基于自适应滤波器的阻抗计算器的示例性框图。图4的阻抗计算器320可包括自适应滤波器422和组合器424。电流i(n)信号可被提供给自适应滤波器422作为自适应滤波器的参考信号。电压v(n)信号可通过组合器424提供给自适应滤波器422，组合器424组合电压v(n)信号与自适应滤波器422的输出组合。自适应滤波器422的系数可以作为n个系数输出到求和模块426，其将这些系数求和以生成电阻r值。该电阻r值可以被提供给图3的速度预测器310，并且如下面进一步详细描述的那样被处理。尽管仅示出了电阻r值的计算，但是可以根据另一已知方法类似地计算或计算电感l值，或可使用预定值。

返回参照图3，速度预测器310可处理电流i(n)、电压v(n)、r和/或l信号以产生换能器的预测锥体速度u(t)。在一个实施例中，可以通过在bemf计算器312中计算换能器的反电磁力bemf(t)并且在速度计算器310中处理bemf(t)信号来预测速度u(t)。在由速度预测器310生成的速度u(t)之后，速度可以被输入到速度声学脉冲响应(air)计算器330以计算估计的回声qest(t)。估计的回声qest(t)可在组合器340处与由麦克风接收的实际回声qest(t)相结合。实际回声qest(t)是通过扬声器回放音频信号而产生的回声，其中，可以是电话会话或音效或音乐的回放音频的一部分可由麦克风接收。当该麦克风信号被回放时，回声由回声信号q(t)创建。通过预测扬声器的线圈速度，可以将回声估计为qest(t)，并用来消除回声q(t)。在组合器340处的估计的回声qest(t)与回声q(t)的组合产生误差信号e(t)，其作为反馈给速度air计算器330。可被称为残余回声的误差信号e(t)是在回声消除后留下的。当aec正确运行时，残余回声e(t)小于原始回声q(t)。该残余回声加上近端语音可以被传送到被称为远端的另一端。

图5中更详细地示出了速度预测器310的一个示例性实施例。图5是例示根据本公开内容的一个实施例的锥体速度预测器的示例性框图。图5示出了使用基于梯度下降的鲁棒优化和参数估计(rope)算法的预测扬声器参考(psr)的顶层体系结构。psr框使用根据所测量的电流i(n)和电压v(n)的扬声器的线圈电感l和/或电阻r以及力因子参数bl(x)的估计，并使用它们来预测扬声器的声学输出。扬声器的线圈电感l和电阻r值可以从单独的框(例如图4中所例示的阻抗计算器)获得，或者可以在锥体速度预测器内生成。然后可以将预测的扬声器输出用作线性声学回声消除(aec)的参考。对于低频率，扬声器的声学输出可以与线圈加速度成比例。该预测器310可以输出锥体速度u(n)，并且可以基于锥体速度u(n)的时间导数来计算加速度。通过使用电流和电压两者，仅需要少许扬声器参数来预测其输出。psr框组合扬声器的线圈电流、电压、电感、和/或电阻，以计算由线圈速度引起的反电磁力(bemf)。然后，通过将反电磁力除以力因子bl(n)来计算线圈速度u(n)。

扬声器的实际输出可由设备的语音麦克风测量。psr框可以使用梯度下降算法和所测量的和预测的扬声器输出来估计线圈电感、线圈电阻和力因子系数。在一个实施例中，可以每帧更新扬声器参数一次，尽管可以配置其它更新速率。可由锥体速度预测器310使用的参数在表1中示出。表1中的参数，le(x)为电感且re为音圈的电阻，以及力因子bl(x)为机电量。这些量中的一个或多个可被用作对锥体速度预测器310内执行的rope算法的输入。因为下面描述的计算直接计算锥体速度，不需要对线圈位置进行单独的计算或测量，进而不需要对线圈位置进行积分。

表1：扬声器参数的定义

锥体速度预测器310的rope算法的一个实施例可以从以下等式开始计算在时间n处的力因子bl和电感le：

bl(x(n-1))＝b0+b1x(n-1)+b2x²(n-1)+b3x³(n-1)+b4x⁴(n-1)并且

le(x(n-1))＝l0+l1x(n-1)+l2x²(n-1)+l3x³(n-1)+l4x⁴(n-1)

虽然示出了4阶泰勒级数来计算力因子bl和电感le，可以在计算中使用其它表示而不影响rope算法中的进一步处理。因为在时间n处，锥体x(n)的当前位置也不是已知的，所以可以使用在上一位置x(n-1)处的力因子bl和电感le的值。接着，可以根据所测量的线圈电流i(n)和电压v(n)和线圈电感le和电阻re来计算反emf(bemf)：

bemf(n)＝v(n)-re(n-1)i(n)-le(x(n-1))fs(i(n)-i(n-1))

其中fs为一种采样频率。然后，线圈速度u(n)由反emf(bemf)和力因子bl(x)根据下式计算：

u(n)＝bemf(n)/bl(x(n-1))

接下来，可以通过使用以下公式在框510处积分锥体速度u(n)来计算锥体位移x(n)：

x(n)值可以保存在框520处。接着，使用速度u(n)作为参考，可以根据以下等式使用归一化最小均方(nlms)算法来更新回声脉冲响应：

u(n)＝velocityvector＝[u(n)u(n-1),...u(n-m+1)]^t

e(n)＝u^t(n)u(n)+δ

其中m是样本中脉冲响应的长度，δ是归一化因子并且μh为nlms算法的步长。然后，在框530处可以根据以下等式使用梯度下降算法来更新力因子系数：

其中μb(j)是用于更新第j个力因子系数的步长并且e(n)是由aec框生成的声学回声消除(aec)输出。在一些实施例中，可以仅在计算中使用线性脉冲响应的一部分。接着，可在框540处根据以下等式使用梯度下降算法来更新电感系数：

其中，fs是以hz为单位的采样频率。最后，在框550处，可以根据下述公式使用梯度下降算法来更新线圈电阻：

替代地，可以使用归一化最小均方(nlms)算法来计算电阻，其中，电阻为阻抗的dc值，并且使用具有线圈电流作为参考和线圈电压作为期望的信号的nlms滤波器来估计阻抗。

其中，rtaps是用于电阻的计算的自适应滤波器系数的数量(例如对于16khz采样频率为32个抽头)。为了简化算法并且节省处理能力(例如mips)，可以使用有符号的lms算法，并且仅使用其符号而不使用梯度的值。

在框530、540和550处的更新可以每帧执行一次，例如以4ms间隔或在8khz下以32个采样间隔。上述的rope算法在以这些间隔更新时使得在dsp或执行该算法的其它处理器上处理负担较低。然而，更新可以以其它间隔发生，例如用于多久执行非线性优化的用户指定的参数。aec框(例如图1的模块114)中的aec更新，可以在逐个样本地执行。

被配置为如图3、图4和/或图5中所例示的实施例中的任一者所描述的图1的aec处理电路110可以并入电子设备中。例如，aec处理电路110可以包括在扬声器电话、免提音频设备、移动电话、平板电脑、个人电脑、娱乐设备、遥控器、机顶盒或录音机中。在图6、图7和图8中进一步例示了包括该aec功能的一些示例性设备。

图6是根据本公开内容的一个实施例的具有回声消除的扬声器电话的图示。通信设备610可包括可实现本公开内容的实施例的回声消除系统。通信设备610可以是会议电话或扬声器电话，诸如在商业办公室、家庭、汽车和其他位置中找到的那些。通信设备610可以包括多个麦克风611、612和613以及在雕刻声罩中的扬声器615。处理器620(诸如数字信号处理器(dsp)或音频编解码器)可以包含在雕刻的声罩内，并且包括硬件、固件、和/或用于执行以上描述的关于阻抗计算、锥体速度预测、bemf计算和/或回声消除的算法的软件。处理器620可耦合到麦克风611、612和/或613以及扬声器615。通过执行回声消除，处理器620可以提高传送到远端的音频质量。

图7是示出根据本公开内容的一个实施例的具有回声消除的免提套件的图示。免提套件700可包括可实现本公开内容的实施例的回声消除系统。免提套件700可以向诸如移动电话之类的蜂窝电话提供音频耦合。免提套件可以出现各种实现方式，但通常包括声罩716、电动扬声器717和插塞718，其可与车辆中的附件电源出口或点烟器插座耦合。声罩716可以包括多于一个的麦克风或麦克风中的一个(未示出)可以与声罩716a分离并可插入声罩716中。外部麦克风可以用于尽可能靠近用户放置，例如在被夹持到车辆中的遮阳板时。免提套件700还可以包括用于连接到蜂窝电话或具有无线连接的电缆，例如用于连接到蜂窝电话的接口。耳机形式的免提套件可由内部电池供电，但可电学上与图7所例示的装置类似。免提套件700还可以包括用于执行本公开内容的实施例中公开的算法的处理器620，以产生用于扬声器717的输出音频信号。

图8是示出根据本公开内容的一个实施例的具有回声消除的移动电话的图示。移动电话822可在各种实施方式中销售，但通常包括用于捕获声音(例如用户的声音)的麦克风821以及用于生成声音的供电扬声器823。移动电话822还可以包括用于执行本公开内容的实施例中公开的算法的处理器620，以产生用于扬声器823的输出音频信号。除了本文公开的那些设备之外，本文中的系统和方法也与计算机、智能电话、平板电脑和/或可以用作通信设备的任何其它设备一起使用，并应用于计算机、智能电话、平板电脑和/或可以用作通信设备的任何其它设备。

图2和图5的示意性流程图总体上被阐述为逻辑流程图。这样，所描述的顺序和标记的步骤表示所公开的方法的方面。可以设想其它步骤和方法，这些步骤和方法在功能、逻辑或效果上与所例示的方法的一个或多个步骤或它们的部分相同。另外，采用的格式和符号被提供来解释方法的逻辑步骤并被理解为不限制方法的范围。尽管在流程图中可以采用各种箭头类型和线条类型，但是它们被理解为不限制对应的方法的范围。实际上，一些箭头或其它连接器可用于仅指示该方法的逻辑流程。例如，箭头可以指示所描绘的方法的所列举的步骤之间的未指定持续时间的等待或监控周期。另外，特定方法发生的顺序可以或可以不严格遵守所示的对应步骤的顺序。

如果在固件和/或软件中实现，上述功能可以作为一个或多个指令或代码储存在计算机可读介质上。示例包括编码有数据结构的非暂时性计算机可读介质以及编码有计算机程序的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机储存介质。储存介质可以是可由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这种计算机可读介质可以包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、压缩盘只读存储器(cd-rom)或其它光盘储存器、磁盘储存器或其他磁储存设备，或可用于储存指令或数据结构形式的所需程序代码且可由计算机访问的任何其它介质。磁盘和光盘包括压缩盘、激光盘、光盘、数字多功能光盘(dvd)、软盘、蓝光光盘。通常，磁盘以磁性方式再现数据，而光盘以光学方式再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

除了储存在计算机可读介质之外，指令和/或数据可以被提供为包括在通信装置中的传输介质上的信号。例如，通信装置可包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据被配置为使一个或多个处理器实现在权利要求中概述的功能。

尽管已经详细描述了本公开内容和某些代表性优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开内容的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。此外，本申请的范围并不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。本领域的普通技术人员将从本公开内容中容易地理解，可以利用执行与本文描述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的目前存在或稍后待开发的过程、机器、制造、物质的组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这过程、机器、制造、物质的组成、装置、方法或步骤包括在它们的范围内。