针对均匀驱动场排列扬声器的噪声消除系统的制作方法

背景技术：

本说明书总体涉及噪声消除系统，并且更具体地涉及特定环境(诸如车辆的乘员舱)内的噪声衰减或消除(通常称为噪声消除)。

技术实现要素：

以下提及的所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式进行组合。

在一个方面，噪声消除系统包括三个或更多个扬声器，被设置在区域内；放大器，与三个或更多个扬声器通信；以及系统控制器，与至少一个麦克风和放大器通信。系统控制器响应于来自至少一个麦克风的、响应于在该区域内检测到的声音而产生的信号，来针对三个或更多个扬声器中的每一个扬声器产生驱动信号，以及将该驱动信号传送给放大器。放大器应用每个驱动信号来驱动三个或更多个扬声器中的不同扬声器。三个或更多个扬声器发出声音，该声音响应于驱动信号来组合地产生针对该区域内的特定分区的基本上均匀的声压场。由三个或更多个扬声器产生的基本上均匀的声压场具有适于衰减噪声场的幅度和相位，该噪声场与由至少一个麦克风检测到的声音相对应。

系统的实施例可以包括以下特征之一或其任何组合。

三个或更多个扬声器可以沿着共同的平面被布置。它们可以包括左扬声器、中间扬声器和右扬声器。特定分区可以围绕该区域的占用者的头部的预期位置。左扬声器和右扬声器可与占用者头部的预期位置相等的等距离地被设置，其中中间扬声器比左侧和右侧扬声器更接近占用者头部的预期位置。

系统控制器可以包括与至少一个麦克风通信的补偿器。补偿器可以响应于来自至少一个麦克风的信号来产生命令信号。命令信号可以被配置为衰减特定分区中的噪声。经排列的扬声器控制器可以与所述补偿器通信以接收所述命令信号，并基于预定的参数值来将信号变换应用于该命令信号以产生驱动信号，所述驱动信号被用于以由三个或更多个扬声器发出的声音组合地产生针对特定分区的基本上均匀的声压场的方式来驱动三个或更多个扬声器。

每个驱动信号可以通过将增益应用于命令信号而生成。针对驱动信号的增益之和可以大约等于1。三个或更多扬声器中的一个扬声器的驱动信号可能包括延迟。

另一方面，提供了一种用于衰减噪声的方法。该方法包括：响应于由至少一个麦克风在一个区域内检测到的声音而产生的信号针对被设置在区域中的三个或更多个扬声器中的每一个扬声器产生驱动器信号，以及在该区域内的特定分区内，通过由三个或更多个扬声器响应于驱动信号而发出的经组合的声音，来生成基本上均匀的声压场，该基本上均匀的声压场衰减与由至少一个麦克风检测到的声音相对应的噪声场。

该方法的实施例可以包括以下特征之一或其任意组合。

该方法还可以包括沿着共同的平面布置三个或更多个扬声器。三个或更多个扬声器可以包括左扬声器、中间扬声器和右扬声器。特定分区可以围绕该区域的占用者的头部的预期位置，左扬声器和右扬声器与占用者的头部的预期位置等距离地被设置，并且中间扬声器可以比左扬声器和右扬声器更接近占用者头部的预期位置。响应于来自至少一个麦克风的信号来针对三个或更多个扬声器中的每一个产生驱动信号，命令信号被配置为响应于来自至少一个麦克风的信号来衰减该区域中的特定分区中的噪声，并基于预定的参数值将信号变换应用于命令信号，用于产生所述驱动信号，所述驱动信号被用于以由所述三个或更多个扬声器发出的组合声音针对特定分区产生基本上均匀的声压场的方式来驱动三个或更多个扬声器。

每个驱动信号可以通过将增益应用于命令信号而被生成。针对该驱动信号集合的增益之和可以近似等于一。驱动信号中的一个驱动信号可以包括延迟。

在另一方面中，一种车辆包括乘员舱和噪声消除系统，该噪声消除系统包括三个或更多个扬声器，被设置在所述乘员舱内；放大器，与所述三个或更多个扬声器通信；以及系统控制器，与至少一个麦克风和放大器通信的。系统控制器响应于由至少一个麦克风在区域内检测到的声音而产生的信号、来针对三个或更多个扬声器中的每一个扬声器产生驱动信号，以及将该驱动信号传送给放大器。放大器利用针对该扬声器的驱动信号来驱动三个或更多扬声器中的每一个扬声器。三个或更多个扬声器响应于驱动信号来发出声音，所述声音组合地产生针对区域内的特定分区的基本上均匀的声压场，由三个或更多个扬声器产生的基本均匀的声压场具有适于衰减噪声场的幅度和相位，所述噪声场与由至少一个麦克风检测到的声音相对应。

车辆的实施例可以包括以下特征之一或其任何组合。

三个或更多个扬声器可以沿着共同的平面被设置。三个或更多个扬声器可以包括左扬声器、中间扬声器和右扬声器。特定分区可以围绕该区域的占用者的头部的预期位置。左扬声器和右扬声器可以与占用者的头部预期位置的等距离地被设置，并且中间扬声器可以比左右扬声器更接近占用者头部的预期位置。

系统控制器可以包括与至少一个麦克风通信的补偿器。补偿器可以响应于来自至少一个麦克风的信号而产生命令信号。系统控制器还可以包括与补偿器通信的经排列的扬声器控制器，以从其接收命令信号并且响应于命令信号来产生用于驱动三个或更多个扬声器的驱动信号。

每个驱动信号可以包括要被施加到命令信号的增益。驱动信号的增益之和可以近似等于1。驱动信号的驱动信号之一包括延迟。

附图说明

通过结合附图参考以下描述可以更好地理解以上和其他特征和优点，其中相同的附图标记在各个附图中指示相同的结构元件和特征。附图不必按比例绘制，而是重点在于说明特征和实现的原理。

图1是其中安装有示例噪声消除系统的环境的图。

图2是图示了由三个排列扬声器生成的基本均匀的声压场的图。

图3是图示了由相同的命令信号同相驱动的三个扬声器生成的降低的声压场的图。

图4是图示了用于确定驱动排列扬声器的驱动信号的示例过程的图。

图5是图示了用于配置噪声消除系统以驱动排列扬声器以便产生基本上均匀的声压场的示例过程的流程图。

图6是用于消除噪声的示例过程的流程图。

图7是在排列扬声器配置和同相扬声器配置之间切换的示例噪声消除系统的框图。

图8是根据噪声相关事件混合排列扬声器配置和同相扬声器配置的示例噪声消除系统的框图。

图9是用于在排列扬声器配置和同相扬声器配置之间切换的示例过程的流程图。

图10是图示了在相对于占用者的环境内的噪声消除系统的设置的示意图。

具体实施方式

传统噪声消除系统通常使用来自拾取噪声的麦克风的反馈来控制扬声器，使得来自扬声器的声音消除麦克风处的噪声。申请人认识到在占用者浸入的噪声场和扬声器产生的驱动场之间存在的不匹配。尽管噪声场一般是空间上是平坦的(即声压场或频谱密度在占用者头部周围是相对恒定的)，但驱动场从扬声器位置快速下降，类似于1/r(1/半径)响应。噪声消除发生在噪声场和驱动场的交叉线上，其安装在占用者耳朵附近的小区域。在该区域之外，每当占用者将她的头部向一侧或另一侧翻转时，噪声消除系统会产生不愉快的感觉。

与这种上述噪声消除系统相比，本文描述的主动噪声消除系统通过产生在相对较大的空间区域上与噪声场在幅度上紧密匹配但是具有被倒置的相位的声压场，增加了占用者头部周围的噪声消除分区的区域。每个主动噪声消除区域包括至少一个系统麦克风和多个扬声器。通常，系统麦克风测量一个点处的压力，并将该测量值反馈到控制器。在一个示例配置中，扬声器被排列。如本文所使用的“排列扬声器”是指在幅度和相位方面已经被预先确定的扬声器之间的特定关系，使得扬声器一起产生基本上空间平坦的声压场。另外，如本文所使用的均匀的驱动场或均匀的噪声场是指功率谱在整个给定区域上不在空间上实质上不改变的场。(功率谱可以在光谱上改变，而在空间上是均匀的)。本领域的技术人员将认识到，在实践中很少发生完全一致的声压场；跨分区的幅度变化是被期望的；因此，驱动场和噪声场可以被称为基本上或近似均匀或基本上或近似平坦。

在一个示例配置中，所述多个扬声器包括布置在车辆头枕内并布置成一行的三个扬声器：在头枕的左手侧的一个扬声器，在中间的一个扬声器，和在头枕的右手侧的一个扬声器。每个系统麦克风在噪声消除分区附近或内部测量声音，并向系统控制器提供信号。系统控制器驱动扬声器，该扬声器被排列成产生大致均匀(即平坦)的驱动场，该驱动场在幅度上与噪声场紧密匹配但在消除分区内具有相反相位。驱动场与噪声场的匹配通过增加噪声场和驱动场之间的相交区域的范围来增加占用者头部周围的噪声消除分区的宽度和长度。

驱动以排列配置的扬声器通常对其头部在取消分区内的占用者产生令人满意的噪声消除。但是，为了实现平坦的驱动场，来自一个扬声器的一些输出消除了其他扬声器的输出，因此使得排列系统效率降低。尽管有令人满意的结果，但是申请人认识到某些与噪声有关的事件，例如驾驶汽车经过道路上的裂缝(crack)或沥青条(tarstrip)，可能导致系统控制器产生高输出(电压)，导致可听放大器限幅。为了避免可听限幅，噪声消除系统的一些示例实时响应于某些与噪声有关的事件的检测来从驱动排列配置模式下的扬声器转换为同相配置模式，同相配置模式在扬声器之间没有消除并因此相对于排列配置模式高效。如本文所使用的以“同相”配置模式驱动的扬声器意味着所有扬声器均以相同的命令信号被驱动。因为以同相配置模式驱动扬声器具有比排列配置模式更小的噪声消除分区，所以转换是瞬间的以避免可听见的伪像，并且噪声消除系统可以在一定的噪声生成事件停止后实时地转换回排列配置模式。

图1示出了具有在其中安装的噪声消除系统12的环境10的通用示例，该噪声消除系统用于衰减或消除环境内的噪声。本文描述的原理应用于前馈和反馈噪声消除系统。本文描述的噪声消除技术可以扩展到各种特定的环境，无论这样的环境是开放的还是封闭的。例如，噪声消除系统12的设置可以在车辆(例如，汽车、卡车、公共汽车、火车、飞机、船艇和船舶)、客厅、电影院、礼堂中；总的来说，在任何地方，排列扬声器的策略性放置都可以为这种环境的占用者实现噪声消除，如下所述。在车辆中，例如，噪声消除系统12可以用于衰减低频(例如，40hz-200hz)的道路噪声，有利地减少了为此目的而对车辆的某些区域增加权重的任何需要。

在所示的示例中，噪声消除系统12包括多个扬声器16-1、16-2、16-3(通常是扬声器16)、一个或多个麦克风18、放大器20和系统控制器22。系统控制器22与一个或多个系统麦克风18通信以从其接收信号23，并且与放大器20通信以响应于该信号向其发送驱动信号25。放大器20与多个扬声器16通信以根据驱动信号25驱动每个扬声器16。

在这个示例中，扬声器16被排列。排列扬声器16可以被一起集成例如在车辆的头枕中(例如，从占用者的头部后面面向占用者)的单个单元30中，或者分开地分布(例如，在占用者周围的扬声器环中)，或者一些在一起而另一些分开(例如，两个扬声器在头枕的前向侧上，并且另一扬声器在占用者前方的另一头枕的后向侧上)。所有扬声器可以在同一个平面上(水平或垂直)，也就是说，一个假想平面穿过所有扬声器的中间。

在一个示例配置中，多个扬声器16具有三个扬声器16-1、16-2、16-3。所有的扬声器16都设置在占用者的头部后面；扬声器16向前面朝占用者并处于相同的假想水平平面上。左侧的扬声器16-1在空间上与右侧的扬声器16-3对齐(它们与单元30的前向侧等距)。扬声器16-2位于比扬声器16-2的相对侧上的扬声器16-1、16-3更接近单元30的前面向侧，位移预定距离处。在单元30在占用者头部后面的情况下，中间扬声器16-2比另外两个外侧扬声器16-1、16-3更接近头部。中间扬声器16-2更接近头部，因为模拟表明这种布置比将所有扬声器16布置成一行产生更均匀的压力场。

一个或多个系统麦克风18被设置在环境10内以被个人占用。每个系统麦克风18可以检测收听区域中的声音并且作为响应产生信号。响应于该信号，系统控制器22产生发送到排列扬声器的命令信号。排列扬声器被设计成使得从扬声器到系统麦克风18的声学传递函数匹配将从所述扬声器测量到期望的噪声消除区域内的各个点测量的声学传递函数。一般而言，声学传递函数对应于在给定位置处对另一位置处的声源(例如扬声器)的测量响应。这个测量的响应捕获输出(即在给定位置处检测到的声音)与输入(即驱动电压)之间的关系。测量的关系是频率的函数，并具有幅度和相位分量。

在一个示例配置中，每个麦克风18位于环境10内，其中用于从多个扬声器16发出到该麦克风18的位置的声音的声学传递函数基本上等于从多个扬声器16的声音到占用者的耳朵的声学传递函数。在2014年8月1日提交的题为“systemandmethodofmicrophoneplacementfornoiseattenuation”的美国专利申请no.14/449,325中描述了用于标识麦克风的这种位置的示例技术，其全部内容通过引用方式并入本文。

可以被实施在放大器20中的系统控制器22包括与排列扬声器控制器26通信的补偿器24。补偿器24基于从一个或更多的系统麦克风18接收的一个或多个信号23来产生命令信号27。

通常，排列扬声器控制器26使用从补偿器24接收的命令信号27来产生适于产生空间平坦的驱动场的驱动信号25。补偿器24在计算命令信号27时不考虑排列扬声器控制器26的操作；由补偿器24执行的算法产生命令信号27，而不管扬声器是否被配置为排列或同相。基于命令信号27，排列扬声器控制器26为多个扬声器中的每个扬声器16产生分离的驱动信号25。驱动信号25被量身定做以驱动扬声器16，使得扬声器16产生特定幅度和相位的空间平坦的驱动场以消除噪声场。排列扬声器控制器26将这些驱动信号25发送到放大器20以相应地驱动扬声器16。

图2示出了可以由用相等幅度电压驱动的排列扬声器16产生的基本均匀(平坦)声压场40的示例的三维图35。在垂直轴(z轴)上测量以db(参考任意压力)的声压幅度，并且在x轴和y轴上测量距离(以英寸为单位)。四个垂直线42对应于四个测试麦克风的临时位置，用于定义场40，针对场40，基本上恒定(即均匀)的声压幅度是期望的，如结合图4更详细描述的。当噪声消除系统12正在操作时测试麦克风不保持在这些位置。扬声器16-1、16-2和16-3的近似位置通常与图2中的三个主要峰重合。从这些峰中的每一个，声压幅度急剧下降并且在基本上平坦的声压场处趋平。在这个示例中，平坦声压场40的x和y维大约为4.5英寸×4.5英寸，并立即在中间扬声器16-2的前方开始。设计成交叉和消除基本平坦的噪声场的平坦声压场40对应于噪声消除区域。

图3示出可由用等幅电压同相被驱动扬声器16产生的声压场48的示例的三维图45。与图2类似，以db(参考任意压力)的声压幅度在垂直轴(z轴)上被测量，并且在x轴和y轴上测量距离(以英寸为单位)。仅示出了与四个测试麦克风的临时位置相对应的四条垂直线42，以提供用于将图2的图35与图45进行比较的参考点。扬声器16-1、16-2和16-3的近似位置也被示出。从这些扬声器位置处的峰值电平来看，随着距扬声器距离的增加，声压幅度稳步下降。以同相配置来驱动扬声器16通常是次优的，因为声压场48相对于大致平坦的噪声场被倾斜，并且因此与由图2的平坦声压场40产生的相交区域相比较，产生相对较小的消除区域(即，沿着噪声场和驱动场相交的线)。尽管如此，对于相同的驱动电压，同相配置可以提供比排列配置更高的响应。

图4图示了示例性过程，通过该过程排列扬声器控制器26被预先配置为修改进入命令信号27以为每个扬声器16产生驱动信号25，其实现期望的平坦驱动场。该过程需要将四个测试麦克风50-1、50-2、50-3和50-4(统称为50)间隔开地放置在围绕占用者期望头部区域52的环境10内。测试麦克风50的位置近似限定二维噪声消除区域54，在该二维噪声消除区域54内产生期望的平坦驱动场。麦克风50-1和50-3一起对应于占用者的头部向右转动45度的位置，并且麦克风50-2和50-4一起对应于占用者的头部向左转动45度的位置。

优化例程(算法)测量从排列扬声器控制器26的输入到麦克风50中的每一个的频率响应。优化例程的目标是找到要被应用于驱动信号25的变换(例如，增益和延迟)，使得从排列扬声器控制器26的输入到所有测试麦克风50的频率响应(在幅度和相位中)基本相同。因此，噪声消除的可感知效果在整个噪声消除区域54中变得相同。

在一个示例实现中，优化例程通过针对三个扬声器中的一个(例如16-1)的使用固定增益和针对另外两个扬声器(例如16-2、16-3)使用三个自由参数来计算驱动信号集合25。三个自由参数对应于另外两个扬声器(例如16-2、16-3)中的每一个的两个增益和另外两个扬声器(例如16-2、16-3)中的一个的延迟。由优化例程产生的一个示例解决方案将固定增益1应用到命令信号27以产生被发送到左扬声器16-1驱动信号25，将大约-1的增益和延迟应用到命令信号27以产生被发送到中间扬声器16-2驱动信号25，并且将1的增益应用到命令信号27以产生被发送到右侧扬声器16-3的驱动信号25。优化例程考虑中间扬声器16-2的物理位移。侧面扬声器16-1、16-3同相操作；相应地，侧面扬声器16-1、16-3的输出相加。中间扬声器16-2单独工作。使中间扬声器16-2比侧面扬声器16-1、16-3更接近占用者的头部，对驱动场具有平坦化效果。排列扬声器控制器26被预先配置有优化例程产生的解决方案，以在噪声消除系统12的操作期间被使用，以基于从补偿器24接收的命令信号27来产生驱动信号25。

应当理解的是，优化例程可以使用其他参数代替增益和延迟，或者除了增益和延迟之外还使用其他参数，其示例包括但不限于线性和非线性滤波器、极点频率和零频率。

图5示出了用于用将被应用于命令信号27的参数值来配置噪声消除系统12以产生驱动信号25的过程100的示例，所述驱动信号用于驱动扬声器16以便消除例如在车辆的驾驶室内的区域的占用者的头部处的噪声的。在过程100的描述中，参考图1的元件。过程100包括定义(步骤102)二维噪声消除区域54以由预期占用者占据，并且在该消除区域内产生期望的平坦驱动场。为了定义该区域，至少三个测试麦克风50放置在扬声器16的前面，在空间上分离以产生二维区域(例如，孤立的三角形、矩形、平行四边形)。三个扬声器16的位置优选对应于在噪声消除系统12的操作期间扬声器的预期位置。

扬声器16发出(步骤104)具有感兴趣频率范围的声音(即，该音频信号的原始形式是预定的)。例如，噪声消除系统12的设计可以是衰减低频噪声(5-150hz)，并且音频信号包含跨越期望的频率范围的频率。从放大器20的输入到每个测试麦克风50测量传递函数(即其幅度和相位响应)(步骤106)。优化例程调整(步骤108)驱动扬声器16的排列扬声器控制器26的某些参数，以会聚在参数值集合上，该参数值集合在从扬声器16到所有测试麦克风50，跨所期望的频率范围，在幅度和相位上产生大致相同的频率响应。通过优化例程达到的解决方案通过扬声器实现与消除区内的基本上平坦的噪声场紧密匹配的基本上平坦的驱动场的生成。排列扬声器控制器26被配置(步骤110)有由优化例程所达到的参数值(例如，增益和延迟)，其用于在操作阶段期间驱动扬声器16。

图6示出了用于在如结合图5所述限定的噪声消除区域54内提供噪声消除的过程150的示例。在过程150的描述中，参考图1的元素。在噪声消除系统12的操作过程中，布置在待占用区域附近的至少一个系统麦克风18检测(步骤152)声音，该声音可以包括被认为是噪声的频率分量。响应于该声音，每个麦克风18产生(步骤154)信号。

响应于来自至少一个系统麦克风18的信号(或多个信号)，系统控制器22的补偿器24执行(步骤156)生成命令信号27的算法。算法的目标是在占用者的耳朵处实现显著的降低(例如，至少4db)。通常，所执行的算法将一个或多个滤波器应用于由每个系统麦克风18产生的信号。在多个麦克风18实例中，执行的算法可以将不同的滤波器应用于由每个麦克风18产生的信号，并且将结果组合来产生命令信号。应用的滤波器可以是数字的或模拟的，线性的或非线性的。

系统控制器22的排列扬声器控制器26接收命令信号27并且响应于命令信号27来产生(步骤158)驱动信号集合。每个驱动信号25与扬声器16中的不同的一个相关联。对于排列扬声器，扬声器中的至少两个扬声器接收不同的驱动信号25(例如，不同的增益、延迟或增益和延迟两者)；通常，所有扬声器接收不同的驱动信号25。排列扬声器控制器26向放大器20发送驱动信号25。放大器20根据与该扬声器相关联的驱动信号来驱动(步骤160)每个扬声器16。由扬声器16发出的声音一起产生基本上平坦的声压场，该基本上平坦的声压场与由对应于至少一个系统麦克风18检测到的噪声的基本上平坦的噪声场相反(即，幅度近似相等且相位差180度)。

图7示出了适于在排列扬声器配置与同相扬声器配置之间来回转换的噪声消除系统12'的实例。噪声消除系统12'包括与放大器20通信的系统控制器22'。放大器20与多个扬声器16-1、16-2和16-3通信，如结合图1所描述进行放置。

系统控制器22'包括与开关170(也被视为信号引导器模块)通信的补偿器24。补偿器24基于从一个或多个系统麦克风18接收的一个或多个信号23来产生命令信号27。开关170与排列扬声器控制器26和同相扬声器控制器172进行通信。在第一状态中，开关170将从补偿器24接收到的命令信号27整体传递给排列扬声器控制器26；同相扬声器控制器172不接收命令信号27的任何部分。在第二状态中，开关170将命令信号27整体传递给同相扬声器控制器172；排列扬声器控制器26不接收命令信号27的任何部分。

响应于接收到命令信号27，排列扬声器控制器26为每个扬声器16产生个体驱动信号25，如前面结合图1所描述的，以便产生平坦的声压场。放大器20接收驱动信号25并根据针对该扬声器的驱动信号25来驱动每个扬声器。

应用到驱动信号25以产生平坦声压场的增益174-1的示例包括针对左扬声器16-1的为1的增益，针对中间扬声器16-2的为-1的增益(和延迟)，针对右扬声器16-3的为1的增益。这些增益的净和等于一个扬声器(1+(-1)+1)。

具有较大压力幅度的噪声事件的消除需要来自扬声器16的同样大的压力；当放大器输出电压达到其极限时，排列扬声器对驱动电压的相对较低的压力响应导致限幅。因为排列配置模式可能过驱动放大器，所以当那些特定噪声相关事件发生时，噪声消除系统12'转换到同相配置模式。以同相配置模式驱动三个扬声器16-1、16-2、16-3将声学增益增加三倍。因此，在扬声器处于同相配置模式而不是排列配置模式中时，放大器20需要较少的输出电压来驱动扬声器16，以实现补偿器24所期望的噪声消除输出。响应于命令信号27，同相扬声器控制器172产生用于被发送到所有扬声器16的公共同相驱动信号175，同相扬声器控制器172针对每个扬声器应用1/3增益。与排列配置模式一样，增益的净和是一个扬声器(1/3+1/3+1/3)，但是实现噪声消除扬声器输出所需的电压是由排列配置模式所需的电压的三分之一。因此，当在同相配置模式下操作时，放大器20不限幅。应该理解，由排列扬声器控制器26和同相扬声器控制器172产生的增益和增益的净和是被提供用于说明原理的示例值。

系统控制器22'进一步包括耦合到排列扬声器控制器26和同相扬声器控制器172的输出以及开关170的信号幅度监视器176。信号幅度监视器176使得开关170以响应于检测到可引起排列扬声器控制器26过驱动放大器20并引起限幅的噪声相关事件来将命令信号27引导至同相扬声器控制器172。信号幅度监视器176监视排列扬声器控制器26的输出，将驱动信号25的幅度与阈值进行比较，并且当幅度超过阈值时，启动从排列配置到同相配置的转换。响应于预定时段的经过，或者响应于同相扬声器控制器172的监视输出下降到预定阈值以下，信号幅度监视器176使得开关170向回转换，以将整个命令信号27引导到排列扬声器控制器26。

图8是适于响应于噪声相关事件来在排列扬声器配置和同相扬声器配置之间转换以便于避免过驱动放大器的噪声消除系统12”的另一实例的框图。噪声消除系统12”包括被配置为消除两个噪声消除区域54-1、54-2中的噪声的系统控制器22”。用于消除噪声消除区域54-2中的噪声的部件以虚线示出以表示这些特征是可选的，并且结合图8所描述的原理仅应用于单个噪声消除区域中的噪声消除。通常，噪声消除系统12”在排列扬声器配置模式和同相扬声器配置模式之间使命令信号27成比例，而不是使命令信号27整体地成比例到一个配置模式或另一配置模式，如图7所描述的那样。

系统控制器22”与第一放大器20-1和可选地与第二放大器20-2通信，每个放大器20-1、20-2分别与扬声器16a、16b集合通信。系统控制器22”包括与第一信号分频器180-1和可选地与第二信号分频器180-2通信的补偿器24。补偿器24基于从与第一区域54-1相关联的一个或多个系统麦克风18(未示出)接收的一个或多个信号23来产生命令信号27-1以及可选地基于从与第二噪声消除区域54-2相关联的一个或多个系统麦克风18(未示出)接收的一个或多个信号23来产生命令信号27-2。命令信号27-1传递到信号分频器180-1，并且可选地，命令信号27-2传递到信号分频器180-2。

在一个示例实现中，信号分频器180-1包括带宽调制滤波器，带宽调制滤波器从命令信号27提取排列扬声器信号183-1，并将排列扬声器信号183-1传递到排列扬声器控制器26-1，并且高通滤波器的截止频率由信号引导器模块188的输出来调制。信号分频器180-1可以使用高通滤波器将命令信号27的较高频率传递给排列扬声器控制器26-1。信号分频器180-1生成互补的高通滤波器和低通滤波器，用于将较高频率发送到排列扬声器控制器26-1，并将较低频率发送到同相扬声器控制器172-1。信号分频器180-1可以具有其他的实现，诸如频率无关的增益调整，其中一定比例的信号被发送到排列扬声器控制器26-1，其余的信号被发送到同相扬声器控制器172-1。

排列扬声器控制器26-1将预先配置的参数值应用于排列扬声器信号183-1以生成驱动信号集合25(每个扬声器一个)，其被设计成产生平坦的驱动场，如图1所示。

信号分频器180-1还根据命令信号27-1产生同相扬声器信号185-1。同相扬声器控制器172-1向同相扬声器信号185-1应用1/3增益，以产生针对每个扬声器16的同相驱动信号175(相同的驱动信号175)，如图7中所述。

加法器184-1将来自排列扬声器控制器26-1的驱动信号集合25与同相驱动信号175组合，产生针对每个扬声器16的混合命令信号187。这些混合命令信号187-1的总和等于由补偿器24产生的命令信号27-1。

消除第二噪声消除区域54-2中的噪声的部件(即，信号分频器180-2、加法器184-2、排列扬声器控制器26-2以及相排列控制器172-2)之间的连接性和操作与其在消除第一噪声消除区域54-1中的噪声中涉及的对应物类似。

系统控制器22”还包括与信号引导器模块188通信的信号幅度监视器186。与加法器184-1的输出以及可选地与加法器184-2的输出进行通信，信号幅度监视器186基于传递到放大器20-1的混合命令信号187-1以及可选地也基于传递到放大器20-2的混合命令信号187-2来计算幅度。在一个示例实现中，信号幅度监视器186平方混合命令信号187-1的幅度。在另一示例实现中，信号幅度监视器186通过将混合命令信号187-1的幅度乘以混合命令信号187-2的幅度来计算幅度。所计算的幅度传递给信号导向器模块188。

响应于所计算的幅度，信号引导器模块188确定命令信号27-1的哪一部分传递到排列扬声器控制器26-1，并且命令信号27-1的哪一部分传递到同相扬声器控制器172-1。一般来说，随着计算的幅度接近放大器的限制而无限幅地驱动扬声器，命令信号的更大部分被引导到同相扬声器控制器。信号引导器模块188可以使用所计算的幅度来调整转角频率，例如，由信号分频器180-1使用以在排列配置模式和同相配置模式之间使命令信号成比例。例如，为了将整个命令信号引导到排列扬声器控制器26-1，转角频率可以降低到0hz；相反地，为了将整个命令信号引导到同相扬声器控制器172-1，转角频率可以升高到信号分频器180-1的最大值(例如200hz)。相应地，信号引导器模块188执行“滑动标尺(slidingscale)”以确定命令信号27-1的哪个频率范围传递到同相扬声器控制器172-1，并且哪个频率范围传递到排列扬声器控制器26-1。

图9示出了用于在排列扬声器配置模式和同相扬声器配置模式之间转换的示例过程190。在过程190的描述中，参考图7和图8的元件。作为描述过程190的方便起点，考虑系统控制器(22'或22')正在驱动(步骤192)在排列配置模式下的扬声器集合。检测到一定的噪声相关事件(步骤194)。在图7的噪声消除系统12'中，信号幅度监视器176可以确定驱动信号25的幅度超过与放大器20的极限相对应的阈值以驱动扬声器而没有限幅。作为另一示例，这种与噪声相关的事件检测可以对应于图8的噪声消除系统12”的信号导向器模块188，其从信号幅度监视器186的接收增加的计算幅度值。

响应于噪声相关事件的检测，系统控制器实时调整扬声器配置模式(步骤196)。例如，在图7的噪声消除系统12'中，系统控制器22'响应于检测到的噪声事件，切换到以同相配置模式驱动所有扬声器。作为另一示例，在图8的噪声消除系统12“中，系统控制器22”增加正被发送到同相扬声器控制器172-1的命令信号的比例，同时反向地减小向到排列扬声器控制器26-1传送的命令信号的比例。

在噪声相关事件结束之后，系统控制器转换回(步骤198)以排列配置模式驱动扬声器。例如，在图7的噪声消除系统12'中，在同相驱动信号175的幅度降到阈值之下(或者在预定的期间经过之后)，系统控制器22'切换回以排列配置模式驱动所有扬声器。作为另一示例，在图8的噪声消除系统12”中，系统控制器22”可以响应由信号幅度监视器计算的减小的幅度值，实时地减小传送到同相扬声器控制器的命令信号的比例，而相反地，增加传送到排列扬声器控制器的命令信号的比例。

一般而言，用于同相扬声器配置的从命令信号到系统麦克风的传递函数在低频率(0-350hz之间)处紧密地匹配(相位和幅度)排列扬声器配置的传递函数。这种紧密匹配有效地从补偿器24(即命令信号的发生器)隐藏同相扬声器控制器和排列扬声器控制器之间命令信号的比例。无论同相扬声器控制器与排列扬声器控制器之间的命令信号的具体分割如何，对系统麦克风的传递函数实际上是相同的；系统控制器可以有效地看到同一个装备。

在改变分配给排列扬声器控制器的命令信号和分配给同相扬声器控制器的命令信号的比例改变传递函数(即系统控制器现在看到不同的装备的效果)的实现中，调整模块(例如，线性或非线性滤波器)可以被放置在排列扬声器控制器之前，同相扬声器控制器之前，或在排列扬声器控制器和同相扬声器控制器两者之前，以确保比例改变不会如此不利地改变传递函数。

图10示出了其中噪声消除系统可以被设置的环境10'的示例。在该示例中，多个扬声器16(仅示出一个)可以设置在环境10'内的占用者200的头部后面，例如安装在车辆的头枕、顶篷、后面板或其他内表面上。如本文所述，扬声器的其他示例位置可以位于顶篷202中，并且在头枕204的后侧面上，如果这样的扬声器被排列的话。

一个系统麦克风18可以被设置在例如包含扬声器16的单元30上；另一系统麦克风18(以虚线示出)可以被设置在顶篷202中。放大器20和系统控制器22(具有补偿器、排列扬声器控制器、同相扬声器控制器等)可以被设置在例如车辆的后备箱中。控制器22与一个或多个系统麦克风18电通信以接收由每个系统麦克风产生的信号。

上述系统和方法的示例包括对于本领域技术人员来说显而易见的计算机部件和计算机实现的步骤。例如，本领域技术人员应该理解，计算机实现的步骤可以作为计算机可执行指令存储在计算机可读介质上，例如软盘、硬盘、光盘、闪存roms、非易失性rom和ram。

此外，本领域技术人员应该理解，计算机可执行指令可以在各种处理器上执行，诸如例如微处理器、数字信号处理器、门阵列等。为了便于揭示，而不是将上述系统和方法的每个步骤或元件在本文中描述为计算机系统的一部分，但是本领域技术人员将认识到，每个步骤或元件可以具有对应的计算机系统或软件部件。这样的计算机系统和/或软件部件因此通过描述其相应的步骤或元件(即，它们的功能)而被使能，并且在本公开的范围内。

已经描述了多种实现。然而，将理解的是，在不脱离本文所述的发明构思的范围的情况下，可以做出附加的修改，并且因此其他实施例在下面的权利要求的范围内。例如，围绕占用者等距的扬声器环可以产生基本上均匀的声压场，而不需要被排列。