窄频带噪声检测与消除的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及与声换能器有关的自适应消噪，更特定地，涉及存在于声换能器附近的周围窄频带噪声的检测与消除。
【背景技术】
[0002]无线电话(诸如移动电话/蜂窝式电话、无绳电话)及其他消费音频设备(诸如mp3播放器)被广泛应用。使用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设备输出中以消除周围声事件，通过提供消噪，此类设备的性能就清晰度而论，可得到改良。
[0003]因为根据所存在的噪声源及设备自身的位置，在个人音频设备(诸如无线电话)周围的声环境可发生很大变化，所以期望调适消噪以考虑此类环境变化。然而，自适应消噪电路可能很复杂，消耗额外功率，以及在某种情况下可能产生不良结果。例如，在车辆行驶时，当使用包括自适应消噪电路的个人音频设备时，此类设备的一些用户报告不适，此类不适包括眩晕、丧失方向感和压迫感。
【发明内容】
[0004]根据本发明的教示，与周围窄频带噪声的检测与减少相关联的缺点和问题可减少或消除，所述周围窄频带噪声与声换能器相关联。
[0005]根据本发明的实施例，一种个人音频设备可包括个人音频设备壳体、换能器、参考麦克风、误差麦克风和处理电路。换能器可安装于壳体上，用于再现音频信号，所述音频信号既包括回放给收听者的源音频又包括抗噪信号，所述抗噪信号用于应对在换能器的声输出中的周围音频声音的影响。参考麦克风可安装于壳体上，用于提供表示周围音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风可安装于壳体上，靠近换能器，用于提供表示换能器的声输出及在换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电路可实现具有响应的自适应滤波器，所述自适应滤波器由参考麦克风信号生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中处理电路可实现系数控制方块，所述系数控制方块通过根据所计算的窄频带与全频带之比来调适自适应滤波器的响应，将自适应滤波器的响应整形成与误差麦克风信号和参考麦克风信号一致，其中窄频带与全频带之比是参考麦克风信号的窄频带功率除以参考麦克风信号的全频带功率的函数。
[0006]根据本发明的这些和其他实施例，一种方法，用于消除在个人音频设备的换能器附近的周围音频声音，可包括利用参考麦克风来测量周围音频声音以产生参考麦克风信号。所述方法还可包括利用误差麦克风来测量换能器的输出及在换能器处的周围音频声音。所述方法还可包括通过根据所计算的窄频带与全频带之比来调适自适应滤波器的响应，由参考麦克风测量和误差麦克风测量的结果自适应生成抗噪信号，用于应对在换能器的声输出处的周围音频声音的影响，所述自适应滤波器对参考麦克风的输出进行滤波，其中所述窄频带与全频带之比是参考麦克风信号的窄频带功率除以参考麦克风信号的全频带功率的函数。所述方法还可包括将抗噪信号与源音频信号进行组合以生成提供给换能器的音频信号。
[0007]根据本发明的这些和其他实施例，一种集成电路，用于实现个人音频设备的至少一部分，可包括输出、参考麦克风输入、误差麦克风输入和处理电路。输出可用于提供信号给换能器，所述信号既包括回放给收听者的源音频又包括抗噪信号，所述抗噪信号用于应对在换能器的声输出中的周围音频声音的影响。参考麦克风输入可用于接收表示周围音频声音的参考麦克风信号。误差麦克风输入可用于接收表示换能器的输出及在换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号。处理电路可实现具有响应的自适应滤波器，所述自适应滤波器由参考麦克风信号生成抗噪信号以减少收听者听到的周围音频声音的存在，其中处理电路可实现系数控制方块，所述系数控制方块通过根据所计算的窄频带与全频带之比来调适自适应滤波器的响应，将自适应滤波器的响应整形成与误差麦克风信号和参考麦克风信号一致，其中所述窄频带与全频带之比是参考麦克风信号的窄频带功率除以参考麦克风信号的全频带功率的函数。
[0008]本发明的技术优势对于本领域普通技术人员而言从本文中所包括的图式、说明书和权利要求可以显而易见。所述实施例的目的和优点将至少通过在权利要求中特别指出的元件、功能及组合来实现和完成。
[0009]应当理解，前述大致说明和以下详细说明都为举例说明，且不限制本发明中所提出的权利要求。
【附图说明】
[0010]通过结合附图参考以下说明，可更完整地理解本发明实施例及其优点，其中相同附图标记表示相同功能，以及其中:
[0011]图1示出了根据本发明的实施例的无线移动电话；
[0012]图2为根据本发明的实施例，在图1所示的无线电话内的选定电路的方块图；以及
[0013]图3为方块图，示出了根据本发明的实施例在图2编码解码器(CODEC)集成电路的自适应消噪(ANC)电路内的选定信号处理电路和功能方块。
【具体实施方式】
[0014]本发明包括可在个人音频设备中实现的消噪技术及电路，诸如无线电话。个人音频设备包括ANC电路，所述ANC电路可测量周围声环境并生成信号，所述信号被注入喇叭(或其他换能器)输出中以消除周围声事件。参考麦克风可被设置为测量周围声环境，且个人音频设备可包括误差麦克风，用于控制抗噪信号的调适以消除周围音频声音以及用于校正自处理电路的输出通过换能器的电声路径。
[0015]现在参考图1，如根据本发明的实施例所示的无线电话10被示出为靠近人耳5。无线电话10为可采用根据本发明的实施例的技术的设备实例，但应当理解，在所示无线电话10中或在后续插图中所示的电路中呈现的元件或构成并非全部需要，以便实施在权利要求中陈述的本发明。无线电话10可包括换能器，诸如喇叭SPKR，所述喇机SPKR再现由无线电话10接收的远距离语音，连同其他本地音频事件，诸如铃声、所存储的音频节目资料、注入以提供平衡会话感觉的近端语音(即，无线电话10的用户的语音)，以及需要通过无线电话10再现的其他音频(诸如网页源或由无线电话10接收的其他网络通信)及音频指示(诸如电池电量低指示及其他系统事件通知)。近距离语音麦克风NS可被设置为捕捉近端语音，所述近端语音自无线电话10发送至另一个(多个)会话参与者。
[0016]无线电话10可包括ANC电路和功能，所述ANC电路和功能将抗噪信号注入喇叭SPKR中，以改良远距离语音及由喇叭SPKR再现的其他音频的清晰度。参考麦克风R可被设置用于测量周围声环境，且可被定位成远离用户嘴巴的典型位置，使得近端语音可在由参考麦克风R再现的信号中被最小化。另一个麦克风，误差麦克风E，可被设置为当无线电话10紧靠耳朵5时，通过测量周围音频连同由接近耳朵5的喇叭SPKR再现的音频，进一步改良ANC操作。在无线电话10内的电路14可包括:音频CODEC集成电路(1C) 20，所述音频CODEC集成电路20接收来自参考麦克风R、近距离语音麦克风NS和误差麦克风E的信号；及与其他集成电路的接口，诸如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12。在本发明的一些实施例中，本文中所公开的电路和技术可并入单个集成电路中，所述单个集成电路包括控制电路及用于实现整个