CN102577438A - 输入信号失配补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种系统，其包括多个输入端，每个输入端被配置为接收过滤的源信号。该系统从每个输入信号中提取能量信息并且比较多个输入信号的能量信息。可替换地，系统从是两个输入信号的差异的信号提取能量信息。基于该能量信息，系统确定至少一个参数，该至少一个参数可以在多个电路中的至少一个电路中被改变以最小化输入信号的能量的差异或最小化差异信号的能量。参数可以包括例如放大、延迟和角频率值。电路组可以包括麦克风接口电路。仅通过示例方式，具有麦克风接口电路的系统可以被包括在助听设备或免提耳机中。

Description

输入信号失配补偿系统

交叉引用相关申请

本申请要求2009年10月9日提交的，标题为“MICROPHONECALIBERATION SYSTEM ARCHITECTURES TO COMPENSATEFOR MICROPHONE GAIN AND PHASE DIFFERENCES”的美国临时申请61/250,455和2009年10月23日提交的，标题为“HIGHRESOLUTION ARCHITECTURE AND EFFICIENT PROCEDURESFOR AUTOMATIC MICROPHONE MISMATCH CALIBRATION”的美国临时申请61/254,538的优先权，上述申请的内容整体合并于此。

技术领域

背景技术

许多信号捕捉系统包括多个输入端以允许在单输入系统基础上改进系统性能。例如，声学系统可以使用多个麦克风输入。多麦克风系统可以被设计为具有严密匹配的麦克风输入用于最优系统性能。然而，匹配可能随着时间和使用而降低，从而导致捕捉的声学信号失真或系统性能的降低/降级。因此，需要补偿失配的麦克风输入以在声学系统内保持可接受的性能水平。

发明内容

附图说明

图1图示说明示例性输入信号失配补偿系统。

图2A图示说明示例性输入信号能量分析块。

图2B图示说明的输入信号能量分析块的整流器/校正器(rectifier)和积分器的示例性实施。

图3图示说明输入信号增益失配的示例性失配补偿系统。

图4图示说明输入信号频率响应失配的示例性失配补偿系统。

图5图示说明输入信号相位响应失配的示例性失配补偿系统。

图6A图示说明输入信号相位响应失配的另一个示例性失配补偿系统。

图6B图示说明输入信号相位响应失配的另一个示例性失配补偿系统。

具体实施方式

许多声学信号捕捉系统包括多个麦克风，其可以用于广泛应用，包括但不限于环境噪声监测、干涉噪声监测、声源三角测量和定向捡拾(pickup)。时间的消逝、使用或误用、和潜在的制造差异可以使得多个麦克风以不可预知的方式失配，从而使得系统性能被降低/退化。因此有益的是提供根据需要重新同步或匹配多个麦克风的能力。匹配可以包括增益匹配、频率响应匹配和相位匹配。

麦克风匹配可以在理想测试条件下使用已知输入信号被执行，诸如在受控温度和湿度环境具有人为低功率环境噪声的窄带正弦信号。然而，此受控环境对于限制于其家庭、工作和游戏的日常生活环境的许多端用户是不现实的。在此类环境中，环境噪声可以是高功率，并且用于匹配麦克风的输入信号可以具有不比环境噪声高多少的功率水平/等级。例如，端用户可能希望通过说“测试、测试”执行麦克风匹配，同时外界具有环境背景噪声，包括车辆交通和对话。系统可以使用高精度失配补偿被实施以提供此环境中足够的噪声消除。

信号捕捉系统中的高精度补偿的一种方案比较从多个源接收的能量以确定系统的各个参数的调整。

失配补偿系统综述

图1图示说明输入源失配补偿的示例性失配补偿系统100，其使用输入信号能量信息确定系统参数的调整。系统100被示为通过示例连接145和150与基础系统105通信/连通。

基础系统105包括输入电路110、基础功能块115和来自多个输入源125的多个输入信号120。基础系统105表示在其中有利于多个输入信号120被相互同步或其他方式匹配的系统。基础系统105的示例是具有多个麦克风输入的声学系统。根据示例性实施，基础系统105可以包括模拟组件、数字组件或模拟组件和数字组件的组合；可以包括固件和/或软件；并且可以在一个或多于一个集成电路芯片上被实施。输入电路110和基础功能块115可以被单独物理实施，例如，输入电路110可以是基础系统105的可拆卸和可替换组件。

术语“块”包括可以在一个或多于一个电路中实施的机构。

使用箭头指示信号或信息流来图示说明组件和系统之间的连接以使下面讨论更加清晰。然而，应该理解信号或信息流可以在每个组件或系统之间是双向的，并且除了图1中所示外，在组件和系统之间可以有其他通信。

失配补偿系统100包括输入信号能量分析块130、补偿分析块135和参数修改信息140。系统100分析基础系统105的输入并且提供信息到基础系统105以用于补偿输入信号120失配。系统100的一些示例包括但不限于基础系统105外部的校准系统、使用分开电路板建入基础系统105的配置系统和输入电路110电路板上的配置电路。此外，通过举例的方式，系统100可以是集成电路形式，并且可以在集成电路芯片上单独实施或与基础系统105的部分或全部一起实施。

在一种说明性方法中，基础系统105的输入电路110可以表示物理组件和相关配置软件，其将多个信号输入120接入剩余的基础系统105。物理组件包括离散组件，诸如晶体管、电阻器、电容器和二极管。物理组件还包括集成电路。例如，低压信号可以在对其进行处理前在集成电路中被放大，并且该信号还可以使用电阻器和电容器被过滤以保护基础系统105中的逻辑电路免受瞬态电子信号。输入电路110的组件的各个参数通过硬件或软件或硬件和软件的组合是可配置的。仅通过举例方式，一种配置装置(arrangement)可以在接通电阻元件的寄存器中存储修整值(trim value)。

基础系统105的基础功能块115表示物理组件的组合或物理组件和软件的组合，其执行基础系统105的功能。例如，如果基础系统105是助听器，则输入电路110将放大和过滤来自助听器麦克风的信号，并且基础功能块115将处理被放大和过滤的信号以确定什么信号被输出到助听器扬声器。

基础系统105的输入信号120表示无线传输或通过有线接口传输的广泛类别信号的任何一种，包括但不限于电压、电流、磁场或电场形式的信号。该信号可以以任何频率传输，包括声频、射频、光频和紫外频率。

输入源125表示传输所述输入信号120的任何源。输入源125在图1中被示为易于理解的麦克风，但其可以是任何信号源，并且可以是任何精度和准确度。输入源125组包括任何数目的源125并且不限于图示的两个。此外，尽管通常源125相同制造和成型，但是这不是下面所述的失配补偿所必需的。

如可以理解的，失配补偿在各种基础系统105中是有用的。在输入源125的第一示例中，一组源可以包括用于舞台表演的两个低准确度无线麦克风，其中失配补偿将允许/给予每个表演者相同的音量。在另一个示例中，一组源125可以是免提电话听筒中的多个高精度麦克风，其中失配补偿将允许有效地消除风噪声。在又一个示例中，一组源125可以是来自视听设备的输入，其中失配补偿将允许合成图像的一致亮度。

现在移到失配补偿系统100，输入信号能量分析块130表示确定信号中能量的电路和/或功能元件(function)，并且可以是数字或模拟电路的任何组合，并且还可以包括信号处理。下面关于图2描述在一个示例性实施中的能量分析。

系统100中的补偿分析块135表示基于块130的能量分析信息确定输入电路110的参数修改的电路和/或功能元件(function)。块135确定电路110参数，其使得优化匹配接收的输入信号120以及优化匹配电路110中的信号路径。

系统100中的参数修改信息140表示补偿分析块135的输出，其用于通过连接150调整基础系统105中的输入电路110的参数。信息140可以是例如，要被存储在存储器中的寄存器值，用于调整放大器的增益。一旦调整，输入电路110提供基础功能块115的输出，其被用于补偿输入信号120和电路110的信号路径的失配。

连接145表示基础系统105的输入电路110到失配补偿系统100的输入信号能量分析块130的任何接口。连接145包括有线或无线接口，并且可以以模拟或数字形式传输信号。在一个示例中，连接145是铜线，通过其传输模拟电压信号。在另一个示例中，连接145是无线接口，通过其传输表示电流的射频数字信号。

连接150表示失配补偿系统100到基础系统100的输入电路110的接口，通过其可以传输参数修改休息。连接150可以是有线或无线的，并且信息可以以任何形式或以任何协议被传输。例如，连接150可以是用于设置寄存器值的RS-232通信接口。如另一个示例，连接150可以是表示设置放大等级的电压阈值的光纤通过光。

系统100中的失配补偿以通过连接145传输的信号中的能量分析开始。

输入信号能量分析

图2A图示说明包括整流器块205、集成块210和差分放大器块215的输入信号能量分析块130的示例性实施。包括在能量分析块130中的每个块可以表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其一起执行功能块。输入信号能量分析块130的多个部分可以在一个集成电路上被实施。此外，块205、210和215可以在模拟或数字域中运行，并且因此可以包括数字模拟转换器和/或模拟数字转换器。例如，连接145可以被用于传递数字信号，并且因此至少整流器205包括数字信号组件。在另一个示例中，所有块205、210和215可以实施为数字信号处理功能。如下所示，图2B图示说明积分器210的数字和模拟处理的组合。可以看出，输入信号能量分析块130的每个块图示说明性能而不是具体执行。

整流器块205将以正值和负值的组合接收的信号转换为仅包括正值的信号。整流可以是部分或全部。部分整流仅传递原始信号的正要素(positive element)。全部整流传递原始信号的正要素并且在变符后也传递原始信号的负要素。在图2A的示例中，有至少一个整流器块205用于每个连接145，其通常对应每个输入信号120的一个整流器块205。

集成块210求和一段时间内的相关整流器块205的输出。该段时间可以是，例如通过使用者按下开始按钮开始并且通过使用者按下停止按钮结束。在另一个示例中，该段时间可以被预编程到分析块130的电路或软件中，或可以通过信号超过阈值被开始或停止。集成块210的输出表示相应输入信号的能量。在图2A的示例中，有至少一个集成块210用于每个整流器块205。

差分放大器块215比较积分器块210的输出并且放大差异。差分放大器块215的输出表示输入信号120的能量的差。块215的输出被输入到图1的补偿分析块135，在该处其被用于确定输入电路110中调整的参数。差分放大器块215可以是比较器。

图2A中所示的组件布置图示说明增益失配补偿的概念。然而，图2的布置不是限制性的，并且组件可以以不同顺序被重新布置。作为一个示例，连接145可以是差分放大器215的输入/输入端(input)，其中放大器215后面是积分器210，然后是整流器205。在另一个示例中，连接145可以是整流器205的输入，其中整流器205后面是差分放大器215，然后是积分器210。图2中所示的组件的其他布置可以被选择成最优化输入信号能量分析块130的性能、成本、准确度、大小或其他属性。此外，可以具有比所示更多或更少的组件。例如，可以包括高通滤波器以消除信号的DC分量以防止信号之间的DC偏移引起失配计算和调整中的错误。为该目的，此高通滤波器可以被实施为AC耦合。

对于具有两个或多于两个输入源125的基础系统105，输入信号能量分析块130可以被不同配置。例如，可以有第一等级的差分放大器215，其用于每组的两个连接145，和第二等级的差分放大器215，其用于第一等级放大器215的输出的差分放大。

输入信号能量分析块130中的框219包括整流器205和积分器210。图2B中图示说明实现框219的部件的一个示例。

图2B包括全波整流器205后面的积分器210，其图示说明输入信号能量块130的积分器210内的模拟和数字处理的组合。整流信号是第一级(stage)220的输入，第一级220具有电容式反馈元件和短路反馈路径的并联开关。当电容式反馈元件被放电时，第一级输出电压Vo等于基准电压V1。随着电容式反馈元件充电，第一级的输出Vo从V1增大。如果短路开关被闭合，则电容式反馈元件被放电并且输出Vo迅速减少到V1。

第一级的输出Vo是具有基准阈值V2的比较器225的输入。当Vo小于V2时，比较器225的输出Vsw近似等于零，或处于“逻辑0”状态。当Vo大于V2时，输出Vsw等于比较器电源电压，或电路设置的一些其他电压，其被称为“逻辑1”状态。

在延迟后，延迟230反馈处于Vsw的“逻辑1”到短路开关。“逻辑1”使得开关闭合以及电容式反馈元件放电以便输出Vo降到V1，Vsw改变到“逻辑0”。在延迟后，“逻辑0”使得开关打开。延迟被设置为系统稳定所需要的值。例如，延迟可以被设置为开关下陷(settle)所需要的一段时间。

在分析积分器210中，初始条件被设成使得短路开关处于闭合位置，Vo＝V1，并且Vsw等于“逻辑0”状态。在一些起始时间，短路开关被打开，允许电容性反馈元件充电，以便Vo以作为信号中能量的函数的速率从V1增加。当Vo超过阈值V2时，比较器225的输出Vsw改变到“逻辑1”，其通过延迟230传播并且最后使得短路开关闭合。被短路的反馈路径使得第一级输出Vo降到V1，其反过来使得Vsw返回到“逻辑0”。

曲线图240图示说明当短路开关被打开时Vo经过时间t从V1增加到V2，并且当短路开关被闭合时降到V1。曲线图245图示说明随着短路开关被打开和闭合，经过时间t，Vsw在“逻辑0”和“逻辑1”之间交替。信号能量越大，第一级220的电容性反馈元件将充电越快，从而使得Vsw越频繁地达到“逻辑1”状态。

计数器/计算器235计数在给定时间段内在Vsw产生的“逻辑1”的数目值。因此，计数表示经过该时间段整流信号中的能量。例如，如果信号具有低能量，则相对较高能量信号，Vsw将缓慢地达到“逻辑1”状态。因此，在限定时间段内，低能量信号的Vsw仅可以达到“逻辑1”少数次，并且计数器235将仅计数少数“逻辑1”，然而在相同时间段内，较高能量信号的“逻辑1”计数可以非常高。

图2B的示例图示说明使用模拟和逻辑电路组合实现的积分器210。有多种方式实现积分器210，包括全模拟或全数字电路。在全数字实现中，例如，整流器后面是模拟数字转换器，并且通过数字信号处理产生的数字信号执行积分。

已经提供了失配补偿系统100的综述，现在描述用于增益、频率响应和/或相位失配补偿的系统100的示例性实现。

增益失配补偿

图3图示说明补偿输入信号120增益失配的系统100的示例性实施。如图示说明的，基础系统105的输入电路110包括用于每个输入信号120的放大器305。放大器305表示一个或多于一个放大级并且可以表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其一起执行输入信号120的放大功能。放大器305可以是，例如，声学系统的输入级中的低噪声放大器(LNA)。系统100中的参数修改信息140包括用于放大器305的增益设置310。增益设置310可以，例如被包括在保存在存储单元的数据字中，其中数据字表明硅开关设置。

在能量分析块130分析输入信号120的能量中的差异后，补偿分析块135确定输入信号120的能量差异和放大器305的设置之间的关系。该关系的确定可以通过，例如从存储器中的查询表访问该设置被完成，其中该查询表存储放大器设置与输入能量差值的比。可替换地，该关系的确定可以以程式的方式被完成，其中能量差是公式的输入，设置是公式的输出。用于确定关系的其他可替换存在不限于此处所述的。已经确定能量差和放大器305设置之间的关系，该设置被包括通过连接被提供给输入电路110的参数修改信息140中，并且被用来设置放大器305的增益。

在一个示例性增益补偿系统100中，放大器305设置基于来自每个源125的一组输入信号120被确定。例如，端用户可以被提示首先轻柔地对基础系统105中的一组麦克风说话，然后以正常声音对其说话，并且然后以大声对其说话。继续该示例，放大器305设置可以在每个音量被确定，并且多个设置被用于最优化一定范围内音量的输入信号120增益失配补偿。在另一个示例中，在根据麦克风音量使用期间，在多个音量确定的多个设置可以被存储并且稍后用于动态调整放大器305增益。动态调整可以在系统100中被自动执行或通过端用户调整(诸如在安静、正常和大声环境之间选择)被执行。

除了提供增益失配补偿外或替代提供增益失配补偿，系统100可以提供频率响应失配补偿。

频率响应失配补偿

由于制造公差可能发生频率响应失配。例如，在柱极体麦克风(ECM)的外壳中，有气压救济孔(通气孔)。通气孔的位置、大小和形状可以影响麦克风的高通滤波器的特征的转角频率，并且因此不同麦克风的通气孔中的小差异可能引起麦克风具有不同频率响应。由于源125内的电组件的公差也可能发生频率响应失配。例如，源125内电路可以包括一组滤波器以产生具体频率响应分布/轮廓(profile)，诸如具有特别为特定声乐频率范围调谐的窄通带的麦克风轮廓。在该示例中，内电路中组件的公差可以在产生频率响应失配的两个此源125中形成相同的轮廓。频率响应失配可以使得基础功能块115中的系统性能降低/降级。

图4图示说明补偿输入源125频率响应失配的系统100的示例性实施。如所图示说明的，基础系统的输入电路110包括用于每个输入信号120的放大器305并且进一步包括用于每个输入信号120的滤波器电路405。放大器305是如上所述的。滤波器电路405表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其可以一起选择性地通过、放大、衰减或阻碍所选的频率或频带以形成输入信号120的频率轮廓。例如，与第二源125相比，第一源125可以在第一频带放大更多并且在第二频带内衰减更多，并且作为响应，系统100可以调谐第一源125的滤波器电路405以在第一频带衰减并且调谐第二源125的滤波器电路405以在第二频带衰减。

还如图4中所示，输入信号能量分析块130可以包括低通滤波器410以及上述的整流器205、积分器210和差分放大器215。低通滤波器(LPF)410表示一个或多于一个滤波级，其通过低频并且衰减高频，并且可以表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其一起执行低通滤波功能。在图4所示的实施中，有至少一个LPF410用于每个连接145，其通常对应用于每个输入信号120的至少一个LPF。LPF410的输出是整流器205的输入。

频率响应失配补偿可以如下执行。每个LPF410被设置为第一角频率，并且补偿分析块135为达到第一角频率的第一频率范围确定输入信号120的能量中的差异。然后块135基于输入信号120的能量差输出参数修改信息140。在图4的示例中，参数修改信息140可以包括滤波器电路405设置，其调整第一频率范围的增益或其他参数。

另一频率响应失配补偿可以通过设置LPF410为第二角频率被执行，在第二频率范围达到第二角频率时确定输入信号120的能量差，并且基于能量差为滤波器电路405确定其他参数修改信息140。参数修改信息140可以包括一个或多于一个滤波器电路405中的带通滤波器的增益设置。

例如，对于给定类型的输入源125，第一频率的能量和第二频率的能量之间的关系可以是已知的。已知关系可以如知道能量与给定类型的麦克风中的频率线性相关一样简单。在已知线性关系的情况下，第一和第二角频率之间的频带上的输入信号120的能量差可以等于输入具有设置为第二角频率的LPF的信号120的能量差减去具有设置为第一角频率的LPF的信号120的能量差。在该示例中，滤波器电路405可以被调整以补偿第一角频率和第二角频率之间的频带中的增益失配。

通过得到多个LPF410角频率上的输入信号120的能量差，输入源125的频率响应失配可以被补偿到期望的解(resolution)。例如，确定10个不同LPF410角频率的输入信号120的能量差可以在10个不同频带上提供增益失配。因此，全部频率响应可以分别使用较小或较大组带通滤波器被失配补偿粗糙或精细解。

补偿分析块135可以在多个LPF410角频率执行分析并且选择一个子组结果参数修改信息140用于调整滤波器电路405。例如，在10个不同LPF410角频率确定的能量差可以被用于仅在少数频带中提供失配补偿。

图4所示组件布置示意性说明频率响应失配补偿的概念。然而，图4的布置不限于此，并且组件可以以不同顺序被重新布置。此外，可以具有比所示更多或更少的组件。作为一个示例，差分放大器215可以接口到连接145，并且放大器215后可以是积分器210，然后是整流器205，并且然后是LPF410。在另一个示例中，整流器205可以接口到连接145，其后是LPF410，然后是差分放大器215，并且然后是积分器210。图4所示组件的其他组合可以被选择以最优化输入信号能量分析块130的性能、成本、准确度、大小或其他属性。

此外，如上所述，对于具有两个或多于两个输入源125的基础系统105，输入信号能量分析块130可以被不同配置。

除了提供增益失配补偿和/或频率响应失配补偿外或替代提供增益失配补偿和/或频率响应失配补偿，系统100可以提供相位失配补偿。

相位失配补偿

输入信号120之间可能发生相位失配，例如，当一个输入源125距离基础系统105比另一个输入源125更远时，或当通过输入电路110的电路路径对于不同输入信号120是不同长度时。相位失配可以导致基础功能块115中的系统性能降低/降级。

图5图示说明补偿输入信号120相位失配的系统100的示例性实施。如所图示说明的，基础系统105的输入电路110包括用于每个输入信号120的放大器305、滤波器电路405和延迟块505。放大器305和滤波器电路405是如上所述的。延迟块505表示一个或多一个级，其将已知延迟添加入信号，并且可以表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其一起执行添加延迟的功能。

滤波器电路405可以被调整补偿已知相位失配。例如，如果具体类型的麦克风被已知对于达到400Hz的频率具有高度相位失配，则滤波器电路405中的高通滤波器可以通过设置HPF510的角频率到400Hz而被调整以衰减那些频率中的相应输入信号120。

延迟块505也可以被调整以补偿已知相位失配。例如，在2×2麦克风阵列中，指两行和两列麦克风，第一行和第二行可以相距5英寸。5英寸间隔可以在第一行和第二行的输入信号120之间导致5毫秒相位失配。因此，用于第一行的延迟块205可以被设置为5毫秒以补偿第二行输入信号120的延迟。延迟块505可以提供依赖频率的延迟。

迄今为止，描述仅包括已知相位失配补偿。输入信号120可以具有未知相位失配，其必须被识别并且然后被补偿。参考图5描述一种识别相位失配的方法。

图5图示说明失配补偿系统100可以包括高通滤波器(HPF)510以及上述的整流器205、积分器210、差分放大器215和LPF410。HPF510表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其可以一起选择性地衰减低频并且通过高频。

为了识别相位失配，补偿系统100可以调整LPF410和HPF510角频率以确定频带，在其中有相对大的相位失配。然后滤波器电路405可以视情况被调整以延迟和/或衰减那些高失配带中的输入信号120。

作为第一示例，系统100可以首先设置LPF410角频率到500Hz和设置HPF510角频率到20Hz并且确定输入信号120之间的能量差。然后，LPF410的角频率可以被增大并且再次确定输入信号120的能量差。继续该示例，当LPF410角频率被增大时，系统100可以确定能量差的轮廓/分布(profile)从而确定什么低频带具有高失配。作为第二示例，系统100可以首先设置LPF410角频率到1kHz和设置HPF510角频率到20Hz并且确定输入信号120之间的能量差。然后，HPF510的角频率可以被增大并且再次确定输入信号120的能量差。继续该示例，当HPF510角频率被增大时，系统100可以确定能量差的轮廓/分布(profile)从而确定什么低频带具有高失配。在第一示例或第二示例中，滤波器电路405可以被调整以在识别带内延迟和/或衰减。衰减可以包括设置滤波器电路405内的高通滤波器电路的角频率以过滤具有高相位失配的一些低频。

如上所述，相位失配补偿可以附加到增益和/或频率失配补偿。

图6A/B图示说明用于补偿输入信号120相位失配的系统100的另一个示例性实施。如所图示说明的，基础系统105的输入电路110包括用于每个输入信号120的放大器305、延迟块505和高通滤波器605。放大器305和延迟块505是如上所述的。高通滤波器块605表示一个或多于一个级，其过滤高于所选角频率的频率，并且可以表示物理组件、或物理组件和软件的任何组合，其一起执行高通过滤功能。

图6A进一步图示说明输入能量分析块130，其包括差分放大器215、低通滤波器410和能量检测块610。差分放大器215和低通滤波器410是如上所述的。能量检测块610表示任意物理组件、或物理组件和软件，其一起执行能量检测功能。能量检测可以例如如上所述使用整流和积分/集成被执行。在图6A的实施中，差分放大器215确定差分信号/差异信号(difference signal)，其是在连接145上接收的信号的差异。差分信号使用低通滤波器410被过滤以衰减高频。然后产生的差分信号的能量可以在能量检测块610中被分析并且被分析块135使用以确定可能延迟块505和/或高通滤波器605设置。包括延迟块505和/或滤波器605设置的参数修改信息140然后可以被提供给输入电路110。

图6B图示说明图6A的能量分析块130实施的变体，其中连接145上接收的信号每个都使用滤波器410被低通过滤并且然后在差分放大器215中确定差分信号。

在图6A和6B的实施中，具有源125的基础系统105可以在受控环境中被测试以确定校准信息。参数修改信息140可以被用于调整输入电路110以最小化差分放大器215的输出中的差分信号中的能量。能量分析和输入电路110调整可以被反复地执行以为差分信号中的最小能量确定最优输入电路110参数。当能量被最小化到可接受水平，例如降到阈值以下时，信息140也可以用来设置对应具体源125的校准值。

在一个校准示例中，图6A中所示的输入电路110被连接到麦克风源125并且脉冲信号被施加到麦克风。脉冲信号通常是恒定振幅信号，其以一个频率开始并且以相对短的时间周期增加到另一个频率，例如在零点几秒从10Hz增加到8kHz。在开始校准之前，高通滤波器605被调整以具有第一高频率的角频率fc1，并且延迟505被调整以补偿预期的延迟。脉冲信号被施加并且放大器305被调整以补偿增益失配并且延迟505被调整以补偿相位失配。

继续该校准示例，高通滤波器605接下来被设置为低角频率fc2。低通滤波器410被设置为角频率fc3以隔离感兴趣的频带中的失配。脉冲信号被施加到麦克风。可替换地，单频/单音信号可以被施加在预期麦克风具有较大相位失配的频率上。不论在何种情况，根据上述的差分信号中的能量确定相位失配。高通滤波器605的角频率然后被调高直到差分信号中的能量被减少到可接受水平。以该方式，输入电路110通过衰减那些频率的输入信号120而被调整以补偿某些频率或频带的麦克风相位失配。

进一步校准可以在受控环境或场环境(field environ)中被执行。一些示例在下面的“校准示例”部分中给出。

组合失配补偿

增益失配补偿、频率响应失配补偿和相位失配补偿的组合可以在一个失配补偿系统100中被执行。

在一个组合补偿系统100中，增益失配补偿与相位失配补偿的组合可以被执行补偿输入信号120之间的未知相位失配。例如，在大致相同附近的两个麦克风输入源125近似接收相同声音输入。如果输入信号120在足够长的一段时间被积分，则信号120应该具有近似相同的能量，因为麦克风近似接收相同的声音输入。因此，两个输入信号120之间的能量差表示麦克风输出功率、电缆长度、连接器腐蚀等中的差异的总和。能量差可以通过设置放大器305的增益被补偿。然而，注意在该示例中，输入信号120可以具有较大行为失配即使输入已经被补偿长期的增益失配。相位失配必须被识别并且被分别地补偿。

继续该示例，在输入信号120被增益匹配后，其在每个测量周期应该具有近似相同能量。因此，多个短周期的一致能量差可以指示信号120之间的相位失配。多个时间周期样本的平均能量差可以被用来确定延迟量以添加输入信号120中的一个从而补偿相位失配。

在另一个组合补偿系统100中，增益失配补偿和频率响应失配补偿可以组合执行以最优化整体失配。例如，增益失配补偿可以首先对两个麦克风输入源125在整个声音频谱被执行以调整输入信号120的相对音量。然后频率响应失配补偿可以对多个频带执行以提供较好的输入信号120匹配。增益失配补偿和频率失配补偿可以被重复一次或多次以最优化匹配。

在另一个组合补偿系统100中，增益失配补偿、频率响应失配补偿和相位失配补偿可以被组合执行以最优化整体匹配。增益和频率响应补偿可以如先前示例所述被执行，其后执行相位失配补偿。

在另一组合补偿系统100中，执行频率响应失配补偿，其后执行相位失配补偿。

如从上述描述和示例中可以看出，失配补偿系统100测试输入电路110的输出，并且然后为输入电路110提供参数修改信息140。在测试之前不改变输入电路110参数的情况下可以执行多个测试。如果输入电路110参数在执行测试之前不被改变，则测试可以基本与正常操作同步实施，例如在背景软件程序中。如果输入电路110参数在执行测试之前被改变，则在正常操作期间测试仍然可以通过接入和断开测试模式被不明显地实施。

校准示例

由于制造公差和设计限制，输入信号120通过输入电路110的信号路径可以部分失配，其指差分信号路径固有的不同地放大和/或延迟信号。该固有失配可以通过应用受控信号作为输入信号120和调整信号路径中的组件在制造环境中被校准出。例如，增益失配校准可以通过使用多个输入信号120的单一源125和调整放大器305直到连接145上的信号基本具有相等能量水平在制造环境中被执行。对于另一个示例，相位失配校准可以通过使用多个输入信号120的单一源125、确定输入信号120的差分信号和调整延迟505以最小化差分信号中的能量，在制造环境中被执行。

如上所述，基础系统105可以用于具有许多不同类型源125的许多不同环境。每次基础系统105被耦合到不同组的源125时，其可以期望地校准输入电路110以补偿源125的失配。在一个示例中，其中源125是与耳机中的基础系统105配对的多个微型麦克风，耳机可以被校准为单元。耳机的校准可以通过应用受控声音信号到麦克风和以上述讨论的任何方式调整输入电路110以补偿感兴趣频带中的增益和/或相位失配而被执行。校准可以进一步被执行以调整由于源125布置导致的预期信号延迟。在先前示例中，耳机可以根据其如何在耳朵上定向而关于受控声音信号被定向，并且不同定向产生的信号延迟可以被校准出。

附加校准可以期望用于具体环境。例如，基础系统105可以在制造和/或与源125配对事被校准以在宽频带上优化性能/优化宽频带性能。然而，系统105可以一致地用于具有特定频率范围内的具体噪声背景的环境，诸如火车站(train yard)。在该示例中，可以期望通过最大化特定频率范围内的匹配以允许通过基础功能块115更好地消除噪声，从而校准系统105以优化火车站内的性能。

此外，系统105可以针对目标环境在制造时被校准。例如，耳机可以被校准以在高风噪声中优化匹配，以便噪声消除可以通过基础功能块115被更有效地执行。在该示例中可替换地，输入电路110的风噪声校准设置可以被存储并且仅在检测风噪声或用户请求时使用该设置。多个其他组的校准设置也可以被存储用于稍后检索/取回。

从上述示例中可以看出校准可以在沿着从基础系统105的制造到使用的路径的多个级上被执行，并且可以包括受控环境中的校准、目标环境的校准和实地(in the field)中的校准，以适于周围环境。当输入电路110被校准时，基础功能块115的输出质量可以被显著改进。因此，适应多种环境的电路110可以使基础系统105具有高质量输出。

结论

失配补偿系统100可以在不增加极大复杂和不使用昂贵高精度组件的情况下提供快速校准，并且可以在端用户环境中迅速地提供校准。

失配补偿系统100可以是独立的校准系统。可替换地，系统100可以被包括在于基础系统105相同的外壳中，并且甚至可以是基础系统105的一部分。系统100可以根据用户请求执行补偿，或可以自动执行补偿，例如在上电时执行补偿或周期性地执行补偿。

在一些示例中，失配补偿系统100和/或基础系统105可以根据一个或多于一个计算装置(如服务器、个人计算机等)上的计算机可读指令(如软件)被至少部分实施。

计算设备通常包括计算机可执行指令。通常，处理器(如微处理器)从计算机可读介质接收指令并且执行这些指令，从而执行一个或多于一个处理，包括此处描述的一个或多于一个处理。此指令和其他数据可以使用多种已知计算机可读介质被存储和传输。

计算机可读介质(也称为处理器可读介质)包括任何有形介质，其参与提供可以被计算机(如被计算机的处理器)读取的数据(如指令)。计算机可读介质的共同形式包括，例如软式磁碟、软盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他具有模式孔的物理介质、RAM、PROM、EPROM、闪电可擦只读存储器(EEPROM)、任何其他存储芯片或软片、或任何其他计算机可读的介质。指令可以由一个或多于一个传输介质传输，其包括同轴电缆、铜线和光纤，其包括包含耦合到计算机处理器的系统总线的电线。传输介质可以包括或传递声波、光波和电磁辐射，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的那些波。

计算机可执行指令可以根据使用各种已知编程语言和/或技术编程的计算机程序被编辑或解读，包括但不限于Java^TM、C、C++、VisualBasic、Java Script、Perl、PL/SQL、Labview等中的一种或其组合。

通常，计算系统和/或装置可以使用多种已知计算机操作系统中的任何一种，包括但不限于已知版本和/或各种微软

操作系统、Unix操作系统(如加利福尼亚的Sun Microsystem of Menlo Park发行的

操作系统)、纽约的International Business Machines ofArmonk发行的AIX UNIX操作系统和Linux操作系统。计算设备的示例包括但不限于计算机工作站、服务器、台式机、笔记本、膝上型电脑或手持计算机、或一些其他已知计算系统和/或设备。

数据库、数据存储库或此处描述的其他数据存储可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机构，其包括分层数据库、文件系统中的一组文件、专用格式的应用数据、相关数据库管理系统(RDBMS)等。每个此数据存储通常被包括在使用计算机操作系统的计算设备，诸如上述设备中的一个，并且以各种已知方式中的任何一种或多种通过网络被访问。文件系统可以从计算机操作系统访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于产生、存储、编辑和执行存储的程序的语言外(诸如上述的PL/SQL语言)，RDBMS通常使用已知结构化查询语言(SQL)。

关于此处描述的处理、系统、方法、试探法，应该理解尽管此处理等的步骤已经被描述为根据特定顺序发生，但是此处理可以使用以与此处描述的顺序不同的顺序执行的步骤被实践。还应该理解某些步骤可以被同时执行，可以增加其他步骤，或可以删除此处描述的某些步骤。换句话说，此处描述的处理被提供用于说明某些实施例，并且决不应该被理解为限制所要求的本发明。

此外，应该理解上述描述是说明性的而非限制性的。除了提供的示例外的许多实施例和应用在阅读上述描述后是显而易见的。本发明的范围不是根据上述描述被确定，而是应该由所附权利要求确定，并且此权利要求限定于本发明等同的全部范围。可以预期和期望未来的研发将发生在此处讨论的技术中，并且公开的系统和方法将被合并入此将来实施例中。总而言之，应该理解本发明能够进行修改和变体。

权利要求中使用的全部术语意欲给出其最宽合理解释和所述领域技术人员理解的初始含义，除非在此处明确指出相反含义。具体地，使用的单数，诸如“一个”、“该个”、“所述”，应该被理解为叙述一个或多于一个所示元件，除非权利要去叙述相反的明确限制。

说明书中引用的“一个示例”、“示例”、“一种方法”、“一种应用”、“一个实施例”或类似语言指所述的具体特征、结构或特性与示例一起被包括在该示例中，然而，此习语的多个示例不必指相同示例。

说明中引用的“软件”包括“固件”和建入硬件中的指令。

Claims (23)

1.一种系统，其包括：

多个输入端，每个被配置为接收来自多个电路中的一个的输出作为输入信号，其中所述输出是由所述电路从源接收的源信号的过滤版本；

能量分析机构，其被配置为从每个输入信号提取能量信息并且比较多个输入信号的能量信息；

补偿分析结构，其被配置为基于所述能量信息的比较确定至少一个参数，该至少一个参数可以在所述多个电路中的至少一个中被改变以最小化所述输入信号之间的能量差；以及

所述补偿机构提供给所述多个电路的参数修改信息指示所述至少一个参数改变。

2.根据权利要求1所述的系统，其被实施在一个集成电路芯片上。

3.根据权利要求1所述的系统，其与一组电路一起被实施在一个集成电路芯片上。

4.根据权利要求1所述的系统，其中每个源是麦克风并且所述多个电路的至少一个子组包括声学接口电路。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述麦克风、所述能量分析机构、所述补偿分析机构和所述多个电路被包括在提高听力的设备中。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述麦克风、所述能量分析机构、所述补偿分析机构和所述多个电路被包括在选择性地与电子设备远程通信的免提耳机中。

7.根据权利要求4所述的系统，其中所述至少一个参数包括对应于所述声学接口电路中的至少一个放大器的多个增益值，并且其中所述能量分析机构在第一预定时间段内确定第一预定频带中的两个输入信号之间的能量差，并且所述补偿分析机构至少部分基于所述能量差和频带确定所述声学接口电路中所述放大器中的至少第一个的增益值。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述能量分析机构进一步被配置为确定差分信号的能量，该差分信号是两个输入信号的差异，其中所述至少一个参数进一步包括延迟元件的延迟值，并且其中所述补偿分析机构至少部分基于所述差分信号的能量进一步确定所述延迟元件的延迟值。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个参数包括所述多个电路中的第一延迟电路的延迟值，并且其中所述能量分析机构在第一预定时间段内确定第一预定频带中的两个输入信号之间的能量差，并且所述补偿分析机构至少部分基于所述能量差和频带确定所述第一延迟电路的延迟值。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个参数包括对应于所述多个电路中的多个延迟电路的多个延迟值，并且其中所述能量分析机构在第二预定时间段内确定第二预定频带中的两个输入信号之间的能量差，并且所述补偿分析机构至少部分基于所述能量差和频带确定所述多个电路中的所述延迟电路的至少第二个的延迟值。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述能量分析机构进一步被配置为确定差分信号的能量，该差分信号是两个输入信号的差异，其中所述至少一个参数包括对应于所述多个电路中的多个高通滤波器的多个高通滤波器角频率值，并且所述补偿分析机构至少部分基于所述差分信号的能量确定所述多个电路中高通滤波器的至少一个的高通滤波器角频率值。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入信号能量分析机构包括至少一个整流器、至少一个积分器和至少一个差分放大器。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述输入信号能量分析机构包括：

第一整流器，其被配置为从第一输入端接收第一信号；

第二整流器，其被配置为从第二输入端接收第二信号；

第一积分器，其接收所述第一整流器的输出；

第二积分器，其接收所述第二整流器的输出；

差分放大器，其接收来自所述第一积分器的输入和来自所述第二积分器的输入，所述差分放大器的输出表示所述第一信号和所述第二信号的能量的差异。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述积分器包括：

具有电容性元件的放大器；

与所述放大器的反馈路径并联的开关元件；

比较器；以及

计数器。

15.一种方法，其包括：

在计算设备中在第一预定时间段内确定第一预定频带的两个信号之间的第一能量差，其中所述两个信号中的每个都是从多个电路中的一个电路接收的并且是由该电路接收的源信号的过滤版本；

在所述计算设备中在第二预定时间段内确定第二预定频带的两个信号之间的第二能量差；

基于所述第一能量差和第二能量差为所述多个电路确定参数修改信息；以及

提供参数修改信息到所述多个电路。

16.根据权利要求15所述的方法，所述参数修改信息包括所述多个电路中的高通滤波器的角频率值；并且所述第二频带包括所述第一频带，所述方法进一步包括：

至少部分基于所述第一能量差和第二能量差以及所述第一频带和第二频带建立能量差轮廓；

确定阈值频率，对于高于所述阈值频率的频率所述能量差基本相同，对于低于所述阈值频率的频率所述能量差基本不同；

基于所述阈值频率设置角频率值；以及

提供所述角频率值到输入电路作为所述高通滤波器的角频率。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

通过分析电路高通滤波器角频率和分析电路第一低通滤波器角频率限定所述第一频带；以及

通过所述分析电路高通滤波器角频率和分析电路第二低通滤波器角频率限定所述第二频带，使得所述分析电路第二低通滤波器角频率高于所述分析电路第一低通滤波器角频率。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

通过分析电路第一高通滤波器角频率和分析电路低通滤波器角频率限定所述第一频带；以及

通过分析电路第二高通滤波器角频率和分析电路低通滤波器角频率限定所述第二频带，使得所述分析电路第二高通滤波器角频率高于所述分析电路第一高通滤波器角频率。

19.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述能量差包括：

产生差分信号，该差分信号是所述两个信号的差异；以及

确定所述差分信号的能量；

其中所述参数修改信息包括高通滤波器角频率和延迟值中的一个；其中该高通滤波器角频率用于调整所述多个电路中的高通滤波器，该延迟值用于调整所述多个电路中的延迟电路的延迟。

20.一种方法，其包括：

接收来自多个电路中的一个电路的第一输入信号，其中所述第一输入信号是至少通过延迟所述多个电路中的第一延迟电路的第一源信号而被过滤的第一源信号的过滤版本；

接收来自所述多个电路中的一个电路的第二输入信号，其中所述第二输入信号是至少通过延迟所述多个电路中的第二延迟电路的第二输入信号而被过滤的第二源信号的过滤版本；

使用第一带通滤波器在第一频带过滤所述第一输入信号并且使用第二带通滤波器在第一频带过滤所述第二输入信号；

产生差分信号，该差分信号是所述第一输入信号和所述第二输入信号的差异；

通过确定所述差分信号的能量确定在所述第一频带过滤的所述第一输入信号和所述第二输入信号之间的第一能量差；

基于所述第一能量差确定所述第一和第二延迟电路的延迟值。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：

使用第一或第三带通滤波器在第二频带过滤所述第一输入信号，其中所述第一源信号通过所述多个电路中的第二延迟电路被进一步过滤；

使用第二或第四带通滤波器在第二频带过滤所述第二输入信号，其中所述第二源信号通过所述多个电路中的第四延迟电路被进一步过滤；

通过确定所述差分信号的能量确定在所述第二频带过滤的所述第一输入信号和所述第二输入信号之间的第二能量差；

基于所述第二能量差确定所述第二和第四延迟电路的延迟值并且提供所述延迟值到所述多个电路。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一源信号通过第一高通滤波器被进一步过滤并且所述第二源信号通过第二高通滤波器被进一步过滤，所述方法进一步包括：

基于所述第一能量差确定所述第一高通滤波器和所述第二高通滤波器的角频率值。

23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括：

从所述延迟值和所述角频率值选择参数修改信息；以及

提供所述参数修改信息到所述多个电路。

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