CN107077838B - 耳机混合主动噪声消除和噪声补偿 - Google Patents

耳机混合主动噪声消除和噪声补偿 Download PDF

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Abstract

本公开内容涉及耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿。音频处理装置包含选择器和噪声补偿单元。选择器能够基于外部噪声和表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一。噪声补偿单元能够对第一音频信号应用所选择的第一传递函数来计算第二音频信号，并且至少基于第二音频信号来得出用于噪声补偿的增益。该至少一个特征能够被用来区分第一传递函数中的至少两个。第一传递函数中的每个第一传递函数能够将第一音频信号转换为第二音频信号，该第二音频信号被假定为表示由第一音频信号表示的声音的到达佩戴耳机的收听者的耳膜的版本。第一音频信号是表示外部噪声的噪声信号和内容音频信号之一。

Description

耳机混合主动噪声消除和噪声补偿
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年9月30日提交的中国专利申请第201410521327.3号以及2014年11月4日提交的美国临时专利申请第62/074881号的优先权，这两个申请通过引用而全文并入这里。
技术领域
文中公开的实施方式总体上涉及耳机的联合主动噪声消除和噪声补偿。更具体地，示例实施方式涉及具有混合主动噪声消除和噪声补偿的音频增强的耳机。
背景技术
已提出主动噪声消除和噪声补偿的技术来提高在存在外部干扰的情况下耳机的回放质量。例如，在WO2013144099A1，“Apparatus and Method for Improving thePerceived Quality of Sound Reproduction by Combining Active NoiseCancellation and Perceptual Noise compensation”(其内容通过引用而全文并入这里)中提出了结合噪声补偿和主动噪声消除的方案，以综合噪声补偿和主动噪声消除二者的优点。
图1是示出用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置100的示例的框图。如图1所示，音频处理装置100包括噪声补偿单元101、主动噪声消除单元102，以及混合器103。
噪声补偿单元101的目的是通过提升待由耳机播放的音频信号(也称为内容音频信号)来增强耳机回放质量。具体地，噪声补偿单元101被配置成获得从外部噪声捕捉的噪声信号的频谱特征，并且通过得出一个或更多个响应增益来选择性地调整音频信号的回放水平。在确定增益时，在背景噪声不被视为干扰的频谱区域，不对音频信号进行较大的修改。然而，在背景噪声水平高到足以对感知质量或音频信号的可听度产生负面影响的频谱区域，对音频信号进行水平调整以提高对收听者的音频质量。
主动噪声消除单元102的目的是通过减小到达收听者的耳膜的噪声水平来增强耳机回放质量。也就是说，主动噪声消除单元102设法生成与残余噪声，即通过耳机泄露进来的外部噪声，反相的信号，因此减少到达耳膜的噪声的量。总之，主动噪声消除单元102的目标是通过使不希望的外部噪声的水平衰减来提高音频质量。应当注意，噪声消除技术的效果限于(约)1500Hz之下。更高频率噪声的消除受硬件限制约束。
混合器103将通过噪声补偿单元101调整的音频信号与通过主动噪声消除单元102生成的信号进行混合，并且输出混合的音频信号，以通过耳机的扬声器104再现该混合的音频信号。可替代地，混合器103可以被包括在主动噪声消除单元102中。在该情况下，主动噪声消除单元102可以提升由耳机播放的音频信号，以进一步增强信噪比。
发明内容
根据示例实施方式，提供了一种用于进行耳机中的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置。音频处理装置包括选择器和噪声补偿单元。选择器可以基于外部噪声和表示待通过所述耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一。噪声补偿单元可以通过将所选择的第一传递函数应用于第一音频信号来计算第二音频信号，并且至少基于第二音频信号来得出用于噪声补偿的增益。所述至少一个特征能够被用来区分第一传递函数中的至少两个。每个第一传递函数被配置成将第一音频信号转换为第二音频信号，第二音频信号被假定为表示由第一音频信号表示的声音的到达佩戴耳机的收听者的耳膜的版本。第一音频信号是表示外部噪声的噪声信号和内容音频信号之一。
根据示例实施方式，提供了一种进行耳机中的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法。根据方法，基于外部噪声和表示待通过所述耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一。通过将所选择的第一传递函数应用于第一音频信号来计算第二音频信号。至少基于第二音频信号来得出用于噪声补偿的增益。所述至少一个特征能够被用来区分第一传递函数中的至少两个。每个第一传递函数被配置成将第一音频信号转换为第二音频信号，第二音频信号被假定为表示由第一音频信号表示的声音的到达佩戴耳机的收听者的耳膜的版本。第一音频信号是表示外部噪声的噪声信号和内容音频信号中之一。
根据示例实施方式，提供了一种耳机。耳机包括如上所述的一个音频处理装置。
根据示例实施方式，提供了一种耳机。耳机包括如上所述第一音频处理装置和第二音频处理装置。第一音频处理装置与耳机的一个耳杯关联，并且第二音频处理装置与耳机的另一耳杯关联。
下文参照附图详细描述了示例实施方式的其他特征和优点，以及本发明内容的各种实施方式的结构和操作。应当注意，示例实施方式并非限于本文中描述的特定实施方式。在本文中提及的这样的实施方式仅出于说明的目的。基于包括在本文中的教示，另外的实施方式对于相关领域的技术人员而言是明显的。
附图说明
在附图中，通过示例的方式而非限制的方式示出说明了示例实施方式，在附图中相同的参考标记指代相似的元件，在附图中：
图1是示出用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置的示例的框图；
图2是示出根据一个实施方式的用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置的框图；
图3是示出根据一个实施方式的用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法的流程图；
图4是示出根据一个实施方式的用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置的框图；
图5是示出根据一个实施方式的用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法的流程图；
图6是示出根据一个实施方式的具有混合主动噪声消除和噪声补偿的耳机的非限制性示例配置的示意图。
具体实施方式
下面参考附图描述示例实施方式。应当注意，出于清楚的目的，在附图和描述中省略了有关所属技术领域的技术人员知道但是与示例实施方式无关的部分和过程的表示和说明。
本领域的技术人员可以理解，示例式实施方式的各方面可以被实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，示例实施方式可以具体实现为以下形式，即，可以是完全硬件实施方式、完全软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)、或组合软件部分与硬件部分的实施方式，本文可以一般称为"电路"、"模块"或"系统"。此外，示例实施方式的各个方面可以采取体现为一个或多个计算机可读介质的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质上面体现有计算机可读程序代码。
可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于电的、磁的、光的、电磁的、红外线的、或半导体的系统、设备或装置、或前述各项的任何适当的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括以下：有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、磁存储装置、或前述各项的任何适当的组合。在本文语境中，计算机可读存储介质可以是任何含有或存储供指令执行系统、设备或装置使用的或与指令执行系统、设备或装置相联系的程序的有形介质。
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或作为载波的一部分传播的其中带有计算机可读程序代码的数据信号。这样的传播信号可以采取任何适当的形式，包括但不限于电磁的、光的或其任何适当的组合。
计算机可读信号介质可以是不同于计算机可读存储介质的、能够传达、传播或传输供指令执行系统、设备或装置使用的或与指令执行系统、设备或装置相联系的程序的任何一种计算机可读介质。
体现在计算机可读介质中的程序代码可以采用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、射频等等、或上述各项的任何适当的组合。
用于执行本发明各方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种程序设计语言的任何组合来编写，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++之类，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如"C"程序设计语言或类似的程序设计语言。
以下参照按照实施方式的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述示例实施方式的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以生产出一种机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备执行的这些指令产生用于实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
也可以把这些计算机程序指令存储在能够指引计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读介质中，使得存储在计算机可读介质中的指令产生一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令的制造品。
也可以把计算机程序指令加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，导致在计算机或其它可编程数据处理设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
噪声补偿算法的目的是提高内容音频信号的感知质量或可听度。在执行噪声补偿时，基于估计的噪声和从内容音频信号再现(也称为由内容音频信号表示)的、到达佩戴耳机的收听者的耳膜的声音来评估感知质量或可听度。外部噪声通常由从环境捕捉的噪声信号表示。到达耳膜的噪声或声音通常由这样的音频信号表示：所述音频信号被假定为从耳膜的位置处的噪声或声音中捕捉到(分别称为估计的噪声或音频信号)。在混合主动噪声消除和噪声补偿的情况下，本领域技术人员将理解，将外部噪声传递到收听者的耳膜的路径在不同水平的外部噪声、不同水平的内容音频信号或不同方向性的外部噪声的情况下会具有不同的响应。本领域技术人员也将理解，将内容音频信号转换为到达收听者的耳膜的声音的路径在不同水平的外部噪声或不同水平的内容音频信号的情况下会具有不同的响应。这意味着路径表现出对外部噪声或内容音频信号的一些特征的依赖性。在噪声补偿算法中考虑到这些依赖性会有助于提高对到达耳膜的信号的估计的准确度，因此有助于提高感知质量或可听度。
图2是示出根据一个示例实施方式的用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置200的框图。
如图2所示，音频处理装置200包括噪声补偿单元201、主动噪声消除单元202、混合器203，以及选择器206。主动噪声消除单元202和混合器203具有分别与主动噪声消除单元102和混合器103相同的功能，因而在此处将不详细描述主动噪声消除单元202和混合器203。
引入选择器206以处理依赖性与路径的组合中的至少一个组合。
依赖性主要由两个因素造成。一个因素是外部噪声和内容音频信号的特征，所述外部噪声和内容音频信号的特征能够影响对主动噪声消除和噪声补偿的处理，因此影响到达耳膜的声音。也就是说，主动噪声消除算法和/或噪声补偿算法以在不同特征值上非线性的方式进行处理。特征的示例包括但不限于信号水平和信号功率。能够理解，外部噪声和内容音频信号的能够以非线性方式影响处理的任何方面都能够用作为这样的特征之一。另一因素是路径间的根本差异。例如，在外部噪声源移动的情况下，路径随着时间而改变，这是因为某个时刻的路径会不同于下一时刻的路径。类似的情况可能发生在收听者移动的情况下。因此，外部噪声相对于收听者的耳膜的方向性能够用作为这样的特征之一。
能够理解，这样的特征的至少两个不同值能够指示分别在这两个不同的特征值的情况下路径的响应差异，因此能够使用这样的特征来区分在这两个不同的特征值的情况下路径的传递函数。
在下面的表格中说明了路径对特定特征的依赖性的非限制性示例。
可以将一个特定依赖性实现为路径的传递函数与该路径所依赖的一个或更多个特征的值之间的关联。可以将特征的值域划分为分别由各个离散水平表示的区间，并且落在一个区间内的特征值可以由对应的水平表示。出于一些示例实施方式的说明目的，特征的排序以及特定列表/标记仅仅作为非限制性示例被提供。
也可以通过生成以特征值作为变量的组合传递函数来实现依赖性。组合传递函数能够应用于与特征值关联的传递函数。在后一种情况下，选择器206的功能被包括到组合传递函数中，并且当应用组合传递函数时，选择器206的功能起作用。
在图2所示的实施方式中，作为依赖性1的示例，每个传递函数205被配置成将表示外部噪声的噪声信号转换为估计噪声信号，该估计噪声信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的外部噪声。选择器206被配置成基于噪声信号的水平从传递函数205中选择传递函数。噪声补偿单元201被配置成通过将所选择的传递函数应用于噪声信号来计算估计噪声信号，并且至少基于估计噪声信号来得出用于噪声补偿的增益。
作为依赖性2的示例，每个传递函数205被配置成将表示外部噪声的噪声信号转换为估计噪声信号，该估计噪声信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的外部噪声。选择器206被配置成基于表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号的水平从传递函数205中选择传递函数。噪声补偿单元201被配置成通过将选择的传递函数应用于噪声信号来计算估计噪声信号，并且至少基于估计噪声信号来得出用于噪声补偿的增益。
作为依赖性3的示例，每个传递函数205被配置成将表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号转换为估计音频信号，该估计音频信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的声音。选择器206被配置成基于表示外部噪声的噪声信号的水平从传递函数205中选择传递函数。噪声补偿单元201被配置成通过将所选择的传递函数应用于内容音频信号来计算估计音频信号，并且至少基于估计音频信号来得出用于噪声补偿的增益。
作为依赖性4的示例，每个传递函数205被配置成将表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号转换为估计音频信号，该估计音频信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的声音。选择器206被配置成基于内容音频信号的水平从传递函数205中选择传递函数。噪声补偿单元201被配置成通过将所选择的传递函数应用于内容音频信号来计算估计音频信号，并且至少基于估计音频信号来得出用于噪声补偿的增益。
作为依赖性6的示例，每个传递函数205被配置成将表示外部噪声的噪声信号转换为估计噪声信号，该估计噪声信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的外部噪声。选择器206被配置成基于噪声信号的水平和表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号的水平从传递函数205中选择传递函数。噪声补偿单元201被配置成通过将选择的传递函数应用于噪声信号来计算估计噪声信号，并且至少基于估计噪声信号来得出用于噪声补偿的增益。
作为依赖性7的示例，每个传递函数205被配置成将表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号转换为估计音频信号，该估计音频信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的声音。选择器206被配置成基于表示外部噪声的噪声信号的水平和内容音频信号的水平从传递函数205中选择传递函数。噪声补偿单元201被配置成通过将选择的传递函数应用于内容音频信号来计算估计音频信号，并且至少基于估计音频信号来得出用于噪声补偿的增益。
图3是示出根据一个示例实施方式的进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法300的流程图。
如图3所示，方法300从步骤301开始。在步骤303处，基于外部噪声、表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号或者外部噪声和内容音频信号二者的至少一个特征来选择多个传递函数之一。该至少一个特征能够被用来区分传递函数中的至少两个。每个传递函数被配置成将表示外部噪声的噪声信号转换为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的外部噪声的估计噪声信号，或者被配置成将表示待通过耳机再现的声音的内容音频信号转换为表示到达耳膜的声音的估计音频信号。
在步骤305，通过将选择的传递函数应用于噪声信号或内容音频信号来计算估计信号。
在步骤307，至少基于估计信号来得出用于噪声补偿的增益。方法300在步骤309结束。
图4是示出根据一个实施方式的用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置400的框图。
如图4所示，音频处理装置400包括噪声补偿单元401、主动噪声消除单元402、混合器403、选择器406、麦克风407以及检测器408。噪声补偿单元401、主动噪声消除单元402以及混合器403具有分别与噪声补偿单元201、主动噪声消除单元202及混合器203相同的功能，因而在此处将不详细描述噪声补偿单元401、主动噪声消除单元402以及混合器403。
在图4所示的实施方式中，作为依赖性5的示例，每个传递函数405被配置成将表示外部噪声的噪声信号转换为估计噪声信号，该估计噪声信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的外部噪声。选择器406被配置成基于外部噪声相对于面向耳膜的耳杯的方向性来选择传递函数。
作为依赖性8的示例，每个传递函数405被配置成将表示外部噪声的噪声信号转换为估计噪声信号，该估计噪声信号被假定为表示到达佩戴耳机的收听者的耳膜的外部噪声。选择器406被配置成基于外部噪声相对于面向耳膜的耳杯的方向性和噪声信号的水平来选择传递函数。
麦克风407被配置成记录外部噪声。检测器408被配置成基于麦克风407的输出来检测方向性。为了检测方向性，可以采用用于检测声源的到达方向(DOA)的各种技术。可以使用类似广义互相关相位变换(GCC-PHAT)、可控响应功率相位变换(SRP-PHAT)、多信号分类(MUSIC)的DOA算法，或者任何其他适当的DOA估计算法。
图5是示出根据一个示例实施方式的进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法500的流程图。
如图5所示，方法500从步骤501开始。在步骤502-1，通过至少一个麦克风记录外部噪声。在步骤502-2，基于麦克风的输出来检测外部噪声相对于面向耳膜的耳杯的方向性。在步骤503，基于外部噪声的方向性和/或噪声信号的水平来选择多个传递函数之一。每个传递函数被配置成将噪声信号转换为估计噪声信号，该估计噪声信号被假定为表示到达耳膜的外部噪声。步骤505和步骤507具有分别与步骤305和步骤307相同的功能，因此在此处未详细地描述步骤505和步骤507。方法500在步骤509结束。
在结合图2和图4描述的实施方式中，在考虑到依赖性的情况下计算估计噪声信号或估计音频信号。在对这些实施方式的进一步的修改中，可以在考虑到依赖性的情况下计算估计噪声信号和估计音频信号二者。选择器被配置成基于与外部噪声和/或内容音频信号有关的至少一个特征从传递函数中选择用于将噪声信号转换为估计噪声信号的传递函数，并且被配置成基于与外部噪声和/或内容音频信号有关的至少一个特征从传递函数中选择用于将内容音频信号转换为估计音频信号的另一传递函数。噪声补偿单元被配置成通过将选择的传递函数应用于噪声信号来计算估计噪声信号，并且被配置成通过将所选择的另一传递函数应用于内容音频信号来计算估计音频信号。噪声补偿单元还被配置成基于估计噪声信号和估计音频信号得出增益。
在结合图3和图5描述的示例实施方式中，在考虑到依赖性的情况下计算估计噪声信号或估计音频信号。在对这些实施方式的进一步的修改中，可以在考虑到依赖性的情况下计算估计噪声信号和估计音频信号二者。选择的步骤例如可以包括基于与外部噪声和/或内容音频信号有关的至少一个特征从传递函数中选择用于将噪声信号转换为估计噪声信号的传递函数，并且基于与外部噪声和/或内容音频信号有关的至少一个特征从传递函数中选择用于将内容音频信号转换为估计音频信号的另一传递函数。计算的步骤例如可以包括通过将选择的传递函数应用于噪声信号来计算估计噪声信号，并且通过将所选择的另一传递函数应用于内容音频信号来计算估计音频信号。得出的步骤例如可以包括基于估计噪声信号和估计音频信号得出增益。
在对上述实施方式的进一步修改中，可以存在下述增强模式：在该增强模式下执行选择传递函数的功能以及与选择有关的功能，例如结合实施方式描述的检测、得出及计算。可以响应于启用指示进入增强模式。例如，可以通过对模式开关的用户操作来触发该启用指示，以便启用用于混合主动噪声消除和噪声补偿的增强模式。在另一示例中，增强模式可以缺省是用于混合主动噪声消除和噪声补偿的唯一模式，并且一旦启用主动噪声消除和噪声补偿的特性，就启用增强模式。可以将启用指示实现为供接收的信号，或者供检查或检测的状态或条件。
图6是示出根据一个示例实施方式的具有混合主动噪声消除和噪声补偿的耳机的非限制性示例配置的示意图。
图6在部分(A)中示出了耳机。耳机包括根据上文中描述的示例实施方式的左侧音频处理装置603和右侧音频处理装置601。音频处理装置601与右侧耳杯602关联，并且左侧音频处理装置603与左侧耳杯604关联。尽管耳机被示出为经由电缆接收音频信号，但是耳机也可以经由无线连接，例如蓝牙和WiFi，接收音频信号。
可以针对特定配置的耳机预先测量传递函数。所测量的传递函数能够被部署到相同配置的耳机中。配置包括用于出于噪声补偿的目的来捕捉噪声信号的麦克风相对于对应的耳膜或耳杯的位置关系。优选地，从测量到实际使用保持该位置关系稳定或者基本上固定，以利于提高估计的准确度。
图6在部分(B)、(C)及(D)中示出了麦克风的若干非限制性示例布置。
根据部分(B)中示出的布置，麦克风605是例如内嵌麦克风，并且被布置在三个电缆的接合处附近。易于保持该位置的稳定和实际使用与测量中的一致。
根据部分(C)中示出的布置，麦克风605例如耦接到、附接到或嵌入在连接左侧/右侧耳杯602与604的带中。易于保持该位置的稳定和实际使用与测量中的一致。
根据部分(D)中示出的布置，麦克风605和麦克风606分别耦接到、附接到或嵌入在左侧/右侧耳杯604和602中，并且分别与左侧/右侧音频处理装置603和601关联。易于保持该位置的稳定和实际使用与测量中的一致。
可以根据下面的方案来测量传递函数。假定传递函数模拟音频路径或噪声路径，并且依赖于特征。在测量中，针对特征的水平的每个组合，测量路径的至少一个响应，然后可以基于该响应得出传递函数。在保持该组合不变的要求下，可以在各种信号条件下测量路径的响应。例如，如果传递函数模拟噪声路径并且特征包括噪声信号的水平，则不能够改变用于测量的信号条件，这是因为噪声信号的水平固定。然而，如果传递函数模拟噪声路径并且特征是音频信号的水平，例如，可以改变噪声信号的水平，并且测量各种噪声信号情况下的响应。
可替代地，用于模拟噪声路径的传递函数可以包括模拟在主动噪声消除被禁止的情况下将由噪声信号表示的外部噪声传递到耳膜的路径的第一部分，和模拟主动噪声消除对路径造成的变化的第二部分。在禁止主动噪声消除的情况下测量第一部分。可以通过将在禁止主动噪声消除的情况下的测量结果与在启用主动噪声消除的情况下的测量结果进行比较来测量第二部分。
可替代地，用于模拟音频路径的传递函数可以包括模拟在主动噪声消除被禁止的情况下将内容音频信号变换为由内容音频信号表示的声音到达耳膜的版本的路径的第一部分，和模拟主动噪声消除对路径造成的变化的第二部分。在禁止主动噪声消除的情况下测量第一部分。可以通过将在禁止主动噪声消除的情况下的测量结果与启用主动噪声消除的情况下的测量结果进行比较来测量第二部分。
本文中所用的术语仅仅是为了描述特定实施方式的目的，而不意图限定示例实施方式。本文中所用的单数形式的"一"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文中明确地另行指出。还应理解，"包括"一词当在本说明书中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，以及/或者它们的组合。
以下的权利要求中的对应结构、材料、操作以及所有功能性限定的装置或步骤的等同替换，旨在包括任何用于与在权利要求中具体指出的其它单元相组合地执行该功能的结构、材料或操作。所给出的对示例实施方式的描述其目的在于示意和描述，并非是穷尽性的，也并非是要把本发明限定到所表述的形式对于所属技术领域的普通技术人员来说，在不偏离示例实施方式范围和精神的情况下，显然可以作出许多修改和变型。对实施方式的选择和说明，是为了最好地解释示例实施方式的原理和实际应用，使所属技术领域的普通技术人员能够明了，示例实施方式可以有适合所要的特定用途的具有各种改变的各种实施方式。
将描述下面的示例实施方式(分别被称为“EE”)。
EE1.一种用于进行耳机中的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置，包括：
选择器，被配置成基于外部噪声和表示待通过所述耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一；以及
噪声补偿单元，被配置成
通过将所选择的第一传递函数应用于第一音频信号来计算第二音频信号；以及
至少基于所述第二音频信号来得出用于所述噪声补偿的增益，以及
其中，所述至少一个特征能够被用来区分所述第一传递函数中的至少两个，每个所述第一传递函数被配置成将所述第一音频信号转换为所述第二音频信号，所述第二音频信号被假定为表示由所述第一音频信号表示的声音的到达佩戴所述耳机的收听者的耳膜的版本，并且所述第一音频信号是表示所述外部噪声的噪声信号和所述内容音频信号之一。
EE 2.根据EE1所述的音频处理装置，其中，所述至少一个特征包括在所述第一音频信号是所述噪声信号的情况下所述外部噪声相对于面向所述耳膜的耳杯的方向性、所述噪声信号的水平以及所述内容音频信号的水平的至少之一，以及
其中，在所述至少一个特征包括所述方向性的情况下，所述音频处理装置还包括：
至少一个麦克风，被配置成记录所述外部噪声；以及
检测器，被配置成基于所述麦克风的输出来检测所述方向性。
EE 3.根据EE1至2中的一项所述的音频处理装置，其中，所述第一音频信号是所述噪声信号，并且每个所述第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将由所述噪声信号表示的所述外部噪声传递到所述耳膜的路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述路径造成的变化的第二部分。
EE 4.根据EE 1至2中的一项所述的音频处理装置，其中，所述第一音频信号是所述内容音频信号，并且每个所述第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将所述内容音频信号变换为由所述内容音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本的路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述路径造成的变化的第二部分。
EE 5.根据EE1所述的音频处理装置，其中，所述选择器还被配置成基于所述外部噪声和所述内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第二传递函数之一，
其中，所述噪声补偿单元还被配置成
通过将所选择的第二传递函数应用于第三音频信号来计算第四音频信号，
其中，得出所述增益包括基于所述第二音频信号和所述第四音频信号来得出所述增益，以及
其中，用于选择所述第二传递函数的所述至少一个特征能够被用来区分所述第二传递函数中的至少两个，每个所述第二传递函数被配置成将所述第三音频信号转换为所述第四音频信号，所述第四音频信号被假定为表示由所述第三音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本，其中，所述第三音频信号是所述噪声信号和所述内容音频信号之一，并且所述第三音频信号不同于所述第一音频信号。
EE 6.根据EE 5所述的音频处理装置，其中，用于选择所述第二传递函数的所述至少一个特征包括在所述第三音频信号是所述噪声信号的情况下所述外部噪声相对于面向所述耳膜的耳杯的方向性、所述噪声信号的水平及所述内容音频信号的水平的至少之一，以及
其中，在用于选择所述第二传递函数的所述至少一个特征包括所述方向性的情况下，所述音频处理装置还包括：
至少一个麦克风，被配置成记录所述外部噪声；以及
检测器，被配置成基于所述麦克风的输出来检测所述方向性。
EE 7.根据EE 5至6中的一项所述的音频处理装置，其中，所述第一音频信号是所述噪声信号，并且每个所述第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将由所述噪声信号表示的所述外部噪声传递到所述耳膜的第一路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述第一路径造成的变化的第二部分，以及
其中，每个所述第二传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将所述内容音频信号变换为由所述内容音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本的第二路径的第三部分，和模拟所述主动噪声消除对所述第二路径造成的变化的第四部分。
EE 8.根据EE 1至7中的一项所述的音频处理装置，其中，所述选择器还被配置成响应于启用指示执行所述选择的操作，并且所述噪声补偿单元还被配置成响应于启用指示执行所述计算的操作和所述得出的操作。
EE 9.一种进行耳机中的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法，包括：
基于外部噪声和表示待通过所述耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一；
通过将所选择的第一传递函数应用于第一音频信号来计算第二音频信号；以及
至少基于所述第二音频信号来得出用于所述噪声补偿的增益，以及
其中，所述至少一个特征能够被用来区分所述第一传递函数中的至少两个，每个所述第一传递函数被配置成将所述第一音频信号转换为所述第二音频信号，所述第二音频信号被假定为表示由所述第一音频信号表示的声音的到达佩戴所述耳机的收听者的耳膜的版本，并且所述第一音频信号是表示所述外部噪声的噪声信号和所述内容音频信号之一。
EE 10.根据EE 9所述的信号处理方法，其中，所述至少一个特征包括在所述第一音频信号是所述噪声信号的情况下所述外部噪声相对于面向所述耳膜的耳杯的方向性、所述噪声信号的水平及所述内容音频信号的水平的至少之一，以及
其中，在所述至少一个特征包括所述方向性的情况下，所述方法还包括：
通过至少一个麦克风记录所述外部噪声；以及
基于所述麦克风的输出来检测所述方向性。
EE 11.根据EE9至10中的一项所述的信号处理方法，其中，所述第一音频信号是所述噪声信号，并且每个所述第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下用于将由所述噪声信号表示的所述外部噪声传递到所述耳膜的路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述路径造成的变化的第二部分。
EE 12.根据EE9至10中的一项所述的信号处理方法，其中，所述第一音频信号是所述内容音频信号，并且每个所述第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将所述内容音频信号变换为由所述内容音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本的路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述路径造成的变化的第二部分。
EE 13.根据EE9所述的信号处理方法，还包括，
基于所述外部噪声和所述内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第二传递函数之一；以及
通过将所选择的第二传递函数应用于第三音频信号来计算第四音频信号，
其中，得出所述增益包括基于所述第二音频信号和所述第四音频信号来得出所述增益，以及
其中，用于选择所述第二传递函数的所述至少一个特征能够被用来区分所述第二传递函数中的至少两个，每个所述第二传递函数被配置成将所述第三音频信号转换为所述第四音频信号，所述第四音频信号被假定为表示由所述第三音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本，其中，所述第三音频信号是所述噪声信号和所述内容音频信号之一，并且所述第三音频信号不同于所述第一音频信号。
EE 14.根据EE13所述的信号处理方法，其中，用于选择所述第二传递函数的所述至少一个特征包括在所述第三音频信号是所述噪声信号的情况下所述外部噪声相对于面向所述耳膜的耳杯的方向性、所述噪声信号的水平及所述内容音频信号的水平中至少之一，以及
其中，在用于选择所述第二传递函数的所述至少一个特征包括所述方向性的情况下，所述方法还包括：
通过至少一个麦克风来记录所述外部噪声；以及
基于所述麦克风的输出来检测所述方向性。
EE 15.根据EE13至14中的一项所述的信号处理方法，其中，所述第一音频信号是所述噪声信号，并且每个所述第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将由所述噪声信号表示的所述外部噪声传递到所述耳膜的第一路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述第一路径造成的变化的第二部分，以及
其中，每个所述第二传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将所述内容音频信号变换为由所述内容音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本的第二路径的第三部分，和模拟所述主动噪声消除对所述第二路径造成的变化的第四部分。
EE 16.根据EE9至15中的一项所述的信号处理方法，其中，响应于启用指示执行所述选择的步骤、所述计算的步骤以及所述得出的步骤。
EE 17.一种耳机，包括：
根据EE 1至7中的一项所述的第一音频处理装置，其与所述耳机的一个耳杯关联；以及
根据EE1至7中的一项所述的第二音频处理装置，其与所述耳机的另一耳杯关联。
EE 18.根据EE 17所述的耳机，还包括：
麦克风，所述麦克风被配置成捕捉所述噪声信号，并且所述麦克风适于被布置在相对于所述耳杯的固定位置处。

Claims (17)

1.一种用于进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的音频处理装置，包括：
选择器，被配置成基于外部噪声和表示待通过所述耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一；以及
噪声补偿单元，被配置成
通过将所选择的第一传递函数应用于第一音频信号来计算第二音频信号；以及
至少基于所述第二音频信号来得出用于所述噪声补偿的增益，以及
其中，所述至少一个特征能够被用来区分第一传递函数中的至少两个，每个第一传递函数被配置成将所述第一音频信号转换为所述第二音频信号，所述第二音频信号被假定为表示由所述第一音频信号表示的声音的到达佩戴所述耳机的收听者的耳膜的版本，并且所述第一音频信号是所述内容音频信号。
2.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中，所述至少一个特征包括所述噪声信号的水平和所述内容音频信号的水平中的至少之一。
3.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中，每个第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将所述内容音频信号变换为由所述内容音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本的路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述路径造成的变化的第二部分。
4.根据权利要求1所述的音频处理装置，其中，所述选择器还被配置成基于所述外部噪声和所述内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第二传递函数之一，
其中，所述噪声补偿单元还被配置成
通过将所选择的第二传递函数应用于第三音频信号来计算第四音频信号，
其中，得出所述增益包括基于所述第二音频信号和所述第四音频信号来得出所述增益，以及
其中，用于选择第二传递函数的所述至少一个特征能够被用来区分第二传递函数中的至少两个，每个第二传递函数被配置成将所述第三音频信号转换为所述第四音频信号，所述第四音频信号被假定为表示由所述第三音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本，其中，所述第三音频信号是所述噪声信号。
5.根据权利要求4所述的音频处理装置，其中，用于选择第二传递函数的所述至少一个特征包括所述噪声信号的水平、所述内容音频信号的水平、以及所述外部噪声相对于面向所述耳膜的耳杯的方向性中的至少之一，以及
其中，在用于选择第二传递函数的所述至少一个特征包括所述方向性的情况下，所述音频处理装置还包括：
至少一个麦克风，被配置成记录所述外部噪声；以及
检测器，被配置成基于所述麦克风的输出来检测所述方向性。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的音频处理装置，其中，所述选择器还被配置成响应于启用指示执行该选择操作，并且所述噪声补偿单元还被配置成响应于启用指示执行该计算操作和该得出操作。
7.一种进行耳机的混合主动噪声消除和噪声补偿的信号处理方法，包括：
基于外部噪声和表示待通过所述耳机再现的声音的内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第一传递函数之一；
通过将所选择的第一传递函数应用于第一音频信号来计算第二音频信号；以及
至少基于所述第二音频信号来得出用于所述噪声补偿的增益，以及
其中，所述至少一个特征能够被用来区分第一传递函数中的至少两个，每个第一传递函数被配置成将所述第一音频信号转换为所述第二音频信号，所述第二音频信号被假定为表示由所述第一音频信号表示的声音的到达佩戴所述耳机的收听者的耳膜的版本，并且所述第一音频信号是所述内容音频信号。
8.根据权利要求7所述的信号处理方法，其中，所述至少一个特征包括所述噪声信号的水平和所述内容音频信号的水平中的至少之一。
9.根据权利要求7所述的信号处理方法，其中，每个第一传递函数包括模拟在所述主动噪声消除被禁止的情况下将所述内容音频信号变换为由所述内容音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本的路径的第一部分，和模拟所述主动噪声消除对所述路径造成的变化的第二部分。
10.根据权利要求7所述的信号处理方法，还包括，
基于所述外部噪声和所述内容音频信号的至少之一的至少一个特征来选择多个第二传递函数之一；以及
通过将所选择的第二传递函数应用于第三音频信号来计算第四音频信号，
其中，得出所述增益包括基于所述第二音频信号和所述第四音频信号来得出所述增益，以及
其中，用于选择第二传递函数的所述至少一个特征能够被用来区分第二传递函数中的至少两个，每个第二传递函数被配置成将所述第三音频信号转换为所述第四音频信号，所述第四音频信号被假定为表示由所述第三音频信号表示的声音的到达所述耳膜的版本，其中，所述第三音频信号是所述噪声信号。
11.根据权利要求10所述的信号处理方法，其中，用于选择第二传递函数的所述至少一个特征包括所述噪声信号的水平、所述内容音频信号的水平、以及所述外部噪声相对于面向所述耳膜的耳杯的方向性中的至少之一，以及
其中，在用于选择第二传递函数的所述至少一个特征包括所述方向性的情况下，所述方法还包括：
通过至少一个麦克风来记录所述外部噪声；以及
基于所述麦克风的输出来检测所述方向性。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的信号处理方法，其中，响应于启用指示执行该选择步骤、该计算步骤以及该得出步骤。
13.一种耳机，包括：
作为根据权利要求1至5中的任一项所述的音频处理装置的第一音频处理装置，其与所述耳机的一个耳杯关联；以及
作为根据权利要求1至5中的任一项所述的音频处理装置的第二音频处理装置，其与所述耳机的另一耳杯关联。
14.根据权利要求13所述的耳机，还包括：
麦克风，所述麦克风被配置成捕捉所述噪声信号，并且所述麦克风适于被布置在相对于所述耳杯的固定位置处。
15.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被执行时使得处理器执行根据权利要求7-12中任一项所述的方法。
16.一种信号处理设备，包括：
处理器，以及
计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被执行时使得处理器执行根据权利要求7-12中任一项所述的方法。
17.一种信号处理装置，包括用于执行根据权利要求7-12中任一项所述的方法的部件。
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