CN109937579B - 入耳式有源降噪耳机 - Google Patents

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Abstract

一种有源降噪(ANR)耳机系统包括：反馈麦克风，用于检测噪声；反馈电路，用于响应于反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；电声驱动器，用于将抗噪声信号转换成声能；壳体，在到耳道的入口附近支撑反馈麦克风和驱动器；以及耳塞，用于将壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构并且定位壳体，以提供反馈麦克风和驱动器到第一耳朵的耳道的一致的声学耦合。声学耦合包括由壳体和耳塞的组合限定的空气管，空气管具有长度L和有效横截面积A，使得比率L/A小于0.6m‑1。

Description

入耳式有源降噪耳机
技术领域
本公开涉及一种入耳式有源降噪耳机。
背景技术
通过引用并入本文的美国专利8,682,001描述了入耳式有源降噪耳机的声学和人体工程学结构。该专利中描述的位于耳朵中的耳机的横截面视图在图1中示出。耳机10包括安装在壳体14中的电声换能器或驱动器12，壳体14具有前壳16和后壳18。耳塞20将壳体耦合到耳朵。在该申请中描述的一个特征是喷嘴22，该喷嘴22从由驱动器12的前侧上的前壳16限定的腔24伸入到用户的耳道中。当在具有不同耳朵解剖结构的不同用户之间进行比较时，这种喷嘴的声学质量充当声阻抗，该声阻抗从ANR的角度减小了这种耳机的总响应的变化。实现通过声学测量的响应的一致性是以性能为代价的，也就是说，可以提供的声音消除量受到损害，以便对不同的用户提供类似的响应。
要被插入一只耳朵中或位于一只耳朵上的元件被称为“耳机”。包括供一个人使用的两个耳机的系统被称为“一组耳机”或“头戴式耳机(headphone)”。“一组耳机还可以包括耳机之间的接线、通过有线或无线连接耦合到耳机的电子元件、诸如开关和显示器的用户接口元件、以及用于与诸如电话、对讲机和音乐播放器的信号源进行有线或无线连接的连接器或无线电。
发明内容
通过添加可以基于每个用户来改变ANR系统的滤波器参数的复杂信号处理，可以修改声学设计以提供更大的噪声消除，尽管这样的设计引起人与人之间的性能变化的增加。
通常，在一个方面，一种有源降噪(ANR)耳机系统包括：反馈麦克风，用于检测噪声；反馈电路，用于响应于反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；电声驱动器，用于将抗噪声信号转换成声能；壳体，在到耳道的入口附近支撑反馈麦克风和驱动器；以及耳塞，用于将壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构并且定位壳体以提供反馈麦克风和驱动器到第一耳朵的耳道的一致的声学耦合。声学耦合包括由壳体和耳塞的组合限定的空气管，空气管具有长度L和有效横截面积A，使得比率L/A小于0.6mm-1。
实现可以以任何组合包括以下中的一个或多个。壳体可以至少部分地限定前室，该前室包含反馈麦克风并且在一侧由驱动器的、声学地耦合到空气管的辐射表面来界定。耳塞可以从由壳体限定的前室的部分平滑地过渡到耳道中。壳体可以包括刚性喷嘴部分，耳塞可以包括终止于到耳道中的出口中的柔性喷嘴部分，壳体的刚性喷嘴部分和耳塞的柔性喷嘴部分构成空气管，以及空气管在反馈麦克风与出口之间的声阻抗由刚性喷嘴部分和柔性喷嘴部分的尺寸控制。麦克风可以位于壳体的刚性喷嘴部分内。驱动器可以位于壳体中的孔中，使得驱动器的辐射表面将声能直接提供到由耳塞限定的空气管中。麦克风可以位于空气管内。麦克风可以位于空气管的第一端处，第一端与空气管的第二端相对，驱动器在空气管的第二端处提供声能。
数字滤波器Kfb可以特定于当耦合到第一耳朵时驱动器与麦克风之间的个体化系统响应Gds，第一耳朵是个体地标识的人耳。可以基于第一耳朵为与数字滤波器之一相对应的标识而从多个存储的数字滤波器中选择数字滤波器Kfb。反馈电路可以在有限数目的频率处测量响应Gds，基于所测量的Gds来确定均衡器滤波器Knorm，将均衡器滤波器Knorm与固定滤波器Knom-fb组合以生成数字滤波器Kfb。每当耳机系统可以耦合到耳朵时，反馈电路可以测量Gds并且生成Kfb。
通常，在一个方面，配置用于在具有基于反馈的噪声消除电路的耳机中使用的反馈滤波器Kfb包括在第一处理器中：使得耳机的电声驱动器输出校准信号，在校准信号可以正在被输出的同时，从声学地耦合到驱动器的麦克风接收输出信号，基于校准信号和麦克风输出信号计算耳机的响应Gds，计算具有响应Kloop/Gds的目标滤波器并且确定将使得Kfb具有这样的响应的滤波器系数，以及将所确定的系数提供给噪声消除电路的信号处理器。
实现可以以任何组合包括以下中的一个或多个。将系数提供给信号处理器可以包括在处理器中：将系数存储在耳机的存储器中，确定耳机可以位于具有所测量的响应Gds的耳朵中，以及将系数从存储器加载到信号处理器中。处理器还可以确定耳机位于具有所测量的响应Gds的耳朵中，并且向认证程序提供认证信号。第一处理器和信号处理器可以被实现在单个处理设备中。
通常，在一个方面，一种有源降噪(ANR)耳机系统包括：反馈麦克风，用于检测噪声；数字反馈电路，用于响应于反馈麦克风而将滤波器应用于反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；电声驱动器，用于将抗噪声信号转换成声能；壳体，支撑反馈麦克风和驱动器并且将反馈麦克风维持在相对于驱动器的固定位置；定位和保持结构，用于将壳体物理地耦合到用户的外耳；以及耳塞，用于将反馈麦克风和驱动器声学地耦合到用户的耳道。耳塞和耳道形成前室，该前室包含反馈麦克风并且完全由耳塞的内表面、耳道的内表面、用户的耳鼓和驱动器的辐射表面来界定，并且在驱动器的辐射表面与耳道之间的由耳塞界定的空气管可以具有长度L与有效面积A的不大于0.6mm-1的比率。
通常，在一个方面，一种有源降噪(ANR)耳机系统包括：反馈麦克风，用于检测噪声；反馈电路，用于响应于反馈麦克风而将数字滤波器应用于反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；电声驱动器，用于将抗噪声信号转换成声能；壳体，支撑反馈麦克风和驱动器并且将反馈麦克风维持在相对于驱动器的固定位置；定位和保持结构，用于将壳体耦合到用户的外耳；以及耳塞，用于将反馈麦克风和驱动器耦合到用户的耳道。壳体的前壳、耳塞和耳道形成前室，该前室包含反馈麦克风并且由前壳的内表面、耳塞的内表面、耳道的内表面、用户的耳鼓和驱动器的辐射表面来界定。耳塞的内表面构成前室的不包括内表面耳道的界定表面的至少百分之二十。
优点包括通过将更可变的物理设计与针对产品在用户耳朵中的个体响应而定制的过滤器组合来提供改进的降噪。
上面提到的所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。根据说明书和权利要求，其他特征和优点将很清楚。
附图说明
图1和图3至图7各自示出了定位于耳朵中的耳机的从上方观察的横截面图。
图2A示出了有源降噪头戴式耳机的框图，并且图2B示出了对应于框图的等效电路模型。
具体实施方式
在上面提到的'001专利中描述的并且在图1中示出的喷嘴在一侧上的驱动器12和反馈或系统麦克风26与经由耳道30在另一侧上的鼓膜28之间以声学质量(即，空气管)的形式放置声阻抗(注意，相对于耳机的大小，实际的人耳道比图1所示的耳道长)。从驱动器到系统麦克风的响应、即“机器(plant)”的响应称为Gds。机器响应Gds在耳朵之间(即，在不同用户之间以及在一个用户的左耳和右耳之间)变化，并且适配之间(即，在同一耳朵中的重复适配之间)变化。变化量随着再现声音的频率而变化，并且在耳道共振附近趋于最大。在机器(特别是反馈麦克风26)与鼓膜之间具有很小阻抗的系统可以提供比具有更大阻抗的系统大的声势能噪声消除。然而，为了递送有效的消除，反馈环路需要具有扩展到Gds的变化很大的频率中的带宽。例如，期望反馈环路能够在高达4kHz的频率操作，但是在机器与鼓膜之间的阻抗很小的系统中的耳朵到耳朵的变化在2kHz可能超过10dB并且在4kHz可能超过20dB，要求反馈环路限制为在高达1.5kHz的频率之上操作以提供针对所有用户的稳定性能。为了比较，在适当地适配到耳朵时，图1所示的系统具有在2kHz为2dB并且在4kHz为7dB的耳朵到耳朵变化。
为了理解为什么喷嘴声学阻抗对声电势噪声消除和Gds变化都有影响，参见图2A和图2B。图2A是基于反馈的ANR头戴式耳机的框图，并且图2B是对应的等效电路。它们一起基于系统中不同关键点之间的所测量的频率响应来提供ANR系统的通用模型。还有其他更复杂的方法来对系统进行建模，但是图2A和图2B中的示例是足够的、简单的并且说明性的。每个Gxy项表示两个位置x和y处的声压之间的系统响应。模型中使用的位置是噪声源n、系统(反馈)麦克风s、驱动器d和耳朵e。反馈滤波器是Kfb，并且各种阻抗表示为Zlocation。从这个模型可以得出ANR耳罩或耳机的插入增益e/n为：
Figure GDA0002512481620000051
其中Δd是当向驱动器施加信号时耳朵处的压力与反馈麦克风处的压力之比(e/s)，并且Δn是当在外部施加噪声时相同的两点处的压力之比。可以将麦克风放置在佩戴者的耳道中，作为耳朵处的压力的量度。在这个等式中，Gne是由于耳机中存在耳机而产生的无源插入增益，并且方括号中的项是反馈系统提供的附加降噪。
可以看出，如果声学是理想的，使得在由驱动器或噪声激励时，由反馈麦克风检测到的声压完全对应于耳朵处的声压，则比率Δd/Δn＝1并且对插入增益的有效贡献是1/(1-GdsKfb)。为了最小化插入增益(最大化降噪)，希望最大化反馈环路增益带宽GdsKfb。然而，如果考虑非理想声学，其中Δd/Δn≠1与理想反馈系统相结合，其中GdsKfb接近无穷大(忽略稳定性，在极限中)，则对插入增益的有效贡献是1-Δd/Δn，声势能噪声消除。为了使该项最大化，需要Δd＝Δn。
接下来，考虑喷嘴声学阻抗对Δd和Gds的变化两者的影响。图2B示出了用于耦合到耳朵的耳机的声学的集总参数简化电路模型。在该阻抗类比模型中，流过元件的变量对应于声学体积速度，并且跨元件而出现的变量对应于声压，并且施加到驱动器、反射到声学元件的电压表现为电流源。参见例如Acoustics,Leo L.Beranek,American Institute ofPhysics,1954,1986。该模型包括用于耳机的诺顿等效电路，包括驱动器的机械和电性能以及耳机结构中的任何端口的声学效应(参见例如美国专利7,916,888，其通过引用并入本文)。这些效应组合成阻抗Zearphone。耳机的输出体积速度在包含在其前腔中的空气体积(声学顺应性)Zfrontcav与连接到耳道的由串联声学质量和电阻Znozzle表示的喷嘴之间进行划分。然后，喷嘴连接到耳道Zcanal，在低频率建模为顺应性(如图所示)并且大于约1kHz由波导梯形网络(未示出)建模，接着是表示鼓膜的串联电阻和顺应性Zeardrum。从这个模型可以看出，如果Znozzle大，则它将使来自反馈麦克风的信号对耳道和耳膜的声学变化不太敏感，导致Gds主要取决于Zearphone、Zfrontcav和Znozzle的相互作用。这减少了Gds的变化，使得设计宽带反馈环路GdsKfb变得更容易。然而，在大Znozzle的情况下，在喷嘴阻抗与耳道的阻抗之间产生压力划分，特别是包括由电路中所示的顺应性(电容器)表示的描述耳道体积和鼓膜阻抗的低阶项。这种划分导致Δd增加，从而降低了声势能噪声消除。
针对稳定性而设计反馈环路需要将Kfb滤波器与机器Gds相匹配以实现可接受的环路增益KfbGds。对于耳罩式或贴耳式耳机设计，在小的机器到耳朵阻抗的情况下，每次佩戴头戴式耳机或者用户针对舒适度而调节耳罩的位置时Gds都改变，因此实现宽带反馈环路所需要的反馈环路滤波器Kfb需要不断适应。然而，连续自适应反馈控制器将是复杂的、昂贵且耗电的。更常见的解决方案是限制反馈环路的带宽。如本领域技术人员将理解的，可以在头戴式耳机中使用的其他滤波器(诸如用于前馈麦克风的Kff和用于使输入音频信号相等的Keq)将被改变以适应Kfb的定制。
图1的示例中的耳机被设计为提供被选择为平衡势能消除与提供具有固定Kfb的一致性能的阻抗，尽管耳朵到耳朵和适配到适配存在变化。主导阻抗的声学质量可以表征为喷嘴的长度与其面积之比L/A。当注意到针对L和A的特定值时，使用几何测量。具体地，L被视为从驱动器附近的喷嘴的起点到安装在耳机上的耳塞的末端的长度。A从该区域中的体积除以L的CAD计算得出，但是可以具体地取决于喷嘴的规律性来测量。有效L/A值也可以从声学测量中得出，但是这些将受到最终影响，导致相同设计的某些不同值。图3示出了具有更短更宽的喷嘴122的设计。喷嘴122的L/A提供比图1中略低的阻抗。此外，反馈麦克风移动到喷嘴中，进一步降低了麦克风与耳道之间的阻抗。
降低L/A阻抗提供了更好的最大势能消除，但是增加的耳朵到耳朵的变化意味着固定的Kfb滤波器不再可行。图1所示的设计还包括从耳塞20延伸的定位和保持结构，其在2011年6月28日提交的美国专利8,737,669中进一步详细描述，并且该专利通过引用并入本文。该定位和保持结构包括搁置在外耳34的碗中的本体32、跟随反螺旋38的弯曲的臂36、以及围绕喷嘴22而密封耳道30的入口的凸缘40。每只耳朵都是独特的；耳道的“入口”指的是外耳的碗过渡到耳道的开口直到肉体转角(大多数耳朵)进入耳道的耳管的其余部分的位置(第一弯曲)的区域。在所示配置中，尖端也延伸喷嘴并且有助于限定阻抗的L/A比率。虽然图3的缩短且加宽的喷嘴122或图4中的完全没有喷嘴增加了耳朵到耳朵变化，但是当它与图1的耳机的定位和保持结构相结合时(适用于新的喷嘴尺寸)，对于给定耳朵中的适配实现了可重复的适配到适配定位。结果，Gds响应从一只耳朵到另一只耳朵变化很大，但是在一只耳朵中从适配到适配变化非常小。这意味着对应的Kfb可以每只耳朵确定一次。在2016年1月12日提交的共同未决的专利申请14/993,329中描述了通过使耳朵与预定的Kfb相匹配来确定和加载适当的预定Kfb的过程，该申请的全部内容通过引用并入本文。实际上，本申请中描述的通过紧密声学耦合和定制Kfb滤波器实现高消除的声学也提高了这种耳朵标识过程的准确性，因为它们增加了耳朵到耳朵的Gds变化量。它们还使得个体耳朵能够被标识到这样的程度，使得其可以用于生物特征认证。特别地，所确定的Gds或Kfb的一个或多个共振或其他频率响应特征的位置可以用作耳朵的唯一数字签名。存在于这种共振的位置的熵可以通过让用户在标识期间说话并且使用语音中的共振峰的位置作为另外的标识标记来得到增强。
由于这种设计导致仅在耳朵之间变化并且在适配之间不变化的Gds，因此它可以与可定制的数字ANR系统一起使用以提供针对给定用户提供最大性能的ANR头戴式耳机。如上所述，提供具有动态变化的反馈环路滤波器Kfb的ANR头戴式耳机是困难且昂贵的；然而，针对给定用户提供可以每只耳朵设置一次以使用定制Kfb的耳机现在是可行的。如美国专利8,073,150和8,073,151中所述的高度可配置的数字信号处理器可以在初始设置点配置，以找到针对给定用户的耳朵提供最大消除的一组滤波器系数。如本领域普通技术人员鉴于本公开的益处而理解的，给出机器的知识和期望的机器响应，可以采用各种方法来初始生成定制反馈和/或前馈控制器。在一个示例中，采用以下过程：
a)头戴式耳机连接到计算设备，诸如运行配置应用程序的移动电话。
b)当通过应用程序中的配置代码被命令时，校准信号由驱动器输出并且由麦克风捕获；然后，针对每个耳塞单独的麦克风信号或者麦克风和驱动器信号两者被提供给应用程序。
c)应用程序根据由头戴式耳机提供的信号计算Gds，或者可选地将信号上传到进行计算的远程服务器。
d)应用程序或服务器具有目标环路增益Kloop，该增益被预设为最适合耳塞的声学并且提供适当的余量，允许在给定耳朵内的适配到适配变化。该目标可以随时间基于客户满意度反馈来调节。
e)应用程序或服务器计算目标Kloop/Gds，并且然后运行很多已知例程中的任何一个以确定限定Kfb的滤波器系数以实现它(例如，由马萨诸塞州Natick的MathWorks发布的用于其Matlab软件的例程invfreqz.m)。
f)在将这些系数分解为DSP中的最佳实现之后，应用程序或服务器将它们传送到头戴式耳机的处理器以将它们加载到DSP中并且存储以用于将来使用。
在一些示例中，适配过程测量Gds的一部分(仅在变化很高的频率下)并且使用这些来确定均衡器Knorm。所得到的Gds*Knorm将具有足够小的变化，使得可以使用预先设计的标称固定Knom-fb，使得Kfb实际上变为Knorm*Knom-fb。如果变化Knorm均衡是简单的，诸如强耳道共振的中心频率，则可以使用诸如对反馈麦克风信号进行带通处理以仅包括相关频率范围上的信号并且计数该信号的过零点等信号处理方法。这种方法足够简单使得其可以用于连续适应。如果变化更复杂，则每次将耳机适配到耳朵时，可以播放短而舒适的耳朵标识声音；这可以手动触发或借助于检测耳机已经被佩戴的一些传感器来触发，诸如美国专利8,238,567或共同未决的申请15/189,649，其全部内容通过引用并入本文。响应于该耳朵标识声音，反馈麦克风信号中处于不同频率的信号电平然后用于确定适当的Knorm，借助于诸如应用于索引一组可能的Knorm系数集的反馈麦克风信号的FFT的散列函数。可以使用神经网络来确定从反馈麦克风信号的FFT到Knorm系数集的有效映射。这种方法进一步消除了由于适配到适配变化以及在若干个体之间共享耳机而导致的性能的任何不稳定性或缺失。利用与头戴式耳机相配对的足够强大的设备，可以每次执行完整的Kfb到Kloop/Gds滤波算法，或者可想到的是，计算可以全部在头戴式耳机本身中而不是在所连接的计算设备中进行。
可以以若干方式表征图3所示的设计。如上所述，主要目标是减小机器与耳道之间的阻抗，并且这通过降低喷嘴122的L/A比率来完成。较短的喷嘴长度和较宽的喷嘴面积两者导致这样的改进。最终，目标是将驱动器与耳道紧密耦合。通常，虽然图1的设计提供0.8mm-1的L/A，但L/A小于0.6mm-1的设计提供期望的耦合。对于与图1相同的喷嘴面积(15mm2)，8.5mm的长度将起作用，如图3所示。对于图1中的喷嘴长度(12mm)，该面积需要为20mm2。使用比图1既更短又更宽的喷嘴可以使L/A阻抗更低，部分地通过使用非常小的驱动器212并且将其移动到喷嘴中，诸如如图4所示，其基于长度为4mm并且面积为12.6mm2的原型，L/A比为0.32mm-1。例如，这种小型驱动器在2016年6月14日提交的共同未决的专利申请15/182,039中描述，该专利的全部内容通过引用并入本文。图5示出了另一设计，其中驱动器212直接射入耳道中而没有喷嘴，并且反馈麦克风26直接位于驱动器前方。在这种情况下，L/A实际上为零。注意，在长度为L并且有横效截面积为A的喷嘴尺寸的情况下，声学质量为ρ×L/A，其中ρ为空气密度，并且阻抗为jω×ρ×L/A。
除了L/A质量之外，从驱动器腔到喷嘴以及从喷嘴到耳道的过渡也强加阻抗，并且这些阻抗可以通过平滑过渡来减小，如图6所示。有多种方法可以平滑前腔24与耳道30之间的过渡。在一个示例中，经修改的耳塞220的凸缘部分240的横截面形状被修改以更好地匹配个体人耳的解剖结构。不是如图1和2所示那样以小于耳道入口的椭圆形结束，而是将凸缘的端部加宽和变薄，使得其接触耳道的侧壁，并且逐渐变细，在其末端处具有最小的珠子(bead)。通过“平滑过渡”意味着过渡的一侧上的较小面积(诸如尖端的末端中的横截面积)与耳道的入口的较大横截面积之比的大的值。该比率的理想值是1，这将是一个完全平滑的过渡。对于图1的设计，尖端的末端处的横截面积为15mm2，并且对于0.4的比率，耳道的入口处的平均横截面积为38mm2。耳机设计中的其他面积过渡也强加阻抗；例如，为了减小阻抗，耳塞220的尖端的内孔242与喷嘴122的内孔相匹配，具有台阶244，使得两个部分的内部形成平滑的通路。还可以修改耳机以提供平滑过渡。作为一个示例，如图5所示，驱动器被重新定位，使得隔膜与喷嘴122的边缘共面地终止。
如图7所示，可以完全消除喷嘴和壳体的前腔，仅留下耳塞以将驱动器耦合到耳道并且限定前腔的边界。采用这种结构，通常由壳体和喷嘴提供的耳机的前腔324仅仅是耳塞和耳道内的体积。耳塞320由在内孔处足够硬的材料制成，以针对挤压相当好地维持其形状，使得当耳机插入耳朵时前腔不塌陷，同时在凸缘处足够薄以提供从耳塞的内表面到耳道的内表面的平滑过渡。
将驱动器耦合到耳道以提供机器与鼓膜之间的最小阻抗可以与系统麦克风26的更有效定位相结合，也在图5和图6中示出。针对位置和取向来定位系统麦克风要求系统设计者在最大化声势能消除与反馈环路带宽之间进行权衡。为了最大化声势能消除，麦克风应当被定位为尽可能准确地捕获耳鼓的实际位置处的声音(减小Δd/Δn)——这通常意味着距离驱动器更远，朝向或进入耳道中，以便减小反馈麦克风与鼓膜之间的喷嘴阻抗。然而，最大化反馈环路带宽需要最小化GdsKfb中的非最小相位，这通过以下方式来实现：靠近驱动器来定位麦克风，以最小化抗噪声声音的生成与残留噪声的检测之间的时间延迟，以及最小化由数字反馈系统引入的任何延迟，如美国专利8,073,150中所描述的。利用能够被改变以实现与Gds相匹配的Kfb的反馈控制器的足够低延迟的数字实现，可以通过将麦克风定位在喷嘴的耳道末端中或处来产生最佳的声势能噪声消除。
已经描述了很多实现。然而，应当理解，在不脱离本文中描述的发明构思的范围的情况下，可以进行另外的修改，因此，其他实施例也在所附权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种有源降噪ANR耳机系统，包括：
反馈麦克风，用于检测噪声；
反馈电路，用于响应于所述反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于所述反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；
电声驱动器，用于将所述抗噪声信号转换成声能；
壳体，在到耳道的入口附近支撑所述反馈麦克风和所述电声驱动器，所述壳体包括刚性喷嘴部分；以及
耳塞，用于将所述壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构，并且定位所述壳体以提供所述反馈麦克风和所述电声驱动器到所述第一耳朵的所述耳道的一致的声学耦合，所述耳塞包括终止于到所述耳道中的出口中的柔性喷嘴部分；
其中所述声学耦合包括由所述壳体和所述耳塞的组合限定的空气管，所述空气管具有长度L和有效横截面积A，使得比率L/A小于0.6mm-1，
其中所述壳体的所述刚性喷嘴部分和所述耳塞的所述柔性喷嘴部分构成所述空气管，并且
其中所述反馈麦克风位于所述壳体的所述刚性喷嘴部分内。
2.根据权利要求1所述的耳机系统，其中
所述壳体至少部分地限定前室，所述前室包含所述反馈麦克风并且在一侧由所述电声驱动器的、声学地耦合到所述空气管的辐射表面来界定。
3.根据权利要求2所述的耳机系统，其中
所述耳塞从由所述壳体限定的所述前室的部分平滑地过渡到所述耳道中。
4.根据权利要求1所述的耳机系统，其中
所述电声驱动器位于所述壳体中的孔中，使得所述电声驱动器的辐射表面将声能直接提供到由所述耳塞限定的所述空气管中。
5.根据权利要求1所述的耳机系统，其中所述反馈麦克风位于所述空气管内。
6.根据权利要求1所述的耳机系统，其中所述反馈麦克风位于所述空气管的第一端处，所述第一端与所述空气管的第二端相对，所述电声驱动器在所述第二端处提供所述声能。
7.根据权利要求1所述的耳机系统，其中
所述数字滤波器Kfb特定于当耦合到所述第一耳朵时所述电声驱动器与所述反馈麦克风之间的个体化系统响应Gds，所述第一耳朵是个体地标识的人耳。
8.根据权利要求7所述的耳机系统，其中
所述数字滤波器Kfb是基于所述第一耳朵为与多个存储的数字滤波器之一相对应的标识，而从所述数字滤波器中选择的。
9.根据权利要求7所述的耳机系统，其中
所述反馈电路被配置为：
在有限数目的频率处测量所述响应Gds，
基于所测量的Gds来确定均衡器滤波器Knorm，
将所述均衡器滤波器Knorm与固定滤波器Knom-fb组合，以生成所述数字滤波器Kfb。
10.根据权利要求9所述的耳机系统，其中所述反馈电路被配置为每当所述耳机系统耦合到耳朵时测量Gds并且生成Kfb。
11.一种配置用于在耳机中使用的反馈滤波器Kfb的方法，所述耳机具有基于反馈的噪声消除电路，所述方法包括：
在第一处理器中，
使得所述耳机的电声驱动器输出校准信号；
在所述校准信号正在被输出的同时，从声学地耦合到所述电声驱动器的麦克风接收输出信号；
基于所述校准信号和所述输出信号，来计算所述耳机的响应Gds；
计算具有响应Kloop/Gds的目标滤波器，并且确定将使得Kfb具有这样的响应的系数，其中所述Kloop是目标环路增益；以及
将所确定的系数提供给所述噪声消除电路的信号处理器，
壳体支撑所述反馈麦克风和所述电声驱动器，所述壳体包括刚性喷嘴部分，并且所述反馈麦克风位于所述壳体的所述刚性喷嘴部分内。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述系数提供给所述信号处理器包括在所述处理器中：
将所述系数存储在所述耳机的存储器中，
确定所述耳机位于具有所测量的所述响应Gds的耳朵中，以及
将所述系数从所述存储器加载到所述信号处理器中。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括在所述处理器中：
确定所述耳机位于具有所测量的所述响应Gds的耳朵中，以及
向认证程序提供认证信号。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一处理器和所述信号处理器被实现在单个处理设备中。
15.一种有源降噪ANR耳机系统，包括：
反馈麦克风，用于检测噪声；
数字反馈电路，用于响应于所述反馈麦克风而将滤波器应用于所述反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；
电声驱动器，用于将所述抗噪声信号转换成声能；
壳体，支撑所述反馈麦克风和所述电声驱动器，并且将所述反馈麦克风维持在相对于所述电声驱动器的固定位置，所述壳体包括刚性喷嘴部分；
定位和保持结构，用于将所述壳体物理地耦合到用户的外耳；以及
耳塞，用于将所述反馈麦克风和所述电声驱动器声学地耦合到所述用户的耳道，所述耳塞包括终止于到所述耳道中的出口中的柔性喷嘴部分；
其中所述耳塞和所述耳道形成前室，所述前室包含所述反馈麦克风并且完全由所述耳塞的内表面、所述耳道的内表面、所述用户的耳鼓和所述电声驱动器的辐射表面来界定，并且
在所述电声驱动器的所述辐射表面与所述耳道之间的、由所述耳塞界定的空气管具有长度L与有效面积A的不大于0.6mm-1的比率，
其中所述壳体的所述刚性喷嘴部分和所述耳塞的所述柔性喷嘴部分构成所述空气管，并且
其中所述反馈麦克风位于所述壳体的所述刚性喷嘴部分内。
16.一种有源降噪ANR耳机系统，包括：
反馈麦克风，用于检测噪声；
反馈电路，用于响应于所述反馈麦克风而将数字滤波器应用于所述反馈麦克风的输出，以产生抗噪声信号；
电声驱动器，用于将所述抗噪声信号转换成声能；
壳体，支撑所述反馈麦克风和所述电声驱动器，并且将所述反馈麦克风维持在相对于所述电声驱动器的固定位置，所述壳体包括刚性喷嘴部分；
定位和保持结构，用于将所述壳体耦合到用户的外耳；以及
耳塞，用于将所述反馈麦克风和所述电声驱动器耦合到所述用户的耳道，所述耳塞包括终止于到所述耳道中的出口中的柔性喷嘴部分；
其中所述壳体的前壳、所述耳塞和所述耳道形成前室，所述前室包含所述反馈麦克风并且由所述前壳的内表面、所述耳塞的内表面、所述耳道的内表面、所述用户的耳鼓和所述电声驱动器的辐射表面来界定，并且
所述耳塞的所述内表面构成所述前室的不包括内表面耳道的界定表面的至少百分之二十，
其中所述壳体的所述刚性喷嘴部分和所述耳塞的所述柔性喷嘴部分构成空气管，并且
其中所述反馈麦克风位于所述壳体的所述刚性喷嘴部分内。
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