CN112640485B - 有源噪声控制系统的自动校准 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校准耳朵装置的基于反馈的噪声消除系统的方法，其可涉及：获得所述耳朵装置的经测量器件响应；获得参考器件响应值；及确定所述参考器件响应值与对应于所述经测量器件响应的值之间的器件响应变化。所述方法可涉及：获得所述耳朵装置的经测量耦合器响应；获得参考耦合器响应值；及确定所述参考耦合器响应值与对应于所述经测量耦合器响应的值之间的耦合器响应变化。所述方法可涉及：至少部分基于所述器件响应变化及所述耦合器响应变化确定麦克风信号增益校正因子；及将所述麦克风信号增益校正因子应用到经输入到所述基于反馈的噪声消除系统的反馈环路的耳朵装置麦克风信号。

Description

有源噪声控制系统的自动校准
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2018年8月2日申请的第62/713,643号美国临时专利申请案及2019年6月5日申请的第62/857,751号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案特此以其全文引用方式并入。
技术领域
本发明涉及处理音频数据。特定来说，本发明涉及校准基于反馈的有源噪声控制(ANC)系统。
背景技术
使用例如耳机及耳塞(或入耳式耳机)的音频装置已变得极其常见。此类音频装置在本文中可称为“耳朵装置”。一些耳朵装置能够实施基于反馈的ANC系统。ANC系统可能够通过加入已经专门经设计以消除非所要声音的第二声音来减少非所要声音，所述非所要声音在本文中可称为“干扰”。第二声音可为干扰的反相表示。尽管当前开发的ANC系统可提供令人满意的性能，但提供具有经改进ANC系统的音频装置将是有利的。
发明内容
揭示的一些实施方法涉及用于校准例如耳塞或耳机的耳朵装置的基于反馈的噪声消除系统的方法。此类校准方法可例如经实施作为制造耳朵装置的工艺的部分。
一些此类实施方案涉及获得所述耳朵装置的经测量器件(plant)响应。举例来说，此类实施方案可涉及从测试夹具获得所述经测量器件响应。所述经测量器件响应可包含包括扬声器驱动器及耳朵装置麦克风的耳朵装置的电路系统及声学响应。一些此类实例可涉及获得参考器件响应值。所述参考器件响应值可例如基于多个耳朵装置的响应且可在根据本文中揭示的方法校准特定耳朵装置之前获得。此类实例可涉及确定所述参考器件响应值与对应于所述经测量器件响应的值之间的器件响应变化。
一些此类实例涉及获得所述耳朵装置的经测量耦合器响应。所述经测量耦合器响应可包含从所述扬声器驱动器到测试夹具麦克风的响应，包含与所述扬声器驱动器相关的电路系统及声学响应。一些此类实例可涉及获得参考耦合器响应值。所述参考耦合器响应值可在根据本文中揭示的方法校准特定耳朵装置之前获得。此类实例可涉及确定所述参考耦合器响应值与对应于所述经测量耦合器响应的值之间的耦合器响应变化。
一些实施方案可涉及至少部分基于所述器件响应变化及所述耦合器响应变化确定麦克风信号增益校正因子以补偿所述耳朵装置的所述麦克风的变化。一些此类实施方案可涉及将所述麦克风信号增益校正因子应用到经输入到所述基于反馈的噪声消除系统的反馈环路的耳朵装置麦克风信号。
揭示的一些实施方案具有潜在优点。在一些实例中，耳朵装置的一或多个组件可具有例如在容差范围内改变的特性。此类组件可包含扬声器驱动器及麦克风。以每单元为基础将此类组件的变化考虑在内可增强耳朵装置提供的ANC的量。一些实施方案可提供一种校准耳朵装置的基于反馈的噪声消除系统的自动化过程，其将每一耳朵装置的测量变化考虑在内。一些此类实施方案涉及通过将例如每一耳朵装置的扬声器驱动器、麦克风及/或其它组件的组件的测量频率相依变化考虑在内来校准耳朵装置的基于反馈的噪声消除系统。如相较于涉及调整在ANC在其中有效的整个频率范围内恒定的组件的整体增益设置的校准方法，此类实施方案可提供优点。一些此类实施方案可确保ANC系统在其指定操作容差内操作且这些容差可被最小化或减小。
在附图及下文描述中陈述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。将从描述、图式及权利要求书明白其它特征、方面及优点。应注意，附图的相对尺寸可能不是按比例绘制的。
附图说明
图1展示根据一个实例的ANC系统的块。
图2是展示能够实施本发明的各个方面的设备的组件的实例的框图。
图3是概述可由例如图2中展示的设备的设备执行的方法的一个实例的流程图。
图4展示根据一个实例的ANC系统及测试夹具的块。
图5展示安装在测试夹具上的耳朵装置的实例。
各个图中的相似参考符号及标示指示相似元件。
具体实施方式
以下描述涉及用于描述本发明的一些创新方面目的的特定实施方案，以及这些创新方面可经实施于其中的背景的实例。然而，本文中的教示可以各种不同方式应用。举例来说，虽然依据特定应用及环境描述了各种实施方案，但本文中的教示广泛适用于其它已知应用及环境。此外，所描述的实施方案可作为硬件、软件、固件、基于云的系统等至少部分经实施于各种装置及系统中。因此，本发明的教示不希望限于图中展示及/或本文中描述的实施方案，而是具有广泛适用性。
揭示的各种实施方案涉及用于例如耳机及耳塞的耳朵装置的有源噪声控制(ANC)方法。一些此类方法是适于高保真度耳机及耳塞应用的基于反馈的数字ANC方法。这些装置并入媒体音频输入信号，其可为音频、语音、或两者的组合。
图1展示根据一个实例的ANC系统的块。根据一些此类实施方案，图1的块可经由例如下文参考图2描述的控制系统的控制系统实施。控制系统可为或可包含耳朵装置的控制系统。举例来说，图1的块可经实施于明确出于产生ANC反相信号以及媒体输出信号的目的并入高速模/数(ADC)及数/模(DAC)转换器的数字集成电路上。然而，在其它例子中，本文中揭示的ANC方法可经由其它硬件及/或软件实施。在此实例中，在图1中仅展示了耳朵装置的单个例子(例如单个耳机耳罩或单个耳塞)的ANC系统100的块。根据此实例，耳朵装置的对应例子(例如对置耳罩或另一耳塞)包含相同ANC系统100。
图1中展示的大写字母变量表示其出现在其中的块的传递函数，而小写字母变量表示宽带增益校准项。器件块120包含驱动器125(在本文中还可称为“扬声器”或“换能器”)及麦克风130，在此实例中，麦克风130是内部麦克风。在此实例中，器件块120还包含图1中未展示的相关联电路系统，包含驱动器125的数/模转换器(DAC)及麦克风130的模/数转换器(ADC)。因此，器件响应P包含从驱动器到麦克风(包含DAC及ADC)的电声路径的响应。
内部麦克风130感测驱动器125与佩戴耳朵装置的人的耳朵之间的电声路径中的声学压力。通常在此电声路径中应用用于抵消干扰d的声学噪声消除。
根据此实施方案，控制滤波器115经配置以对来自媒体输入105的信号及由内部麦克风130提供的反馈信号135进行频谱整形。控制滤波器115的传递函数W提供此频谱整形。在此实例中，控制滤波器115是静态(非自适应)控制滤波器。然而，在其它实施例中，控制滤波器115可为自适应控制滤波器。
在此实例中，ANC系统100还包含将媒体信号105当作其输入且将其输出分流到求和块117的媒体滤波器110。在此实例中，增益m在媒体输入105被提供到媒体滤波器110之前被提供到媒体输入105。媒体滤波器110的传递函数B提供频谱整形。求和块117对控制滤波器105及媒体滤波器110的输出进行求和且将求和信号119提供到驱动器125。
在此ANC系统中存在两个重要的品质因数。第一个是排斥响应，其经测量作为从干扰d到输出e的传递函数，其中后者在图1中被展示为元素140。第二个是媒体响应，其经测量作为从媒体输入105到输出e的传递函数。
为了分析第一品质因数，系统通过对来自驱动器的干扰(在此情况中称为d’)的反相表示与来自环境的实际干扰d进行求和来实现声学消除。针对足够低的频率，可假定d＝d’，但针对较高频率，不能保证此恒等式。因而，例如这样的反馈ANC系统在其使声学通道中的噪声衰减的能力方面带宽受限。将ANC消除的此上限定义为消除带宽，将消除带宽标示为fBW。针对高于fBW的频率，无源隔离(例如可通过填充高品质耳机来提供)可在这些较高频率下提供衰减。
所以期望具有跨频率的大体均匀的环境噪声衰减，其中针对低频率(例如，针对低于1kHz的fBW)ANC可提供大部分衰减，且针对高于fBW的频率，无源衰减可提供外部噪声的衰减。因为图1中展示的实例是基于反馈的系统，所以通过反馈环路到达的信号119理想地相等但在低于fBW的相位上相反。排斥响应可依据对以分贝(dB)为单位的对数量值响应20*log10(Hrej(jω))进行测量。Hrej可被定义如下：
Figure GDA0002949181770000041
在等式1中，g表示应用到来自麦克风130的信号135的增益(如图1中展示)，且P表示器件块120的传递函数。增益g可被认为是与补偿麦克风130的灵敏度的变化相关联的增益。W’可被表达如下：
W’＝tW 等式2
在等式2中，t表示应用到控制滤波器115的增益(如图1中展示)。增益t可被认为是补偿扬声器驱动器125的变化的控制滤波器增益值。W表示控制滤波器115的传递函数。
因为最大化排斥量可为优选的，所以可期望增益因子g尽可能地提高开放环路响应PW’，以便朝向最大衰减驱动Hrej。然而，一个约束是，如果针对任何复频率，re{gPW'}＝-1，那么系统将不稳定。为了确保复频域开放环路响应的稳定性，重要的是gPW'>-1.0+0j，其中j＝√(-1)。通过对复开放环路响应执行奈奎斯特(Nyquist)分析来分析稳定性，其中仅需要控制滤波器系数W’及器件响应P的测量。控制滤波器115的传递函数W优选地经设计使得反相信号在驱动器125之后的声学求和点处呈现。此可通过朝向目标函数PW＝-1设计W来实现。因此，W理想地是P的量值逆，但应用低通响应以便实现高于fBW的环路闭合。
为了分析作为明确应用到媒体路径的量值响应的第二品质因数，可用代数方法表示媒体响应Hm，例如如下：
Figure GDA0002949181770000051
Figure GDA0002949181770000052
在等式3中，B表示负责将媒体音频直接传递到驱动器的高通滤波器。Hpassthru表示沿着包含媒体滤波器110及器件块120的路径的响应，而Hclosed loop表示沿着包含控制滤波器115及器件块120的路径的响应。B与ANC闭合环路响应Hclosed loop的组合在此实例中提供应用到媒体信号的整体响应。
因为在许多例子中，Hm的闭合环路响应部分仅工作以根据一些实例W消除低频率下的噪声，所以控制滤波器115的传递函数可经设计成大体上低通的。在此类实例中，Hclosed loop也将是低通的。因此，根据一些此类实例，B可经设计以用作低通Hclosed loop响应的互补高通，使得Hm在被应用到媒体路径信号时具有大体平坦的频率响应。在一些此类实施方案中，期望从媒体路径的目标响应移除的任何剩余非平坦特征可通过仅将额外上游滤波器应用到媒体路径来解决，其中此上游滤波器将补偿Hm中的非平坦响应。
本发明的一些新颖方面与图1中的增益值t、g及m的计算相关。在本说明书的上下文中，t、g及m全都基于对数值。t的对数值可在被应用到其按比例缩放的音频样本之前通过等式tlin＝10t/20转换成线性值。增益g及m的对数值可通过对应等式转换成线性值。
环路增益g及t的主函数用以：(1)最大化消除性能同时维持稳定性；及(2)补偿组件跨所制造的耳朵装置单元的变化。据发明者观察，在一些实例中，此类组件可促成多达6dB的增益的整体变化。发明者已确定，具有最大变化量的影响ANC的两个组件是驱动器125及麦克风130。根据揭示的一些实施方案，校准过程在制造过程期间设置增益g及t以便补偿跨耳朵装置(例如耳机)的每单元变化。
根据一些此类实例，针对在校准时位于制造线上的每一耳朵装置，测量器件响应p(n)。如本文中使用，术语“器件响应”是指从驱动器到麦克风的响应，包含ADC、DAC及此路径中的任何额外辅助电路系统。在一些此类实例中，还测量耦合器响应c(n)。如本文中使用，术语“耦合器响应”是指从驱动器(包含DAC)到测试夹具麦克风的响应。在一些例子中，耦合器响应可通过将耳朵装置安装在测试夹具上来获得，例如下文描述的测试夹具。因为测试夹具麦克风不会因耳朵单元的不同而不同，所以测试夹具麦克风用作可用于计算增益值t、g及m的参考点。在一些实例中，分析可在频域中执行。
图2是展示能够实施本发明的各个方面的设备的组件的实例的框图。在一些实施方案中，设备200可为或可包含在校准耳朵装置的过程期间(例如在制造过程期间)使用的计算机。在此实例中，设备200包含接口系统205及控制系统210。接口系统205可包含一或多个网络接口及/或一或多个外部装置接口(例如一或多个通用串行总线(USB)接口)。在一些实例中，接口系统205可包含控制系统210与存储器系统之间的一或多个接口，例如图2中展示的任选存储器系统215。然而，控制系统210可包含存储器系统。
控制系统210可例如包含通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、及/或离散硬件组件。在一些实施方案中，控制系统210可能够至少部分执行本文中揭示的方法。
本文中描述的一些或全部方法可由一或多个装置根据存储在一或多个非暂时性媒体上的指令(例如软件)执行。此类非暂时性媒体可包含例如本文中描述的存储器装置的存储器装置，包含(但不限于)随机存取存储器(RAM)装置、只读存储器(ROM)装置等。一或多个非暂时性媒体可例如驻存在图2中展示的任选存储器系统215中及/或控制系统210中。因此，本发明中描述的标的物的各个创新方面可经实施于其上存储有软件的一或多个非暂时性媒体中。软件可例如包含用于控制至少一个装置处理音频数据的指令。软件可例如可由例如图2的控制系统210的控制系统的一或多个组件执行。
图3是概述可由例如图2中展示的设备的设备执行的方法的一个实例的流程图。方法300的框，如同本文中描述的其它方法，不一定按所指示的顺序执行。此外，此类方法可包含比所展示及/或描述的更多或更少的框。
在此实例中，框305涉及获得耳朵装置的经测量器件响应。耳朵装置可例如为耳塞或耳机。此处，经测量器件响应包含从扬声器驱动器到耳朵装置麦克风的响应。经测量器件响应可包含包括扬声器驱动器及耳朵装置麦克风的耳朵装置的电路系统及声学响应。框305可例如涉及控制系统(例如图2的控制系统210)经由接口系统(例如图2的接口系统205)接收经测量器件响应。在一些实例中，框305可涉及从存储器获得经测量器件响应。在一些例子中，框305可涉及从测试夹具麦克风获得经测量器件响应。
根据此实例，框310涉及获得(例如，经由接口系统)参考器件响应值。在一些实例中，框310可涉及从存储器获得参考器件响应值。参考器件响应值可例如为基于多个耳朵装置的经测量器件响应的平均器件响应值。在一些例子中，在方法300的过程之前，可能已经计算了或以其它方式确定了平均器件响应值。
在此实施方案中，框315涉及确定(例如，由控制系统)参考器件响应值与对应于经测量器件响应的值之间的器件响应变化。在一些此类实例中，框315(或方法300的另一部分)可涉及计算参考器件响应值与对应于经测量器件响应的值之间的差值。
在一些实施方案中，框315可涉及在频域中执行计算。在一些此类实施方案中，对应于经测量器件响应的值可为在时域中测量的器件响应的频域表示。举例来说，对应于经测量器件响应的值可为上文引用的器件响应p(n)的傅里叶变换。
根据此实例，框320涉及获得耳朵装置的经测量耦合器响应。经测量耦合器响应可包含从扬声器驱动器到测试夹具麦克风的响应。因此，经测量耦合器响应可包含与扬声器驱动器相关的电路系统及声学响应。在一些实例中，框320可涉及从存储器获得经测量耦合器响应，而在一些例子中，框320可涉及从测试夹具麦克风获得经测量耦合器响应。
在此实施方案中，框325涉及获得参考耦合器响应值。在一些实例中，框325可涉及从存储器获得参考耦合器响应值。参考器件响应值可例如为基于多个耳朵装置的经测量耦合器响应的平均参考耦合器响应值。在一些例子中，在方法300的过程之前，可能已经计算了或以其它方式确定了平均耦合器响应值。
根据此实施方案，框330涉及确定(例如，由控制系统)参考耦合器响应值与对应于经测量耦合器响应的值之间的耦合器响应变化。在一些此类实例中，框330(或方法300的另一部分)可涉及计算参考耦合器响应值与对应于经测量耦合器响应的值之间的差值。在一些实施方案中，框330可涉及在频域中执行计算。在一些此类实施方案中，对应于经测量耦合器响应的值可为在时域中测量的耦合器响应的频域表示。举例来说，对应于经测量耦合器响应的值可为上文引用的耦合器响应c(n)的傅里叶变换。
根据此实例，框335涉及至少部分基于器件响应变化及耦合器响应变化确定麦克风信号增益校正因子以补偿耳朵装置的麦克风的变化。下文提供一些实例。在本发明中，将由于耳朵装置的麦克风中的变化被校准而应用的增益校正因子可称为g(i)，或简单地称为g。在此实施方案中，框340涉及将麦克风信号增益校正因子应用到经输入到基于反馈的噪声消除系统的反馈环路的耳朵装置麦克风信号。
在一些实例中，方法300可涉及至少部分基于对应于器件响应的值及麦克风信号增益校正因子确定控制滤波器增益值。控制滤波器增益值在本文中可称为t(i)，或简单地称为t。一些此类方法可涉及将控制滤波器增益值应用到输入到基于反馈的噪声消除系统的控制滤波器中的音频信号。
在揭示的一些方法中，确定控制滤波器增益值可涉及确定对应于多个耳朵装置的器件响应及反馈环路增益值的多个数据点的曲线拟合。在一些例子中，曲线拟合可为线性曲线拟合。举例来说，确定控制滤波器增益值可涉及将对应于器件响应的值乘以比例因子及加上偏差值。比例因子可对应于与线性曲线拟合对应的线的斜率。偏差值可对应于线的y截距。
图4展示根据一个实例的ANC系统及测试夹具的块。在此实例中，图4的系统400包含图1中展示的相同元件，其中添加了测试夹具405。此处，测试夹具405包含测试夹具麦克风410。因此，图4提供可用于确定耳朵装置的经测量耦合器响应c(n)的系统的实例。在此实例中，经测量耦合器响应c(n)包含从扬声器驱动器125到测试夹具麦克风410的响应，包含与扬声器驱动器125相关的电路系统及声学响应。在一些实例中，上文引用的对应于经测量耦合器响应的值可为经测量耦合器响应c的傅里叶变换，例如如下：
C＝FFT{c} 等式4
在等式4中，C表示图1及4中展示的耦合器响应。类似地，上文引用的对应于经测量器件响应的值可为经测量耦合器响应p的傅里叶变换，例如如下：
P＝FFT{p} 等式5
在等式5中，P表示图1及4中展示的器件响应。在此实例中，p及c两者都是具有最小相位特性的时域脉冲响应波形。
图5展示安装在测试夹具上的耳朵装置的实例。在此实例中，耳朵装置500是耳机。在图5中展示的实例中，耳罩502a经定位在测试夹具405的安装件505a上，且耳罩5025b经定位在测试夹具405的安装件505b上。安装件505a及505b可经设计以最小化其中耳罩502a及502b被安装在测试夹具405上的区域的周边周围的声学泄漏。在此实例中，耳机500经填补以便减少耳机500与测试夹具405之间的泄漏。根据此实施方案，测试夹具405具有用于每一耳罩的麦克风：安装件505a包含麦克风410a，且安装件505b包含麦克风410b。在此实例中，展示正传输左麦克风夹具信号515a的麦克风410a，且展示传输右麦克风夹具信号515b的麦克风410b。因此，麦克风410a及410b可用于获取上文引用的耦合器响应c。
如上文提及，在一些实例中，参考器件响应值可为基于多个耳朵装置的经测量器件响应(例如由例如测试夹具405的测试夹具测量的器件响应)的平均器件响应值。根据一些此类实例，参考器件响应值可如下那样进行确定：
Figure GDA0002949181770000091
在等式6中，Pmean表示平均器件响应值，Nunits表示在计算平均值时考虑的耳朵装置的单元的数目，k表示频率，且hiFreq及lowFreq是指在计算平均值时考虑的频率范围限制。hiFreq及lowFreq的值通常将在低于fBW的频率范围内且可根据数个不同因子进行设置，所述因子例如P中的峰值响应、跨最大噪声消除的单元及/或区域(例如频率带)的最小(或最大)变化。在一个实施例中，lowFreq是500Hz，且hiFreq是1000Hz。然而，这些仅仅是实例。在其它实施方案中，lowFreq及/或hiFreq可具有不同值。
根据一些此类实例，参考耦合器响应值可以类似方式确定，例如如下：
Figure GDA0002949181770000092
在等式7中，Cmean表示平均耦合器响应值。Pmean及Cmean的计算优选地在本文中所揭示的校准过程开始之前完成。Pmean及Cmean的值可经存储到计算机文件或存储器位置，以在校准过程期间进行读取。
如上文提及，在一些实施方案中，测试夹具麦克风不会跨正被校准的耳朵装置的个别单元改变。因此，可使用此不变信息区别：器件响应中有多少变化是由于耳朵装置的内部麦克风的特性被校准，此在一些实施方案中可根据g的值来解决；及有多少是由于耳朵装置的驱动器的特性被校准，此在一些实施方案中可根据t的值来解决。因为在一些此类实例中，耦合器响应仅随着驱动器中的变化而改变，所以在一些实施方案中，可首先计算与hiFreq与lowFreq之间的耦合器及器件能量的平均值的变化，例如如下：
C(i)v＝Crange(i)-Cmean 等式8
P(i)v＝Prange(i)-Pmean 等式9
在等式8及9中，Cmean及Pmean可根据等式6及7确定，且索引i表示当前正被校准的耳机(或其它耳朵装置)的单位索引。因此，在等式8中，C(i)表示与当前正被校准的耳机(或其它耳朵装置)的平均值(Cmean)在测试夹具处测量的电平的变化。类似地，在等式9中，P(i)表示在麦克风处的电平下的与当前正被校准的耳机(或其它耳朵装置)的平均值(Pmean)变化。
在一些实例中，等式8中的Crange(i)可如下那样进行确定：
Figure GDA0002949181770000101
在一些实施方案中，等式9中的Prange(i)可如下那样进行确定：
Figure GDA0002949181770000102
根据一些此类实施方案，在确定C(i)v及P(i)v之后，将由于耳朵装置的麦克风中的变化被校准而应用的增益校正因子g(i)可如下那样进行确定：
g(i)＝C(i)v-P(i)v 等式12
在一些此类实施方案中，在确定增益校正因子g(i)之后，将由于耳朵装置的驱动器中的变化被校准而应用的增益校正因子t(i)可根据对应于多个耳朵装置的器件响应及反馈环路增益值的多个数据点的曲线拟合来进行确定。在一个此实例中，增益校正因子t(i)可根据此类数据点的线性曲线拟合来确定，例如如下：
t(i)＝偏差+比例·P(i)-g(i) 等式13
等式13呈y＝b+mx的形式，所述等式是针对斜率为m且y截距为b的直线。因此，在等式13中，偏差表示对应于线的y截距的偏差值，且比例表示线的斜率。因此，在此实例中，偏压及比例基于导致跨所有单元的目标所要环路增益的耳朵装置群体进行计算。等式13表示全局地跨所制造的所有单元控制消除性能与稳定性之间的折衷的平均值。
在一些实施方案中，可针对设置m(媒体路径滤波器B的所要增益)执行类似计算。然而，在此情况中，频率范围通常将高于fBW，且可涵盖更宽频率范围。因此，上文引用的经测量器件响应、参考器件响应值、经测量耦合器响应及参考耦合器响应值全都是针对基于反馈的噪声消除系统的第一频率范围确定。第一频率范围可对应于基于反馈的噪声消除系统的消除带宽。揭示的一些方法涉及确定高于第一频率范围的第二频率范围的较高频率器件响应。
一些此类方法可涉及获得参考较高频率器件响应值及确定较高频率参考器件响应值与对应于较高频率器件响应的值之间的较高频率器件响应变化。此类方法可涉及基于较高频率器件响应变化确定基于反馈的噪声消除系统的媒体路径的媒体路径增益值。
根据一些此类实例，针对此较高频率范围的参考器件响应值PHF_mean可如下那样进行确定：
Figure GDA0002949181770000111
可观察到，等式14与等式6相似。获得PHF_mean的过程可与上文参考等式6描述的过程相似。然而，在等式14中，mHiFreq及mLowFreq表示高于fBW的频率范围的高频率及低频率。在一些实施方案中，mHiFreq及mLowFreq可比上述hiFreq及lowFreq高得多。举例来说，mHiFreq及mLowFreq可在kHz的范围内。在一个实施例中，mLowFreq可为5kHz，且mHiFreq可为10kHz。然而，这些仅仅是实例。在其它实施方案中，mLowFreq及/或mHiFreq可具有不同值。
在一些实例中，此较高频率范围内的特定单元的器件响应值PHF(i)可如下那样进行确定：
Figure GDA0002949181770000112
可观察到，等式15与等式11相似。在一些此类实施方案中，来自此较高频率范围中的器件能量的平均值的变化P(i)HF_v，可如下那样进行确定：
P(i)HF_v＝PHF(i)-PHF_mean 等式16
根据一些此类实例，媒体路径滤波器B的所要增益m(i)可如下那样进行确定：
m(i)＝-P(i)HF_v 等式17
将注意到，在此实例中，耦合器响应在计算m(i)时不起作用，这是因为mHiFreq及mLowFreq被假设为比fBW高很多。根据上述方法设置g、t及m可确保ANC系统在其指定操作容差内操作，且这些容差可被最小化或减小。
所属领域的一般技术人员可容易地明白对本发明中描述的实施方案的各种修改。本文中定义的通用原理可适用于其它实施方案，而不会背离本发明的范围。因此，权利要求书不希望限于本文中展示的实施方案，而是应符合与本发明、本文中揭示的原理及新颖特征一致的最宽范围。

Claims (11)

1.一种校准耳朵装置的基于反馈的噪声消除系统的方法，所述耳朵装置具有扬声器驱动器及用于感测所述扬声器驱动器与佩戴所述耳朵装置的人的耳朵之间的电声路径中的声学压力的内部麦克风，所述噪声消除系统包括：
反馈环路；
控制滤波器，其用于对所述耳朵装置的输入音频信号及来自所述内部麦克风的输入到所述反馈环路的反馈信号进行频谱整形；
媒体滤波器，其用于对所述耳朵装置的所述输入音频信号进行频谱整形；及
求和块，其用于对所述控制滤波器及所述媒体滤波器的输出进行求和且将求和信号提供到所述扬声器驱动器，
所述方法包括：
获得所述耳朵装置的经测量器件响应P，所述经测量器件响应P包括从所述扬声器驱动器到所述内部麦克风的响应，所述经测量器件响应P包含包括所述扬声器驱动器及所述内部麦克风的所述耳朵装置的电路系统及声学响应；
获得参考器件响应值；
确定所述参考器件响应值与对应于所述经测量器件响应P的值之间的器件响应变化；
获得所述耳朵装置的经测量耦合器响应，所述经测量耦合器响应包括从所述扬声器驱动器到测试夹具麦克风的响应，所述经测量耦合器响应包含与所述扬声器驱动器相关的电路系统及声学响应；
获得参考耦合器响应值；
确定所述参考耦合器响应值与对应于所述经测量耦合器响应的值之间的耦合器响应变化；
至少部分基于所述器件响应变化及所述耦合器响应变化确定麦克风信号增益校正因子g；
将所述麦克风信号增益校正因子g设置为将应用到来自所述内部麦克风的输入到所述反馈环路的信号的增益；
至少部分基于对应于所述经测量器件响应P的所述值及所述麦克风信号增益校正因子g确定控制滤波器增益值t以补偿所述扬声器驱动器的变化，及
将所述控制滤波器增益值t设置为将应用到输入到所述控制滤波器中的音频信号的增益。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述控制滤波器增益值涉及将对应于所述经测量器件响应的所述值乘以比例因子及加上偏差值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述比例因子对应于与多个耳朵装置的器件响应及反馈环路增益值对应的多个数据点的线性曲线拟合的斜率。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述经测量器件响应P、所述参考器件响应值、所述经测量耦合器响应及所述参考耦合器响应值全都是针对所述基于反馈的噪声消除系统的第一频率范围确定，所述方法进一步包括：
获得所述噪声消除系统的第二频率范围的经测量器件响应PHF；
获得所述第二频率范围的参考器件响应值；
确定所述第二频率范围的所述参考器件响应值与对应于所述第二频率范围的所述经测量器件响应PHF的值之间的所述第二频率范围的器件响应变化；
基于所述第二频率范围的所述器件响应变化确定媒体路径增益值m；及
将所述媒体路径增益值m设置为将应用到输入到所述媒体滤波器中的音频信号的增益，
其中所述第二频率范围高于所述第一频率范围。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一频率范围的上限对应于所述基于反馈的噪声消除系统的消除带宽。
6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述参考器件响应值包括基于多个耳朵装置的经测量器件响应的平均器件响应值，其中所述参考耦合器响应值包括基于多个耳朵装置的经测量耦合器响应的平均耦合器响应值。
7.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中对应于所述经测量器件响应P的所述值被确定为在时域中测量的脉冲响应的频率变换，且其中对应于所述经测量耦合器响应的所述值被确定为在所述时域中测量的脉冲响应的频率变换。
8.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中所述耳朵装置包括耳塞或耳机。
9.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中与所述扬声器驱动器相关的电路系统包含所述扬声器驱动器的数/模转换器，且与所述麦克风相关的电路系统包含所述麦克风的模/数转换器。
10.一种用于校准耳朵装置的基于反馈的噪声消除系统的系统，其经配置以执行根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法。
11.一或多种其上存储有软件的非暂时性媒体，所述软件包含用于控制一或多个装置执行根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法的指令。
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