CN112992114A - 噪声控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种降噪系统，包括被配置为产生第一噪声信号的第一探测器，其中第一噪声信号是通过第一声音通路发送给用户的第一噪声的表示，还包括被配置为产生第二噪声信号的第二探测器，其中第二噪声信号表示用户感知到的第二噪声。该系统还包括被配置为基于第一噪声信号和/或第二噪声信号来确定噪声修正信号的处理器，以及被配置为基于噪声修正信号来产生用于降低噪声的声音的扬声器。
Description
技术领域
本申请主要涉及噪声控制，并且更具体地，涉及使用主动噪声降低技术 的噪声控制系统和方法。
背景技术
降噪在抑制噪音(例如，不想要的声音，该声音是令人不快的、大声 的、或者干扰听觉的声音)中经常被使用。通常情况下，噪声可以以被动方式 被消除，例如，消除(或部分消除)噪声源、阻止噪声的传播，和/或阻止用户 的耳朵听到噪声等，或其任何组合。这些降噪技术可能是被动的，并且在某些 情况下(例如，当噪声具有低于阈值频率的低频时)其降噪效果较差。近年 来，主动降噪(active noise reduction，ANR)技术被采用以通过主动的方式产 生降噪信号(例如，具有与噪声相反的相位的信号来降噪)进行降噪。
发明内容
在本申请的第一方面，提供了一种系统。该系统可以包括第一探测器、 第二探测器、处理器和扬声器。第一探测器可以被配置为探测通过第一声音通 路传输给用户的第一噪声并确定表示所述第一噪声的第一噪声信号。第二探测 器可以被配置为探测用户感知到的第二噪声并确定表示所述第二噪声的第二噪 声信号。处理器可以被配置为确定第一噪声修正信号和第二噪声修正信号，其 中，可以基于第一噪声信号来确定第一噪声修正信号，并且可以基于第二噪声 信号来确定第二噪声修正信号。扬声器可以被配置为基于第一噪声修正信号和 第二噪声修正信号产生声音，其中声音可以通过与第一声音通路不同的第二声 音通路传输给用户。
在一些实施例中，第二噪音可能包括用户内耳中的残余噪声。
在一些实施例中，第一探测器可以是气导麦克风，而第一声音通路可以 是气导通路。
在一些实施例中，第二探测器可以是神经监测装置或脑电波监测装置。
在一些实施例中，扬声器可能是骨传导扬声器，第二声音通路可能是骨 传导通路。
在一些实施例中，该系统可以进一步包括一个或一个以上的滤波器被配 置为将噪声信号分解成一个或以上子带噪声信号。
在一些实施例中，处理器可以包括A/D转换器和调制器，其中调制器 可以被配置为进行振幅调制和/或相位调制。
在一些实施例中，基于第一噪声信号确定第一噪声修正信号可以包括一 个或一个以上操作。系统可以确定第一声音通路的第一传递函数和第二声音通 路的第二传递函数。可以基于第一传递函数和第二转传递数确定振幅调整系 数。可以基于第一噪声信号和振幅调整系数来确定第一噪声修正信号。
在一些实施例中，处理器可以进一步被配置为确定通过第一声音通路和 第二声音通路传输的声音的第一时间差。
在一些实施例中，基于第一噪声信号确定第一噪声修正信号可以包括一 个或一个以上操作。该系统可以确定第一噪声信号的相位反转信号。可以基于 第一时间差和相位反转信号来确定第一噪声修正信号。
在一些实施例中，第二探测器可以进一步被配置为通过用户的第二声音 通路来检测参考值和声音的传输时间之间的第二时间差。
在一些实施例中，基于第一噪声信号确定第一噪声修正信号可以包括一 个或一个以上操作。系统可以基于第二时间差和第一噪声信号来确定第一噪声 修正信号。
在一些实施例中，基于第二噪声信号确定第二噪声修正信号可以包括一 个或一个以上操作。该系统可以确定振幅调整系数，通过第一声音通路和第二 声音通路传输的声音信号的第一时间差，以及第二噪声信号的相位反转信号。 可以基于振幅调整系数，第一时间差和第二噪声信号的相位反转信号来确定第 二噪声修正信号。
在本申请的第二方面，提供了一种降噪方法。所述方法可以包括一个或 一个以上的下述操作。由第一探测器探测通过第一声音通路传输给用户的第一 噪声并确定表示所述第一噪声的第一噪声信号。由第二探测器探测所述用户感 知到的第二噪声，并确定表示第二噪声的第二噪声信号。第一噪声修正信号和 第二噪声修正信号可以由处理器确定，其中，第一噪声修正信号是基于第一噪 声信号确定的，第二噪声修正信号是基于第二噪声信号确定的。扬声器可以基 于第一噪声修正信号和第二噪声修正信号产生声音，其中所述声音通过与第一 声音通路不同的第二声音通路传输给用户。
在一些实施例中，第二噪声可以包括用户内耳中的残余噪音。
在一些实施例中，第一探测器可以是气导麦克风以及第一声音通路可以 是气传导通路。
在一些实施例中，第二探测器可以是神经监测装置或脑电波监测装置。
在一些实施例中，扬声器可能是骨传导扬声器，第二声音通路可以是骨 传导通路。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括通过一个或一个以上的滤波器 将噪声信号分解成一个或一个以上子带噪声信号。
在一些实施例中，处理器可以包括A/D转换器和调制器，其中调制器 可以被配置为进行振幅调制和/或相位调制。
在一些实施例中，基于第一噪声信号确定第一噪声修正信号可以包括确 定第一声音通路的第一传递函数和第二声音通路的第二传递函数。可以基于第 一传递函数和第二传递函数来确定振幅调整系数。可以基于第一噪声信号和振 幅调整系数来确定第一噪声修正信号。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括由处理器确定通过第一声音通 路和第二声音通路传输的声音信号的第一时间差。
在一些实施例中，基于第一噪声信号确定第一噪声修正信号可以包括确 定第一噪声信号的相位反转信号，并基于第一时间差和相位反转信号确定第一 噪声修正信号。
在一些实施例中，该方法可以进一步包括：通过第二探测器，通过用户 的第二声音通路来检测声音的参考值和传输时间之间的第二时间差。
在一些实施例中，基于第一噪声信号确定第一噪声修正可以包括基于第 二时间差和第一噪声信号确定第一噪声修正信号。
在一些实施例中，基于第二噪声信号确定第二噪声修正信号包括确定振 幅调整系数，通过第一声音通路和第二声音通路传输的声音信号的第一时间 差，以及第二噪声信号的相位反转信号。基于振幅调整系数、第一时间差和第 二噪声信号的相位反转信号来确定第二噪声修正信号。
在本申请的第三方面，提供了一种降噪系统。该系统可以包括第一探测 器、第二探测器、处理器和骨传导扬声器。第一探测器可以被配置为探测噪声 并确定表示所述噪声的噪声信号。第二探测器可以被配置为确定误差信号。处 理器可以被配置为基于误差信号和噪声信号来确定噪声修正信号。骨传导扬声 器可以被配置为基于噪声修正信号产生声音，其中该声音可以用于降低噪声。
在一些实施例中，所述第一探测器可以是气导麦克风以及所述噪声可以 通过气导通路传输给用户，所述声音通过骨导通路传输给所述用户。
在一些实施例中，基于所述误差信号和所述噪声信号确定所述噪声修正 信号可以包括：确定对应于与所述气导通路和所述骨导通路的振幅调整系数； 确定第一声音通过所述气导通路和第二声音通过所述骨导通路的时间差；基于 所述误差信号，调整所述振幅调整系数和时间差；以及基于调整的振幅调整系 数、调整的时间差和所述噪声信号，确定所述噪声修正信号。
在一些实施例中，确定振幅调整系数可以包括：确定所述气导通路的第 一传递函数，确定所述骨导通路的第二传递函数，以及基于所述第一传递函数 和所述第二传递函数确定所述振幅调整系数。
在一些实施例中，所述处理器可以包括被配置为进行振幅调制和/或相 位调制的调制器。
在一些实施例中，所述误差信号可以表示第一声场和第二声场的叠加， 其中所述第一声场可以对应于所述噪声，所述第二声场可以对应于所述声音。
在本申请的第四方面，提供了一种降噪方法。所述方法可以包括一个或 一个以上的下述操作。由探器探测噪声并确定表示所述噪声的噪声信号。由处 理器基于自适应过程和噪声信号确定噪声修正信号。由骨传导扬声器基于所述 噪声修正信号产生声音，其中所述声音可以用于降低所述噪声。
在一些实施例中，所述探测器可以是气导麦克风以及所述噪声可以通过 气导通路传输给用户，所述声音通过骨导通路传输给所述用户。
在一些实施例中，基于所述自适应过程和所述噪声信号确定所述噪声修 正信号可以包括：确定对应于与所述气导通路和所述骨导通路的振幅调整系 数；确定第一声音通过所述气导通路和第二声音通过所述骨导通路的时间差； 基于误差信号，调整所述振幅调整系数和时间差；以及基于调整的振幅调整系 数、调整的时间差和所述噪声信号，确定所述噪声修正信号。
在一些实施例中，确定所述振幅调整系数可以包括：确定所述气导通路 的第一传递函数；确定所述骨导通路的第二传递函数；以及基于所述第一传递 函数和所述第二传递函数确定所述振幅调整系数。
在一些实施例中，所述误差信号可以表示第一声场和第二声场的叠加， 其中所述第一声场可以对应于所述噪声，所述第二声场可以对应于所述声音。
在一些实施例中，所述处理器可以包括被配置为进行振幅调制和/或相 位调制的调制器。
在本申请的第五方面，提供了一种降噪系统。该系统可以包括探测器， 处理器和扬声器。检测器可以被配置为生成噪声信号，其中，噪声信号可以表 示用户感知到的第二噪声，并且第二噪声可以包括用户内耳中的残余噪声。处 理器可以被配置为基于噪声信号确定噪声修正信号。扬声器可以被配置为基于 噪声修正信号产生声音。
在一些实施例中，探测器可以是神经监测装置或脑电波监测装置。
在一些实施例中，扬声器可以是骨传导扬声器。
本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描 述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加 特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体 实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。
附图说明
本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过 附图进行详细描述。附图未按比例绘制。这些实施例是非限制性的示例性实施 例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统的示意图；
图2A是示出用户的耳朵的示例性解剖结构的示意图；
图2B是根据本申请的一些实施例所示的示例性气传导通路和示例性骨 传导通路的示意图；
图3A是根据本申请的一些实施例所示的用于主动噪声控制的示例性过 程的流程图；
图3B是根据本申请的一些实施例所示的用于主动噪声控制的示例性过 程的流程图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声信号和示例性噪声修 正信号的示意图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统的示意图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统的示意图；
图7是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统的示意图；
图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置的示意图；
图9是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置的示意图；
图10是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置的示意 图；
图11是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置的示意 图；
图12是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置的示意 图；以及
图13是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置的示意 图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中 所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没 有这些细节的情况下实施本申请。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申 请的一些方面，本申请已经以相对高级别概略地描述了公知的方法、程序、系 统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所披露的实 施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所 定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示 的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。
应当被理解的是，本文使用的“系统”、“引擎”、“单元”、“模 块”和/或“区块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元素、部件、部分 或组件的方法。然而，如果这些术语可以实现相同的目的，则它们可以被其他 表达替换。
应当被理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、 模块或块“上”、“连接到”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或块时，它 可以直接在其他单元、引擎、模块或块上，与之连接或与之通信，或者可以存 在中间单元、引擎、模块或块，除非上下文另有明确说明。在本申请中，术语 “和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。
本申请中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，并不限制本申 请的范围。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”可以同样包括 复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本申请说明书 中，术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件 和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其他特征、整体、步骤、操作、 组件、部件和/或其组合的情况。
使用各种术语来描述元件之间(例如，层之间)的空间和功能关系，包 括“连接”、“接合”、“接口”和“耦合”。除非明确描述为“直接”，否 则在本申请中描述第一元素和第二元素之间的关系时，该关系包括直接关系， 其中第一元素和第二元素之间不存在其他中间元素，并且在第一元素和第二元 素之间(空间上或功能上)存在一个或以上中间元素的间接关系。相反，当一 个元件被“直接”连接、接合、接口或耦合到另一元件时，则不存在中间元 件。另外，可以以各种方式实现元件之间的空间和功能关系。例如，两个元件 之间的机械连接可以包括焊接连接、键连接、销连接、过盈配合连接等，或其 任意组合。用于描述元素之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如， “之间”、“相对”、“之间直接”、“相邻”、“相对”、“直接相邻” 等)。
本申请的一个方面涉及噪声控制系统。噪声控制系统可以包括数据处理 装置、探测器和骨传导扬声器。该探测器可以被配置为产生一个噪声信号。噪 声信号可以是初级噪声(例如，环境声音)或残余噪声(例如，用户的耳蜗接 收到的噪声)的表示。数据处理装置可以被配置为基于噪声信号确定噪声修正 信号。骨传导扬声器可以被配置为基于噪声修正信号产生抗噪声声音以减少或 消除噪声。
根据本申请的一些实施例，系统可以使用在前馈噪声控制通路、反馈噪 声控制通路或混合噪声控制通路中确定的噪声修正信号来降低噪声。可以通过 对噪声信号执行相位调制和/或振幅调制来确定噪声修正信号。在一些实施例 中，执行相位调制和/或振幅调制需要考虑一个或一个以上因素，例如，考虑经 由不同的传输路径和/或不同的传输介质的声音的传递属性、个体差异等，或其 任意组合。这样可以增强降噪效果并提供良好的用户体验。
另外，在一些实施例中，本申请披露的噪声控制系统可以被用于开放式 设计的耳机中。骨传导扬声器输出的抗噪声声音可以通过骨传导通路传输并被 用户感知。在骨传导通路中，声音(例如，抗噪声声音)可以被转换为不同频 率的机械振动，并通过头骨、骨迷路、内耳淋巴液、螺旋器、听觉神经、用户 的听觉中枢或其任意组合传播。通过使用骨传导技术，在用户的耳朵开放或部 分开放的情况下，可以实现主动降噪。与采用封闭式设计降噪的传统空气传导 耳机相比，开放式设计的耳机可以使耳朵更舒适并增强用户体验。
提供以下描述以帮助更好地理解降低噪声的方法和/或系统。本申请中 使用的“噪声”一词，是指不想要的声音，被判定为不适、大声或扰乱听觉的 声音。噪声可能是宽带噪声(例如，枪声的脉冲噪声)或窄带噪声(例如，汽 车的内燃机引起的噪声)。在本申请中使用的术语“噪声信号”可以指由电子 装置(例如，探测器)产生的信号，可以表示噪声。这并不是要限制本申请的 范围。对于具有本领域普通技能的人员，可以在本申请的指导下扣除一定数量 的变更、更改和/或修改。那些变化，改变和/或修改不脱离本申请的范围。
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统100的示 意图。噪声控制系统100可以被配置为用于减少或消除噪声。噪声控制系统 100可以应用于多种领域和/或装置，例如可穿戴装置(例如，降噪耳机、骨传 导耳机)、医疗装置(例如，呼吸辅助装置、持续气道正压通气(CPAP)装 置)、消音器、防打鼾装置等，或其任意组合。在一些实施例中，噪声控制系 统100可以是在开放式设计的耳机中使用的开放耳朵的噪声控制系统。如本文 所用，开放式设计的耳机是指设计为允许一些外部声音(例如，环境声音)与 耳机输出(例如，音乐)混合的耳机。
在一些实施例中，噪声控制系统100可以是用于减小或消除噪声(例 如，不需要的声音)的主动噪声控制系统。该主动噪声控制系统可以包括电声 或机电子系统，其在叠加原理的基础上抵消噪声。例如，可以通过由噪声控制 系统100产生具有与噪声相同的振幅和与噪声相反的相位的抗噪声声音并将其 与噪声组合来进行噪声的降低或消除。该抗噪声声音可以基于用于减小噪声的 噪声修正信号和表示噪声的噪声信号来确定。
噪声控制系统100可以是前馈噪声控制系统、反馈噪声控制系统或混 合噪声控制系统。前馈噪声控制系统的一个或一个以上组件可能构成前馈噪声 控制通路。信号(例如，前馈噪声信号、前馈噪声修正信号)可以通过前馈噪 声控制通路传输。反馈噪声控制系统的一个或一个以上组件可以构成反馈噪声 控制通路。信号(例如，反馈噪声信号，反馈噪声修正信号)可以通过反馈噪 声控制通路来传输。
在示例性前馈噪声控制系统中，前馈探测器(例如，麦克风)可以被放 置在耳机外部，以确定前馈噪声控制通路中的前馈噪声信号。该前馈噪声信号 可以是初级噪声信号。初级噪声信号可以是初级噪声的表示，例如环境噪声。 前馈噪声控制系统可以被配置为基于前馈噪声信号来确定初级噪声修正信号 (或被称为前馈噪声修正信号)。
在示例性反馈噪声控制系统中，反馈探测器(例如，误差麦克风)可以 位于耳机或耳塞的内部。反馈探测器可以通过检测用户耳朵中的反馈噪声(例 如，该用户的内耳接收到的噪声)来产生反馈噪声信号。反馈噪声控制系统可 以被配置为基于反馈噪声信号来确定反馈噪声修正信号。例如，反馈噪声信号 可以是代表残余噪声的残余噪声信号。该反馈噪声修正信号也可以被称为残余 噪声修正信号。
示例性的混合噪声控制系统可以采用前馈探测器和反馈探测器。混合噪 声控制系统可以被配置为基于前馈探测器生成的前馈噪声信号和反馈探测器生 成的反馈噪声信号以确定噪声修正信号。混合噪声控制系统可以包括前述前馈 噪声控制通路和反馈噪声控制通路。前馈噪声控制通路可以减少或消除大部分 噪声(例如，环境噪声)。反馈噪声控制通路可用于监测残余噪声并减少或消 除残余噪声。
如本文所用，术语“噪声控制”可以包括任何类型和/或程度的、对任 何噪声参数(例如，音调、音高、响度(或振幅或强度)、质量和/或相位)的 控制、调节或规范，例如完全或部分的噪声降低、消除、平整或平滑。
如图1所示，噪声控制系统100可以包括数据处理装置110、探测器 120、扬声器130、存储装置140、通信装置150、I/O装置160和电源装置 170。在一些实施例中，噪声控制系统100的两个或多个组件可以彼此连接和/ 或通信。例如，I/O装置160和存储装置140可以电连接到通信装置150。又 例如，扬声器130可以通过通信装置150或网络180与数据处理装置110进 行通信。如本文所使用的，两个组件之间的连接可以包括无线连接、有线连 接、可以使得能够进行数据发送和/或接收的任何其他通信连接，和/或这些连接 的任何组合。无线连接可以包括例如，蓝牙TM链路、Wi-FiTM链路、WiMaxTM链路、WLAN链路、紫蜂(ZigBee)链路、移动网络链路(例如，3G、4G、 5G等)等，或其任意组合。有线连接可以包括例如，同轴电缆、通信电缆(例 如，电信电缆)、柔性电缆、螺旋电缆、非金属护套电缆、金属护套电缆、多 芯电缆、双绞线电缆、带状电缆、屏蔽电缆、双绞线电缆、光纤、电缆、光 缆、电话线等，或其任意组合。
数据处理装置110可以被配置为处理数据。该数据可以包括声音信号 (例如，噪声信号和语音信号)、与人的特征有关的信息(例如，骨骼密 度)、与环境有关的信息(例如，温度)等，或其任何组合。数据可以由探测 器120获得或从另一个来源(例如，存储装置140)中检索得到。例如，数据 可以包括由探测器120获得的一个或一个以上噪声信号。基于该数据，数据处 理装置110可以被配置为确定用户特性、识别噪声、识别语音、执行降噪操 作、生成控制信号、执行模数转换、执行数模转换、在时域和频域之间转换信 号、将信号划分为具有不同频带宽度的至少两个子带信号，或其任意组合。
在一些实施例中，数据处理装置110可以被配置为基于噪声信号确定 噪声修正信号。噪声信号可以表示噪声。噪声可以是初级噪声、残余噪声等， 或其任意组合。噪声的噪声源可以与噪声控制系统100相关或不相关。噪声修 正信号可以用于确定减小或消除噪声的抗噪声声音。例如，如图4所示抗噪声 声音的振幅可以与噪声相同，但是与噪声的相位相反(称为反相)。噪声修正 信号可以是数字信号或模拟信号。噪声修正信号可以是时域信号或频域信号。 噪声修正信号可以是宽带信号或窄带信号。在一些实施例中，噪声修正信号可 以包括至少两个子带噪声修正信号。数据处理装置110可以以任何形式输出噪 声修正信号，例如，脉冲宽度调制(PWM)、数字信号、模拟信号。在一些实 施例中，噪声修正信号可以包括至少两个信号、数据处理装置110可以输出信 号的组合信号，或者分别或并行地输出信号。
在一些实施例中，数据处理装置110包括信号处理器(例如，如图5-7 所示的前馈信号处理器521、反馈信号处理器522)、滤波器、传感器、内存 等，或其任意组合。例如，数据处理装置110可以包括一个或一个以上如图8- 13所示的组件。在一些实施例中，数据处理装置110可以是数字信号处理器 (DSP)。例如，数据处理装置110可以在芯片(SOC)、蓝牙芯片、DSP 芯片或具有DSP集成电路(IC)的编解码器上实现。
探测器120可以被配置为生成噪声信号。噪声信号可以表示噪声。噪 声信号可以是数字信号或模拟信号。噪声信号可以是时域信号或频域信号。噪 声信号可以是宽带信号或窄带信号。噪声信号可以是全频带噪声信号或子带噪 声信号。在一些实施例中，噪声信号可以包括至少两个子带噪声信号。在一些 实施例中，噪声信号可以是与前馈噪声控制通路相对应的前馈噪声信号或与反 馈噪声控制通路相对应的反馈噪声信号。
可以基于物理、化学和/或生物学效应来检测噪声信号。例如，噪声可 以被转换为可测量的物理量(例如，电压、电流、电荷、电阻抗、磁场强 度)，该可测量的物理量可以被转换成电信号形式的噪声信号。又例如，可以 将噪声转换成可测量的化学或生物量，该化学或生物量可以被转换成电信号形 式的噪声信号。
探测器120可以通过直接或间接地检测噪声来产生噪声信号。例如， 探测器120可以基于噪声的机械振动来产生噪声信号。又例如，探测器120可 以通过与噪声相对应的中间量(例如，脑电波)产生噪声信号。
在一些实施例中，由探测器120产生的噪声信号可以包括初级噪声信 号。初级噪声信号可以是初级噪声(例如，环境噪声)的表示。初级噪声信号 可以在前馈噪声控制通路中被作为前馈噪声信号进行处理。另外地或可替代性 地，噪声信号可以包括残余噪声信号。残余噪声信号可以是残余噪声的表示。 残余噪声信号可以在反馈噪声控制通路中被作为反馈噪声信号进行处理。
在一些实施例中，探测器120可以被配置为用于评估降噪效果。可以 基于一个或一个以上参数进行降噪效果的评估，例如，残余噪声的强度、声音 在用户的骨传导通路传递时间和参考值之间的差。在一些实施例中，探测器 120可以是包括至少两个探测器的探测器阵列，该探测器阵列可以布置为例如 线性设计、平面设计、圆柱形设计或球形设计。
探测器120可以包括声电转换器、光电转换器、电化学传感器、神经 监测装置、脑电波监测装置等，或其任意组合。例如，探测器120可以包括加 速度计以检测与噪声相关的振动。又例如，探测器120可以包括声电转换器， 例如麦克风。示例性麦克风可以包括带状麦克风、微机电系统(MEMS)麦克 风、动态麦克风、压电麦克风、电容式麦克风、碳素麦克风、模拟麦克风、数 字麦克风等，或其任意组合。麦克风可以包括全向麦克风、单向麦克风、双向 麦克风、心形麦克风等，或其任意组合。在一些实施例中，麦克风可能对具有 特定频率的声音敏感(例如，20Hz～20,000Hz、1000Hz～3000Hz、 300Hz～3000Hz、20Hz～200Hz等)。
在一些实施例中，探测器120可以包括至少两个声电转换器。声电转 换器的频率响应特性可以相同或不同。例如，检测器120可以包括具有不同频 率响应特性的至少两个声电转换器，以便检测至少两个子带噪声信号。可选 地，声电转换器可以以任何构造布置。例如，探测器120可以包括在耳机中使 用的两个全向麦克风。两个全向麦克风可以相对于耳机的用户的嘴放置在不同 的位置。
在一些实施例中，探测器120可以包括生物监测装置(例如，神经递 质传感器、神经监测装置、脑电波监测装置)。生物监测装置可以被配置为通 过监测用户的一个或一个以上生物学特征，以确定用以表示用户感知到的噪声 的噪声信号。例如，用户感知到的噪声可以是残余噪声。用户的生物学特征可 以包括用户的脑波、体温、神经元活动等，或用户的类似活动，或其任意组 合。在一些实施例中，生物监测装置可以被配置为确定参考值和声音通过用户 的骨传导通路传输的时间之间的时间差。该参考值可以是一个预设值。在一些 实施例中，探测器120可以是如图5-7所示的音频传感器510或反馈信号探测 器530。
扬声器130可以被配置为基于声音信号生成声音。扬声器130可以包 括一个或一个以上的骨传导扬声器、气传导扬声器等，或其组合。在一些实施 例中，扬声器130可以包括骨传导扬声器。例如，骨传导扬声器可以包括振动 板和换能器。换能器可以被配置为用于产生振动，例如通过将电信号转换为机 械振动而产生振动。换能器可以驱动振动板振动。仅作为示例，振动板可以机 械地连接到换能器并随换能器振动。振动板可以接触用户的皮肤，并且将振动 通过人体组织和骨骼传递到听觉神经，从而可以使用户听到声音。在一些实施 例中，骨传导扬声器可以基于噪声修正信号产生抗噪声声音。噪声修正信号可以由数据处理装置110确定或从另一个来源(例如，存储装置140)中获取。 该抗噪声声音可以用于基于抗噪声声音和噪声之间的相消性干涉而减少或消除 噪声。在一些实施例中，噪声控制系统100可以包括至少两个扬声器130，该 扬声器可以布置为例如线性设计阵列、平面阵列、圆柱阵列或球形阵列。
存储装置140可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储装置 140可以存储从探测器120和/或数据处理装置110获得的数据。在一些实施例 中，存储装置140可以存储噪声控制系统100可以执行或用来执行本申请中描 述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储装置140包括大容量 存储装置、可移动存储装置、易失性读写内存、只读内存(ROM)等，或其任 意组合。示例性的大容量存储装置可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。示例性 可移动存储装置可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带 等。示例性易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。示例性的RAM 可包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存 (DDR SDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T- RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性的ROM可以包括掩模型 只读内存(MROM)、可编程只读内存(PROM)、可擦除可编程只读内存(PEROM)、电可擦除可编程只读内存(EEPROM)、光盘只读内存(CD- ROM)和数字多功能磁盘只读内存等。在一些实施例中，所述存储装置140可 在云端平台上执行。仅作为示例，该云平台可以包括私有云、公共云、混合 云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。
在一些实施例中，存储装置140可以连接到网络180以与噪声控制系 统100中的一个或一个以上组件进行通信(例如，数据处理装置110、探测器 120、扬声器130等)。噪声控制系统100中的一个或一个以上组件可以通过 网络180访问存储在存储装置140中的数据或指令。在一些实施例中，存储装 置140可以直接连接到噪声控制系统100中的一个或一个以上组件或与之通信 (例如，数据处理装置110、探测器120、扬声器130等)。在一些实施例中，存储装置140可以是数据处理装置110的一部分。
通信装置150可以被配置为与噪声控制系统100或其他装置(例如， 智能手机)的一个或一个以上组件通信。通信装置150可以使用一个或一个以 上通信协议，例如，蓝牙、紫蜂(ZigBee)、Wi-Fi、蜂窝网络、窄带物联网 (NB-IoT)/5G、2G/3G/4G、GPRS、Z-Wave等，或任意组合。例如，通信 装置150可以与嵌入在装置中的APP通信以接收控制信号。
I/O装置160可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例 中，I/O装置160可以使用户与噪声控制系统100进行交互。例如，I/O装置 160可以被配置为接收控制信号以控制噪声控制系统100的一个或一个以上的 组件。在一些实施例中，I/O装置160可以包括输入装置和输出装置。输入装 置可能包括字母数字和其他按键，可以通过键盘、触摸屏(例如、带有触觉或 触觉反馈)、语音输入、眼动追踪输入、大脑监控系统或任何其他可比较的输 入机制。通过输入装置接收到的输入信息可以通过例如总线传输到另一个组件(例如，处理装置140)以进行进一步处理。其他类型的输入装置可能包括光 标控制装置，例如，鼠标、轨迹球或光标方向键等。输出装置可以包括显示器 (例如，液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示 器、曲面屏幕、电视装置、阴极射线管(CRT)、触摸屏)、扬声器、打印机 等，或其组合。
电源装置170可以被配置为向噪声控制系统100的一个或一个以上组 件供电。例如，电源装置170可以是电池，诸如可再充电电池、可拆卸电池、 锂电池等。在一些实施例中，噪声控制系统100可以有一个或一个以上操作模 式。在每个模式中，噪声控制系统100可以对特定频率的噪声敏感，以减少或 消除具有特定频率的噪声。
应当注意的是，关于噪声控制系统100的以上描述仅是示例性的，并 不限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员来说，许多替代、修改和变化 将是显而易见的。本文描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征可 以以各种方式组合以获得附加的和/或替代的示例性实施例。例如，噪声控制系 统100可以包括一个或一个以上的附加组件。附加地或替代性地，可以省略上 述噪声控制系统100的一个或一个以上组件。例如，可以省略存储装置140和 /或I/O装置160。又例如，噪声控制系统100的两个或两个以上的组件可以被 集成到单个组件中。仅作为示例，存储装置140和/或I/O装置160可以集成到 数据处理装置110中。附加地或替代性地，通信装置150可以被集成到I/O装 置160中。
图2A是示出用户耳朵200A的示例性解剖结构的示意图。耳朵200A 可以包括耳廓201、耳道202、鼓膜203、听小骨链204、咽鼓管205、半规管 206、耳蜗207和听觉神经208。外耳可包括耳廓201和耳道202。中耳可以 包括鼓膜203、听小骨链204和咽鼓管205。内耳可包括半规管206和耳蜗 207。人类可以通过其骨骼(即，骨传导)和/或耳膜(即，气传导)听到声音。
如图2所示，气传导通路211可以包括耳道202、鼓膜203和耳蜗 207。在气传导通路211中，鼓膜203可以将噪声210的声波转换成振动并将 该振动传递到耳蜗207。耳蜗207可以连接到听觉神经208，听神经208可以 将对应于噪声210的信号传输到用户的大脑。
骨传导通路221可以由用户的一个或一个以上骨骼、耳蜗207和骨传 导装置(例如，骨传导扬声器220)构成。在骨传导通路221中，骨传导装置 可以具有与如上所述的气传导通路211的鼓膜203相同或相似的功能。骨传导 装置可以产生声波并将声波转换为振动，该振动可以通过骨骼(或头骨)和用 户的皮肤传输到耳蜗207并由用户接收。耳蜗207可以连接到听觉神经208， 听觉神经208可以将与声音相对应的信号传输到用户的大脑。需要注意的是， 前述有关骨传导通路221的描述仅是示例性的，并不限制本申请的范围。例 如，骨传导通路221可以包括用户的颚骨和/或颧骨。
图2B是根据本申请的一些实施例所示的示例性气传导通道211和示例 性骨传导通路221的示意图。声音可以通过气传导通路211或骨传导通路221 传输到用户的耳蜗207。声音的传输损耗可能会受到例如声音的属性(例如， 频率)和声音传输路径(例如，传输介质)的影响。在主动噪声控制系统中， 可能需要考虑不同声音传递路径的声音传输损耗。
在气传导通路211中，噪声210(或称为气导噪声)可以通过用户的耳 道202传输到耳蜗207。噪声210的声音强度可以被表示为EAC。噪声210可 能被传递至气传导通路211中的障碍物(例如，如图2A所示的耳道202和鼓 膜203)，并被其吸收或反射。噪声210可以沿着气传导通路211传输，并被 用户的耳蜗207接收。为了说明的目的，可以将用户接收到的噪声210表示为 噪声A。用户接收到的噪声A的声音强度可以表示为UAC。气传导通路211的 传递函数HAC可以根据等式(1)确定如下：
在骨传导通路221中，用于降低或者抑制噪声210的抗噪声声音(或 称为骨导声音)可以通过一个或一个以上骨骼224(例如，颞骨)传输至用户 的耳蜗207。抗噪声声音可以由骨传导扬声器223产生。抗噪声声音可能被传 递至骨传导通路221中的障碍物(例如，用户的颞骨和肌肉)，并被其吸收或 反射。例如，抗噪声声音可以沿着骨传导通路221传输并由用户的耳蜗207接 收。为了说明的目的，可以将用户接收到的抗噪声声音表示为抗噪声声音B。 原始的抗噪声声音的声音强度可以被表示为EBC。用户接收到的抗噪声声音B 的声音强度可以表示为UBC。骨传导通路221的传递函数HBC可以根据等式 (2)确定如下：
在一些实施例中，为了在噪声A和抗噪声声音B之间获得期望的相消 性干涉，噪声A的声音强度(即，UAC)和抗噪声声音B的声音强度(即，UBC)可能需要彼此相等。理想情况下，如果气传导通路211的传递函数HAC等 于骨传导通路221的传递函数HBC，并且噪声210的声音强度EAC等于原始抗 噪声声音的声音强度EBC，噪声A的声音强度UAC可以等于抗噪声声音B的声音 强度UBC。但是，气传导通路211与骨传导通路221之间的传递函数存在的差 异可能会导致，即使EAC等于EBC，UAC和UBC之间也存在差异。在这种情况下， 可能需要调制抗噪声声音的幅度，以使抗噪声声音B的声音强度UBC等于噪声 A的声音强度UAC。
气传导通路211的传递函数与骨传导通路221的传递函数之间的关系 可以根据下面的等式(3)确定：
其中，At指的是用于在前馈噪声控制通路中确定抗噪声声音的振幅调整系数。
在一些实施例中，为了在耳蜗207处实现噪声A和抗噪声声音B之间 的期望的相消性干涉，数据处理装置110可以根据等式(4)在生成噪声修正 信号时执行调制操作，如下所示：
AtSn(n)MBC+Sn(n)HAC＝0， (4)
其中，Sn(n)代表对应于需要消除的噪声210的噪声信号，At代表振幅调整系 数，AtSn(n)指的是噪声修正信号，Sn(n)是指与噪声信号Sn(n)振幅相同但相 位相反的信号。噪声修正信号可以用作骨传导扬声器223的输入信号，以产生 用于降低噪声210的抗噪声声音。
在一些实施例中，代表噪声210的噪声信号可包括具有不同频带的N个 子带噪声信号。噪声修正信号AtSn(n)可以包括至少两个子带噪声修正信号。 例如，噪声修正信号可以表示为
其中Ai是第i个子带噪声信号的 振幅调整系数，N是子带噪声信号的计数(或数量)，Si(n)是指与第i个子带 噪声信号Si(n)具有相同振幅但反相的信号。
在一些实施例中，在将噪声A沿着气传导通道211传递到耳蜗207的 时间与将抗噪声声音B沿着骨传导通路221传递到耳蜗207的时间之间可能存 在时间差。该时间差可能会导致噪声信号Sn(n)和其反相信号Sn(n)之间的相位 差。该相位差可能需要被补偿以减小或消除相位差对滤波器的稳定性以及由相 位差引起的环境噪声(例如，高频环境噪声)的影响。例如，可能需要在生成 噪声210的噪声修正信号时执行相位补偿。频域中的相移可以映射到时域中的 延迟。可以基于时间差ΔT来执行相位补偿，该时间差是气导声音沿气传导通路 211传输到耳蜗207所需的第一时间与骨导声音沿骨传导通路221传输至耳蜗 207的第二时间之间的时间差。例如，具有相位补偿的噪声修正信号可以表示 为AtSn(n-ΔT)。又例如，具有相位补偿的噪声修正信号可以包括至少两个子 带噪声修正信号。例如，具有相位补偿的噪声修正信号可以表示为 
在一些实施例中，为了在耳蜗207处实现噪声A和抗噪声声音B之间 的相消性干涉，数据处理装置110可以根据以下等式(5)在生成噪声修正信 号时执行调制操作：
AtS′n(n-ΔT)HBC+Sn(n)HAC＝0. (5)
对于不同的用户，头骨的密度或大小、耳道的长度和/或耳朵内部的声 音传输效率可能不同。对于不同的用户，某种传导通路(例如，骨传导通路和/ 或气传导通路)的声音传输速度可能会有所不同。尽管固体材料中的声速很 快，但是同一声音在不同用户的传导通路中的传输时间仍可能不同。传输时间 的差异可能对应于相移，这可能会影响降噪效果，尤其是对于某些高频窄带噪 声。可以引入时间差ke来确定噪声修正信号。时间差ke可以是参考值和声音通 过一个用户的骨传导通路传输所需时间之间的差值。参考值可以是一个预设 值。参考值可以通过统计方法确定或人工设置。时间差ke可以由反馈信号探测 器检测。考虑了该时间差的噪声修正信号可以是AtS′n(n-ΔT-ke)。
在一些实施例中，噪声修正信号可以包括至少两个子带噪声修正信号。 例如，具有相位补偿的噪声修正信号可以表示为
在一些实施例中，为了在耳蜗207处实现噪声A和抗噪声声音B之间 的期待的相消性干涉，数据处理装置110可以根据等式(6)在生成噪声修正 信号时执行以下调制操作：
AtS′n(n-ΔT-ke)HBC+Sn(n)HAC＝0. (6)
图3A是根据本申请的一些实施例所示的用于主动噪声控制的示例性过 程300A的流程图。过程300A可以由噪声控制系统100的一个或一个以上组 件来执行，例如，探测器120、数据处理装置110和扬声器130。
在311中，响应于检测到的待降噪的噪声，噪声信号可以被生成。该 噪声信号可以表示噪声。在一些实施例中，噪声的检测可以由探测器120执 行。噪声信号可以是数字信号或模拟信号。噪声信号可以是宽带信号或窄带信 号。噪声信号可以是具有与噪声相同的频带的全频带噪声信号。替代性地，噪 声信号可以包括至少两个子带噪声信号。每个子带噪声信号可以包括噪声频带 的一个子带。关于子带噪声信号的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参 见，例如图9及其相关描述。
在一些实施例中，噪声信号可以是代表初级噪声(例如，用户耳朵周围 的环境噪声)的初级噪声信号。初级噪声信号可以是与前馈噪声控制通路相对 应的前馈噪声信号(将结合图8-13对其进行详细描述)。初级噪声信号可以由 音频传感器(例如，如图5-7所示的音频传感器510)产生。替代性地，噪声 信号可以是代表残余噪声的残余噪声信号。残余噪声信号可以是与反馈噪声控 制通路相对应的反馈噪声信号(将结合图8-12对其进行详细描述)。残余噪声 信号可以由反馈信号探测器(例如，如图5和图6所示的反馈信号探测器530)产生。替代性地，噪声信号可以是主要噪声信号和残余噪声信号的组合 信号，其既表示初级噪声又包括残余噪声。
在313中，基于噪声信号，噪声修正信号可以被确定。
在一些实施例中，可以通过数据处理装置110来确定噪声修正信号。 可以执行一个或一个以上操作，例如相位调制和振幅调制，以确定噪声修正信 号。可选地，可以使用一个或一个以上算法来确定噪声修正信号。例如，最小 均方(LMS)算法、归一化最小均方(NLMS)算法、滤波器-x最小均方 (FxLMS)算法、滤波器-u最小均方(FuLMS)算法等，或其任何组合用于生 成噪声修正信号。
在一些实施例中，噪声修正信号可以包括初级噪声修正信号和/或残余 噪声修正信号。初级噪声修正信号可以用于减少或消除初级噪声。残余噪声修 正信号可以用于减少或消除残余噪声。可以通过执行如图3B所示的过程300B 来确定初级噪声修正信号和/或残余噪声修正信号。在一些实施例中，噪声修正 信号可以包括至少两个子带噪声修正信号。关于至少两个子带噪声修正信号的 更多描述可以在本申请书的其他地方找到。参见，例如图9及其相关描述。
在315中，基于噪声修正信号，骨传导扬声器(例如，扬声器130)可 以被驱动。例如，骨传导扬声器可以产生用于降低或消除初级要噪声和/或残余 噪声的骨导声音。骨导声音可以通过例如骨传导通路(例如，如图2A和2B所 示的骨传导通路221)传输到用户的内耳。
图3B是根据本申请的一些实施例所示的用于主动噪声控制的示例性过 程300B的流程图。在一些实施例中，该过程300B可以由如本申请中其他地 方所述(例如，图8-13和相关说明)的前馈信号处理器521(例如，521a、 521b、521c、521d、521e和521f)和/或反馈信号处理器522(例如， 522a、522d和522e)执行。
在321中，噪声信号可以被接收。噪声信号可以是初级噪声和/或残余 噪声的表示。噪声信号可以由探测器(例如，探测器120)检测。噪声信号可 以是模拟信号或数字信号。噪声信号可以类似于图3A中的311所描述的噪声 信号，这里不再重复描述。
在323中，如果噪声信号是模拟信号，则可以将噪声信号转换为数字 噪声信号。
如图8-10和12-13所示，该转换可以由A/D转换器例如A/D转换器 810、820和1370中的之一执行。A/D转换器的采样频率fs可以大于2Wa，其 中Wa是噪声信号的最大频率。在一些实施例中，采样频率fs可以根据公式(7) 确定如下：
fs＞kWa， (7)
其中k表示任何正数，例如1.5、2.0、2.5、3.5或5.0。
在325中，基于对数字噪声信号的调制，噪声修正信号可以被确定。
在一些实施例中，可以通过如本申请其他地方所述数据处理装置110 (例如，110A、110B、110C、110D、110E和110F)执行该噪声修正信号的 确定。例如，数据处理装置110的调制器可以调制数字噪声信号以确定噪声修 正信号。数字噪声信号的调制可以包括振幅调制、相位调制(例如，相位反转 和/或相位补偿)等或其组合。在一些实施例中，可以根据等式(4)-(6)基 于相位调整系数(例如，ΔT)和/或振幅调整系数来执行调制。如果在321中 接收到的噪声信号是数字噪声信号，则可以省略操作323。在325中，可以通 过对噪声信号进行调制来生成噪声修正信号。
图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声信号411和示例性 噪声修正信号413的示意图。
如图4所示，噪声修正信号413(例如，S′n(n))可以具有与噪声信号 411(例如，Sn(n))相同的振幅，但是相反的相位。如本文所使用的，“相反 的相位”是指在特定频率下，噪声修正信号413的最大值对应于噪声信号411 的最小值。理想地，由于相消性干扰，噪声信号411和噪声修正信号413可以 彼此抵消。
图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统500的示 意图。噪声控制系统500可以包括音频传感器510、数据处理装置110、反馈 信号探测器530和骨传导扬声器540。数据处理装置110可以包括前馈信号处 理器521和反馈信号处理器522。噪声控制系统500可以被配置为减少或消除 噪声。噪声控制系统500可以是噪声控制系统100的示例性实施例。
前馈信号处理器521可以形成前馈噪声控制通路用以降低初级噪声590 (例如，用户550的环境噪声)。音频传感器510可以被配置为检测初级噪声 590并产生表示初级噪声590的初级噪声信号。初级噪声信号也可以被称为与 前馈噪声控制通路相对应的前馈噪声信号。在一些实施例中，音频传感器510 可以放置在用户的耳廓附近，以检测进入用户的耳朵的环境噪声。
在一些实施例中，初级噪声信号可以是时域或频域中的电信号。初级噪 声信号可以包括全频带的初级噪声信号和/或子带初级噪声信号。在一些实施例 中，初级噪声信号可以包括至少两个子带初级噪声信号。例如，音频传感器 510可以包括一个或一个以上的声电转换器，每个声电转换器可以被配置为生 成子带初级噪声信号之一。又例如，音频传感器510可以产生全频带的初级噪 声信号，并且根据子带分解技术将全频带的初级噪声信号分成具有不同频带的 至少两个子带初级噪声信号。
每个子带初级噪声信号可以对应于初级噪声的一个子带。对于初级噪声 所包括的至少两个子带初级噪声，其对应的传递函数可以相同或不同。在噪声 控制系统100中，在第一介质中传输的子带初级噪声的第一传递函数和在第二 介质中传输的相同子带初级噪声的第二传递函数可以相同或不同。对于不同的 声音频率，它们的气传导通路(或骨传导通路)的传递函数可能会有所不同。 在一些实施例中，对于不同频率(即不同的子带初级噪声信号)的噪声的传递 函数可能不同。在一些实施例中，噪声控制系统100可以消除或减少具有特定 频率的噪声。
前馈信号处理器521可以被配置为处理与前馈噪声控制通路相关的数 据。例如，前馈信号处理器521可以基于初级噪声信号生成用于减小初级噪声 的初级噪声修正信号。初级噪声修正信号也可以被称为前馈噪声修正信号。在 一些实施例中，前馈信号处理器521可以包括A/D转换器、调制器、滤波器 等，或其任意组合。
初级噪声修正信号可以用作骨传导扬声器540的输入信号，以确定用 于降低初级噪声的初级抗噪声声音。初级抗噪声声音可以通过骨传导通路传递 至用户550的耳蜗207。
在一些实施例中，初级抗噪声声音可以减少或消除大部分的初级噪声。 但是，由于例如气导传递函数和骨导传递函数之间的差异、用户耳朵的生理结 构差异等，可能会导致残余噪声的存在。例如，用户550可以听到残余噪声信 号，将之表示为信号Ig。在一些其他的实施例中，对应于不同的用户，关于同 一初级噪声的残余噪声可能是不同的。这可能是因为，对于不同的用户，气传 导通路(和/或骨传导通路)的传递函数可能不同。在这种情况下，可能需要一 个反馈降噪系统来降低残余噪声。
反馈信号处理器522和反馈信号探测器530可以形成反馈噪声控制通 路，用以减少残余噪声。残余噪声可以是在通过气传导通路传输的初级噪声与 通过骨传导通路传输的初级抗噪声声音进行干涉后，仍存在于用户550的耳蜗 207的噪声。
反馈信号探测器530可以被配置为检测残余噪声并产生表示残余噪声 的残余噪声信号。在一些实施例中，反馈信号探测器530可以包括能够检测残 余噪声的任何装置。例如，反馈信号探测器530可以是生物监测装置(例如， 脑电波监测装置、神经监测装置)，其可以通过测量用户的生物特征来检测残 余噪声。
在一些实施例中，残余噪声信号可以是电信号，例如模拟信号或数字信 号。可选地，如果残余噪声信号为模拟信号(表示为en(t))，反馈信号探测器 530可以耦合到采样模块，该采样模块被配置为通过对残余噪声信号en(t)进行 采样来生成数字残余噪声信号en(n)。采样模块的采样频率可以大于2Wr，其中 Wr是指模拟残余噪声信号en(t)的最大频率。
反馈信号处理器522可以被配置为处理与反馈噪声控制通路相关的数 据。例如，反馈信号处理器522可以生成残余噪声修正信号。残余噪声修正信 号可以被配置为减少或消除残余噪声。在一些实施例中，反馈信号处理器522 可以包括A/D转换器、调制器、滤波器等或其组合。
例如，反馈信号处理器522可以被配置为基于对数字残留噪声信号 en(n)执行相位反转以确定残余噪声修正信号e′n(n)。残余噪声修正信号e′n(n)可 用于通过相消干涉来消除或减少噪声信号en(n)。
在一些实施例中，可以通过在不执行相位补偿的情况下对残余噪声信号 执行相位反转操作和振幅调制来确定残余噪声修正信号。反馈信号处理器522 生成残余噪声修正信号的方式可以和前馈信号处理器521生成初级噪声修正信 号的方式相类似。残余噪声修正信号可以是具有与残余噪声相同的频带的全频 带残余噪声修正信号。例如，残余噪声修正信号可以表示为Abe′n(n)，其中Ab是指反馈噪声控制通路的振幅调整系数。又例如，残余噪声修正信号可以包括 至少两个子带残余噪声修正信号，每个子带残余噪声修正信号对应于残余噪声 的一个子带。残余噪声修正信号可以表示为
其中，Ai是第i个子带残余噪声信号的振幅调整系数，N是子带残余噪声信号的数量，e′i(n)是指与 第i个子带残余噪声信号ei(n)具有相同振幅但相反相位(称为反相)的信号。
骨传导扬声器540可以是如图1所示的扬声器130的实施例，被配置 为基于初级噪声修正信号和/或残余噪声修正信号输出声音。例如，骨传导扬声 器540可以基于初级噪声修正信号和残余噪声修正信号的组合信号来产生声 音。又例如，骨传导扬声器540可以依次产生基于初级噪声修正信号的声音和 基于残余噪声修正信号的声音。骨传导扬声器540输出的声音可以通过骨传导 通路221传输到用户550的耳蜗207。初级噪声590可以通过气传导通路211 传输到用户550的耳蜗207。骨传导扬声器540输出的声音可以干扰耳蜗207处的初级噪声590，以减少或消除初级噪声590。
图6是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统600的示 意图。噪声控制系统600可以包括数据处理装置110、反馈信号探测器530和 骨传导扬声器540。数据处理装置110可以包括反馈信号处理器522。噪声控 制系统600可以是噪声控制系统100的示例性实施例。
反馈信号探测器530可以生成残余噪声信号(例如，en(n)、en(t))， 表示残余噪声。残余噪声信号可以以电信号的形式被传输到反馈信号处理器 522以进行进一步处理。在一些实施例中，该反馈信号探测器530可以被配置 为用于确定如在本申请的其他地方所描述的(例如，图2B及其相关描述)时 间差ke。
反馈信号处理器522可以被配置为基于残余噪声信号(例如，en(n)) 生成残余噪声修正信号(例如，e′n(n))。例如，反馈信号处理器522可以包 括A/D转换器、调制器、D/A转换器等，或其任意组合。反馈信号处理器522 的A/D转换器可以被配置为将模拟残余噪声信号en(t)转换为数字残余噪声信号 en(n)。A/D转换器的采样频率可以大于模拟残余噪声信号en(t)的最大频率的两 倍。调制器可以被配置为对数字残留噪声信号en(n)执行相位反转操作，以生成 残余噪声修正信号e′n(n)。在一些实施例中，反馈信号处理器522可以基于数字残余噪声信号en(n)和ke来确定残余噪声修正信号e′n(n)。D/A转换器可以被 配置为执行将模数转换，将数字残余噪声修正信号e′n(n)转换为模拟残余噪声 修正信号e′n(t)。模拟残余噪声修正信号e′n(t)可以用作骨传导扬声器540的输 入信号。骨传导扬声器540可以被配置为基于模拟的残余噪声修正信号e′n(t) 来确定用于减小或消除残余噪声的抗噪声声音。
图7是根据本申请的一些实施例所示的示例性噪声控制系统700的示 意图。噪声控制系统700可以包括音频传感器510、数据处理装置110和骨传 导扬声器540。数据处理装置110可以包括前馈信号处理器521。噪声控制系 统700可以是噪声控制系统100的示例性实施例。
音频传感器510可以检测初级噪声590并产生表示初级噪声590的初 级噪声信号。
前馈信号处理器521可以被配置为基于初级噪声信号生成初级噪声修 正信号。
初级噪声修正信号可以用作骨传导扬声器540的输入，以产生用于抑 制初级噪声的抗噪声声音。抗噪声声音可以通过骨传导通路传输到用户550的 内耳，同时初级噪声590可以通过气传导通路传输到用户550的内耳。
需要注意的是，上述对噪声控制系统500、600和700的描述仅是示例 性的，并不限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员来说，许多替代、修 改和变化将是显而易见的。本文描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其 他特征可以以各种方式组合以获得附加的和/或替代性的示例性实施例。例如， 噪声控制系统(例如，噪声控制系统500、600和700中的任何一个)可以包 括一个或一个以上附加组件。附加地或替代性地，可以省略上述噪声控制系统 的一个或一个以上组件。例如，在噪声控制系统500中，可以省略前馈信号处理器521和反馈信号处理器522之一。又例如，噪声控制系统的两个或两个以 上组件可以集成到单个组件中。仅作为示例，在噪声控制系统500中，可以将 前馈信号处理器521的A/D转换器集成到音频传感器510中，和/或将数据处 理装置110的D/A转换器集成到骨传导扬声器540中。
图8-10和12-13是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装 置110A-C和110E-F的示意图。数据处理装置110A-C和110E-F中的每一个 都可以被配置为获得并处理噪声信号。噪声信号可以是数字信号或模拟信号。 出于说明目的，除非另有说明或从上下文中显而易见，否则以数字信号的形式 作为噪声信号来描述本申请，而无意限制本申请的范围。数据处理装置110A- C和110E-F中的每个可以包括一个或一个以上用于处理数字信号的组件。应 该理解的是，这些并不是旨在是限制性的。噪声信号可以是模拟信号，并且数 据处理装置可以包括如本申请的其他地方所述(例如，图11和相关描述)的 一个或一个以上用于处理模拟信号的组件。
图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置110A的示 意图。数据处理装置110A可以包括前馈信号处理器521a和反馈信号处理器 522a。数据处理装置110A可以被配置为确定用于减少初级噪声和残余噪声的 噪声修正信号815。前馈信号处理器521a和反馈信号处理器522a可以分别是 前馈信号处理器521和反馈信号处理器522的示例性实施例。
前馈信号处理器521a可以被配置为接收模拟初级噪声信号Sn(t)，并基 于前馈噪声控制通路中的模拟初级噪声信号Sn(t)确定初级噪声修正信号811。 模拟初级噪声信号Sn(t)可以是代表初级噪声(例如，环境噪声)的模拟电信 号。前馈信号处理器521a可以包括A/D转换器810和调制器850。
A/D转换器810可以被配置为用于将模拟初级噪声信号Sn(t)转换为数 字初级噪声信号Sn(n)。A/D转换器810的采样频率可以大于2Wmax，其中 Wmax是指模拟初级噪声信号Sn(t)的最大频率。可以基于数字初级噪声信号 Sn(n)，将调制器850配置为确定初级噪声修正信号811。在一些实施例中，调 制器850可以包括用于执行相位调制的相位调制器和用于执行振幅调制的振幅 调制器。
相位调制器可以被用来执行相位调制。例如，相位调制器可以对数字初 级噪声信号Sn(n)进行相位反转和可选的相位补偿操作，以产生信号S′n(n- ΔT)，其中，ΔT指的是气导声音通过气传导通路211传递到耳蜗207的第一时 间与骨导声音通过骨传导通路221传递到耳蜗207的第二时间之间的时间差。 振幅调制器可以根据振幅调整系数At对信号S′n(n-ΔT)进行振幅调制，以产 生初级噪声修正信号AtS′n(n-ΔT)。
反馈信号处理器522a可以被配置为接收残余噪声信号并根据反馈噪声 控制通路中的残余噪声信号，确定残余噪声修正信号813(例如， Abe′n(n))。残余噪声信号可以是代表残余噪声的电信号。反馈信号处理器 522a可以包括A/D转换器820和调制器860。调制器860可以包括相位调制 器和/或振幅调制器。调制器860可以具有与如上所述的调制器850类似的功 能。
在一些实施例中，调制器850和/或调制器860可以包括一个子带调制 器组。有关子带调制器组的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见，例 如图9及其相关描述。
数据处理装置110A可以结合主噪声修正信号811(例如，AtS′n(n- ΔT))和残余噪声修正信号813(例如，Abe′n(n))来确定一个噪声修正信号 815(例如，AtS′n(n-ΔT)+Abe′n(n))。
在一些实施例中，由数据处理装置110A确定的噪声修正信号815可以 是全频带信号。噪声修正信号815可以根据下面的等式(8)确定：
Sf(n)＝AtSn(n-ΔT)+Abe′(n) (8)
在一些实施例中，数据处理装置110A可以通过两个通信通道分别输出 前馈噪声修正信号811和反馈噪声修正信号813。
图9是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置110B的示 意图。除了某些组件或特征之外，数据处理装置110B可以类似于图8描述的 数据处理装置110A。如图9所示，数据处理装置110B可以包括前馈信号处理 器521b和反馈信号处理器522a。前馈信号处理器521b可以与子带传感器 910耦合(其是图5描述的音频传感器510的示例性实施例)。
子带传感器910可以被配置为检测初级噪声590并确定代表初级噪声 590的至少两个子带初级噪声信号(例如，S1(n)，S2(n)，...，SN(n))。初级噪 声590可以是具有特定频带的音频信号。子带初级噪声信号可以指具有比初级 噪声590的频带窄并且在其内的频带的信号。例如，初级噪声590的频带可以 是10-30,000Hz。子带初级噪声信号的频带可以是100-200Hz，其在初级噪 声590的频带内。声音通过骨骼传输(例如，声音在传输过程中的振幅变化) 可能会受到声音频率的影响。对于不同频率的声音，它们在骨传导通路中的传 递函数可能会不同。子带降噪技术可以用来提高降噪的效果。
在一些实施例中，至少有两个子带初级噪声信号可能具有不同的频带。 可选地，每个所述子带初级噪声信号可以具有与其他子带初级噪声信号的频带 不同的独特频带。不同的子带噪声信号可以具有相同的频率带宽或不同的频率 带宽。在一些实施例中，会避免在频域中一对相邻的子带噪声信号的频带之间 的重叠，以提高降噪效果。如本文所使用的，在子带噪声信号中其中心频率彼 此相邻的两个子带噪声信号可以被视为在频域中彼此相邻。
在一些实施例中，第一子带初级噪声信号和第二子带初级噪声信号的频 谱可能在第一子带初级噪声信号的半功率点和/或第二子带初级噪声信号的半功 率点相交。某个信号的半功率点可以指具有特定功率电平衰减(例如，-3dB) 的频率点。在一些实施例中，不同频带的子带初级噪声信号的组合可以覆盖初 级噪声590的频带。不同的子带初级噪声信号的频率带宽可以彼此相同或不 同。附加地或替代性地，可以避免频域中的一对相邻子带初级噪声信号的频带 之间出现重叠。
在一些实施例中，子带传感器910可以被配置为将初级噪声转换成电 信号并将电信号分解成子带级噪声信号。例如，子带传感器910可以包括声电 转换器和频带分解模块，该声电转换器被配置为将初级噪声转换成电信号，该 频带分解模块被配置为将电信号分解为子带初级噪声信号。例如，频带分解模 块可以包括至少两个带通滤波器。每个带通滤波器可以具有唯一的频率响应， 并且被配置为通过处理电信号来生成一个子带初级噪声信号。带通滤波器可以 包括有源带通滤波器和/或无源带通滤波器。带通滤波器可以包括巴特沃斯滤波 器、切比雪夫滤波器或柯尔滤波器等，或其任意组合。
在一些实施例中，子带传感器910可以包括至少两个声电转换器。每 个声电转换器可以具有唯一的频率响应，并且被配置为通过处理初级噪声信号 以生成子带初级噪声信号。有关产生子带噪声信号的描述可以在2019年9月 30日提交的PCT申请PCT/CN2019/109301中找到，该申请的标题为 “SYSTEMS AND METHODS FOR NOISE REDUCTION USINGSUB-BAND NOISE REDUCTION TECHNIQUE”，其内容通过引用结合于此。
前馈信号处理器521b可以被配置为从子带传感器910接收子带初级噪 声信号，并生成用于降低初级噪声590的初级噪声修正信号911。例如，前馈 信号处理器521b可以包括调制器组920和组合模块930。在一些实施例中， 可以通过并行的发射机将子带初级噪声信号从子带传感器910发送到调制器组 920。可选地，可以根据用于传输数字信号的某种通信协议，经由发射机来发 送子频带原始噪声信号。示例性的通信协议可以包括AES3(音频工程学 会)、AES/EBU(欧洲广播联盟)、EBU(欧洲广播联盟)、ADAT(自动数 据累加和传输)、I2S(Inter-IC声音)、TDM(时分多路复用)、MIDI(乐器 数字接口)、CobraNet、以太网AVB(以太网音频/视频桥接)、Dante、ITU (国际电信联盟)-T G.728、ITU-T G.711、ITU-T G.722、ITU-T G.722.1、 ITU-T G.722.1附件C、AAC(高级音频编码)-LD等或其组合。在一些替代性实施例中，可以使用例如频分复用技术将子带初级噪声信号处理成单通道信 号，并发送到调制器组920。
调制器组920可以包括至少两个调制器920a-920N。调制器920a- 920N的数量(即，N)可以基于噪声控制系统100的要求来设置。例如，调制 器920a-920N的数量可以等于任何大于1的正整数，例如，5、10、15等。在 一些实施例中，调制器920a-920N的数量可以等于子带传感器910生成的子 带初级噪声信号的数量。
前述调制器920a-920N中的每一个都可以被配置为从子带传感器910 接收一个子带初级噪声信号，并通过调制接收到的子带初级噪声信号来产生相 应的子带初级噪声修正信号。以调制器920i为例，由调制器920i执行的调制 可以包括在相应的子带初级噪声信号Si(n)上进行振幅调制和/或相位调制(例 如，相位反转和/或相位补偿)。在一些实施例中，相位调制和振幅调制可以在 子带初级噪声信号Si(n)上顺序或同时执行。例如，调制器920i可以基于与 Si(n)相对应的振幅调整系数Ai对Si(n)进行振幅调制，以产生信号AiSi(n)，其 中Ai＝HACi/HBCi，HACi指气传导通路211的第i个子带初级噪声信号的传递函 数，HBCi指第i个子带初级噪声信号的骨传导通路221的传递函数。调制器920i 还可以对信号AiSi(n)执行相位反转操作，以生成对应的子带初级噪声修正信号 AiS′i(n)。
又例如，调制器920i可以对子带初级噪声信号Si(n)执行振幅调制、相 位反转和相位补偿，以确定对应的子带初级噪声修正信号。例如，可以将由调 制器920i确定的子带初级噪声修正信号表示为AiSi′(n-ΔT)，其中，ΔT是如 图2B所示的气导声音通过气传导通路211传输到耳蜗207的第一时间和骨导 声音通过骨传导通路221传输到相同的耳蜗207的第二时间之间的时间差。
组合模块930可以被配置为由调制器组920产生的至少两个子带初级 噪声修正信号，以产生初级噪声修正信号911。例如，初级噪声修正信号911 可以被表示为
又例如，初级噪声修正信号911可以被表示为 
组合模块930可以包括可以用于组合至少两个信号的任何组件。例 如，组合模块930可以根据诸如频分复用技术之类的信号组合技术来产生混合 信号(即，初级噪声修正信号)。在一些替代性实施例中，组合模块930可以 是前馈信号处理器521b的独立组件或组件的一部分。可替代性地，可以省略 组合模块930，并且可以并行地发送子带初级噪声修正信号以用于输出。
反馈信号处理器522a可以被配置为接收残余噪声信号(例如， en(n)、en(t))，并基于残余噪声信号在结合图8描述的反馈噪声控制通路中 确定残余噪声修正信号813(例如，Abe′n(n))。
在一些实施例中，噪声修正信号915(例如，Sf(n))可以通过组合初 级噪声修正信号911和残余噪声修正信号813来生成。
例如，可以根据以下的等式(9)来确定噪声修正信号915：
在一些实施例中，噪声修正信号915可以是数字信号、模拟信号或脉 冲宽度调制(PWM)信号。噪声修正信号915可以被传输到另一个组件(例 如，骨传导扬声器)以进行输出。在一些实施例中，数据处理装置110B可以 通过两个通信通道分别输出主噪声修正信号911和残余噪声修正信号813。
图10是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置110C的 示意图。除了某些组件或特征之外，数据处理装置110C可以类似于结合图8 所描述的数据处理装置110A。如图10所示，数据处理装置110C可以包括前 馈信号处理器521c和反馈信号处理器522a。数据处理装置110C可以被配置 为确定噪声修正信号1015。
前馈信号处理器521c可以被配置为接收表示初级噪声的初级噪声信 号，并且基于前馈噪声控制通路中的初级噪声信号来生成用于降低初级噪声的 初级噪声修正信号1011。噪声信号可以是全频带信号或子带信号。例如，前馈 信号处理器521c可以包括A/D转换器810和调制器1050。前馈信号处理器 521c可以是前馈信号处理器521的实施例。
例如，初级噪声信号可以是模拟初级噪声信号Sn(t)。如结合图3B和图 8所描述的，可以将A/D转换器810配置为将模拟初级噪声信号Sn(t)转换为数 字初级噪声信号Sn(n)。
调制器1050可以被配置为基于数字初级噪声信号Sn(n)来确定初级噪 声修正信号1011。在一些实施例中，调制器1050可以包括用于执行相位调制 的相位调制器和用于执行振幅调制的振幅调制器。
例如，相位调制器可以对数字初级噪声信号Sn(n)进行相位反转和可选 的相位补偿操作，以产生信号S′n(n-ΔT-ke)，其中ke是指参考值和声音通 过骨传导通路传输时间之间的时间差。有关时间差ke的更多描述可以在本申请 的其他地方找到。参见，例如图2B及其相关描述。振幅调制器可以根据振幅 调制系数At对信号S′n(n-ΔT-ke)进行振幅调制，以产生初级噪声修正信号 AtS′n(n-ΔT-ke)。
反馈信号处理器522a可以被配置为接收残余噪声信号(例如， en(n)，en(t))并根据结合图8所述的反馈噪声控制通路，根据残余噪声信号 确定残余噪声修正信号813(例如，Abe′n(n))。
在一些实施例中，可以通过结合初级噪声修正信号1011和残余噪声修 正信号813来产生噪声修正信号1015。例如，噪声修正信号1015可以表示为 AtS′n(n-ΔT-ke)+Abe′n(n)。在其他一些实施例中，数据处理装置110C 可以通过两条通信通道分别输出初级噪声修正信号1011和残余噪声修正信号 813。
图11是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置110D的 示意图。数据处理装置110D可以包括一个或一个以上模拟信号处理组件，例 如图11所示的前馈信号处理器521d和反馈信号处理器522d。数据处理装置 110D可以被配置为确定用于降低初级要噪声和残余噪声的噪声修正信号 1115。
前馈信号处理器521d可以包括一个调制器1150，被配置为以模拟电 信号的形式接收初级噪声信号Sn(t)。进一步地，调制器1150可以被配置为基 于初级噪声信号Sn(t)生成初级噪声修正信号1111。例如，调制器1150可以对 初级噪声信号Sn(t)进行相位调制和振幅调制，以生成初级噪声修正信号 AtS′n(t-ΔT)，其中，At是指与前馈噪声控制通路相对应的振幅调整系数，ΔT 表示气导声音通过气传导通路211传递到耳蜗207的第一时间与骨导声音通过 骨导通路221传输至相同耳蜗207的第二时间之间的时间差。
反馈信号处理器522d可以被配置为确定反馈噪声控制通路中的残余噪 声修正信号1113。反馈信号处理器522d可以包括调制器1160。调制器1160 可以包括相位调制器和/或振幅调制器。反馈信号处理器522d可以是反馈信号 处理器522的实施例。例如，相位调制器可以对残余噪声信号en(t)执行反相操 作，以产生残余噪声修正信号e′n(t).
在一些实施例中，调制器1150和/或调制器1160可以包括被配置为执 行相位调制和/或振幅调制的一个或一个以上模拟电路组件。例如，调制器 1150和/或调制器1160可以采用放大器(例如，反相放大器)来充当相位和/ 或振幅滤波器。初级噪声修正信号AtS′n(t-ΔT)可以通过放大器或其他一些模 拟电路来确定。再例如，数据处理装置110D可以使用延迟电路(例如，全通 电感电容电路延迟线、有源模拟延迟线)或其他一些模拟电路对初级噪声信号 执行相位补偿。
在一些实施例中，调制器1150可以包括第一调制器组，被配置为接收 至少两个子带初级噪声信号(以模拟信号的形式)并生成至少两个子带初级噪 声修正信号。附加地或可替代性地，调制器1160可以包括第二调制器组，该 第二调制器组被配置为接收至少两个子带残余噪声信号(以模拟信号的形式) 并生成至少两个子带残余噪声修正信号。关于调制器组的更多描述可以在本申 请的其他地方找到。参见，例如图9及其相关描述。
在一些实施例中，数据处理装置110D可以将初级噪声修正信号1111 (例如，AtS′n(t-ΔT))与残余噪声修正信号1113(例如，Abe′n(t))结合起 来，以确定用于输出的组合噪声修正信号1115(例如，AtS′n(t-ΔT)+ Abe′n(t))。又例如，数据处理装置110D可以通过两个通信通道分别输出初级 噪声修正信号1111和残余噪声修正信号1113。
通过使用如上所述的模拟信号处理组件，数据处理装置110D可以在不 执行A/D转换和/或D/A转换的情况下减少初级噪声和残余噪声，从而简化了 数据处理装置110D，减少了芯片的负担，提高了噪声降低或消除的运行速 度。然而，与数字信号处理组件相比，模拟信号处理组件可能较不灵活并且不 适合于实现自适应功能，并且需要更多的运算电路。
图12是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置110E的 示意图。数据处理装置110E可以包括前馈信号处理器521e和反馈信号处理器 522e。数据处理装置110E可以被配置为确定用于降低初级噪声的初级噪声修 正信号1211和用于降低残余噪声的残余噪声修正信号1213。
前馈信号处理器521e可以被配置为接收初级噪声信号(例如， Sn(t))，并根据前馈噪声控制通路中的初级噪声信号确定初级噪声修正信号 1211(例如Sf1(t))。
初级噪声信号可以是全频带信号或子带信号。前馈信号处理器521e可 以包括A/D转换器810、反相器1230、调制器1250和D/A转换器1270。A/D 转换器810可以被配置为用于将模拟初级噪声信号Sn(t)转换为数字初级噪声信 号Sn(n)。A/D转换器810的采样频率可以大于2Wmax，其中Wmax是噪声信号 的最大频率。关于A/D转换的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见， 例如图3B及其相关描述。
反相器1230可以被配置为基于数字噪声信号Sn(n)确定反相信号 S′n(n)。
调制器1250可以被配置为通过对反相信号S′n(n)执行相位调制和/或振 幅调制来确定数字初级噪声修正信号AtS′n(n-ΔT)。调制器1250可以包括相位 调制器和/或振幅调制器。例如，相位调制器可以对反相信号S′n(n)进行相位补 偿，以产生信号S′n(n-ΔT)。振幅调制器可以根据振幅调制系数At对信号 S′n(n-ΔT)执行振幅调制，以产生数字初级噪声修正信号AtS′n(n-ΔT)。
D/A转换器1270可以被配置为将数字初级噪声修正信号AtS′n(n- ΔT)转换成模拟初级噪声修正信号Sf1(t)。
反馈信号处理器522e可以被配置为确定用于降低反馈噪声控制通路中 残余噪声的残余噪声修正信号(例如，Sf2(t))。反馈信号处理器522e可以包 括A/D转换器820、调制器860和D/A转换器1280。D/A转换器1280可以具 有与如上所述的D/A转换器1270类似的功能。有关A/D转换器820和调制器 860的更多说明，可以在本申请的其他地方找到。参见，例如图8及其相关描 述。
在一些实施例中，调制器1250和调制器860可以分别包括一个子带调 制器组。有关子带调制器组的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见， 例如图9及其相关描述。
数据处理装置110E可以输出一个或一个以上的噪声修正信号。例如， 数据处理装置110E可以将初级噪声修正信号1211(例如，Sf1(t))和残余噪 声修正信号1213(例如，Sf2(t))结合在一起，以输出组合的噪声修正信号 (例如，Sf1(t)+Sf2(t))。又例如，数据处理装置110E可以通过两个通信通 道分别输出初级噪声修正信号1211和残余噪声修正信号1213。
在一些实施例中，初级噪声修正信号1211和残余噪声修正信号1213 可以分别被发送到第一骨传导扬声器和第二骨传导扬声器。
图13是根据本申请的一些实施例所示的示例性数据处理装置110F的 示意图。数据处理装置110F可以包括前馈信号处理器521f。前馈信号处理器 521f可以包括A/D转换器810、调制器1350和A/D转换器820。数据处理装 置110F可以被配置为确定噪声修正信号1311。
该前馈信号处理器521c可以被配置为接收表示初级噪声的初级噪声信 号，并且基于前馈噪声控制通路中的初级噪声信号来确定用于降低初级噪声的 初级噪声修正信号1311。初级噪声信号可以是模拟信号Sn(t)的形式。
A/D转换器810可以被配置为将模拟信号Sn(t)转换为数字初级噪声信 号Sn(n)。关于A/D转换的更多描述可以在本申请的其他地方找到。参见，例如 图3B及其相关描述。
数字初级噪声信号Sn(n)可以由调制器1350处理。调制器1350可以对 数字初级噪声信号Sn(n)进行振幅调制和/或相位调制(例如，相位反转、相位 补偿)。例如，调制器1350可以对数字初级噪声信号Sn(n)执行相位反转，以 生成与数字初级噪声信号Sn(n)具有相同振幅和反转相位的初级噪声修正信号 S′n(n)。又例如，调制器1350可以将初级噪声修正信号确定为AtSn(n- ΔT)，其中At指的是振幅调整系数，而ΔT表示气导声音通过气传导通路211被 传输到耳蜗207的第一时间与骨导声音通过骨传导通路221被传输到相同耳蜗 207的第二时间之间的时间差。关于相位补偿和振幅调制的更多描述可以在本 申请的其他地方找到。参见，例如图2B及其相关描述。
误差检测器(图13中未示出)可以被配置为通过将初级声场和次级声 场叠加来确定误差信号e1n(t)。初级声场可以对应于初级噪声(即，环境噪 声)。次级声场可以对应于基于初级噪声确定的抗噪声声音。
数据处理装置110F(例如，滤波器)的一个或一个以上组件可以被配 置为执行自适应控制，例如，对振幅调整系数At的调整和/或对时间差ΔT的调 整，使e1n(n)→0。通过自适应控制，可以实现主动的噪声控制。
关于数据处理装置110A-F的上述描述仅用于举例说明，并不限制本申 请的范围。对于本领域普通技术人员来说，许多替代、修改和变化将是显而易 见的。本文描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征可以以各种方 式组合以获得附加的和/或替代的示例性实施例。例如，数据处理装置110A-F 可能包含一个或一个以上附加组件。附加地或替代性地，可以省略上述数据处 理装置110A-F的一个或一个以上组件。例如，可以省略一个或一个以上的 A/D转换器810、820和1370，以及D/A转换器1280和1270。又例如，数据 处理装置110A-F的两个或两个以上组件可以集成到单个组件中。仅作为示 例，可以将A/D转换器810(或820)中的D/A转换器1270(或1280)集成 到调制器1250(或860)中，和/或将D/A转换器1270(或1280)集成到调 制器1250(或860)中。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通 技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此 处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改 进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、 修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施 例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关 的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位 置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并 不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结 构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干 具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机 器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改良。相应地，本申请的各 个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微代码 等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“单 元”、“模块”或“系统”。此外，本申请的各方面可以表现为位于一个或一 个以上的计算机可读介质中的计算机产品，所述产品包括计算机可读程序编 码。
计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信 号，例如在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括 电磁形式、光形式等，或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算 机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令 执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可 读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电 缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或以上程序语 言编写，包括面向主体编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、 Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程 语言如Python、Ruby，和Groovy，或其他编程语言等。该程序代码可以完全在 用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户 计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。 在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局 域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)， 或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、 数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺 序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但 应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露 的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正 和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件装置实现，但是 也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动装置上安装 所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或 以上发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归 并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为 反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意 图。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
Claims (42)
1.一种降噪系统，其特征在于，包括：
第一探测器，被配置为探测通过第一声音通路传输给用户的第一噪声并确定表示所述第一噪声的第一噪声信号；
第二探测器，被配置为探测用户感知到的第二噪声并确定表示所述第二噪声的第二噪声信号；
处理器，被配置为确定第一噪声修正信号和第二噪声修正信号，其中所述第一噪声修正信号是基于所述第一噪声信号确定的，并且所述第二噪声修正信号是基于所述第二噪声信号确定的；以及
扬声器，被配置为基于所述第一噪声修正信号和所述第二噪声修正信号产生声音，其中所述声音通过与所述第一声音通路不同的第二声音通路传输给所述用户。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二噪声包括在所述用户的内耳中的残余噪声。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一探测器是气导麦克风，而所述第一声音通路是气传导通路。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二探测器是神经监测装置或脑电波监测装置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扬声器是骨传导扬声器，而所述第二声音通路是骨传导通路。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一个或一个以上的滤波器，所述滤波器被配置为将所述噪声信号分解为一个或一个以上的子带噪声信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器包括A/D转换器和调制器，其中所述调制器被配置为进行振幅调制和/或相位调制。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统，其特征在于，基于所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号包括：
确定所述第一声音通路的第一传递函数；
确定所述第二声音通路的第二传递函数；
基于所述第一传递函数和所述第二传递函数确定振幅调整系数；以及
基于所述第一噪声信号和所述振幅调整系数来确定所述第一噪声修正信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理器还被配置为确定第一声音通过所述第一声音通路传输和第二声音通过所述第二声音通路传输的第一时间差。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，基于所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号包括：
确定所述第一噪声信号的相位反转信号；以及
基于所述第一时间差和所述相位反转信号来确定所述第一噪声修正信号。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二探测器还被配置为检测参考值和声音通过所述用户的所述第二通路的传输时间之间的第二时间差。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述基于所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号包括：
基于所述第二时间差和所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基于所述第二噪声信号确定所述第二噪声修正信号包括：
确定振幅调整系数；
确定第一声音通过所述第一声音通路和第二声音通过所述第二声音通路的第一时间差；
确定所述第二噪声信号的相位反转信号；以及
基于所述振幅调整系数、所述一时间差和所述第二噪声信号的所述相位反转信号来确定所述第二噪声修正信号。
14.一种降噪方法，其特征在于，包括：
由第一探测器探测通过第一声音通路传输给用户的第一噪声并确定表示所述第一噪声的第一噪声信号；
由第二探测器探测所述用户感知到的第二噪声并确定表示第二噪声的第二噪声信号；
由处理器确定第一噪声修正信号和第二噪声修正信号，其中基于所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号，并且基于所述第二噪声信号确定所述第二噪声修正信号；以及
由扬声器基于所述第一噪声修正信号和所述第二噪声修正信号产生声音，其中所述声音通过与所述第一声音通路不同的第二声音通路传输到所述用户。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二噪声包括所述用户的内耳中的残余噪声。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一探测器是气导麦克风以及所述第一声音通路是气导通路。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二探测器是神经监测装置或脑电波监测装置。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述扬声器是骨传导扬声器，而所述第二声音通路是骨传导通路。
19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
通过一个或一个以上的滤波器，将所述噪声信号分解为一个或以上的子带噪声信号。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述处理器包括A/D转换器和调制器，其中所述调制器被配置为进行振幅调制和/或相位调制。
21.根据权利要求14-20中的任一项所述的方法，其特征在于，基于所述第一噪声信号来确定所述第一噪声修正信号包括：
确定所述第一声音通路的第一传递函数；
确定所述第二声音通路的第二传递函数；
基于所述第一传递函数和所述第二传递函数来确定振幅调整系数；以及
基于所述第一噪声信号和所述振幅调整系数确定所述第一噪声修正信号。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，包括：
所述处理器确定第一声音通过所述第一声音通路传输和第二声音通过所述第二声音通路传输的声音信号的第一时间差。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，基于所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号包括：
确定所述第一噪声信号的相位反转信号；以及
基于所述第一时间差信号和所述相位反转信号来确定所述第一噪声修正信号。
24.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括：
通过所述第二探测器检测到的参考值与通过所述用户的所述第二声音通路的传输时间之间的第二时间差。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号包括：
基于所述第二时间差和所述第一噪声信号确定所述第一噪声修正信号。
26.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二噪声信号确定所述第二噪声修正信号包括：
确定振幅调整系数；
确定通过所述第一声音通路和所述第二声音通路发送的声音信号的第一时间差；
确定所述第二噪声信号的相位反转信号；以及
基于所述振幅调整系数、所述第一时间差和所述第二噪声信号的所述相位反转信号来确定所述第二噪声修正信号。
27.一种降噪系统，其特征在于，包括：
第一探测器，被配置为探测噪声并确定表示所述噪声的噪声信号；
第二探测器，被配置为确定误差信号；
处理器，被配置为基于所述误差信号和所述噪声信号确定噪声修正信号；以及
骨传导扬声器，被配置为基于所述噪声修正信号产生声音，其中所述声音用于降低所述噪声。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述第一探测器是气导麦克风以及所述噪声是通过气导通路传输给用户，所述声音是通过骨导通路传输给用户。
29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，基于所述误差信号和所述噪声信号确定所述噪声修正信号包括：
确定对应于所述气导通路和所述骨导通路的振幅调整系数；
确定第一声音通过所述气导通路和第二声音通过所述骨导通路的时间差；
基于所述误差信号，调整所述振幅调整系数和时间差；以及
基于调整的振幅调整系数、调整的时间差和所述噪声信号，确定所述噪声修正信号。
30.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述确定所述振幅调整系数包括：
确定所述气导通路的第一传递函数；
确定所述骨导通路的第二传递函数；以及
基于所述第一传递函数和所述第二传递函数确定所述振幅调整系数。
31.根据权利要求27-30中任一项所述的系统，其特征在于，所述处理器包括被配置为进行振幅调制和/或相位调制的调制器。
32.根据权利要求27-30中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二探测器是误差麦克风。
33.根据权利要求27-30中任一项所述的系统，其特征在于，所述误差信号表示第一声场和第二声场的叠加，其中所述第一声场对应于所述噪声，所述第二声场对应于所述声音。
34.一种降噪方法，其特征在于，包括：
由探器探测噪声并确定表示所述噪声的噪声信号；
由处理器基于自适应过程和噪声信号确定噪声修正信号；以及
由骨传导扬声器基于所述噪声修正信号产生声音，其中所述声音用于降低所述噪声。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述探测器是气导麦克风以及所述噪声是通过气导通路传输给用户，所述声音通过骨导通路传输给所述用户。
36.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，基于所述自适应过程和所述噪声信号确定所述噪声修正信号包括：
确定对应于所述气导通路和所述骨导通路的振幅调整系数；
确定第一声音通过所述气导通路和第二声音通过所述骨导通路的时间差；
基于误差信号，调整所述振幅调整系数和时间差；以及
基于调整的振幅调整系数、调整的时间差和所述噪声信号，确定所述噪声修正信号。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，确定所述振幅调整系数包括：
确定所述气导通路的第一传递函数；
确定所述骨导通路的第二传递函数；以及
基于所述第一传递函数和所述第二传递函数确定所述振幅调整系数。
38.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述误差信号表示第一声场和第二声场的叠加，其中所述第一声场对应于所述噪声，所述第二声场对应于所述声音。
39.根据权利要求34-38中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理器包括被配置为进行振幅调制和/或相位调制的调制器。
40.一种降噪系统，其特征在于，包括：
探测器，被配置为生成噪声信号，其中所述噪声信号表示用户感知到的第二噪声，所述第二噪声包括在所述用户的内耳中的残余噪声；
处理器，被配置为基于所述噪声信号确定噪声修正信号；以及
扬声器，被配置为基于所述噪声修正信号产生声音。
41.根据权利要求40所述的系统，其特征在于，所述探测器是神经监测装置或脑电波监测装置。
42.根据权利要求40所述的系统，其特征在于，所述扬声器是一种骨传导扬声器。
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