CN113574593B - 调谐方法、制造方法、计算机可读存储介质和调谐系统 - Google Patents

Abstract

一种用于调谐带有可耳装式播放设备(HP、MP)的支持噪声消除的音频系统中的滤波器参数的方法，该可耳装式播放设备包括扬声器(SP)和定位在扬声器附近的反馈噪声麦克风(FB_MIC)，该方法包括提供在扬声器与反馈噪声麦克风之间、扬声器与耳膜之间、环境声源与耳膜之间以及环境声源与反馈噪声麦克风之间的声学传递函数。调谐被设计为处理反馈噪声信号的反馈滤波器函数(B)的参数。基于声学传递函数中的每个并且基于反馈滤波器函数来确定音频系统在耳膜处的噪声消除性能。

Description

调谐方法、制造方法、计算机可读存储介质和调谐系统

技术领域

本公开内容总体上涉及支持噪声消除的音频系统，并且特别地涉及用于调谐这种系统的滤波器参数的方法、用于制造这种系统的方法、计算机可读存储介质以及用于调谐这种系统的滤波器参数的调谐系统。

背景技术

如今，大量耳机都配备有噪音消除技术。例如，这种噪声消除技术称为有源噪声消除或环境噪声消除，这两者均缩写为ANC。ANC一般使用记录的环境噪声，该噪声经过处理以生成补偿信号或抗噪声信号，然后将其与有用的音频信号相组合，以在耳机的扬声器上播放。

各种ANC方法都使用反馈(FB)麦克风、前馈(FF)麦克风或反馈与前馈麦克风的组合。

传统地，对反馈消除进行调谐以在通常放置在扬声器附近的FB麦克风处产生最佳的噪声消除。FB麦克风距扬声器越远，从扬声器到FB麦克风的传播延迟就越长。这通常会减小FB ANC可以工作的上限频段，因此将其位置选择为靠近扬声器驱动器而非靠近耳朵。之所以选择这种方法，是因为反馈系统要依靠监测被取消的信号才能工作，因此，它在这一点上是最优化的。然而，人类在略微不同的点(即耳膜)处听到信号。该点通常称为耳鼓参考点(DRP)。与FB麦克风相比，这种常规方法的结果可能是减少DRP处的消除，或者可以导致在ANC频段正上方的频率区域中的DRP处的溢出增加，例如噪声增强。

但是，忽略FB麦克风与DRP之间的噪声消除差异通常认为是可以接受的。因此，当调谐滤波器以进行FB噪声消除时，通常将FB麦克风用作进行ANC预测的位置。然后，通过在头和躯干模拟器(HATS)上收听或测量，来主观评估耳朵处的ANC。这导致“黑匣子”式调谐，其中制造商必须进行调谐、收听以及再调谐，以获得带有最小溢出的最佳ANC。头戴式耳机制造商通常会确保FB麦克风与耳膜之间的声学阻抗差最小，以确保FB麦克风处与耳朵处的ANC尽可能相似。

发明内容

本公开提供了一种用于调谐支持噪声消除的音频系统的滤波器参数的改进的调谐概念。

该改进的调谐概念基于以下思想，即能够通过基于耳膜或DRP处的ANC性能而非仅依赖于反馈麦克风处的ANC性能，来调谐滤波器参数，从而改进采用反馈ANC的支持噪声消除的音频系统的总体ANC性能。

常规FB ANC调谐方法的缺点是，将滤波器设计为在FB麦克风处具有最佳ANC，通常会导致DRP处在消除频带以上的噪声增强，这通常是人耳最敏感之处。该改进的调谐概念使得能够在调谐阶段计算并观察DRP处的FB ANC性能，并且因此能够调谐FB滤波器以优化我们听到内容的点处的噪声消除。换言之，利用该改进的调谐概念，能够计算并可视化或以其他方式来评估以前在常规实施方式中仅能听到的内容。

这样可以减少滤波器设计所计算的内容与能够听到的内容之间的失配，因此可以加快设计过程。这还使用户有机会设计更好的滤波器，例如用户能够优化地调谐FB滤波器来管理溢出和低频噪声消除的量，而不是降低FB滤波器的高频增益从而损害了较低频率处的FB消除。

为此，该改进的调谐概念提出了基于例如能够预先确定或测量的各种声学参数，并且基于反馈ANC中所采用的反馈滤波器的滤波器参数来计算音频系统在耳膜处的ANC性能。例如，声学参数是音频系统中及其周围的选定位置之间的各种声学传递函数，如下所述。

例如，支持噪声消除的音频系统包括可耳装式播放设备，如头戴式耳机、耳塞式耳机或者包括扬声器和位于扬声器附近的反馈噪声麦克风的移动设备。在这种系统中，可以在扬声器与反馈噪声麦克风之间定义第一声学传递函数。可以在扬声器与暴露于扬声器的耳膜之间定义第二声学传递函数。可以在环境声源与耳膜之间定义第三声学传递函数。可以在环境声源与反馈噪声麦克风之间定义第四声学传递函数。例如，通过将播放设备放置在测量固定件(例如头和躯干模拟器(HATS))上来测量声学传递函数。

这些声学传递函数的知识使得能够基于反馈滤波器的经调谐的滤波器参数，特别是在调谐期间无需物理访问播放设备的情况下，来计算耳膜或DRP处的ANC性能。因此，能够以较少的努力来调谐反馈滤波器的滤波器参数，直到在耳膜或DRP处实现所期望的性能。

播放设备还可以包括用于获得前馈噪声信号的环境噪声麦克风，以使得音频系统被配置为基于反馈噪声信号来执行反馈噪声消除并基于前馈噪声信号来执行前馈噪声消除。当考虑这种混合系统，即带有FF ANC和FB ANC这两者的系统时，FB ANC能够更改FF目标函数。

因此，获得在耳膜或DRP处的ANC性能具有其他积极效果。例如，在反馈ANC被固定之前无法可靠地调谐前馈滤波器的滤波器参数。例如，在常规方法中，必须批准并测量反馈ANC，并且必须在反馈ANC处于活动状态下测量前馈目标所需的声学传递函数。常规系统的最终结果是，不仅要使用反复试验方法来调谐最佳反馈滤波器，而且前馈滤波器取决于仅在反馈ANC已经被调谐后才确定的声学响应。这意味着，常规的前馈滤波器调谐过程直到反馈调谐过程和收听测试已经完成后才能开始。调谐过程之后，如果线下还有任何变化，如可接受的失真、电子设备的转变、声学修改等，则整个常规调谐过程将再次从头开始。

因此，根据该改进的调谐概念的一个方面，在调谐过程中使用在环境声源与环境噪声麦克风之间的第五声学传递函数。这使得能够确定扬声器与耳膜之间以及环境声源与耳膜之间的经调节的声学传递函数，这些函数形成了确定前馈滤波器目标函数的基础。因此，能够考虑反馈ANC来调谐前馈滤波器的滤波器参数以匹配前馈目标函数。

本公开内容通过定义一种方法提供了这些问题的解决方案，该方法计算耳朵处的FB ANC，并且可选地，当FB ANC处于活动状态时计算FF Target中的差异；这两者都能够在滤波器调谐阶段例如以软件的形式应用，因此不需要主观评估。这意味着调谐FB ANC以及可选地FF ANC滤波器的用户能够立即观察到正确的FB或混合ANC性能，并且对滤波器进行调谐以获得真正优化的ANC性能。这最终使得能够为FB和混合ANC头戴式耳机调谐更好的参数，并且具有更快、更简单的开发周期。

该改进的调谐概念例如在设计阶段就被应用，有可能被应用于未完全组装的单元或者组件的不同状态。特别地，该改进的调谐概念在带有可耳装式播放设备的支持噪声消除的音频系统出厂和使用之前来使用。

例如，以下描述了根据该改进的调谐概念的用于调谐带有可耳装式播放设备的支持噪声消除的音频系统的滤波器参数的方法。播放设备可以是头戴式耳机、耳塞式耳机、移动电话或其他移动设备，该播放设备包括扬声器和位于扬声器附近的反馈噪声麦克风。

根据该方法，提供在扬声器与反馈噪声麦克风之间的第一声学传递函数、在扬声器与暴露于扬声器的耳膜之间的第二声学传递函数、在环境声源与耳膜之间的第三声学传递函数以及在环境声源与反馈噪声麦克风之间的第四声学传递函数。调谐了反馈滤波器函数的参数，该反馈滤波器函数被设计为处理利用反馈噪声麦克风获得的反馈噪声信号。基于第一、第二、第三和第四声学传递函数中的每个并且基于反馈滤波器函数来确定音频系统在耳膜处的噪声消除性能。

这使得采用调谐方法的用户能够识别反馈滤波器的参数相对于耳膜或DRP处的实际ANC性能的调谐效果。例如，如果用户对调谐结果不满意，则能够继续或重复进行参数调谐，直到在耳膜处实现所期望水平的反馈ANC性能。

例如，该方法在支持噪声消除的音频系统和/或可耳装式播放设备的设计阶段中(例如，在带有可耳装式播放设备的支持噪音消除的音频系统出厂和/或使用之前)进行。

例如，该方法还包括将噪声消除性能进行可视化。此外，重复地执行参数调谐、噪声消除性能确定和可视化的步骤。因此，对于该方法的用户而言，调谐过程变得更加方便，这例如是因为参数的微小变化能够立即或几乎立即地可视化出其效果。此外，在滤波器参数发生改变的不同调谐步骤之间不需要测量。

在该方法的各种实施方式中，确定噪声消除性能包括：基于第一、第二、第三和第四声学传递函数中的每个并且基于反馈滤波器函数来确定耳膜处的噪声函数，并且基于噪声函数和第三声学传递函数来确定噪声消除性能。

例如，噪声函数对应于耳朵处的误差信号，该误差信号例如是环境声音与扬声器所提供的ANC信号之间的残余。因此，该信号能够形成耳朵处的ANC性能的测量基础。

例如，噪声函数E根据以下来确定

并且噪声消除性能ANC根据以下来确定

其中DFBM是第一声学传递函数，DE是第二声学传递函数，AE是第三声学传递函数，AFBM是第四声学传递函数，并且B是反馈滤波器函数。

与可以在常规系统中使用的反馈麦克风处的误差信号相比，耳膜处的误差信号或噪声信号更准确地表示了ANC性能。

因此，例如，耳膜处的噪声消除性能与反馈噪声麦克风处的另一噪声消除性能不同，即不同地确定。

在调谐方法的各种实施方式中，播放设备还包括用于获得前馈噪声信号的环境噪声麦克风(例如前馈麦克风)。在这种配置中，音频系统被配置为执行基于反馈噪声信号的反馈噪声消除以及基于前馈噪声信号的前馈噪声消除。

在这种配置中，调谐方法还包括提供在环境声源与环境噪声麦克风之间的第五声学传递函数。可以在实际调谐过程之前，类似于上述四个声学传递函数地确定或测量该第五声学传递函数。基于第一声学传递函数、第二声学传递函数并且基于反馈滤波器函数来确定在扬声器与耳膜之间的第一经调节的声学传递函数。此外，基于第一、第二、第三和第四声学传递函数中的每个并且基于反馈滤波器函数来确定在环境声源与耳膜之间的第二经调节的声学传递函数。基于该第一和第二经调节的声学传递函数并且基于第五声学传递函数来确定前馈滤波器目标函数。例如基于前馈滤波器目标函数来调谐被设计为处理前馈噪声信号的前馈滤波器函数的参数。

确定第一和第二经调节的声学传递函数考虑了活动状态的反馈ANC对播放设备的声学行为的影响。例如，根据反馈ANC是否处于活动状态，前馈滤波器函数必须对来自环境声源的声音进行不同的处理。因此，前馈滤波器目标函数适用于活动状态的反馈ANC的实际参数，而在调谐过程期间不需要任何附加的测量。

在一些实施方式中，将前馈滤波器目标函数进行可视化。例如，这使得能够更容易地调谐前馈滤波器参数以匹配或接近目标函数。例如，在调谐前馈滤波器函数的参数期间还将前馈滤波器函数进行可视化。

例如，该第一经调节的声学传递函数根据以下来确定

并且该第二经调节的声学传递函数AE'根据以下来确定

其中DFBM是第一声学传递函数，DE是第二声学传递函数，AE是第三声学传递函数，AFBM是第四声学传递函数，并且B是反馈滤波器函数。

在各种实施方式中，调谐方法还包括利用放置在测量固定件(例如头和躯干模拟器(HATS)等)上的播放设备来测量第一、第二、第三和第四声学传递函数以及可选地第五声学传递函数。这使得能够为调谐过程提供可靠的基础。

根据上述各种实施方式之一的调谐方法能够用于制造支持噪声消除的音频系统。例如，这种音频系统的每个播放设备可以进行单独地调谐，包含确定并提供所需的相应声学传递函数。因此，每个播放设备具有其自己的、针对单个设备定制的滤波器参数。

然而，假定例如在播放设备的制造期间的公差可忽略不计，并且因此假定针对音频播放设备的声学传递函数相同或相似，则利用一个代表性音频播放设备来执行测量，以用于确定相应的声学传递函数、调谐该音频播放设备的滤波器参数，并将滤波器参数应用于该音频播放设备以及相同种类的多个其他音频播放设备就足够了。例如，将经调谐的过滤器参数应用于以相同工艺生产的一批设备中的多个或所有设备，或者类似的设备。因此，能够减少调谐工作。

例如，根据该改进的调谐概念的用于制造支持噪声消除的音频系统的方法包括制造一个或更多个音频系统以及相应的相关联的可耳挂播放设备，该播放设备包括扬声器和位于扬声器附近的反馈噪声麦克风。利用根据上述实施方式中之一的调谐方法来调谐反馈滤波器函数的滤波器参数，其中，采用一个或更多个音频系统或播放设备中的至少之一来确定(例如预先确定)第一、第二、第三和第四声学传递函数。将经调谐的滤波器参数应用于一个或更多个音频系统。

如果播放设备还具有环境噪声麦克风，则如上所述的第五滤波器函数的确定和使用就能够包含在制造方法中。

根据该改进的调谐概念的另一方面，公开了一种其上存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质。特别地，该指令在由处理器执行时使处理器实施根据上述实施方式之一的调谐方法。例如，当执行该指令时，处理器接收相应的声学传递函数。该指令能够用于仅支持反馈ANC的音频系统和混合ANC系统。

该改进的调谐概念的其他方面涉及一种调谐系统，该调谐系统用于对带有可耳装式播放设备的支持噪声消除的音频系统的滤波器参数进行调谐。例如，这种调谐系统被配置为执行根据上述实施例之一的调谐方法。例如，调谐系统被配置为针对仅带有反馈ANC或带有混合ANC的音频系统来执行调谐。该系统特别地被配置为接收如上所述的相应声学传递函数，并将其作为调谐过程的基础。调谐系统能够被配置为提供分别用于调谐滤波器参数的接口。

调谐系统可以实施作为计算设备，如工作站计算机、笔记本或平板计算机等。

附图说明

下面将借助于附图来更详细地描述该改进的调谐概念。在整个附图部分中，具有相同或相似功能的元件使用相同的附图标记。因此在以下附图中不必重复其描述。

在附图中：

图1示出了用户佩戴的具有多个声音路径的示例头戴式耳机；

图2示出了根据本改进的调谐概念的一个方面的测量配置的示例实现方式；

图3示出了根据本改进的调谐概念的方法的示例实现方式；以及

图4示出了支持噪声消除的手柄的示例实现方式。

具体实施方式

图1示出了用户佩戴的带有多个声音路径的头戴式耳机HP的示例配置。图1所示的头戴式耳机HP是支持噪声消除的音频系统的任何可耳装式播放设备的一个示例，并且例如能够包含入耳头戴式耳机或耳塞式耳机、贴耳头戴式耳机或全包围头戴式耳机。代替头戴式耳机，可耳装式播放设备也可以是移动电话或类似设备。

在该示例中的头戴式耳机HP具有扬声器SP、反馈噪声麦克风FB_MIC以及可选地环境噪声麦克风FF_MIC，该环境噪声麦克风例如被设计为前馈噪声消除麦克风。为了进行更好的概述，此处未示出头戴式耳机HP的内部处理细节。

在图1所示的配置中，存在多个声音路径，这些声音路径中的每个都能够由相应的声学响应函数或声学传递函数来表示。例如，第一声学传递函数DFBM表示扬声器SP与反馈噪声麦克风FB_MIC之间的声音路径，并且可以称为驱动器-反馈响应函数。第一声学传递函数DFBM可以包含扬声器SP自身的响应。第二声学传递函数DE表示头戴式耳机的扬声器SP(可能包含扬声器SP自身的响应)与暴露于扬声器SP的用户耳膜ED之间的声学声音路径，并且可以称为驱动器-耳朵响应函数。第三声学传递函数AE表示环境声源与耳膜ED之间的穿过用户耳道EC的声学声音路径，并且可以称为环境-耳朵响应函数。第四声学传递函数AFBM表示环境声源与反馈噪声麦克风FB_MIC之间的声学声音路径，并且可以称为环境-反馈响应函数。

如果存在环境噪声麦克风FF_MIC，则第五声学传递函数AFFM表示环境声源与环境噪声麦克风FF_MIC之间的声学声音路径，并且可以称为环境-前馈响应函数。

头戴式耳机HP的响应函数或传递函数，特别是在麦克风FB_MIC和FF_MIC与扬声器SP之间的响应函数或传递函数，能够与反馈滤波器函数B和前馈滤波器函数F一起使用，在操作期间可以将它们设置作为噪声消除滤波器的参数。

作为可耳装式播放设备的一个示例的头戴式耳机HP可以实施为麦克风FB_MIC和FF_MIC都处于活动状态或启用状态，以使得能够执行混合ANC，或者能够作为FB ANC设备来执行，其中只有反馈噪声麦克风FB_MIC是活动的并且环境噪声麦克风FF_MIC不存在或至少为非活动的。因此，在下文中，如果使用了参考环境噪声麦克风FF_MIC的信号或声学传递函数，则假定该麦克风为存在，而其他情况下则将其假定为可选的。

为了进行更好的概述，在图1中省略了对麦克风信号的任何处理或任何信号传输。然而，为了执行ANC，可以在位于头戴式耳机或其他可耳装式播放设备内的处理器中，或者在头戴式耳机外部的专用处理单元中，来实施对麦克风信号的处理。如果处理单元集成到播放设备中，则播放设备自身就形成了支持噪声消除的音频系统。如果在外部执行处理，则外部设备或处理器就与播放设备一起形成了支持噪声消除的音频系统。例如，处理可以在如移动电话或移动音频播放器的移动设备中执行，头戴式耳机有线或无线地连接到该移动设备。

如果已知支持FB ANC的播放设备中的前四个声学传递函数DFBM、DE、AE和AFBM，则能够针对给定的反馈滤波器函数B来计算耳膜ED处的ANC性能。因此，反馈滤波器函数B的调谐效果能够直接地进行可视化，而无需进行其他测量。这将在下面进行更详细地说明。

此外，如果针对混合ANC来启用播放设备，则对第五声学传递函数AFFM的进一步了解使得能够为前馈滤波器函数F计算目标函数，由此包含了反馈ANC的效果。这也将在下面进行更详细地说明。因此，为了调谐ANC滤波器函数B和可选的F，必须提供相应的声学传递函数。

例如，声学传递函数能够通过测量来确定。图2示出了能够与本改进的调谐概念一起使用的测量配置的示例实施方式。该测量配置包含环境声源ASS，其包括环境放大器ADR和用于播放测试信号TST的环境扬声器ASP。包含头戴式耳机HP的支持噪声消除的音频系统包括麦克风FB_MIC、FF_MIC，其信号由噪声处理器PROC来处理并经由扬声器SP来输出。噪声处理器PROC能够具有控制接口CI，在该控制接口上能够设置噪声处理PROC的处理参数。作为可耳装式播放设备示例的头戴式耳机HP可以与外部控制设备(如个人计算机、平板计算机或移动电话)相接触，例如以用于交换测量数据和/或用于控制头戴式耳机HP的功能。

头戴式耳机HP被放置在测量固定件MF上，该测量固定件MF可以是带有耳道表示EC的人造头，在该耳道表示EC的端部处定位有测试麦克风ECM以用于经由麦克风放大器MICAMP来记录测量信号MES。应当注意，至少测量固定件MF和环境声源ASS以它们的基本功能来表示，即播放测试信号TST和记录测量信号MES，而不排除更复杂的实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，能够利用这种测量配置来确定四个声学传递函数或者确定五个声学传递函数。

现在参照图3，示出了用于调谐带有可耳装式播放设备的支持噪声消除的音频系统的滤波器参数的方法的方法流程的示例框图。如图2所示的框310中所示，播放设备放置在测量固定件上，以用于在框320中测量四个或五个声学传递函数DFBM、DE、AE、AFBM以及可选的AFFM。仅当声学传递函数尚不可用时，才需要框310和320的步骤。例如，如果仅将对支持噪声消除的音频系统的滤波器进行的调谐从第一配置改变为第二配置，例如，如果播放设备应该被调谐到不同的声音文件，则可以省略步骤310和320。

因此，如果存在四个或五个声学传递函数，则能够在框330中将它们提供给调谐过程。

在框340中，例如由用户来调谐反馈滤波器函数B的参数，该反馈滤波器函数设计为处理利用反馈噪声麦克风FB_MIC获得的反馈噪声信号。基于四个传递函数DFBM、DE、AE、AFBM并且基于反馈滤波器函数B的参数，来确定耳膜ED处的噪声消除性能。耳膜ED处的噪声消除性能可以被可视化，以使得用户能够看到调谐的效果。

能够重复地执行框340中的参数调谐和框350中的噪声消除性能确定，例如直到利用调谐过程来实现所期望的噪声消除性能。

如果支持噪声消除的音频系统仅被配置为用于FB ANC，则调谐过程可以在此处结束，或者可以将反馈滤波器函数B的滤波器参数应用于播放设备或音频系统，这将在后面参考框380来进行说明。

确定耳膜ED处的噪声消除性能可以包括基于四个声学传递函数DFBM、DE、AE、AFBM中的每个并且基于反馈滤波器函数来确定耳膜ED处的噪声函数E，其中，基于噪声函数和第三声学传递函数AE来确定噪声消除性能。

耳膜ED处(而不是FB麦克风FB_MIC处)的FB ANC能够被可视化，例如在对滤波器函数B进行调谐时绘制，这意味着无需进行收听测试，因为人会看到他将听到的内容。这例如在限制溢出方面是有效的，这种溢出在此阶段可能带来挑战，这是因为其在耳膜处通常会更糟。

如前所述，噪声函数E可以根据以下来确定

并且噪声消除性能ANC可以根据以下来确定

在常规方法中，使用误差信号e或残留噪声信号，以表示消除之后存在于FB麦克风FB_MIC处的噪声。FB麦克风FB_MIC处的ANC性能ANCMIC能够计算为

从等式(2)中能够看出，如果乘积AE.DFBM与乘积AFBM.DE之差为零(即驱动器响应之差与环境响应之差相同)，则括号中的项降为0并且ANC等于公式(5)。

为了得出等式(1)的表达式，能够分析FB麦克风FB_MIC处和耳膜ED处的信号：

FB麦克风处的噪声由以下给出：

(6) e＝AFBM-e.B.DFBM

或者

耳膜处的噪声由以下给出：

这就是FB麦克风处的信号(e.B.DFBM)乘以FB麦克风与DRP之间相对于驱动器的传递函数，该传递函数经由叠加来与耳朵处的环境噪声AE相结合。

利用等式(7)，E结果为

这就得出了等式(1)的表达式。

如果调谐了混合ANC音频系统，则在框360中确定了前馈滤波器目标函数并且可选地将其可视化。为此，基于第一和第二声学传递函数DFBM、DE并且基于反馈滤波器函数B来确定扬声器SP与耳膜ED之间的第一经调节的声学传递函数DE'。此外，基于四个声学传递函数DFBM、DE、AE、AFBM中的每个并且基于反馈滤波器函数B来确定环境声源ASS与耳膜ED之间的第二经调节的声学传递函数AE'。基于第一和第二经调节的声学传递函数DE'和AE'并且基于第五声学传递函数AFFM来确定前馈滤波器目标函数。

如前所述，该第一经调节的声学传递函数DE'根据以下来确定

并且该第二经调节的声学传递函数AE'根据以下来确定

计算FF目标响应的常规方法如下：

然而，AE和DE均受到FB ANC的约束。

在将FB ANC应用于DE的情况下，能够假设DE是噪声源并且等于AE，并且因此AFBM＝DFBM。对于耳朵处的FB ANC的更精确等式，参见等式(1)和(2)，然后简化为

得出等式(3)。

在将FB消除应用于AE的情况下，AE不等于DE，则应用完整的等式(1)。这得出

以及

(13) AE′＝ANC_AE.AE，

其中，AE'是应用了FB噪声消除的环境-耳朵声学传递函数，并且DE'是应用了FB噪声消除的驱动器-耳朵传递函数。

最后，由于耳朵处的FB ANC通常不同于FB麦克风处的FB ANC，我们能够看到，当FBANC处于活动状态时，FF滤波器目标函数FFTarget会有不同的响应：

基于前馈目标函数FFTarget，在框370中能够调谐前馈滤波器函数F的参数。

例如，如果在前馈滤波器函数的调谐中不能获得足够的结果，则可以选择调整反馈滤波器函数B的参数，从而返回到框340。然而，可以立即地确定并可视化重新调谐的结果，以使得例如确定新的、更新的前馈滤波器目标函数，以具有用于重新调谐前馈滤波器函数F的参数的基础。

完成框370中的调谐之后，前馈滤波器的滤波器参数和反馈滤波器的滤波器参数这两者都能够应用于播放设备，或者如果多个相同类型的播放设备可用，则能够将这些参数应用于这些播放设备。

例如，可以在同一工艺中，例如在同一批次中，制造多个支持噪声消除的音频系统，特别是可耳装式播放设备，以使得能够假定播放设备的声学特性一致或几乎一致(带有可忽略生产公差)。结果，能够假定相同的滤波器参数对于带有相同或相似性能的所有播放设备而言都起作用。因此，可以使用一个播放设备来测量相应的声学传递函数，例如结合图2所述，并且结果可以用于调谐过程，最终得到用于反馈滤波器以及可选地前馈过滤器的滤波器参数。现在，能够将这些滤波器参数应用于该批次的所有播放设备或支持噪声消除的音频系统。因此，减少了用于制造支持噪声消除的音频系统的工作量。

本改进的调谐概念例如在设计阶段、可能在未完全组装的单元或者在组件的不同状态下应用。特别地，本改进的调谐概念在带有可耳装式播放设备的支持噪声消除的音频系统出厂和使用之前使用。

在一些实施方式中，能够利用两个或更多个相同类型或相同生产批次的播放设备来执行测量，以使得例如将所得传递函数的平均值用于调谐过程。仍然减少了用于制造支持噪声消除的音频系统的工作量。

总之，当对FB滤波器进行调谐时，FF目标响应的变化例如得到补偿，例如在设计工具内得到补偿，并且最终的端部噪声消除预测要比利用传统方法精确得多。例如，能够计算FF目标响应，并且能够将两个滤波器FF和FB一起进行调谐。

FB ANC通常会在FF目标响应中出现峰值或谷值，这导致了该区域中的FF ANC大大减小，并且可能难以与现有的常规调谐过程相匹配。本改进的调谐概念的多个方面尤其提供了查看FF目标滤波器响应进行匹配的难易程度的能力，并且更改FB滤波器以使FF目标更易于匹配，以使端部混合噪声消除结果尽可能达到最佳。例如，如果在FB麦克风处和在耳朵处的FB ANC完全不同，则这可能会产生具有较高Q峰值或谷值的FF目标响应，这可能难以与FF滤波器相匹配。可以对FB滤波器进行重新调谐以最小化这种效果，因此最大化整体的混合ANC性能。例如，通过将FB ANC减小3dB，以更平滑、更容易地匹配FF目标，并且在FF ANC中增加10dB以使得混合ANC改善了7dB。

这源于对FB系统和FF系统的关系以及FB系统在耳朵处有何不同的新的理解。最终，得出了针对FF ANC和FB ANC这两者而言都准确的新公式，并且实际上无论将麦克风放置在何处，都能够使用该公式来计算系统在耳朵处的ANC性能。然后，这种理解能够通过实施到滤波器调谐工具中(例如在调谐方法中、调谐系统中或者在用于实现这种方法或系统的软件中实施)来得到利用，以预测更精确的FB和/或混合ANC。

一个替代实施例将会对一些或全部声学传递函数：AFBM、AFFM、DFBM进行测量，并且在实时适应的噪声消除系统中计算或估计AE'和DE'，以使得FF系统的参数能够被精确地调谐。

应用本改进的调谐概念实现了能够产生更好的ANC性能。此外，如果在设计工具中实施了根据本改进的调谐概念的调谐方法，则能够减少在支持ANC的音频系统开发中的复杂度和时间。此外，如果供应商将用于实施ANC函数的ANC处理器提供给最终的支持噪声消除的音频系统的制造商，则针对制造商所需的交互(例如支持)会更少。

现在参照图4，示出了支持噪声消除的音频系统的另一示例。在该示例实施方式中，该系统由移动设备(如移动电话MP)来形成，该移动设备包含播放设备，该播放设备带有扬声器SP、反馈麦克风FB_MIC、环境噪声麦克风FF_MIC以及用于在操作期间执行ANC的处理器PROC。

在未示出的另一实施方式中，头戴式耳机HP(例如图1中所示的头戴式耳机)能够连接到移动电话MP，其中来自麦克风FB_MIC、FF_MIC的信号从头戴式耳机传输到移动电话MP，特别是传输到移动电话的处理器PROC，以用于生成待通过头戴式耳机的扬声器来播放的音频信号。例如，根据头戴式耳机是否连接到移动电话，利用移动电话的内部组件(即扬声器和麦克风)或者利用头戴式耳机的扬声器和麦克风来执行ANC，从而在每种情况下使用不同的滤波器参数组。

附图标记说明

HP 头戴式耳机

SP 扬声器

FB_MIC 反馈麦克风

FF_MIC 环境噪声麦克风

EC 耳道

ED 耳膜

DFBM 驱动器-反馈响应函数

DE 驱动器-耳朵响应函数

AE 环境-耳朵响应函数

AFBM 环境-反馈响应函数

AFFM 环境-前馈响应函数

ASS 环境声源

ADR 环境放大器

ASP 环境扬声器

TST 测试信号

PROC 处理器

CI 控制接口

MF 测量固定件

ECM 耳道麦克风

MICAMP 麦克风放大器

MES 测量信号

MP 移动电话。

Claims (20)

1.一种用于调谐带有可耳装式播放设备(HP、MP)的支持噪声消除的音频系统的滤波器参数的方法，所述可耳装式播放设备包括扬声器(SP)和位于所述扬声器(SP)附近的反馈噪声麦克风(FB_MIC)，所述方法包括：

-提供在所述扬声器(SP)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)之间的第一声学传递函数(DFBM)；

-提供在所述扬声器(SP)与暴露于所述扬声器(SP)的耳膜(ED)之间的第二声学传递函数(DE)；

-提供在环境声源(ASS)与所述耳膜(ED)之间的第三声学传递函数(AE)；

-提供在所述环境声源(ASS)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)之间的第四声学传递函数(AFBM)；

-调谐反馈滤波器函数(B)的参数，所述反馈滤波器函数被设计为处理利用所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)获得的反馈噪声信号(fb0)；以及

-基于第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述音频系统在所述耳膜(ED)处的噪声消除性能，使得所述反馈滤波器函数(B)的参数能够基于所述噪声消除性能来调谐。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在所述支持噪声消除的音频系统和/或可耳装式播放设备的设计阶段中进行。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述噪声消除性能进行可视化，其中，重复地执行调谐参数、确定和可视化的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述噪声消除性能包括：

-基于所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述耳膜(ED)处的噪声函数(E)；以及

-基于所述噪声函数(E)和所述第三声学传递函数(AE)来确定所述噪声消除性能。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据以下来确定所述噪声函数E

并且根据以下来确定所述噪声消除性能ANC

其中，DFBM是所述第一声学传递函数，DE是所述第二声学传递函数，AE是所述第三声学传递函数，AFBM是所述第四声学传递函数，并且B是所述反馈滤波器函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述耳膜(ED)处的所述噪声消除性能(ANC)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)处的另一噪声消除性能不同。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述播放设备(HP、MP)还包括用于获得前馈噪声信号(ff0)的环境噪声麦克风(FF_MIC)，并且所述音频系统被配置为执行基于所述反馈噪声信号(fb0)的反馈噪声消除以及基于所述前馈噪声信号(ff0)的前馈噪声消除，所述方法还包括：

-提供在所述环境声源(ASS)与所述环境噪声麦克风(FF_MIC)之间的第五声学传递函数(AFFM)；

-基于所述第一声学传递函数(DFBM)、所述第二声学传递函数(DE)并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定在所述扬声器(SP)与所述耳膜(ED)之间的第一经调节的声学传递函数(DE')；

-基于所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述环境声源(ASS)与所述耳膜(ED)之间的第二经调节的声学传递函数(AE')；

-基于所述第一和第二经调节的声学传递函数(DE'、AE')并且基于所述第五声学传递函数(AFFM)来确定前馈滤波器目标函数；以及

-调谐前馈滤波器函数(F)的参数，所述前馈滤波器函数被设计为处理所述前馈噪声信号(ff0)。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括对所述前馈滤波器目标函数进行可视化。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，根据以下来确定所述第一经调节的声学传递函数DE'

并且根据以下来确定所述第二经调节的声学传递函数AE'

其中，DFBM是所述第一声学传递函数，DE是所述第二声学传递函数，AE是所述第三声学传递函数，AFBM是所述第四声学传递函数，并且B是所述反馈滤波器函数。

10.根据权利要求1至8之一所述的方法，还包括利用放置在测量固定件(MF)上的所述播放设备(HP、MP)来测量所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在所述带有可耳装式播放设备的支持噪音消除的音频系统出厂和/或使用之前进行。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述耳膜(ED)处的所述噪声消除性能(ANC)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)处的另一噪声消除性能被不同地确定。

13.根据权利要求1-8之一所述的方法，其中，还包括利用放置在头和躯干模拟器HATS上的所述播放设备(HP、MP)来测量所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)。

14.一种用于制造支持噪声消除的音频系统的方法，所述方法包括：

-制造一个或更多个音频系统及其各自相关联的可耳装式播放设备(HP、MP)，所述可耳装式播放设备包括扬声器(SP)和位于所述扬声器(SP)附近的反馈噪声麦克风(FB_MIC)；

-利用根据权利要求1-8之一所述的方法来调谐反馈滤波器函数(B)的滤波器参数，其中，采用一个或更多个音频系统中的至少之一来确定所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)；以及

-将所述滤波器参数应用至一个或更多个音频系统。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，采用一个或更多个音频系统中的至少之一来预先确定所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)。

16.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行以下操作：

-接收在扬声器(SP)与位于所述扬声器(SP)附近的反馈噪声麦克风(FB_MIC)之间的第一声学传递函数(DFBM)，所述扬声器(SP)和所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)被支持噪音消除的音频系统中的可耳装式播放设备(HP、MP)所包括；

-接收在所述扬声器(SP)与暴露于所述扬声器(SP)的耳膜(ED)之间的第二声学传递函数(DE)；

-接收在环境声源(ASS)与所述耳膜(ED)之间的第三声学传递函数(AE)；

-接收在所述环境声源(ASS)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)之间的第四声学传递函数(AFBM)；

-提供用于调谐反馈滤波器(B)的参数的接口，所述反馈滤波器(B)被设计为处理利用所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)获得的反馈噪声信号(fb0)；以及

-基于所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述音频系统在所述耳膜(ED)处的噪声消除性能，使得所述反馈滤波器函数(B)的参数能够基于所述噪声消除性能来调谐。

17.根据权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，用于调谐参数的所述接口包括将所述噪声消除性能进行可视化。

18.根据权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，所述播放设备(HP、MP)还包括用于获得前馈噪声信号(ff0)的环境噪声麦克风(FF_MIC)，并且所述音频系统被配置为执行基于所述反馈噪声信号(fb0)的反馈噪声消除以及基于所述前馈噪声信号(ff0)的前馈噪声消除，其中，所述指令还使得处理器进行以下操作：

-提供在所述环境声源(ASS)与所述环境噪声麦克风(FF_MIC)之间的第五声学传递函数(AFFM)；

-基于所述第一声学传递函数(DFBM)、所述第二声学传递函数(DE)并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定在所述扬声器(SP)与所述耳膜(ED)之间的第一经调节的声学传递函数(DE')；

-基于所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述环境声源(ASS)与所述耳膜(ED)之间的第二经调节的声学传递函数(AE')；

-基于所述第一和第二经调节的声学传递函数(DE'、AE')并且基于所述第五声学传递函数(AFFM)来确定前馈滤波器目标函数；以及

-提供用于调谐前馈滤波器函数(F)的参数的接口，所述前馈滤波器函数被设计为处理所述前馈噪声信号(ff0)。

19.一种用于调谐带有可耳装式播放设备(HP、MP)的支持噪声消除的音频系统的滤波器参数的调谐系统，所述可耳装式播放设备包括扬声器(SP)和位于所述扬声器(SP)附近的反馈噪声麦克风(FB_MIC)，所述调谐系统被配置为：

-接收在所述扬声器(SP)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)之间的第一声学传递函数(DFBM)；

-接收在所述扬声器(SP)与暴露于所述扬声器(SP)的耳膜(ED)之间的第二声学传递函数(DE)；

-接收在环境声源(ASS)与所述耳膜(ED)之间的第三声学传递函数(AE)；

-接收在所述环境声源(ASS)与所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)之间的第四声学传递函数(AFBM)；

-提供用于调谐反馈滤波器(B)的参数的接口，所述反馈滤波器(B)被设计为处理利用所述反馈噪声麦克风(FB_MIC)获得的反馈噪声信号(fb0)；以及

-基于所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述音频系统在所述耳膜(ED)处的噪声消除性能，使得所述反馈滤波器函数(B)的参数能够基于所述噪声消除性能来调谐。

20.根据权利要求19所述的调谐系统，其中，所述播放设备(HP、MP)还包括用于获得前馈噪声信号(ff0)的环境噪声麦克风(FF_MIC)，并且所述音频系统被配置为执行基于所述反馈噪声信号(fb0)的反馈噪声消除以及基于所述前馈噪声信号(ff0)的前馈噪声消除，其中，所述调谐系统还被配置为：

-接收在所述环境声源(ASS)与所述环境噪声麦克风(FF_MIC)之间的第五声学传递函数(AFFM)；

-基于所述第一声学传递函数(DFBM)、所述第二声学传递函数(DE)并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定在所述扬声器(SP)与所述耳膜(ED)之间的第一经调节的声学传递函数(DE')；

-基于所述第一、第二、第三和第四声学传递函数(DFBM、DE、AE、AFBM)中的每个并且基于所述反馈滤波器函数(B)来确定所述环境声源(ASS)与所述耳膜(ED)之间的第二经调节的声学传递函数(AE')；

-基于所述第一和第二经调节的声学传递函数(DE'、AE')并且基于所述第五声学传递函数(AFFM)来确定前馈滤波器目标函数；以及

-提供用于调谐前馈滤波器函数(F)的参数的接口，所述前馈滤波器函数被设计为处理所述前馈噪声信号(ff0)。