CN114450745A - 用于耳戴式播放设备的音频系统和信号处理方法 - Google Patents

Abstract

一种用于耳戴式播放设备(HP)的音频系统(AS)，包括扬声器(SP)和误差麦克风(FB_MIC)，该误差麦克风配置成感测正从扬声器(SP)输出的声音和环境声音。音频系统(AS)还包括检测引擎(DET)，该检测引擎配置为确定扬声器(SP)与误差麦克风(FB_MIC)之间的驱动器响应，并根据所确定的驱动器响应来估计泄漏状况。

Description

用于耳戴式播放设备的音频系统和信号处理方法

本公开涉及各自用于包括扬声器的耳戴式播放设备的音频系统和信号处理方法，耳戴式播放设备例如耳机。

如今，包括耳塞在内的大量头戴式耳机采用了增强用户的声音体验的技术，例如噪声消除技术。例如，这种噪声消除技术被称为主动噪声控制(active noise control)或环境噪声消除(ambient noise cancellation)，两者都缩写为ANC。ANC通常利用记录的环境噪声，该环境噪声经处理以产生抗噪声信号，然后，该抗噪声信号与有用的音频信号组合以通过头戴式耳机的扬声器播放。ANC也能够用于其他音频设备，如手机或移动电话。

各种ANC方法利用反馈、FB、麦克风、前馈、FF、麦克风或反馈和前馈麦克风的组合。基于系统的给定的声学效果，通过调谐滤波器或通过例如经由均衡器调整音频信号来实现有效的FF和FB ANC。

混合噪声消除头戴式耳机是众所周知的。例如，麦克风被放置在直接声学耦合到耳鼓的容积内，通常靠近头戴式耳机驱动器的前面。这被称为反馈(FB)麦克风。第二麦克风为前馈(FF)麦克风，可以放置在头戴式耳机的外部，使得它与头戴式耳机驱动器在声学上解耦。

为了使每个系统有效地工作，头戴式耳机优选地对用户的耳朵/头部形成近乎完美的密封，这种密封在设备被佩戴时不会改变，并且对于任何用户都是一致的。由于配合不良而导致的密封件中的任何变化都会改变声学效果，并最终改变ANC性能。这种密封件通常位于耳机垫与用户的头部之间，或者在耳塞的橡胶头与耳道壁之间。

对于大多数降噪的头戴式耳机和耳塞，在佩戴时和不同用户时(user to user)都努力保持一致的贴合度，以确保头戴式耳机的声学效果不会改变并且始终与噪声滤波器有良好的匹配。然而，耳机垫/耳塞头与耳朵之间没有形成密封的“泄漏的”耳塞和头戴式耳机在不同的人佩戴时的声学效果差异很大。此外，由于典型的日常头部运动，当耳机在他们的耳朵中移动时，对于用户的声学效果可能不同。因此，对于任何泄漏的头戴式耳机或耳塞，都需要进行一些调整，以确保滤波器始终与声学效果相匹配。

一些头戴式耳机和耳塞已经具有某种形式的离耳检测，即检测头戴式耳机是否被用户佩戴。通常地，这种检测是通过包括光学接近传感器、压力传感器和电容传感器在内的若干手段来实现的。然而，离耳检测仅能够区分声学泄漏的两种极端状态，即耳机是在耳朵上还是离耳。此外，所列出的解决方案都需要专门为此目的在设备中添加额外的传感器。

要实现的目的是提供一种用于检测耳戴式播放设备的声学泄漏的改进的构思，该播放设备类似于头戴式耳机、耳塞或移动手机。

这个目的是通过独立权利要求的主题实现的。从属权利要求中定义了改进构思的实施例和发展。

改进的构思基于这样的思想，即根据泄漏的程度来估计泄漏状况，即，在所述耳戴式播放设备的正常使用期间，确定所述耳戴式播放设备与用户耳道之间的声学泄漏的程度。因此，这种泄漏状况能够例如通过去除传输到用户耳道的声音信号中不想要的部分来增强用户的声音体验。例如，这种增强能够通过基于估计的泄漏状况调整噪声控制算法来实现。例如，降噪耳机的FF和/或FB滤波器可以根据声学泄漏的程度来调谐。

相比之下，目前，用于传统耳塞和头戴式耳机的上述滤波器的调谐仅在ANC设备生产期间或生产结束时，例如通过测量设备的声学特性执行一次。特别是，在校准过程中使用一些测量夹具(如人工头)在人工头的耳道中执行调整。测量(包括一些测试声音的播放)由某种处理设备协调，该处理设备能够是个人计算机等。为了实现所生产的每个ANC装置的最佳ANC性能，必须在处理装置的控制下对每个ANC装置进行专门的测量，这是耗时的，特别是如果要校准大量的ANC装置。

在下文中，将解释改进的构思，有时将头戴式耳机或耳塞作为播放设备的示例。然而，应当理解，该示例不是限制性的，并且本领域技术人员也将理解在用户使用期间可能出现不同泄漏情况的其他类型的播放设备。一般来说，术语播放设备应该包括所有类型的音频再现设备。

在根据改进构思的音频系统的实施例中，该音频系统将用于耳戴式播放设备，如头戴式耳机、耳塞、移动电话、手机等，该系统包括扬声器和误差麦克风，该误差麦克风配置为感测正从扬声器输出的声音和环境声音。该音频系统还包括检测引擎，该检测引擎配置成确定扬声器与误差麦克风之间的驱动器响应，并根据所确定的驱动器响应来估计泄漏状况。

例如，音频系统的扬声器被布置在播放设备的外壳中，使得第一容积(firstvolume)被布置在优先侧用于扬声器的声音发射。外壳可以具有用于将第一容积耦合到用户耳道容积的开口。外壳还可以包括覆盖有声阻器的前通风口，该前通风口将第一容积耦合到周围环境。由于耳塞与用户耳朵的不完美配合，前音量也将通过声学泄漏耦合到周围环境。这种声学泄漏因人而异，取决于耳塞在特定时间在耳朵中的位置。误差麦克风被布置在第一容积内，使得它检测从扬声器输出的声音以及环境声音。例如，它靠近开口布置。

此外，第二容积被布置在扬声器的远离优先侧的一侧的外壳内以用于声音发射。第二容积经由外壳的后通风口声学耦合到周围环境，该后通风口也可以覆盖有声阻器。另外的麦克风可以例如布置在后部容积的外部，即在外壳的外部处，以便主要感测环境声音。

检测引擎被配置成确定扬声器与误差麦克风之间的驱动器响应。驱动器响应对应于驱动器(即扬声器)，对应于误差麦克风传递函数。例如，扬声器输出是期望信号(wantedsignal)，例如音乐信号，因此除了由于声学泄漏而产生的环境噪声之外，还通过误差麦克风检测到该信号。

检测引擎还被配置为根据所确定的驱动器响应来估计所述泄漏状况。基于所确定的驱动器响应对声学泄漏的估计提供了针对所需信号(例如音乐)相对于环境噪声较大的情况，调整前馈、反馈或混合ANC系统的噪声消除滤波器的解决方案。在这些情况下，确定音频系统的另外的麦克风(例如前馈麦克风)处的环境噪声信号与误差麦克风(即反馈麦克风)处的环境噪声信号之间的相干性可能是不可能的，这导致自适应噪声消除过程显著偏离最优解或在最优解附近振荡，并导致次优噪声消除过程。

其他具有泄漏检测功能的系统通过调整和监测与驱动器响应匹配的滤波器来实现该功能。相反，直接根据驱动器响应来估计泄漏的改进构思消除了滤波器与驱动器响应匹配的误差，这在滤波器的自适应尚未收敛的情况下尤其是个问题。

在一些实施例中，确定驱动器响应包括测量施加到扬声器的第一信号的属性，测量由误差麦克风检测的第二信号的属性，以及根据第一和第二属性计算驱动器响应。

例如，泄漏状况基于施加到扬声器的期望信号(例如音乐信号)与通过误差麦克风检测的信号(即误差信号)之间的差来估计。例如，这种区别与确定的驱动器响应成比例。第一信号和第二信号的属性分别包括第一信号和第二信号的幅度、能级或频率分量的平均幅度，即快速傅立叶变换的几个仓(bins)的平均值。

在一些实施例中，第一信号和第二信号的属性是各自信号的幅度。

例如，参考信号电平(即幅度)取自施加到驱动器的信号，而响应信号电平取自由误差麦克风检测的信号。

在一些实施例中，为了计算驱动器响应，利用预定的带通频率范围对第一信号和第二信号进行带通滤波。

如上所述，第一信号和第二信号可以被称为参考信号和响应信号，可以被带通滤波到驱动器响应针对不同的声学泄漏显著不同的频率范围。例如，预定的频率范围是诸如80-200Hz的低声频率。

在一些实施例中，驱动器响应被计算为第一信号和第二信号的能量水平的比值。

每个信号的能量水平例如通过第一信号和第二信号的幅度来确定，并且计算能量水平的比值来确定驱动器响应。例如，能量水平的比值导致驱动器响应的标量指示。

在一些实施例中，驱动器响应根据分别在第一信号和第二信号的预定频率或频率范围确定的响应值来计算。

例如，参考信号和响应信号的信号幅度或能量水平在特定频率或多个频率下被评估。

通常，驱动器响应仅在感兴趣的频带中评估，感兴趣的频带例如由于泄漏变化而不同的频带。因此，这些实施方式中的检测引擎被配置成仅评估所述感兴趣的频带中的第一信号和第二信号，而忽略例如该频带之外的驱动器响应。例如，仅评估驱动器响应并将其和100Hz与1kHz之间的预定响应进行比较。

例如，检测引擎评估在多个不同频率处的第一信号和第二信号，多个不同频率例如音频带内的至少三个不同频率。例如，在至少三个频率下分别监测第一信号和第二信号的幅度或能量水平。然后，该结果被用于确定至少三个频率的多个泄漏状况。因此，可以根据多个声学泄漏状况确定最终的泄漏状况，例如作为平均值。

在一个实施例中，第一信号和第二信号的相应能量水平可选地在多个离散频率处通过Goertzel滤波器、峰值滤波器或带通滤波器来计算。如上所述，不同频率处的能量水平能够降低为标量驱动器响应因子，从而用于估计泄漏状况。

在一些实施例中，通过对第一信号和第二信号应用将能量区分为至少两个频带的处理，例如频率变换，来计算驱动器响应。

在这些实施例中，检测引擎被配置成在特定测量时间内获取第一信号和第二信号，并因此分别对所获取的第一信号和第二信号执行诸如应用峰值滤波器或傅立叶变换的处理。例如，通过将第一信号和第二信号的值的序列分解成不同频率的分量来获得离散或快速傅立叶变换。例如，该处理被应用于整个频率范围。

因此，在将该处理应用于第一信号和第二信号之后，通过比较各自获得的信号来计算驱动器响应。例如，驱动器响应与相应获得的信号的差或比值成比例，或者从该差或比值中得到。虽然这种方法增加了处理的总量，但是它另外为驱动器响应的计算提供了较高的精确度。

在一些实施例中，计算驱动器响应还包括通过对第一信号应用该处理来确定第一值，通过对第二信号应用该处理来确定第二值，以及将第一值与第二值进行比较。

例如，检测引擎配置成确定在处理应用于第一信号和第二信号之后获得的相应信号在预定频率或频率范围的特征值，例如平均值或最大值。因此，根据第一值和第二值，例如根据第一值和第二值的比值来计算驱动器响应。

在一些实施例中，第一和第二值被计算为来自第一信号和第二信号的相应频率变换的数据点的平均值。

这些实施例中的检测引擎配置成计算例如在整个或特定频率范围内的第一信号的频率变换的第一平均值，以及在相同频率范围内的第二信号的频率变换的第二平均值。因此，例如，检测引擎根据所述第一平均值和第二平均值的比值来计算驱动器响应。

在一些实施例中，在对第一信号和第二信号应用该处理之后，针对预定频率或频率范围确定第一值和第二值。

类似于基于第一信号和第二信号的能级来计算驱动器响应的情况，驱动器响应同样能够根据在多个不同频率处获得的相应频率变换的值来计算。第一值和第二值例如能够是在若干频率或频率范围采集的相应频率变换的特征值的平均值。例如，为了估计泄漏状况，驱动器响应在不同频率区间(例如声频带的较低和较高区域)是令人感兴趣的，因为变化的声学泄漏显著影响所述频率区间。

在一些实施例中，估计泄漏状况包括根据确定的驱动器响应确定泄漏值。

描述泄漏状况的一种方便方式是确定实际泄漏值，该实际泄漏值量化当前存在的声学泄漏状况。例如，泄漏值被计算为0与1之间的归一化值，将确定的驱动器响应缩放到预定的最大和/或最小驱动器响应。泄漏值0表示最小可能的声学泄漏或没有泄漏，泄漏值1表示最大可接受的声学泄漏，即，如果播放设备在前音量和周围环境之间具有非常大的泄漏。

在一些实施例中，泄漏值通过将确定的驱动器响应与查找表中的参考值进行比较来确定。

检测引擎可以包括例如存储在检测引擎的存储器中的查找表，其中驱动器响应的不同值与相应的泄漏值相关联。在无需基于驱动器响应进行进一步计算的情况下，通过这种方式即可确定泄漏值以及泄漏状况。

在一些实施例中，如果从扬声器输出的声音与环境噪声比之间的比值超过设定阈值，则确定泄漏状况。

在这些实施例中，如果期望信号相对于误差麦克风位置处的环境噪声大，例如比环境噪声更大，则泄漏状况可以仅通过驱动器响应来确定。在其他情况下，泄漏状况可以通过另一种方法，例如传统方法来确定。

在泄漏状况由另一种方法确定的情况下，从驱动器响应得到的泄漏与由所述另一种方法确定的泄漏之间的转换方法可能是必要的。这种转换方法可以是查找表。

在一些实施例中，音频系统还包括另外的麦克风，并且泄漏状况用于调节音频系统的前馈滤波器和/或反馈滤波器和/或补偿滤波器。在该实施例中，当获取期望信号与环境噪声的比值时，环境噪声水平可以在另外的麦克风的位置处获取。

特别是在期望信号(例如音乐)相对于环境噪声大的情况下，调节噪声消除过程的传统方法(即前馈和/或反馈滤波器)可能导致不稳定的噪声消除过程或者在最佳值附近振荡，这可能被音频系统的用户感知为破坏性的。因此，在前述情况下，基于从驱动器响应直接得到的泄漏状况来调整噪声消除过程提供了快速且准确的手段。此外，补偿滤波器可以根据泄漏状况来调整，以补偿例如被反馈噪声消除衰减的期望信号，例如音乐。

在一些实施例中，当期望信号与干扰信号的比值大于阈值的情况下估计泄漏状况，干扰信号特别是环境噪声信号。否则，则通过不同的方式估计泄漏状况。在估计泄漏状况包括计算泄漏值的实施例中，通过不同手段计算的泄漏值能够被转换为同一标度，例如通过预定的查找表被归一化为0与1之间的值。

上述目的还通过一种用于耳戴式播放设备的信号处理方法来解决，该播放设备包括扬声器和误差麦克风，该误差麦克风感测正从扬声器输出的声音以及环境声音。该方法包括通过误差麦克风产生误差信号，并根据误差信号和施加到扬声器的信号确定驱动器响应。该方法还包括根据所确定的驱动器响应来估计泄漏状况。

误差信号对应于或来源于由误差麦克风检测到的信号，即来自扬声器的期望信号，例如音乐和环境声音。

根据上述音频系统的实施例，信号处理方法的其他实施例对于本领域技术人员来说变得显而易见。

下面将借助附图更详细地描述改进的构思。在所有附图中，具有相同或相似功能的元件具有相同的附图标记。因此，在对以下附图的描述中不必重复对它们的描述。

在附图中：

图1示出了头戴式耳机的示意图；

图2示出了通用自适应ANC系统的框图；

图3示出了“泄漏”型耳机的示例表示；

图4示出了用户佩戴的具有来自环境声源的几个声音路径的示例头戴式耳机；

图5示出了支持ANC的手机的示例表示；

图6示出了根据改进构思的耳戴式播放设备的音频系统的示例性实施例的框图；和

图7示出了显示针对不同声学泄漏状况的频率相关驱动器响应的信号图。

图1示出了头戴式耳机HP形式的ANC使能播放设备的示意图，在该示例中，耳机HP被设计为耳挂式或包耳头戴式耳机。仅示出了头戴式耳机HP的对应于单个音频通道的一部分。然而，对于熟练的读者来说，扩展到立体声头戴式耳机是显而易见的。头戴式耳机HP包括承载扬声器SP、反馈噪声麦克风或误差麦克风FB_MIC以及可选的环境噪声麦克风或前馈麦克风FF_MIC的外壳HS。误差麦克风FB_MIC被特别地定向或布置，使得它记录环境噪声和通过扬声器SP播放的声音两者。可选地，误差麦克风FB_MIC靠近扬声器布置，例如靠近扬声器SP的边缘或者靠近扬声器的膜布置。可选地，误差麦克风FB_MIC可以被布置在头戴式耳机HP的用户的耳道附近。可选的环境噪声/前馈麦克风FF_MIC被特别地定向或布置，使得它主要记录来自头戴式耳机HP外部的环境噪声。

取决于要执行的ANC的类型，环境噪声麦克风FF_MIC在仅执行反馈ANC的情况下可以被省略。根据改进的构思，可以使用误差麦克风FB_MIC来提供误差信号，当用户佩戴头戴式耳机HP时，该误差信号是用于确定头戴式耳机HP的佩戴状况(相应地，泄漏状况)的基础。

在图1的实施例中，检测引擎DET位于头戴式耳机HP内，用于执行各种信号处理操作，其示例将在下面的公开内容中描述。检测引擎DET也可以放置在耳机HP的外部，例如在位于移动手机或电话中的外部设备中，或者在耳机HP的电缆内。

图2示出了通用自适应ANC系统的框图。该系统包括误差麦克风FB_MIC和前馈麦克风FF_MIC，两者都向适配引擎ADP提供它们的输出信号。用前馈麦克风FF_MIC记录的噪声信号还被提供给前馈滤波器F，用于产生经由扬声器SP输出的抗噪声信号。从扬声器SP输出的声音与环境噪声在误差麦克风FB_MIC处组合，并被记录为包括ANC之后的环境噪声的剩余部分的误差信号。这个误差信号被声音适配引擎ADP用来调整前馈滤波器的滤波器响应。

图3示出了“泄漏”型耳塞的示例表示，即在周围环境与耳道EC之间的一些泄漏的耳机。特别地，在周围环境与耳道EC之间存在声音路径，在图中表示为“声学泄漏”。

图4示出了由用户佩戴的具有若干声音路径的头戴式耳机HP的示例配置。图4中示出的头戴式耳机HP可作为能够消除噪声的音频系统的任何耳戴式播放设备的示例，并且可以例如包括入耳式耳机或耳塞、贴耳式耳机或耳挂式耳机。除了头戴式耳机，耳戴式播放设备也可以是移动电话或类似设备。

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以及可选的环境噪声麦克风FF_MIC，该环境噪声麦克风FF_MIC例如被设计为前馈噪声消除麦克风。为了更好地概述，这里没有示出耳机HP的内部处理细节。

在图4所示的配置中，存在若干声音路径，每个路径能够由各自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和反馈噪声麦克风FB_MIC之间的声音路径，并且可以被称为驱动器到反馈响应函数。第一声学传递函数DFBM可以包括扬声器SP本身的响应。第二声学传递函数DE表示头戴式耳机的扬声器SP(潜在地包括扬声器SP本身的响应)与暴露于扬声器SP的用户耳膜ED之间的声学声音路径，并且可以被称为驱动器-耳朵响应函数。第三声学传递函数AE表示环境声源与通过用户耳道EC的耳膜ED之间的声学声音路径，并且可以被称为环境-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，并且可以被称为环境到反馈响应函数。受本公开约束的驱动器响应由第一声学传递函数DFBM产生，即由误差麦克风FB_MIC检测的总声音信号与驱动扬声器SP的总信号的比值。

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，并且可以被称为环境到前馈麦克风响应函数。

头戴式耳机HP的响应函数或传递函数，特别是麦克风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，反馈滤波器函数B和前馈滤波器函数F在操作期间可以被参数化为噪声消除滤波器。

作为耳戴式播放设备的示例的头戴式耳机HP可以实现为麦克风FB_MIC和FF_MIC均被激活或启用以便能够执行混合ANC，或者作为仅反馈噪声麦克风FB_MIC被激活而环境噪声麦克风FF_MIC不存在或至少未被激活的FB ANC设备。因此，在下文中，如果使用涉及环境噪声麦克风FF_MIC的信号或声学传递函数，则假设该麦克风存在，否则假设其是可选的。

为了更好的概述，图4中省略了麦克风信号的任何处理或任何信号传输。然而，为了执行ANC而对麦克风信号进行的处理可以在位于头戴式耳机或其他耳戴式播放设备内的处理器中实现，或者在头戴式耳机外部的专用处理单元中实现。处理器或处理单元可以被称为适配引擎。如果处理单元被集成到播放设备中，则播放设备本身可以形成能够消除噪声的音频系统。如果处理在外部执行，则外部设备或处理器与播放设备一起可以形成启用噪声消除的音频系统。例如，处理可以在类似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。

在各种实施例中，FB或误差麦克风FB_MIC可以位于专用腔中，例如在ams申请EP17208972.4中详细描述的。

现在参照图5，给出了启用噪声消除的音频系统的另一个示例。在该示例实施方式中，该系统由例如移动电话MP的移动设备形成，该移动设备包括具有扬声器SP的播放设备、反馈或误差麦克风FB_MIC、环境噪声或前馈麦克风FF_MIC以及适配引擎ADP，用于在操作期间执行ANC和/或其他信号处理等。

在另一未示出的实施方式中，头戴式耳机HP(例如类似于图1或图4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，特别是移动电话的处理器PROC，用于产生要通过头戴式耳机的扬声器播放的音频信号。例如，取决于头戴式耳机是否连接到移动电话，ANC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，从而在每种情况下使用不同的滤波器参数集。

在下文中，改进构思的若干实施方式将结合具体的用例来描述。然而，针对该实施方式描述的细节仍可应用于其他实施方式，对于本领域技术人员来说是显而易见的。

图6示出了根据改进构思的混合ANC音频系统的框图。该系统包括误差麦克风FB_MIC和前馈麦克风FF_MIC。用前馈麦克风FF_MIC记录的噪声信号被提供给前馈型第一噪声滤波器F，用于产生抗噪声信号，该抗噪声信号与期望信号(例如音乐)一起通过扬声器SP输出。在误差麦克风FB_MIC处，从扬声器SP输出的声音与环境噪声组合，并被记录为包括ANC之后的环境噪声的剩余部分的误差信号。这个误差信号被输出到反馈型第二噪声滤波器B，用于产生另一抗噪声信号，该抗噪声信号被加到抗噪声信号和期望信号上，并且也通过扬声器SP输出。

施加到扬声器SP的总信号和来自误差麦克风FB_MIC的误差信号被进一步提供给检测引擎DET，用于确定驱动器响应和泄漏状况的后续估计。例如，驱动器响应根据这两个信号计算，并且随后被评估，并与例如存储在查找表中的不同泄漏状况下的已知驱动器响应进行比较，以便确定量化耳机实际泄漏状况的泄漏值。因此，适配引擎ADP使用泄漏值来调整前馈滤波器F和/或反馈滤波器b的滤波器响应。

如ams专利US 9,779,718 B2中所详述的，该实施方式中的混合系统还包括可选的音乐补偿滤波器C。在这种情况下，期望信号(例如音乐)被提供给音乐补偿滤波器C，以便补偿例如被反馈噪声消除衰减的期望信号。

图7示出了显示针对不同声学泄漏状况的频率相关驱动器响应的幅度的信号图。例如，标记的低泄漏驱动器响应对应于无泄漏，即在耳道与周围环境之间没有声学泄漏或声学泄漏不明显的贴耳状态，而标记的高泄漏驱动器响应对应于最大值，即在耳道与周围环境之间声学泄漏大的状态。然后，中间泄漏状况导致在前述高泄漏状况与低泄漏状况之间的驱动器响应幅度，如图7中的三个示例性驱动器响应所示。例如，驱动器响应在最小值与最大值之间的可能幅度的典型范围约为30dB，这也可能与频率高度相关。例如，驱动器响应在低频时表现出显著的(即最大的)泄漏依赖性。因此，检测引擎可以被配置为仅评估施加到扬声器SP的信号和来自误差麦克风FB_MIC的在该频率范围内例如在10Hz和200Hz之间的误差信号。例如，这能够通过所述信号的带通滤波或快速傅立叶变换来实现。

检测引擎DET可被配置成评估所确定的驱动器响应，并将其与在频率范围或若干不同频率下的预定最小驱动器响应与最大驱动器响应进行比较。由此，量化泄漏状况的泄漏值可以确定，例如确定为0与1之间的归一化值，其中0表示最小泄漏状况，1对应于最大泄漏状况。

附图标记

HP 头戴式耳机

HS 外壳

SP 驱动器或扬声器

FB_MIC 误差或反馈麦克风

FF_MIC 环境或前馈麦克风

F 前馈滤波器

B 反馈滤波器

C 补偿滤波器

ADP 适配引擎

DET 检测引擎

EC 耳道

ED 耳膜

DFBM 驱动器到反馈响应函数

DE 驱动器到耳朵响应函数

AE 环境到耳朵响应函数

AFBM 环境到反馈响应函数

AFFM 环境到前馈响应函数

MP 移动电话

Claims (16)

1.一种用于耳戴式播放设备(HP)的音频系统(AS)，包括

-扬声器(SP)；

-误差麦克风(FB_MIC)，其配置为感测正从所述扬声器(SP)输出的声音和环境声音；以及

-检测引擎(DET)，其配置为

确定所述扬声器(SP)与所述误差麦克风(FB_MIC)之间的驱动器响应；和

根据确定的驱动器响应估计泄漏状况。

2.根据权利要求1所述的音频系统(AS)，其中，确定所述驱动器响应包括：

-测量施加到所述扬声器(SP)的第一信号的属性；

-测量由所述误差麦克风(FB_MIC)检测的第二信号的属性；和

-根据第一属性和第二属性计算驱动器响应。

3.根据权利要求2所述的音频系统(AS)，其中，第一信号和第二信号的属性是各自信号的幅度。

4.根据权利要求2或3所述的音频系统(AS)，其中，为了计算所述驱动器响应，所述第一信号和第二信号以预定的带通频率范围被带通滤波。

5.根据权利要求2至4之一所述的音频系统(AS)，其中，所述驱动器响应被计算为所述第一信号和第二信号的能量水平的比值。

6.根据权利要求2至5之一所述的音频系统(AS)，其中，所述驱动器响应是根据分别在所述第一信号和第二信号的预定频率或频率范围确定的响应值来计算的。

7.根据权利要求2所述的音频系统(AS)，其中，所述驱动器响应通过对所述第一信号和第二信号应用将能量区分为至少两个频带的处理来计算，所述处理例如频率变换。

8.根据权利要求7所述的音频系统(AS)，其中，计算所述驱动器响应还包括

-通过对所述第一信号应用所述处理来确定第一值；

-通过对所述第二信号应用所述处理来确定第二值；以及

-将所述第一值与所述第二值进行比较。

9.根据权利要求8所述的音频系统(AS)，其中，在将所述处理应用于所述第一信号和第二信号之后，针对预定频率或频率范围确定第一值和第二值。

10.根据权利要求1至9之一所述的音频系统(AS)，其中，估计所述泄漏状况包括根据所确定的驱动器响应确定泄漏值。

11.根据权利要求10所述的音频系统(AS)，其中，所述泄漏值是通过将所确定的驱动器响应与查找表中的参考值进行比较来确定的。

12.根据权利要求1至11之一所述的音频系统(AS)，其中，所述音频系统还包括另外的麦克风(FF_MIC)，并且所述泄漏状况用于调节所述音频系统(AS)的前馈滤波器(F)和/或反馈滤波器(B)和/或补偿滤波器(C)。

13.根据权利要求1至12之一所述的音频系统(AS)，其中，当期望信号与干扰信号的比值大于阈值时估计所述泄漏状况，所述干扰信号特别是环境噪声信号。

14.根据权利要求1至13之一所述的音频系统(AS)，其中，所述驱动器响应在不调整和监测与驱动器响应相匹配的滤波器的情况下确定。

15.一种耳戴式播放设备(HP)，包括根据权利要求1至14之一所述的音频系统(AS)。

16.一种用于耳戴式播放设备(HP)的信号处理方法，所述耳戴式播放设备包括扬声器(SP)和误差麦克风(FB_MIC)，所述误差麦克风感测正从扬声器(SP)输出的声音和环境声音，所述方法包括：

-通过所述误差麦克风(FB_MIC)产生误差信号；

-根据所述误差信号和施加到所述扬声器(SP)的信号确定驱动器响应；以及

-根据确定的驱动器响应估计泄漏状况。

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