CN115334400A - 一种用于对耳机的接近度检测的集成电路及耳机 - Google Patents

一种用于对耳机的接近度检测的集成电路及耳机 Download PDF

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维拉尔·帕里克
乔恩·D·亨德里克斯
杰弗里·D·艾德森
维塔利·萨波日尼科夫
纳菲塞·埃凡伊恩·赛义迪
托马斯·I·哈维
罗伯特·卢克
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Abstract

本发明公开了一种用于对耳机的接近度检测的集成电路及耳机，所述耳机包括耳机扬声器，所述集成电路包括：第一输入端，用于接收来自第一耳机麦克风的第一信号，所述第一信号指示耳机环境声音；第二输入端，用于接收来自第二耳机麦克风的第二信号，所述第二信号指示在所述耳机扬声器的声学输出端处存在的声音；以及用于比较所述第一信号的第一声能和所述第二信号的第二声能以确定所述耳机是否在用户的耳朵上的电路。

Description

一种用于对耳机的接近度检测的集成电路及耳机
本申请是申请号为201980069297.8、申请日为2019年8月19日、发明名称为“耳廓接近度检测”的申请的分案申请。
技术领域
本公开总体上涉及与声学换能器相关的自适应噪声消除，并且更具体地，涉及以使可听伪像(artifact)最小化的方式来重置自适应噪声消除系统的滤波器系数。
背景技术
无线电话(诸如移动/蜂窝电话)、无电线电话以及其他消费音频设备(诸如mp3播放器)已得到广泛使用。可通过使用麦克风测量环境声学事件并随后使用信号处理将抗噪声信号插入设备的输出中以消除环境声学事件，来提供噪声消除，从而可以改善此类设备关于清晰度的性能。
主动降噪(ANC)系统通过使用一个或多个麦克风观察环境噪声并使用数字滤波器处理噪声信号以生成抗噪声信号(然后其通过扬声器播放)，来实现对噪声的抑制。对诸如无线电话和耳机之类的个人音频设备进行主动噪声消除的应用旨在增强用户关于清晰度的聆听体验和与环境噪声的隔离。由于个人音频设备周围的声音环境可能会根据存在的噪声源以及设备本身的位置或安装条件而发生变化，因此可以使用自适应滤波器来实施主动噪声消除系统，以使抗噪声适应考虑到这种环境变化。
在许多情况下，检测用户何时将耳机从用户耳朵中取出是有益的。耳廓接近度检测器(PPD)可以检测到这样的事件。耳廓接近度检测可以有许多应用和用途。例如，音频系统可被配置成当扬声器耦合到耳廓时回放音频，并且当扬声器未耦合到耳廓时暂停音频回放，以增强用户体验。作为另一示例，音频系统可被配置成在未耦合到耳廓时关闭耳机以降低功耗并延长电池寿命。
传统上，通过播放单个低频音调(例如，20Hz)并在位于扬声器和用户耳廓之间的耳机上的麦克风处测量该音调的振幅来执行耳廓接近度检测。然而，这种方法在嘈杂的周围音频环境中存在低频噪声时不能很好地工作，在回放音频较大时也不能很好地工作，在自适应ANC系统中也不能很好地工作。此外，为了连续地传输低频音调，这种传统的解决方案消耗大量的功率。
因此，需要一种方法来在所有不同的声学场景中可靠地检测出离耳情况，并在ANC耳机中这样做，这给非ANC耳机无法做到的耳廓接近度检测带来了挑战。
发明内容
根据本公开的教导，可以减少或消除与现有的耳廓接近度检测方法相关联的某些缺点和问题。
根据本公开的实施例，一种用于实施个人音频设备的至少一部分的集成电路可以包括：用于向换能器提供输出信号的输出端，其中输出信号包括导频信号；用于从麦克风接收指示换能器输出的麦克风信号的麦克风输入端；和处理电路。处理电路可被配置成实施导频信号控制，以根据需要将调整应用于导频信号，从而将导频信号保持在基本恒定的幅度，而与换能器与耳廓的接近度无关，并且实施接近度确定块，其被配置成基于调整来确定换能器与耳廓的接近度。
根据这些和本公开的实施例，一种方法可以包括：向换能器提供输出信号，其中输出信号包括导频信号；从麦克风接收指示换能器输出的麦克风信号；根据需要将调整应用于导频信号以将导频信号保持在基本恒定的幅度，而与换能器与耳廓的接近度无关；根据调整来确定换能器与耳廓的接近度。
根据本文包括的附图、描述和权利要求书，本公开的技术优势对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求书中具体指出的要素、特征和组合来实施和完成。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和说明性的，并且不限制本公开中阐述的权利要求。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以获得对本实施例及其优点的更完整的理解，在附图中相同的附图标记表示相同的特征，并且其中：
图1A是根据本公开实施例的示例无线移动电话的图示；
图1B是根据本公开实施例的具有与其耦合的耳机组件的示例无线移动电话的图示；
图2是根据本公开实施例的在图1A中描绘的无线移动电话内的所选电路的框图；
图3是根据本公开实施例的系统的框图，该系统包括图2的编码器-解码器集成电路的自适应噪声消除电路和耳廓接近度检测电路内的所选信号处理电路和功能块；
图4是根据本公开实施例的图3的系统的框图，其附加细节示出了导频电平调整块的所选功能组件；
图5描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了耳廓接近度判定块可以如何使用增益信号来确定扬声器与耳朵的耳廓的接近度；
图6是根据本公开实施例的图4的系统的框图，该系统还包括用于隔离感测到的导频信号的带通滤波器；
图7描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了在对误差麦克风信号err进行带通滤波和不进行带宽滤波的情况下在导频信号导频的频率范围附近存在源音频信号时耳廓接近度判定块的操作；
图8描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了具有对耳上和离耳事件的延迟检测的耳廓接近度判定块的操作；
图9是根据本公开实施例的PID控制器的所选组件的框图；
图10描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了在PID控制器内存在钳位的情况下耳廓接近度判定块的操作；
图11是根据本公开实施例的图6的系统的框图，其描绘了系统的所选组件以及系统内存在的各种控制回路；
图12是根据本公开实施例的图6的系统的框图，该系统还包括在自适应噪声消除电路内的陷波滤波器；
图13是根据本公开实施例的图12的系统的框图，该系统还包括环境噪声估计器和导频参考计算器；
图14描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了根据环境噪声的参考导频信号的计算；
图15描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了根据参考导频信号的接近度检测阈值的计算；
图16是根据本公开实施例的图6的系统的框图，该系统还包括用于控制反馈抗噪声增益的可编程增益元件；
图17A和图17B各自描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了根据反馈抗噪声增益的接近度检测阈值的计算；
图18是根据本公开实施例的图3的系统的框图，该系统还包括用于占空比循环(duty cycling)耳廓接近度检测的电路；
图19是根据本公开实施例的图18的系统的框图，该系统还包括用于基于前向被动遮挡(forward passive occlusion)的耳廓接近度检测的电路；
图20是根据本公开实施例的图19的系统的框图，其中添加了用于基于反向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路来代替用于基于前向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路；
图21是根据本公开实施例的图19的系统的框图，其中添加了用于基于主动噪声消除效果的耳廓接近度检测的电路来代替用于基于前向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路；
图22是根据本公开实施例的用于根据系统操作参数来选择和组合耳廓接近度检测技术的示例方法的流程图；
图23是根据本公开实施例的替代前述图的系统的系统框图，前述图的系统包括图2的编码器-解码器集成电路的自适应噪声消除电路和耳廓接近度检测电路内的所选信号处理电路和功能块；
图24是根据本公开实施例的类似于图24的系统的不具有自适应增益控制元件的系统框图；以及
图25是根据本公开实施例的示例环境噪声估计器的框图。
具体实施方式
本公开包含可以在诸如无线电话之类的个人音频设备中实施的噪声消除技术和电路。个人音频设备包括ANC电路，该电路可以测量周围的声音环境并生成信号，该信号被注入到扬声器(或其他换能器)输出中以消除周围的声音事件。可以提供参考麦克风以测量周围的声音环境，并且可以包括误差麦克风，用于控制抗噪声信号的自适应以消除环境音频声音，并用于校正从处理电路的输出经由换能器的电声路径。
现在参考图1A，根据本公开实施例所示的个人音频设备10被示出为靠近人耳5。个人音频设备10是其中可以采用根据本公开实施例的技术的设备的示例，但是应当理解，并非要求在所示的个人音频设备10中或在随后的图示中描绘的电路中呈现的所有元件或配置来实践权利要求所述的特征。个人音频设备10可以包括换能器，例如扬声器SPKR，其再现个人音频设备10接收到的远程语音以及其他本地音频事件(例如铃声、存储的音频节目资料、近端语音(即个人音频设备10的用户的语音)的注入)以提供平衡的会话感知，以及要求个人音频设备10再现的其他音频，例如来自网页的源或个人音频设备10接收到的其他网络通信以及诸如电池电量不足指示之类的音频指示和其他系统事件通知。可以提供近语音麦克风NS以捕获近端语音，该近端语音从个人音频设备10传输到其他一个或多个会话参与者。
个人音频设备10可以包括ANC电路和特征，其将抗噪声信号注入到扬声器SPKR中，以改善由扬声器SPKR再现的远程语音和其他音频的清晰度。可以提供参考麦克风R来测量周围的声环境，并且可以将其放置在远离用户嘴巴的典型位置，从而可以使参考麦克风R产生的信号中的近端语音最小化。可以提供另一个麦克风(误差麦克风E)，以便当个人音频设备10靠近耳朵5时，通过提供与耳朵5附近的扬声器SPKR再现的音频相结合的环境音频的测度，进一步改进ANC操作。在一些实施例中，可以使用附加的参考和/或误差麦克风。在又一其它实施例中，ANC系统可包括误差麦克风E，但不包括参考麦克风R。
个人音频设备10内的电路14可以包括音频编解码器集成电路(IC)20，其接收来自参考麦克风R、近语音麦克风NS和误差麦克风E的信号，并且与诸如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12的其他集成电路对接。在本公开的一些实施例中，本文所公开的电路和技术可以并入单个集成电路中，该集成电路包括用于实施整个个人音频设备的控制电路和其他功能，例如MP3播放器芯片上集成电路。在这些和其他实施例中，本文公开的电路和技术可以部分地或完全地在软件和/或固件中实施，所述软件和/或固件在计算机可读介质中呈现并且可由控制器或其他处理设备执行。
通常来说，本公开的ANC技术可以测量撞击(impinging on)参考麦克风R(在存在参考麦克风R的实施例中)的环境声音事件(与扬声器SPKR的输出和/或近端语音相反)，并且还通过测量撞击误差麦克风E的相同环境声音事件，个人音频设备10的ANC处理电路适配从参考麦克风R的输出生成的抗噪声信号，以具有使误差麦克风E处的环境声音事件的振幅最小化的特性。因为声路径P(z)从参考麦克风R延伸到误差麦克风E，因此ANC电路可以有效地估计声路径P(z)，同时去除表示编解码器(CODEC)IC 20的音频输出电路的响应的电声路径S(z)以及在特定声学环境中包括扬声器SPKR和误差麦克风E之间的耦合的扬声器SPKR的声/电传递函数的影响，当个人音频设备10没有被牢固地按压到耳朵5时，其可能受到耳朵5和其他物理对象的接近度和结构以及可能靠近个人音频设备10的人头结构的影响。虽然图示的个人音频设备10包括具有第三近语音麦克风NS的双麦克风ANC系统，但是本公开的一些方面可以在不包括单独的误差麦克风和参考麦克风或者使用近语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功能的无线电话的系统中实施。此外，在仅设计用于音频回放的个人音频设备中，一般不包括近语音麦克风NS，并且可以省略下面进一步详细描述的电路中的近语音信号路径，而不改变本公开的范围，除了限制为麦克风的输入提供的选项之外。
现在参考图1B，个人音频设备10被描绘为具有经由音频端口15与其耦合的耳机组件13。音频端口15可通信地耦合到RF集成电路12和/或CODEC IC 20，从而允许耳机组件13的部件与RF集成电路12和/或CODEC IC 20中的一个或多个之间进行通信。如图1B所示，耳机组件13可以包括组合框(combox)16、左耳机18A和右耳机18B。在一些实施例中，耳机组件13可以包括无线耳机组件，在这种情况下，CODEC IC 20的全部或部分可以存在于耳机组件13中，并且耳机组件13可以包括无线通信接口(例如，蓝牙)，以便在耳机组件13和个人音频设备10之间进行通信。
如在本公开中所使用的，术语“耳机”广泛地包括任何扬声器和与之相关联的结构，其旨在机械地保持在靠近听者耳道的位置，并且包括但不限于耳机、耳塞和其他类似装置。作为更具体的示例，“耳机”可以指内耳甲式(intra-concha)耳机、上耳甲式(supra-concha)耳机和耳上式(supra-aural)耳机。
组合框16或耳机组件13的另一部分可具有近语音麦克风NS，以捕获除个人音频设备10的近语音麦克风NS之外或代替个人音频设备10的近语音麦克风NS的近端语音。另外，每个耳机18A、18B可包括诸如扬声器SPKR的换能器，其再现个人音频设备10接收到的远程语音以及其他本地音频事件(例如铃声、存储的音频节目资料、近端语音(即个人音频设备10的用户的语音)的注入)以提供平衡的会话感知，以及要求个人音频设备10再现的其他音频，例如来自网页的源或个人音频设备10接收到的其他网络通信以及诸如电池电量不足指示之类的音频指示和其他系统事件通知。每个耳机18A、18B可包括用于测量周围声音环境的参考麦克风R和用于测量与靠近听者耳朵(当此类耳机18A、18B与听者耳朵接合时)的扬声器SPKR再现的音频相结合的周围音频的误差麦克风E。在一些实施例中，CODEC IC 20可以从每个耳机的参考麦克风R和误差麦克风E以及近语音麦克风NS接收信号，并且如本文所述对每个耳机执行自适应噪声消除。在其他实施例中，在耳机组件13内可以存在CODEC IC或另一电路，其可通信地耦合到参考麦克风R、近语音麦克风NS和误差麦克风E，并且被配置为执行如本文所述的自适应噪声消除。如图1A所示，在一些实施例中，图1B所示的配置可以包括误差麦克风E，但不包括参考麦克风R。
现在参考图2，在框图中示出了个人音频设备10内的所选电路，在其它实施例中，所选电路可以全部或部分地放置在诸如一个或多个耳机或耳塞之类的其它位置。在存在参考麦克风R的实施例中，CODEC IC 20可包括模数转换器(ADC)21A，用于从麦克风R接收参考麦克风信号并生成参考麦克风信号的数字表示ref。CODEC IC 20还可以包括：ADC 21B，用于从误差麦克风E接收误差麦克风信号并生成误差麦克风信号的数字表示err；和ADC 21C，用于从近语音麦克风NS接收近语音麦克风信号并生成近语音麦克风信号的数字表示ns。CODEC IC 20可以从放大器A1生成用于驱动扬声器SPKR的输出，放大器A1可以将接收组合器26的输出的数模转换器(DAC)23的输出放大。组合器26可以将来自内部音频源24的音频信号ia、由耳廓接近度检测器(PPD)32生成的导频信号PILOT、由ANC电路30生成的抗噪声信号(根据惯例，该抗噪声信号与参考麦克风信号ref中的噪声具有相同的极性并且因此由组合器26减去)、以及近语音麦克风信号ns的一部分组合，使得个人音频设备10的用户可以听到他或她自己的声音，与下行链路语音ds适当相关，下行链路语音ds可以从射频(RF)集成电路22接收并且也可以由组合器26组合。近语音麦克风信号ns还可以提供给RF集成电路22，并且可以作为上行链路语音经由天线ANT发送给服务提供商。
现在参考图3，根据本公开的实施例示出了包括CODEC IC 20的所选组件(包括ANC电路30和PPD 32)的系统40的细节。如图3所示的ANC电路30不包括用于参考麦克风信号的输入端，因此依赖于基于来自误差麦克风E的误差麦克风信号的反馈ANC。
ANC电路30可以包括用于估计路径S(z)的响应的自适应滤波器34，其可以具有由SE系数控制块33控制的系数，SE系数控制块33可以将源音频信号(例如，下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia)和回放校正的误差信号PBCE进行比较以生成这样的系数。回放校正的误差信号PBCE可包括在移除源音频信号下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia之后的误差麦克风信号err，其已被自适应滤波器34滤波以表示递送到误差麦克风E的预期下行链路音频，以及由组合器36从自适应滤波器34的输出中移除以生成回放校正的误差信号PBCE。SE系数控制块33可以将源音频信号(例如，实际下行链路语音信号ds和/或内部音频信号ia)与源音频信号的分量相关联。在操作中，SE系数控制块33可以实施自适应算法，例如最小均方算法，其可以接受源音频信号作为训练信号并且回放校正的误差信号PBCE作为另一输入，并且可以尝试调整自适应滤波器34的系数，以使回放校正的误差信号PBCE(例如，在均方意义上)最小化。在最小化回放校正的误差信号PBCE的过程中，自适应滤波器34可以接近电声路径S(z)的传递函数，该传递函数可以是扬声器SPKR和耳朵5的耳廓之间的耦合函数。因此，自适应滤波器34和SE系数控制块33实际上实施了自适应扬声器到耳廓模型，以帮助包括反馈滤波器44在内的反馈回路不消除回放音频，而是仅消除通过耳机进入耳朵5的耳廓内部的环境噪声，如误差麦克风E所观察到的。
自适应滤波器34因此可以适于从源音频信号生成信号，当从误差麦克风信号err中减去该信号时，该信号包括不是由于源音频信号引起的误差麦克风信号err的内容，以便生成回放校正的误差信号PBCE。
在图3中，图2的组合器26的功能由组合器26A和26B执行。组合器26A可以将源音频信号(例如，下行链路音频信号ds和/或内部音频信号ia)与由PPD 32生成的导频信号PILOT组合。这种与导频信号PILOT组合的源音频信号可以由ANC电路30处理。组合器26B可以将组合器26A所得的信号与抗噪声信号ANTI-NOISE组合以生成要回放到扬声器SPKR的音频输出信号。
如图3所示，ANC电路30还可以包括反馈滤波器44。反馈滤波器44可以接收回放校正的误差信号PBCE，并且可以应用响应FB(z)以基于回放校正的误差来生成反馈抗噪声信号ANTI-NOISE。反馈信号ANTI-NOISE可以由组合器26B与源音频信号和导频信号PILOT组合，以由扬声器SPKR再现。
由PPD 32执行的耳廓接近度检测可以从导频信号发生器52开始，该导频信号发生器52产生原始导频信号，该原始导频信号可以包括单个低频音调、一组音调，或者当扬声器SPKR位于耳廓附近而不是远离耳廓时振幅变化足够大的非回放音频的窄带。增益元件54可将增益应用于原始导频信号，以生成理想的人类听不到的导频信号PILOT，该导频信号PILOT可以经由组合器26A与源音频信号组合，并且随后经由组合器26B被添加至抗噪声信号ANTI-NOISE。所得的音频输出信号(包括导频信号PILOT)可以由DAC 23转换为模拟域，由放大器A1放大，并由扬声器SPKR再现。误差麦克风E可以接收由扬声器SPKR再现的组合声信号(其可以包括导频信号PILOT)，并且在将组合声信号转换成数字域以生成误差麦克风信号err之后，PPD 32的导频跟踪器56可以隔离来自误差麦克风信号err的导频信号PILOT以产生感测的导频信号PILOT'。导频电平调整块被调谐为带宽比导频跟踪器的带宽小。导频电平调整块被调谐为带宽比导频跟踪器的带宽小大约十倍。
导频电平调整块58可以接收感测到的导频信号PILOT'，并生成增益控制信号GAIN以控制增益元件54的增益，以便将感测到的导频信号PILOT'保持在预定的恒定电平。当扬声器SPKR不在耳朵5的耳廓附近时，耳廓接近度判定块60可以接收由导频电平调整块58生成的增益控制信号GAIN，并将增益控制信号GAIN指示的增益与保持恒定的导频电平所需的增益进行比较。基于这样的比较，耳廓接近度判定块60可以确定耳朵5的耳廓与扬声器SPKR之间的接近度。为了说明，当扬声器SPKR靠近耳廓时，声学负载允许扬声器SPKR有效地驱动导频信号PILOT，并且增益元件54不需要提供很多(如果有的话)增益来将导频电平维持在期望的预定电平。但是，当扬声器SPKR不在耳廓附近时，声学负载会有所不同，并且扬声器SPKR可能效率不高，这意味着增益元件54必须提供更多的增益，以保持在误差麦克风E处观察到的导频信号PILOT的期望预定电平。
图4是根据本公开实施例的图3中所描绘的系统40的框图，其附加细节示出了导频电平调整块58的所选功能组件。导频电平调整块58可以实施基于比例-积分-微分(PID)的自适应增益控制(AGC)回路，以自动且稳健地保持恒定的导频电平。
为了保护导频电平调整块58的AGC回路免受可能错误地驱动PID控制的直流信号分量的影响，高通滤波器62(例如，截止频率为导频信号PILOT的中心的十分之一)可以过滤掉导频信号PILOT的低频分量。
另外，可以通过抽取滤波器64抽取高通滤波后的导频信号PILOT，以允许以明显降低的速率来操作导频电平调整块58的AGC回路，这可以降低AGC回路的处理要求。
导频电平调整块58可以包括线性-分贝转换器66，以将感测的导频信号PILOT'转换为相对于感测的导频信号PILOT'的全刻度幅度以分贝为单位给出的值PILOTdB'。分贝域中的操作可以启用压缩导频信号PILOT的动态范围，并保留合理数量的定点位的信号。
组合器68可以从感测到的导频信号PILOTdB'中减去参考导频信号PILOTREF以产生误差信号ERROR。PID控制器70可以接收误差信号并且基于该误差信号产生以分贝为单位的增益信号GAINdB，以便自适应地最小化误差信号ERROR。分贝-线性转换器72可以将分贝域的增益信号GAINdB转换为线性标度等效物，并且可以由插值器74对这种转换后的线性标度等效物进行插值，以具有与ADC 21B相同的采样频率，以便产生增益信号GAIN。
图5描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了耳廓接近度判定块60可以如何使用分贝-域增益信号GAINdB来确定扬声器SPKR与耳朵5的耳廓的接近度。图5的顶部波形描绘了一段时间内的相对于时间的分贝-域增益信号GAINdB，从该时间开始，用户将耳机戴在耳朵上，然后短暂摘下，然后再放回耳朵上。耳廓接近度判定块60可通过将分贝域增益信号GAINdB与一对阈值进行比较来确定扬声器SPKR是在耳朵上还是在耳朵外：(i)当分贝域增益信号GAINdB超过上阈限时，扬声器SPKR可被声明为“在耳朵上”；以及(ii)当分贝域增益信号GAINdB降到下阈限以下时，扬声器SPKR可被声明为“离耳”。
图6是根据本公开实施例的如图4所示的系统40的框图，该系统40还包括带通滤波器76，该带通滤波器76用于将感测到的导频信号PILOT'与源音频信号隔离。因为由扬声器SPKR再现并由误差麦克风E捕获的源音频的信号内容可能在导频信号PILOT的频率区域附近，所以带通滤波器76可以在导频信号PILOT的频率区域附近的频率范围内过滤误差麦克风信号err，以便使源音频信号对PPD 32功能的影响最小化，并允许导频跟踪器56专注于导频信号PILOT。图7描绘了根据本公开实施例的示例波形的曲线图，其示出了在对误差麦克风信号err进行带通滤波和不进行带通滤波的情况下导频信号PILOT的频率范围附近存在源音频信号时耳廓接近度判定块60的操作。如图7所示，在对误差麦克风信号err不进行带通滤波的情况下，耳廓接近度判定块60可能难以区分感测到的导频信号PILOT′和源音频信号，并且可能能够在对误差麦克风信号err进行带通滤波的情况下有效地跟踪感测到的导频信号PILOT′。
当扬声器SPKR从耳朵5的耳廓拉出时，通常会有一个短暂的时刻，包括扬声器SPKR的耳机形成更紧密的密封，并且扬声器与误差麦克风E形成更强的声学耦合。在这种情况下，增益元件54内将导频信号PILOT保持在期望电平所需的增益可能非常小。类似地，当将包括扬声器SPKR的耳机再次推回耳朵5上时，可以短暂地形成更紧密的密封。在这些情况下，PPD 32可能需要花费更长的时间来做出有关扬声器SPKR与耳朵5的耳廓接近度的正确判定，因为增益信号GAIN可能被暂时推离它将要稳定的值，并且因此被推离它必须跨过的阈值以指示离耳事件。图8描绘了根据本公开实施例的示出该现象的示例波形的曲线图。
为了缓解这种现象，PID控制器70可以包括典型的PID控制器中不存在的特征，特别是信号钳位。图9是根据本公开实施例的PID控制器70的所选组件的框图。如图9所示，可以将钳位器78添加到典型的PID控制器的集成组件，使得如果输入信号INPUT下降到阈值CLAMP_THRESHOLD以下，则PID控制器70的输出信号OUTPUT(其可对应于分贝域增益信号GAINdB)保持在CLAMP_THRESHOLD的电平，如图10所描绘的。如图10所示，与分贝域增益信号GAINdB未被钳位的情况相比，钳位的分贝域增益信号GAINdB可使得在分贝域增益信号GAINdB的离耳值处的稳定时间缩短，因此可以更快地检测出离耳时间和耳上事件。
图11是根据本公开实施例的如图6所示的系统40的框图，其描绘了系统40的所选组件和系统内存在的各种控制回路。特别地，图11描绘了扬声器到误差麦克风建模回路、抗噪声反馈回路和自适应增益控制回路。为了清楚和说明的目的，图6中呈现的系统40的一些部件未在图11中显示。
可能希望仅通过PPD 32的自适应增益控制来控制导频信号PILOT的电平。但是，如误差麦克风E所见，导频信号PILOT的电平也可能会受到抗噪声反馈回路和扬声器到误差麦克风建模回路的相互作用的影响。由于自适应扬声器到误差麦克风建模回路试图对扬声器SPKR和误差麦克风E之间的声学耦合进行建模，因此在接近导频信号PILOT的窄带中的低频下进行此类建模可能会做得很糟糕。这种不良的建模继而可能导致组合器36的输出端处的导频信号显著变化。导频信号PILOT的这种变化的剩余部分可能会在反馈回路中结束，其中当它被扬声器SPKR再现并且被误差麦克风E感测时，可以以不同的方式被消除或增强。AGC回路继而可能会尝试自动调整导频信号PILOT的电平。在这种情况下，AGC回路可能不是控制导频信号PILOT的唯一机制，因此AGC回路可能会过度补偿或补偿不足，AGC回路可能会变得不稳定。结果，不仅PPD 32可能做出错误的判定，而且自适应扬声器-误差麦克风建模回路也可能会适应强导频信号，并且导致的错误适应可能致使自适应扬声器-误差麦克风建模回路也变得不稳定。
为了减轻这个问题，可以在自适应滤波器34的输出端处添加具有响应SE_NOTCH(z)并且以导频信号PILOT的中心频率为中心的带阻或陷波滤波器80A，如图12所示。此外，由于最小均方稳定性准则，陷波滤波器80A的等效相位效应应与输入到SE系数控制块33的训练信号内联放置，因此陷波滤波器80A的副本80B可放置在SE系数控制块33的训练信号输入端之前。如图12所示，在存在陷波滤波器80A和80B的情况下，自适应扬声器至误差麦克风建模回路和抗噪声反馈回路可能不会相互作用以改变导频信号PILOT的电平，并且只有由PPD 32实施的AGC回路可以控制导频信号PILOT的电平。因此，导频信号PILOT的电平可以仅响应于当耳机在耳朵5的耳廓上或离开耳廓而调整时扬声器到误差麦克风耦合的变化而改变。此外，自适应扬声器到误差麦克风回路可以不适应于导频信号PILOT本身，因为导频信号PILOT并非扬声器到误差麦克风回路的训练信号的一部分。
在环境噪声(例如，在包括扬声器SPKR的耳机外部)很大声的情况下，导频跟踪器56可能难以跟随导频信号，因此PPD 32可能做出关于扬声器SPKR到耳朵5的耳廓的接近度的错误判定。为了解决这个问题，如图13所示，PPD 32的环境噪声估计器82可以估计在感测到的导频信号PILOT'中存在的环境噪声的量。在本公开的其他地方描述了产生对环境噪声的估计的方法。基于在感测到的导频信号PILOT'中存在的环境噪声的量，PPD 32的导频参考计算器84可以确定参考导频信号PILOTREF。例如，在一些实施例中，一旦环境噪声已经增加到超过最小噪声阈值，则参考导频信号PILOTREF可以随着环境噪声的增加而每分贝的增加，例如如图14所示。另外，耳廓接近度判定块60可被配置成修改用于检测离耳和入耳事件的判定阈值，以解决以下事实：增益信号GAIN的任何增加将至少部分地由参考导频信号PILOTREF的增加引起，例如，如图15所示。
图16是根据本公开实施例的图6的系统的框图，该系统还包括用于控制可编程反馈抗噪声增益的可编程增益元件46。如图16所示，反馈抗噪声的路径可以具有与反馈滤波器44串联的可编程增益元件46，从而将响应FB(z)与可编程增益元件46的增益的乘积应用于回放校正的误差信号PBCE，以便产生抗噪声信号ANTI-NOISE。可编程增益元件46的增益可以根据个人音频设备10的用户输入的用户设置来修改。尽管反馈滤波器44和增益元件46被示为ANC电路30的独立组件，但是在一些实施例中，反馈滤波器44和增益元件46的一些结构和/或功能可以被组合。例如，在一些这样的实施例中，可以通过控制反馈滤波器44的一个或多个滤波器系数来改变反馈滤波器44的有效增益。在增益元件46具有可变增益的程度上，反馈滤波器44与增益元件46的组合可被视为自适应滤波器，其中增益元件46的增益类似于反馈滤波器44的滤波器系数。
通过部分地消除导频信号PILOT和/或放大导频信号PILOT，由改变可编程反馈抗噪声增益引起的变化的抗噪声可能影响在误差麦克风E处检测到的导频信号PILOT的电平。因为可编程反馈抗噪声增益可由用户修改，并且在产品设计时可能无法预期，因此耳廓接近度判定块60可以动态地补偿可编程反馈抗噪声增益，以便作出正确的扬声器到耳朵接近度判定，而不管可编程反馈抗噪声增益如何，如可编程反馈增益被传送到耳廓接近度判定块60所示，如图16所示。
响应于可编程反馈抗噪声增益的变化来调整耳廓接近度判定块60所使用的接近度检测阈值可以基于增加可编程反馈抗噪声增益是部分消除还是增强了导频信号PILOT。例如，在个人音频设备10的产品设计时，测试设备可以测量当可编程反馈抗噪声增益被设置为其最大值时抗噪声反馈回路对导频信号PILOT有多少影响(如果有的话)。在抗噪声反馈回路部分地消除了导频信号PILOT的情况下，耳廓接近度判定块60的判定阈值可以随着可编程反馈抗噪声增益的增加而增加，如图17A所示。另一方面，在抗噪声反馈回路部分地增强了导频信号PILOT的情况下，耳廓接近度判定块60的判定阈值可随着可编程反馈抗噪声增益的增加而减小，如图17B所示。
图18是根据本公开实施例的图3所示的系统40的框图，系统还包括用于占空比循环耳廓接近度检测的电路。在没有回放音频且没有抗噪的情况下，可能仍然需要使用PPD32。但是，为了减少功耗并使电池寿命最大化，可能期望PPD 32的占空比功能。
如图18所示，PPD 32可以包括斜坡定标器86和占空比定时器88。在操作中，占空比定时器88可以以规则的间隔在短时间内激活(例如，每10秒周期中有1秒是激活的)。占空比定时器88可以生成用于启用导频电平调整块58的操作(在图18中由“调整启用”指示)、启用耳廓接近度判定块60的操作(在图18中由“判定启用”指示)和启用斜坡定标器86的操作(在图18中由“斜坡启用”指示)的控制信号。因此，如图18底部描绘的波形所示，当占空比定时器88激活时，它可以启用导频电平调整块58、耳廓接近度判定块60和斜坡定标器86的操作。当启用时，斜坡定标器86可以在每个占空比激活周期开始时，将要应用于导频信号发生器52生成的信号的增益从最小增益(例如，零)倾斜到最大增益(例如，合一)，并且在每个占空比激活周期结束时，将要应用于导频信号发生器52生成的信号的增益从最大增益倾斜到最小增益。这样的倾斜可以使由周期性导频信号的应用引起的音频伪像的出现最小化。
在斜坡定标器86逐渐增大和减小其增益的持续时间内，PPD 32的AGC回路不负责导频电平，因此应该冻结耳廓接近度检测，并且应禁用对导频电平的调整，如图18所示。当导频信号PILOT被斜坡定标器86静音时，可以保持最近的接近度判定，直到占空比定时器88的下一个激活周期为止。
因此，导频信号PILOT可以以规则的间隔在短时间内为非零，并且可以通过不使驱动放大器A1和扬声器SPKR具有连续的信号来实现功率节省。
图19是根据本公开实施例的如图18所示的系统40的框图，该系统还包括用于基于前向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路。如以上参考图1A，1B和2所提到的，个人音频设备10可以包括用于感测环境声音的参考麦克风。将参考麦克风R添加到系统40可以通过被称为前向被动遮挡的技术启用额外的耳廓接近度检测。通过将参考麦克风R和误差麦克风E两者在特定频带中的声能进行比较，PPD 32可以利用耳机(例如，图1B的耳机18A，18B)的物理特性，以及当耳机在耳朵上和离开耳朵时，较高频率(例如，在2KHz到5KHz的频带中)可以显示出显著的差异(由于耳机的隔音效果)。该额外信息可用于代替基于导频信号的判定，或者其可补充基于导频信号的判定，以在最终判定中建立更多信心。
如图19所示，PPD 32还可以包括：频率范围隔离滤波器90，其被配置为接收参考麦克风信号ref并对其进行带通滤波；包络检测器92，其用于检测带通滤波范围内的参考麦克风信号ref的信号包络；以及线性-分贝转换器94，其被配置成将所检测到的包络的、带通滤波的参考麦克风信号转换成以相对于参考麦克风信号ref的全刻度幅度的分贝给出的值REFdB，类似地，PPD 32还可以包括：频率范围隔离滤波器96，其被配置成接收误差麦克风信号err并对其进行带通滤波；包络检测器98，其用于检测带通滤波范围内的误差麦克风信号err的信号包络；以及线性-分贝转换器100，其被配置成将检测到的包络的、带通滤波后的误差麦克风信号转换为以相对于误差麦克风信号err的全刻度幅度的分贝给出的值ERRdB。辅助判定块102可以比较值REFdB和ERRdB之间的差，将这种差与阈值TH_FPO进行比较，并且将信号传送到耳廓接近度判定块60，该信号可以推翻或补充耳廓接近度判定块60做出的接近度判定。
图20是根据本公开实施例的如图19所示的系统40的框图，其添加了用于基于反向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路，代替用于基于前向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路。系统40中参考麦克风R的存在可以通过称为反向被动遮挡的技术实现额外的耳廓接近度检测。通过将参考麦克风R和误差麦克风E两者在特定频带中的声能进行比较，PPD 32可以利用耳机(例如，图1B的耳机18A，18B)的物理特性以及当耳机在耳朵上(例如，由于下颌运动引起的骨传导，由于颈部运动引起的头内关节振动)和离开耳朵时低频(例如，低于100Hz)可能显示出显著差异。例如，误差麦克风E可以接收骨传导效果，而参考麦克风R可能不会接收到，并且骨传导效果可能仅在耳上情况下发生。因此，该额外信息可用于代替基于导频信号的判定和/或基于前向被动遮挡的判定，或者它可以补充基于导频信号的判定和/或基于前向被动遮挡的判定，以建立对最终判定的更多信心。
如图20所示，PPD 32还可以包括：频率范围隔离滤波器104，其被配置为接收参考麦克风信号ref并对其进行低通滤波；包络检测器106，其用于检测低通滤波范围中参考麦克风信号ref的信号包络；以及线性-分贝转换器108，其被配置成将检测到的包络的、低通滤波的参考麦克风信号转换成以相对于参考麦克风信号ref的全刻度幅度的分贝给出的值REFdB。类似地，PPD 32还可以包括：频率范围隔离滤波器110，其被配置为接收误差麦克风信号err并对其进行低通滤波；包络检测器112，其用于检测低通滤波范围中的误差麦克风信号err的信号包络；以及线性-分贝转换器114，其被配置为将检测到的包络的、低通滤波后的误差麦克风信号转换为以相对于误差麦克风信号err的全刻度幅度的分贝给出的值ERRdB。补充判定块116可以将值REFdB和ERRdB之间的差进行比较，将这种差与阈值TH_RPO进行比较，并且将信号传送给耳廓接近度判定块60，该信号可以推翻或补充由耳廓接近度判定块60和/或补充判定块102作出的接近度判定。
图21是根据本公开实施例的如图19所示的系统40的框图，添加了用于基于主动噪声消除效应的耳廓接近度检测的电路来代替用于基于前向被动遮挡的耳廓接近度检测的电路。系统40中参考麦克风R的存在可通过称为主动噪声消除效应的技术来实现附加的耳廓接近度检测。通过将参考麦克风R和误差麦克风E处的特定频带中的声能进行比较，PPD32可以利用耳机(例如，图1B的耳机18A、18B)的物理特性和中频(例如，从300Hz到2KHz)可能会在耳机在耳朵上(例如，由于主动噪声消除效应)和离开耳朵时显示出显著差异。因此，可以使用该额外信息来代替基于导频信号的判定、基于前向被动遮挡的判定和/或基于反向被动遮挡的判定，或者可以补充基于导频信号的判定、基于前向被动遮挡的判定、和/或基于反向被动遮挡的判定，以建立对最终判定的更多信心。
如图21所示，PPD 32还可以包括：频率范围隔离滤波器118，其被配置为接收参考麦克风信号ref并对其进行带通滤波；包络检测器120，其用于检测带通滤波范围内的参考麦克风信号ref的信号包络；以及线性-分贝转换器122，其被配置成将检测到的包络的、带通滤波的参考麦克风信号转换成以相对于参考麦克风信号ref的全刻度幅度的分贝给出的值REFdB。类似地，PPD 32还可以包括：频率范围隔离滤波器124，其配置为接收误差麦克风信号err并对其进行带通滤波；包络检测器126，其用于检测带通滤波范围内的误差麦克风信号err的信号包络；以及线性-分贝转换器128，其配置为将检测到的包络的、带通滤波后的误差麦克风信号转换为以相对于误差麦克风信号err的全刻度幅度的分贝给出的值ERRdB。补充判定块130可以将值REFdB和ERRdB之间的差进行比较，将该差与阈值TH_ANCE进行比较，并且将信号传送给耳廓接近度判定块60，该信号可以推翻或补充由耳廓接近度判定块60、补充判定块102和/或补充判定块116作出的接近度判定。
通过根据环境和/或收听场景(例如，是否存在源音频、ANC是否开启)采用多个耳廓接近度方法(基于导频信号、前向被动遮挡、反向被动遮挡和主动噪声消除效应)，PPD 32可以使用用于场景的最佳检测器。此外，PPD 32可将检测器判定与产品相结合以获得潜在的更稳健的耳廓接近度判定。图22是根据本公开实施例的用于根据系统操作参数选择和组合耳廓接近度检测技术的示例方法132的流程图。在一些实施例中，方法132可由耳廓接近度判定块60或PPD 32的另一组件来执行。
方法132可以在步骤134开始，其中PPD 32可以确定是否存在源音频信号。如果存在源音频信号，则方法132可以前进至步骤146。如果不存在源音频信号，则方法132可以前进至步骤136。
在步骤136，PPD 32可确定环境声音是否具有较高频率(例如，在2KHz与5KHz之间)的内容。如果环境声音具有较高频率的内容，则方法132可以前进至步骤138。否则，如果环境声音不具有较高频率的内容，则方法132可前进至步骤140。
在步骤138，PPD 32可以激活前向被动遮挡检测。在完成步骤138之后，方法132可以前进至步骤148。
在步骤140，PPD 32可确定自适应噪声消除是否在系统40中激活。如果自适应噪声消除是激活的，则方法132可以前进到步骤142。如果自适应噪声消除是去激活的，则方法132可以前进至步骤146。
在步骤142，PPD 32可以确定环境声音是否具有中频(例如，在300Hz和2kHz之间)的内容。如果环境声音具有中频的内容，则方法132可前进至步骤144。否则，如果环境声音不具有中频的内容，则方法132可以前进到步骤146。
在步骤144，PPD 32可以激活主动噪声消除效果检测。在完成步骤144之后，方法132可以前进至步骤148。
在步骤146，PPD 32可以激活基于导频信号的检测。在完成步骤146之后，方法132可以前进到步骤148。
在步骤148，PPD 32可以激活反向被动遮挡检测。在完成步骤148之后，方法132可以前进到步骤150。
在步骤150，PPD 32可以组合已激活的接近度检测方法的检测器判定，以提供耳廓接近度检测判定。在步骤150完成之后，方法132可以结束。
除了上述用于选择和组合耳廓接近度检测方法的步骤之外，还可以使用其他参数来选择要采用哪种耳廓接近度检测方法。例如，一些检测方法可能消耗比其他方法更多的电池功率(例如，当导频检测器在没有源音频或抗噪声的情况下播放强导频时，这种方法消耗相当大的功率来通过扬声器SPKR驱动导频信号PILOT)。在这种情况下，如果存在非常适合于环境/收听场景的另一检测方法，则PPD 32可以取而代之地选择它。
图23是根据本公开实施例的包括CODEC IC 20的所选组件(包括ANC电路30和PPD32A)的系统40A的框图。图23的系统40A在许多方面与图3的系统40相似，因此，下面仅描述系统40A和40之间的关键区别。系统40A和系统40之间的一个关键区别是系统40A包括PPD32A来代替PPD 32。与PPD 32不同，PPD 32A可以在不使用导频信号的情况下进行耳廓接近度检测。代替地，当存在源音频时，源音频信号可以为自适应的基于增益的耳廓接近度检测器提供训练信号。如图23所示，PPD 32A可以包括低通滤波器152和154。低通滤波器152和154可以分别对误差麦克风信号err和源音频信号进行低通滤波，以便集中于对扬声器SPKR和误差麦克风E之间的声耦合的低频响应的分析。PPD 32A还可以包括两个滤波器156和158，每个滤波器具有响应S_OE_LP(z)，当耳机不在耳朵5的耳廓附近(离开耳朵)时，该响应S_OE_LP(z)表示先验低频扬声器SPKR与误差麦克风E的耦合。可能需要滤波器158来维持增益控制块160的两个输入的相位平衡。
增益控制块160(可以使用最小均方方法)可以自适应地控制增益元件162的增益，以尝试使低通滤波的误差麦克风信号和滤波器156的输出之间的差分信号(如由组合器164生成的)最小化。当组合器164的输出最小化时，增益元件162和滤波器158的自适应增益的组合可以充分地模拟扬声器SPKR和误差麦克风E之间的低频耦合响应。当扬声器SPKR离开耳朵时，该增益可以接近合一(unity)。当扬声器SPKR在耳朵上时，这个增益可能比合一要小得多。耳廓接近度判定块60A可以使用该增益来作出关于扬声器SPKR和耳朵5的耳廓之间的接近度的判定。
当源音频可用时，可以通过从PPD 32A移除基于自适应增益的组件来执行接近度检测。图24是根据本公开实施例的系统40B的框图，该系统40B包括CODEC IC 20的所选组件，包括ANC电路30和PPD 32B。图24的系统40B在许多方面与图23的系统40A相似，因此，下面仅描述系统40B和40A之间的关键区别。系统40B和系统40A之间的一个关键区别是，系统40B包括PPD 32B来代替PPD 32A。与PPD 32A不同，PPD 32B可以在不使用自适应增益控制电路的情况下执行耳廓接近度检测。当扬声器SPKR离开耳朵时，低通滤波后的误差麦克风信号的能量与滤波器156的输出之间的差(由组合器164产生)可能很小，而当扬声器SPKR在耳朵上时，这种差可能明显更大。因此，耳廓接近度判定块60B可利用该差异来做出耳廓接近度判定。
回到图13，在此系统40被示出为使用环境噪声估计器82。图25是根据本公开实施例的示例环境噪声估计器82的框图。为了有效地估计环境噪声，有必要从带通滤波后的误差麦克风信号中尽可能多地去除感测到的导频信号PILOT'。这种移除可以由图13中描述的导频跟踪器56来执行，或者由如图25中所示的附加导频跟踪器166来执行，以便预测所感测的导频信号PILOT'。组合器168可以从带通滤波后的误差麦克风信号中减去该预测的导频信号，从而得到无导频带通滤波的误差麦克风信号。包络检测器170和线性-分贝转换器172可以进一步处理无导频带通滤波的误差麦克风信号，以生成环境噪声的估计，环境噪声估计器82可以将其传送给导频参考计算器84。
如本文中所使用的，当两个或两个以上元件被称为彼此“耦合”时，该术语指示该两个或多个元件处于电子通信或机械通信，如果适用的话，无论是间接连接还是直接连接，有介入元件还是没有介入元件。
本公开内容包括本领域普通技术人员将理解的对本文示例性实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。此外，在所附权利要求中对适配于、被布置为、能够、被配置为、使能、可操作为或操作为执行特定功能的装置或系统，或者装置或系统的组件的引用包含该装置、系统或组件，无论它或特定功能是否被激活、开启或解锁，只要该装置、系统或组件如此适配、被布置、能够、被配置、使能、可操作或操作即可。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文所述的系统、装置和方法进行修改、增加或省略。例如，系统和装置的组件可以被集成或分离。此外，本文公开的系统和装置的操作可以由更多、更少或其他组件执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或其他步骤。另外，可以以任何合适的顺序执行步骤。如本文档中所使用的，“每个”是指集合中的每个成员或集合的子集中的每个成员。
尽管在附图中示出了示例性实施例并且在下面进行了描述，但是可以使用任何数量的技术来实施本公开的原理，无论当前是否已知。本公开绝不应该限于附图中示出的和上面描述的示例性实施方式和技术。
除非另有特定指出，否则附图中描绘的物品不一定按比例绘制。
本文叙述的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本公开以及由发明人为进一步发展本技术所贡献的构思，并且被解释为不限于这种具体叙述的示例和条件。尽管已经详细描述了本公开的实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。
尽管上面已经列举了具体的优点，但是各种实施例可以包括所列举的优点中的一些、没有或全部。另外，在回顾了前述附图和描述之后，其他技术优点对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。
为了帮助专利局和本申请发布的任何专利的任何读者解释其所附权利要求，申请人希望注意，他们没有意图任何所附权利要求或权利要求要素来引用35U.S.C.§112(f)，除非在特定权利要求中明确使用“用于...的装置”或“用于...的步骤”的词语。

Claims (27)

1.一种用于对耳机的接近度检测的集成电路，所述耳机包括耳机扬声器，所述集成电路包括：
第一输入端，用于接收来自第一耳机麦克风的第一信号，所述第一信号指示耳机环境声音；
第二输入端，用于接收来自第二耳机麦克风的第二信号，所述第二信号指示在所述耳机扬声器的声学输出端处存在的声音；以及
用于比较所述第一信号的第一声能和所述第二信号的第二声能以确定所述耳机是否在用户的耳朵上的电路。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，所述第一声能和所述第二声能在频带内。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其中，所述频带为2KHz至5KHz。
4.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：
频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；以及
线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
5.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：
频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；以及
线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
6.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：
第一频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
第一包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；
第一线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
第二频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
第二包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；以及
第二线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
7.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：
第一频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
第一包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；
第一线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
第二频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
第二包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；
第二线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
用于比较所述第一信号和所述第二信号的分贝值之间的差、将所述差与阈值进行比较并输出控制信号的电路；以及
接近度判定块，响应于所述控制信号并被配置为确定所述耳机是否在用户的耳朵上。
8.一种耳机，包括：
耳机扬声器；
第一耳机麦克风；
第二耳机麦克风；以及
用于耳机的接近度检测的集成电路，包括：
第一输入端，用于接收来自所述第一耳机麦克风的第一信号，所述第一信号指示耳机环境声音；
第二输入端，用于接收来自所述第二耳机麦克风的第二信号，所述第二信号指示在所述耳机扬声器的声学输出端处存在的声音；
用于比较所述第一信号的第一声能和所述第二信号的第二声能以确定所述耳机是否在用户的耳朵上的电路。
9.根据权利要求8所述的耳机，其中，所述第一声能和所述第二声能在频带内。
10.根据权利要求9所述的耳机，其中，所述频带为2KHz至5KHz。
11.根据权利要求8所述的耳机，还包括：
频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；以及
线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
12.根据权利要求8所述的耳机，还包括：
频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；以及
线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
13.根据权利要求8所述的耳机，还包括：
第一频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
第一包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；
第一线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
第二频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
第二包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；以及
第二线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
14.根据权利要求8所述的耳机，还包括：
第一频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
第一包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；
第一线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
第二频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
第二包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；
第二线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
用于比较所述第一信号和所述第二信号的分贝值之间的差、将所述差与阈值进行比较并输出控制信号的电路；以及
接近度判定块，响应于所述控制信号并被配置为确定所述耳机是否在用户的耳朵上。
15.根据权利要求8所述的耳机，其中，所述耳机是用于通信地耦合到音频设备的有线耳机。
16.根据权利要求8所述的耳机，其中，所述耳机是用于通信地耦合到音频设备的无线耳机。
17.根据权利要求8所述的耳机，其中，所述耳机是用于通信地耦合到音频设备的无线耳塞。
18.一种用于耳机的接近度检测的集成电路，所述耳机包括第一耳机扬声器和第二耳机扬声器，所述集成电路包括：
第一输入端，用于接收来自第一耳机麦克风的第一信号，所述第一信号指示第一耳机环境声音；
第二输入端，用于接收来自第二耳机麦克风的第二信号，所述第二信号指示在所述第一耳机扬声器的声学输出端处存在的声音；
第三输入端，用于接收来自第三耳机麦克风的第三信号，所述第三信号指示第二耳机环境声音；
第四输入端，用于接收来自第四耳机麦克风的第四信号，所述第四信号指示在第二耳机扬声器的声学输出端处存在的声音；以及；
用于比较所述第一信号的第一声能和所述第二信号的第二声能并且比较所述第三信号的第三声能和所述第四信号的第四声能以确定所述耳机是否在用户的耳朵上的电路。
19.根据权利要求18所述的集成电路，其中，所述第一声能和所述第二声能在频带内。
20.根据权利要求19所述的集成电路，其中，所述频带为2KHz至5KHz。
21.根据权利要求18所述的集成电路，还包括：
频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；以及
线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
22.根据权利要求18所述的集成电路，还包括：
频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；以及
线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
23.根据权利要求18所述的集成电路，还包括：
第一频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
第一包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；
第一线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
第二频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
第二包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；以及
第二线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值。
24.根据权利要求18所述的集成电路，还包括：
第一频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第一信号并对所述第一信号进行带通滤波；
第一包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第一信号的信号包络；
第一线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第一信号转换为以相对于所述第一信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
第二频率范围隔离滤波器，其被配置为接收所述第二信号并对所述第二信号进行带通滤波；
第二包络检测器，其用于检测带通滤波范围内的第二信号的信号包络；
第二线性-分贝转换器，其被配置为将所检测到的包络的、带通滤波后的第二信号转换为以相对于所述第二信号的全刻度幅度的分贝给出的值；
用于比较所述第一信号和所述第二信号的分贝值之间的差、将所述差与阈值进行比较并输出控制信号的电路；以及
接近度判定块，响应于所述控制信号并被配置为确定所述耳机是否在用户的耳朵上。
25.根据权利要求18所述的集成电路，其中，所述耳机是用于通信地耦合到音频设备的有线耳机。
26.根据权利要求18所述的集成电路，其中，所述耳机是用于通信地耦合到音频设备的无线耳机。
27.根据权利要求18所述的集成电路，其中，所述耳机是用于通信地耦合到音频设备的一对无线耳塞。
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