-
QUERVERWEIS ZU ENTSPRECHENDEN ANWENDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der am 22. Dezember 2016 eingereichten provisorischen
US-Patentanmeldung Nr. 62/438,450 mit dem Titel „VERFAHREN UND SYSTEME ZUM ABSTIMMEN EINER AKTIVEN GERÄUSCHUNTERDRÜCKENDEN AUDIOVORRICHTUNG DURCH EINEN ENDBENUTZER“, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Anwendung bezieht sich generell auf Audioverarbeitung, insbesondere auf die Normalisierung und Kalibrierung von aktiven geräuschunterdrückenden Audiovorrichtungen, wie z. B. Kopfhörern.
-
HINTERGRUND
-
Aktive Geräuschunterdrückung (active noise cancellation, ANC) ist eine Geräuschunterdrückungstechnik, bei der ein geräuschdämmendes Signal (z. B. ein Signal gleicher Größe, aber mit entgegengesetzter Phase zu dem Geräusch) über Lautsprecher erzeugt und zu einer Stelle gerichtet wird, an der eine Geräuschunterdrückung erwünscht ist, wie z. B. ein menschliches Ohr. Das Geräusch und geräuschdämmende Signal heben sich akustisch auf. Um diesen Effekt zu erzielen, wird normalerweise ein mit niedriger Latenzzeit programmierbarer Filterweg von einem Mikrofon zu einem Lautsprecher implementiert, um das geräuschdämmende Signal zu erzeugen.
-
Die Verfügbarkeit von tragbarer Energie in Form von mobilen Vorrichtungen und Fortschritten bei Halbleitern hat die Anwendung von ANC bei Audiovorrichtungen, wie z. B. Kopfhörerplattformen, gefördert. Ein Hindernis beim Einsatz von Hochleistungs-ANC ist die eventuell erforderliche Kalibrierung, z. B. durch Anpassen jeder Einheit in der Herstellungslinie. Der Aufwand an Zeit und Ressourcen für eine solche Kalibrierung kann von der ANC-Implementierung, der ANC-Technik, der Auswahl der Komponenten und der akustischen Konstruktion der Vorrichtung abhängen und trägt oft dazu bei, die Kosten für leistungsstarke ANC-Audiovorrichtungen zu erhöhen. Die hohen Kosten für die Herstellung von leistungsstarken ANC-Audiovorrichtungen sind eines der Hindernisse für den verbreiteten Einsatz von ANC.
-
Daher besteht weiterhin Bedarf an verbesserten Systemen und Verfahren für kostengünstige Audiovorrichtungen, wie z. B. Kopfhörer mit aktiver Geräuschunterdrückung.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Offenbart sind Systeme und Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung in Audiovorrichtungen. In einer Ausführungsform umfasst ein aktives Geräuschunterdrückungssystem einen Sensor, der betrieben werden kann, um ein Umgebungsgeräusch zu erfassen und ein entsprechendes Referenzsignal zu erzeugen, einen fixen Geräuschunterdrückungsfilter, der ein vorbestimmtes Modell des aktiven Geräuschunterdrückungssystems beinhaltet, das betrieben werden kann, um ein geräuschdämmendes Signal zu erzeugen, und einen abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilter, der betrieben werden kann, um das geräuschdämmende Signal gemäß gespeicherten Koeffizienten zu modifizieren, wobei der abstimmbare Geräuschunterdrückungsfilter ferner betrieben werden kann, um die gespeicherten Koeffizienten in Echtzeit basierend auf Benutzer-Feedback zu modifizieren und ein abgestimmtes geräuschdämmendes Signal zu erzeugen, das abstimmbare Abweichungen von dem vorbestimmten Geräuschmodell modelliert.
-
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine grafische Benutzeroberfläche betrieben werden, um in Echtzeit Benutzeranpassungen von abstimmbaren Parametern zu empfangen, die mindestens einem der gespeicherten Koeffizienten entsprechen. Ein Lautsprecher ist bereitgestellt, um das geräuschdämmende Signal zu empfangen und eine Geräuschdämmung zu erzeugen, um das Geräusch in einer Unterdrückungszone zu unterdrücken. In verschiedenen Ausführungsformen kann das aktive Geräuschunterdrückungssystem in einem Kopfhörer, Ohrhörer oder einer anderen aktiven Geräuschunterdrückungsvorrichtung implementiert sein. Eine Host-Vorrichtung, die kommunikativ mit dem abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilter gekoppelt ist, kann betrieben werden, um Benutzeranpassungen an den gespeicherten Koeffizienten zu empfangen und angepasste Koeffizienten an den abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilter zu senden. Unter Verwendung eines digitalen Signalprozessors können verschiedene Ausführungsformen implementiert werden. In einer Ausführungsform umfasst der abstimmbare Geräuschunterdrückungsfilter ferner programmierbare Firmware, und die Host-Vorrichtung umfasst ferner eine Firmware-Schnittstelle, die zum Anpassen der gespeicherten Koeffizienten in Echtzeit durch Modifizieren der programmierbaren Firmware über die Firmware-Schnittstelle betrieben werden kann.
-
In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet ein Geräuschunterdrückungsverfahren ein Empfangen eines Referenzsignals von einem externen Sensor, wobei das Referenzsignal ein externes Geräusch darstellt, ein Verarbeiten des Referenzsignals durch einen fixen Geräuschunterdrückungsfilter, um ein geräuschdämmendes Signal zu erzeugen, ein Verarbeiten des geräuschdämmende Signals durch einen abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilter, um ein abgestimmtes geräuschdämmendes Signal zu erzeugen, ein Ausgeben des abgestimmten geräuschdämmenden Signals an einen Lautsprecher und ein Anpassen von Koeffizienten des abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilters in Echtzeit als Reaktion auf ein wahrgenommenes externes Geräusch in einer Geräuschunterdrückungszone. In einer Ausführungsform sind das externe Mikrofon, der abstimmbare Geräuschunterdrückungsfilter, der fixe Geräuschunterdrückungsfilter und der Lautsprecher in einem Kopfhörer verkörpert.
-
In einer Ausführungsform umfasst der fixe Geräuschunterdrückungsfilter ein vorbestimmtes Modell des Kopfhörers zum Erzeugen des geräuschdämmenden Signals, um ein externes Geräusch in der Geräuschunterdrückungszone zu unterdrücken. Die Geräuschunterdrückungszone kann eine Lage des Ohrs eines Benutzers in Bezug auf den Lautsprecher sein. Der abstimmbare Geräuschunterdrückungsfilter kann potenzielle Abweichungen von dem vorbestimmten Modell modellieren. In einer Ausführungsform werden die Koeffizienten angepasst, indem benutzerdefinierte Parameter über eine grafische Benutzeroberfläche als Reaktion auf das abgestimmte geräuschdämmende Signal angepasst werden, und die Firmware, die mit dem abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilter assoziiert ist, geändert wird, um den Koeffizienten gemäß der Benutzereingabe anzupassen.
-
In einer Ausführungsform umfasst eine aktive Geräuschunterdrückungsvorrichtung einen Sensor, der zum Erfassen von Umgebungsrauschen und Erzeugen eines entsprechenden analogen Referenzsignals betrieben werden kann, einen Analog-Digital-Wandler, der zum Umwandeln des analogen Referenzsignals in ein digitales Referenzsignal betrieben werden kann, einen fixen Geräuschunterdrückungsfilter, der ein vorbestimmtes Modell des aktiven Geräuschunterdrückungssystems beinhaltet, das zum Empfangen des digitalen Referenzsignals und zum Erzeugen eines geräuschdämmenden Signals betrieben werden kann, und einen abstimmbaren Geräuschunterdrückungsfilter, der betrieben werden kann, um das geräuschdämmende Signal gemäß gespeicherten Koeffizienten zu modifizieren, wobei der abstimmbare Geräuschunterdrückungsfilter ferner betrieben werden kann, um die gespeicherten Koeffizienten in Echtzeit basierend auf Benutzer-Feedback zu modifizieren und ein abgestimmtes geräuschdämmendes Signal zu erzeugen, das abstimmbare Abweichungen von dem vorbestimmten Geräuschmodell modelliert.
-
Die aktive Geräuschunterdrückungsvorrichtung kann ferner einen Audioeingang, der zum Empfangen eines gewünschten Audiosignals betrieben werden kann, und eine Addiereinrichtung, die zum Kombinieren des gewünschten Audiosignals und des abgestimmten geräuschdämmenden Signals zum Erzeugen eines Ausgangssignals betrieben werden kann, und einen Lautsprecher, der zum Empfangen des Ausgangssignals und zum Ausgeben des Ausgangssignals an die Geräuschunterdrückungszone betrieben werden kann, umfassen. Eine grafische Benutzeroberfläche ist bereitgestellt, um Benutzeranpassungen von abstimmbaren Parametern in Echtzeit zu empfangen, wobei die abstimmbaren Parameter mindestens einem der gespeicherten Koeffizienten entsprechen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die aktive Geräuschunterdrückungsvorrichtung einen Kopfhörer, einen Ohrhörer oder eine andere aktive Geräuschunterdrückungsvorrichtung beinhalten.
-
Der Geltungsbereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert, die durch Bezugnahme in diesen Abschnitt aufgenommen sind. Den Fachleuten auf dem Gebiet wird ein umfassenderes Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung, sowie die Realisierung zusätzlicher Vorteile davon, durch die Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen ermöglicht. Es wird auf die beigefügten Zeichnungsblätter Bezug genommen, die zunächst kurz beschrieben werden.
-
Figurenliste
-
Aspekte der Offenbarung und ihre Vorteile lassen sich unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser verstehen. Es ist zu beachten, dass ähnliche Referenznummern verwendet werden, um ähnliche Elemente zu identifizieren, die in einer oder mehreren der Abbildungen veranschaulicht sind, wobei die Darstellungen darin zum Zwecke der Veranschaulichung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und nicht zum Zwecke einer Beschränkung derselben dienen. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, sondern es wird darauf Wert gelegt, die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung klar zu veranschaulichen.
- 1 ist eine Grafik, die ein Verhältnis zwischen der Toleranz der Sensorempfindlichkeiten und der Geräuschunterdrückung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 veranschaulicht ein System zur Normalisierung und Kalibrierung eines Headsets zur aktiven Geräuschunterdrückung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 veranschaulicht ein Endbenutzer-Abstimmungssystem für aktive Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zur Endbenutzerabstimmung von Audiovorrichtungen mit aktiver Unterdrückung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 5 ist eine exemplarische Benutzeroberfläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist ein Blockdiagramm eines exemplarischen Hardware-Systems gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Systeme und Verfahren zum Abstimmen einer aktiven Geräuschunterdrückung in Audiovorrichtungen bereitgestellt. Die Steuerung eines Geräuschfelds ist ein äußerst schwieriges Problem (z. B. durch das Überlagerungsprinzip) und die Unterdrückungseffizienz kann von Gerät zu Gerät signifikant schwanken. Die Variation kann auf mehrere Faktoren zurückzuführen sein, darunter die Eigenschaften des Signalwandlers und die Variation der geometrischen Passform. In verschiedenen Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, kann ein Endbenutzer die ANC-Effizienz nach seinem subjektiven Urteil anpassen oder abstimmen, wodurch die Notwendigkeit mühsamer und kostspieliger Normalisierungs- und Kalibrierschritte an der Produktionslinie entfällt.
-
Unter Bezugnahme auf 1, veranschaulicht ein Diagramm 100 ein Verhältnis zwischen einer erforderlichen Toleranz der Sensorempfindlichkeiten und der Geräuschunterdrückung. Wie gezeigt, ist der Einfluss auf die Unterdrückungseffizienz aufgrund von Schwankungen der Sensorempfindlichkeit umso größer, je höher die bei einer bestimmten Frequenz erforderliche Geräuschunterdrückung ist. Die Empfindlichkeit von Mikrofon- und Lautsprechertreibern kann von Gerät zu Gerät variieren, was zu unerwünschten Schwankungen in der Geräuschunterdrückung führt.
-
Unter Bezugnahme auf 2 wird nun eine Ausführungsform eines Systems 200 zur Durchführung der aktiven Geräuschunterdrückung in einem Headset beschrieben. Das System 200 beinhaltet eine Audiovorrichtung, wie z. B. einen Kopfhörer 210, und eine Verarbeitungsschaltung mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) 220, einem Digital-Analog-Wandler (digital to analog converter, DAC) 230, einem Verstärker 232, einem primären Mikrofon 240, einem Lautsprecher 250 und einem Fehlermikrofon 262. Im Betrieb kann ein Zuhörer ein externes Geräusch d(n) durch das Gehäuse und die Komponenten des Kopfhörers 210 hören, die ein gewünschtes Audiosignal (nicht gezeigt) stören können, das über den Lautsprecher 250 wiedergegeben wird. Um das Geräusch d(n) zu unterdrücken, erfasst das primäre Mikrofon 240 das externe Geräusch und erzeugt ein Referenzsignal x(n), das über einen Analog-Digital-Wandler (analog to digital converter, ADC) 242 zu dem DSP 220 geleitet wird. Der DSP 220 erzeugt ein geräuschdämmendes Signal, das über den DAC 230 und den Verstärker 232 zu dem Lautsprecher 250 geleitet wird, um in einer Geräuschunterdrückungszone 260 Geräuschdämmung y'(n) zu erzeugen. Der geräuschunterdrückende Kopfhörer 210 unterdrückt das Geräusch y'(n) in der Geräuschunterdrückungszone 260, wenn die Geräuschdämmung y'(n) gleich groß und in der Phase entgegengesetzt zu dem in der Geräuschunterdrückungszone 260 empfangenen Geräusch d(n) ist. In einer Ausführungsform stellt die Geräuschunterdrückungszone 260 das Ohr oder den Gehörgang eines Hörers dar. In einigen Ausführungsformen ist möglicherweise kein explizites Fehlermikrofon vorhanden, und es werden im Vorfeld gemessene Übertragungsfunktionen verwendet, um die von dem DSP 220 ausgeführten Berechnungen zu bestimmen.
-
Die physikalischen Geometrien und Passformen des Kopfhörers 210 können die Geräuschunterdrückungseffizienz beeinträchtigen. Der Frequenzgang von Kopfhörern kann aufgrund von mechanischen Schwankungen bei der Herstellung von Kopfhörern variieren. Ferner werden Kopfhörer normalerweise aus einer Einheitsperspektive hergestellt, aber die Variationen von Mensch zu Mensch bei der Form von Ohrmuschel/Außenohr kann die für eine ANC-Anwendung interessanten akustischen Übertragungsfunktionen erheblich verändern. Die Schwankungen im Abstand von Mikrofon und Lautsprecher, die Unterschiede in der Länge des Gehörgangs von Mensch zu Mensch und andere Faktoren können die tatsächliche Unterdrückungseffizienz beeinflussen und zu unerwünschtem Geräusch in der Geräuschunterdrückungszone führen.
-
Ein Ansatz zum Reduzieren der durch Herstellungstoleranzen hervorgerufenen ANC-Effizienzschwankungen ist eine Messung und Korrektur der Effizienzschwankungen, Einheit für Einheit in der Produktionslinie durch einen Kalibrierprozess. Zum Kalibrieren der aktiven Geräuschunterdrückung kann beispielsweise ein Fehlermikrofon 262 in der Unterdrückungszone 260 bereitgestellt werden. Das Fehlermikrofon 262 erfasst Geräusche innerhalb der Geräuschunterdrückungszone 260, die durch den Lautsprecher 250 und eine oder mehrere Geräuschquellen außerhalb des Lautsprechers 250 erzeugt werden können. Das empfangene Fehlersignal e(n) ist die Summe aus dem erfassten Geräusch d(n) und der erfassten Geräuschdämmung y'(n). Das Fehlersignal e(n) wird über den ADC 264 an den DSP 220 weitergeleitet. Der DSP 220 passt die Größe und Phase des Unterdrückungssignals an, um das Fehlersignal e(n) innerhalb der Unterdrückungszone 262 zu minimieren, sodass das Fehlersignal e(n) zu Null geführt wird. In einer Ausführungsform kann der Lautsprecher 250 auch ein gewünschtes Signal erzeugen, das vor der Erzeugung der Geräuschdämmung aus dem Fehlersignal e(n) entfernt wird. Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch nicht die Unterschiede in der Passform/Ohrform des Endverbrauchers, die Lage der Unterdrückungszone verändern können, die benötigt wird, um das Geräusch für den Endverbraucher zu unterdrücken. Ferner können Produktionslinienverfahren, die ein Fehlermikrofon zur Kalibrierung verwenden, die Gesamtkosten der Herstellung erheblich erhöhen und zu teuren Produkten führen.
-
Das Normalisierungsproblem kann mit einer Vielzahl von Verfahren behoben werden. In einem Ansatz kann das fehlerkorrigierende interne Mikrofon zwischen dem Lautsprecher und dem Trommelfell verwendet werden. In der Praxis ist die fehlerkorrigierende Mikrofonlösung, wie z. B. in 2, teuer, da ein zusätzliches Mikrofon und zusätzliche Verarbeitungsschaltungen benötigt werden. Ein weiterer Ansatz ist eine Kalibrierung der Ausrüstung am Werksmontageband mit einer benutzerdefinierten Kalibriersequenz und Ausrüstung, wie es oben beschrieben ist. Ein weiterer Ansatz kann ein Festlegen engerer Toleranzen bei den Signalwandlerspezifikationen oder Reduzieren der Passformabweichungen durch sorgfältiges Kopfhörerdesign sein. Diese Ansätze führen schließlich zu höheren Produktionskosten.
-
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Ausführungsform eines Kalibrierungs-/Normalisierungssystems und -verfahrens beschrieben, wobei die Normalisierung durch einen Endbenutzer angepasst werden kann. Kalibrierungs-/Normalisierungsansätze gehen normalerweise von der Verfügbarkeit eines Feedbacksignals aus, das auf die Qualität der Unterdrückung hinweist. Normalerweise ist der Feedbacksensor ein Mikrofon, das an einem Ohr-, Kopf- oder Rumpfsimulator/gleichwertigen Gerät montiert ist. Die offenbarte Ausführungsform verwendet ein Benutzer-Feedback, das von dem Gehör des Endbenutzers abgeleitet ist, indem die ANC-Filter angepasst werden, sodass der Endbenutzer die geringsten Umgebungsgeräusche hört. Es ist zu verstehen, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen mit verschiedenen ANC-Systemen verwendet werden können, einschließlich ANC-Systemen, die zum Feedback Fehlermikrofone verwenden.
-
In einer Ausführungsform schaltet der Benutzer eine Audiovorrichtung ein, wie beispielsweise die ANC-Vorrichtung 302, die mit einer Host-Vorrichtung 304 verbunden ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann die ANC-Vorrichtung als Kopfhörer, In-Ear-Kopfhörer, Ohrhörer und andere ANC-Implementierungen implementiert werden. Die Host-Vorrichtung 304 kann beispielsweise ein Smartphone, eine mobile Vorrichtung, ein Audiosystem, ein Personalcomputer, ein Laptop-Computer oder ein anderes Verarbeitungssystem sein. In einigen Ausführungsformen sind die Host-Vorrichtung 304 und die ANC-Vorrichtung 302 in eine einzige Einheit integriert. In einer Ausführungsform kann der Benutzer eine dedizierte Anwendung 340 auf der Host-Vorrichtung 304 verwenden, die eine intuitive Möglichkeit bietet, bestimmte Parameter zu ändern, die sich sofort in der wahrgenommenen Menge an Restgeräusch widerspiegeln. Der Benutzer kann mit den intuitiven Bedienelementen experimentieren und die optimalen Einstellungen basierend auf seinem/ihrem wahrnehmbaren Feedback-Mechanismus bestimmen. Der Benutzer kann dann das optimale Profil einfrieren/speichern.
-
Die ANC-Vorrichtung 302 beinhaltet Komponenten zum Erzeugen eines geräuschdämmenden Signals, einschließlich eines Mikrofons 320 zum Erfassen eines zu unterdrückenden Geräuschs, eines Analog-Digital-Wandlers (analog to digital converter, ADC) 322, eines Dezimationsfilters 324, einer benutzerspezifischen ANC-Schaltung 326, einer fixen ANC-Schaltung 328 und eines Interpolationsfilters 332. Eine Audioquelle 334 stellt das gewünschte Audiosignal an die ANC-Vorrichtung 302 bereit, das dem geräuschdämmenden Signal hinzugefügt und durch einen Sigma-Delta-Digital-AnalogWandler 334 verstärkt wird, der einen Lautsprecher 339 in einer Hörvorrichtung 339, wie z. B. einem Headset, ansteuert.
-
In einer Ausführungsform führt die fixe ANC-Schaltung 328 eine physikalische Modellierung und Entzerrung eines herkömmlichen ANC-Filters aus. Die feste ANC-Schaltung 328 kann unter Verwendung von Parametern konfiguriert sein, die aus einer Testumgebung bestimmt werden, wie z. B. Messungen an einem Prototypmuster der ANC-Vorrichtung 302. Die benutzerspezifische ANC-Schaltung 326 beinhaltet programmierbare Parameter, die über eine externe Schnittstelle konfiguriert werden können (wie in 5), was es einem Benutzer ermöglicht, die Gesamtreaktion des ANC-Wegs abzustimmen. In einer Ausführungsform ist die benutzerspezifische ANC-Schaltung 326 in der Produktion auf normalisierte Herstellungsvarianten vorprogrammiert. In einer alternativen Ausführungsform kann die Reihenfolge des fixen ANC 328 und des benutzerdefinierten ANC 326 geändert werden. In einer weiteren Ausführungsform ist in der Audioverarbeitungskette ein einzelner abstimmbarer Filter bereitgestellt, der sowohl die fixen als auch die anpassbaren Parameter implementiert.
-
Die abstimmbaren Parameter der benutzerdefinierten ANC-Schaltung 326 werden in intuitive Steuerungen übersetzt, die ein Endbenutzer über eine Abstimmungsschnittstelle 340 anpassen kann. Die angepassten Steuerungen werden an eine Firmware-Schnittstelle 350 übertragen, die die Steuerungen auf die abstimmbaren Parameter der benutzerspezifischen ANC-Schaltung 326 zurückführt. In einer geräuschvollen Umgebung kann der Benutzer auf die Tuning-Schnittstelle 340 zugreifen, die als grafische Benutzeroberfläche auf der Host-Vorrichtung 304 implementiert werden kann, und unter Verwendung der Wahrnehmungsrückmeldung 360 des Benutzers die Parameter bestimmen, die am besten zu dem Headset 339 und zu der Akustik des Benutzers passen (z. B. Gehörgang und Trommelfell 362). In einer Ausführungsform können Benutzerpräferenzen in einem Speicher der Host-Vorrichtung 304 für verschiedene Hörumgebungen und Kopfhörerbenutzer gespeichert und basierend auf einer Benutzeridentifikation oder Auswahl über die Abstimmungsschnittstelle ausgewählt werden.
-
In einer Ausführungsform können die abstimmbaren Parameter eine Verstärkung auf dem ANC-Weg in jedem Ohr darstellen. Durch Anpassen der Verstärkung des geräuschdämmenden Signals kann der Benutzer Empfindlichkeitsschwankungen bei Mikrofonen und Lautsprechern in dem Headset ausgleichen. In einer weiteren Ausführungsform können die abstimmbaren Parameter verwendet werden, um die Gruppenverzögerungsreaktion des ANC-Filterwegs zu ändern. Durch Anpassen der Phase des geräuschdämmenden Signals kann der Benutzer Schwankungen in der Struktur der ANC-Vorrichtung und der Geräuschunterdrückungszone ausgleichen. Die abstimmbaren Parameter können auch verwendet werden, um Werte in einem Headset-Modell anzupassen, sodass ein neuer ANC-Filter für das Gerät berechnet werden kann. So ist beispielsweise zu erwarten, dass die Abdichtung zwischen Ohr und Kopfhörer von Person zu Person unterschiedlich ist und sich mit der Zeit ändern kann. Benutzer können auch unterschiedliche Tonverlustpegel feststellen, die auf ihren eigenen physikalischen Eigenschaften beruhen. Für unterschiedliche Verlustpegel kann eine andere ANC-Filteranpassung erforderlich sein, um die Effizienz zu optimieren. Die Verwendung eines Headset-Modells, das die ANC-Filteranpassungen basierend auf einer Parametrisierung physikalischer Quantile, wie z. B. Verlust vorhersagt, kann eine weitere Anpassung des ANC-Filters durch Benutzer-Feedback ermöglichen. In verschiedenen Ausführungsformen können einige oder alle der oben genannten Parameter von dem Benutzer geändert werden.
-
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun ein Verfahren 400 zur aktiven Geräuschunterdrückung beschrieben. In Schritt 402 empfängt das aktive Geräuschunterdrückungssystem ein Referenzsignal, das mit dem externen Geräusch assoziiert ist, das unterdrückt werden soll. Wie es oben beschrieben ist, kann das Referenzsignal über ein externes Mikrofon empfangen werden. Das Referenzsignal wird durch einen benutzerdefinierten Filter verarbeitet, um das Referenzsignal auf Umgebungs- und Benutzerbedingungen in Schritt 404 abzustimmen. Als nächstes wird in Schritt 406 das abgestimmte Signal durch einen fixen Filter verarbeitet, um ein geräuschdämmendes Signal zu erzeugen, das im Wesentlichen die gleiche Größe und die entgegengesetzte Phase wie das in einer Geräuschunterdrückungszone empfangene externe Geräusch aufweist. In verschiedenen Ausführungsformen können die Schritte 404 und 406 in einer anderen Reihenfolge oder kombiniert zu einem einzigen Schritt ausgeführt werden. In Schritt 408 wird das geräuschdämmende Signal über einen Lautsprecher in Richtung einer Geräuschunterdrückungszone, wie z. B. dem Ohr eines Hörers, ausgegeben. In Schritt 410 greift ein Benutzer beim Anhören der Lautsprecherausgabe auf eine Benutzeroberfläche zu, um den benutzerdefinierten Filter manuell abzustimmen, was dem Benutzer ermöglicht, die Geräuschunterdrückung für die aktuellen Umgebungs- und Benutzerbedingungen zu optimieren. In einer Ausführungsform ermöglichen die Bedienelemente eine Anpassung von Verstärkung und Phase des geräuschdämmenden Signals.
-
5 veranschaulicht eine exemplarische Benutzeroberfläche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie sie veranschaulicht ist, beinhaltet die Benutzeroberfläche 500 einen Anzeigebildschirm 502, der eine grafische Benutzeroberfläche anzeigt, wie z. B. das Raster 504 auf einer Touchscreen-Vorrichtung. In einer Ausführungsform ist das Raster 504 ein zweidimensionales Raster, wobei jede Dimension (X,Y) einen Koeffizientenwert zur Abstimmung der Geräuschunterdrückung darstellt. Im Betrieb kann ein Benutzer, der aktiv über die geräuschunterdrückende Audiovorrichtung hört, den Bildschirm berühren und den Punkt 504 ziehen, um die Parameter (X,Y) zu ändern, während er aktiv auf die wahrgenommenen Geräuschpegel hört und darauf reagiert. In alternativen Ausführungsformen kann die Benutzeroberfläche mit eindimensionalen Reglern (ähnlich wie EQ-Tuning) oder 2D-Schiebereglern implementiert sein, wobei jeder Schieberegler einen oder mehrere Koeffizienten anpasst. Ferner kann der Punkt in verschiedenen Ausführungsformen über andere verfügbare Systemeingabevorrichtungen, wie z. B. eine Maus oder Tastatur manipuliert werden.
-
Wie es veranschaulicht ist, entspricht jede Position des Punkts 506 einem neuen Parameterpaar, das in ANC-Einstellungen übersetzt wird. Das Paar könnte zwei Koeffizienten sein, die auf ANC-Einstellungen im demselben Ohr angewendet werden, oder ein Koeffizient für jedes Ohr. In verschiedenen Ausführungsformen kann die GUI um mehr als einen Punkt erweitert sein, der unabhängig voneinander bewegt werden kann, wobei jeder Punkt dem neuen Koeffizientenpaar entspricht und somit mehr Freiheitsgrade einer individuellen Abstimmung bietet. In einer Ausführungsform stellt das Parameterpaar Verstärkungs- bzw. Phasenparameter dar.
-
Wie beschrieben, können die verschiedenen hierin bereitgestellten Techniken durch ein oder mehrere Systeme implementiert sein, die in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere Teilsysteme und zugehörige Komponenten davon beinhalten können. 6 veranschaulicht beispielsweise ein Blockdiagramm eines exemplarischen Hardware-Systems 600 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. In dieser Hinsicht kann das System 600 verwendet werden, um jede gewünschte Kombination der verschiedenen hierin beschriebenen Blöcke, Verarbeitungen und Vorgänge zu implementieren, einschließlich einer Implementierung von einem oder mehreren Blöcken der Host-Vorrichtung 304 und der ANC-Vorrichtung 302 von 3. Obwohl in 6 eine Vielzahl von Komponenten veranschaulicht sind, können für verschiedene Arten von Vorrichtungen, je nach Bedarf in verschiedenen Ausführungsformen, Komponenten hinzugefügt und/oder weggelassen werden.
-
Wie gezeigt, beinhaltet das System 600 einen Ein-/Ausgang 640, der beispielsweise eine Audio-Ein-/Ausgangsschnittstelle zum Verbinden des Systems 600 mit einem Headset beinhalten kann. Das System 600 beinhaltet einen Prozessor 625, einen Speicher 630, eine Anzeige 645 und Bedienelemente 650. Der Prozessor 625 kann als ein oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application specific integrated circuits, ASICs), programmierbare Logikgeräte (PLDs) (z. B. Universalschaltkreise (Field Programmable Gate Arrays, FPGAs), komplexe programmierbare Logikgeräte (complex programmable logic devices, CPLDs), feldprogrammierbare Systeme auf einem Chip (field programmable systems on a chip, FPSCs) oder andere Arten von programmierbaren Geräten), Codecs und/oder andere Verarbeitungsvorrichtungen implementiert sein.
-
In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 625 maschinenlesbare Anweisungen (z. B. Software, Firmware oder andere Anweisungen) ausführen, die in dem Speicher 630 gespeichert sind. In dieser Hinsicht kann der Prozessor 625 eine der verschiedenen hierin beschriebenen Vorgänge, Prozesse und Techniken ausführen. In anderen Ausführungsformen kann der Prozessor 625 durch spezielle Hardwarekomponenten ersetzt und/oder ergänzt werden, um jede gewünschte Kombination der verschiedenen hierin beschriebenen Techniken auszuführen.
-
Der Speicher 630 kann als maschinenlesbares Medium implementiert sein, das verschiedene maschinenlesbare Anweisungen und Daten speichert. Beispielsweise kann der Speicher 630 in einigen Ausführungsformen ein Betriebssystem 632 und eine oder mehrere Anwendungen 634 als maschinenlesbare Anweisungen speichern, die von dem Prozessor 625 gelesen und ausgeführt werden können, um die verschiedenen hier beschriebenen Techniken auszuführen. Der Speicher 630 kann auch Daten 636 speichern, die von dem Betriebssystem 632 und/oder den Anwendungen 634 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 620 als nichtflüchtiger Speicher (z. B. Flash-Speicher, Festplatte, Festkörperlaufwerk oder andere nichtflüchtige, maschinenlesbare Medien), flüchtiger Speicher oder Kombinationen davon implementiert werden.
-
Die Anzeige 645 präsentiert dem Benutzer des Systems 600 Informationen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Anzeige 645 als Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display, LCD), organische Leuchtdiodenanzeige (organic light emitting diode, OLED) und/oder eine andere geeignete Anzeige ausgeführt sein. Die Bedienelemente 650 empfangen Benutzereingaben für das Betriebssystem 600 (z. B. zum Anpassen von Parametern wie beschrieben). In verschiedenen Ausführungsformen können die Bedienelemente 650 als eine oder mehrere physische Tasten, Tastaturen, Hebel, Joysticks und/oder andere Steuerungen implementiert sein. In einigen Ausführungsformen können die Bedienelemente 650 mit der Anzeige 645 als Touchscreen integriert werden.
-
In verschiedenen Ausführungsformen kann das System 620 verwendet werden, um eine aktive Benutzerabstimmung einer akustischen Geräuschunterdrückungsvorrichtung bereitzustellen, wie z. B. einen Satz Kopfhörer, der über E/A 640 mit dem System 620 verbunden ist. In solchen Ausführungsformen kann der Prozessor 625 eine im Speicher 634 gespeicherte Anwendung ausführen, die eine grafische Benutzeroberfläche bereitstellt, die an der Anzeige 645 angezeigt und von den Bedienelementen 650 gesteuert wird, um die Parameter der akustischen Geräuschunterdrückungsvorrichtung anzupassen.
-
Die vorstehende Offenbarung soll die vorliegende Offenbarung nicht auf präzise Verwendungsformen oder Verwendungsbereiche beschränken. Es ist daher vorgesehen, dass verschiedene alternative Ausführungsformen und/oder Änderungen der vorliegenden Offenbarung in Anbetracht der Offenlegung möglich sind, unabhängig davon, ob sie hierin ausdrücklich beschrieben oder implizit sind. Nachdem Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, werden Personen mit gewöhnlichen Fähigkeiten auf dem Gebiet erkennen, dass Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Somit ist die vorliegende Offenbarung nur durch die Ansprüche beschränkt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
