KR101503991B1 - 휴대형 오디오 장치 및 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법 - Google Patents

휴대형 오디오 장치 및 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

휴대형 오디오 장치의 이어피스 스피커의 입력에 결합되어 장치의 사용자에게 들릴 수 있는 장치 외부의 주변 음향 노이즈를 제어하는 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 회로가 개시된다. 마이크로폰은, 주변 음향 노이즈뿐만 아니라, 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드를 픽업한다. 제어 회로는, 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 노이즈에 의한 불충분한 변질을 나타낸다는 판정에 응답하여 ANC를 비활성화한다. 또 다른 실시예에서, ANC 결정은, ANC에 의해 유도될 수 있는 오디오 아티팩트의 임계 레벨보다 주변 노이즈 레벨의 추정치가 높다는 판정에 응답하여 이루어진다. 다른 실시예들도 설명되고 청구된다.

Description

휴대형 오디오 장치 및 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법{PORTABLE AUDIO DEVICE AND METHOD FOR PERFORMING A CALL USING A PORTABLE AUDIO COMMUNICATIONS DEVICE}
본 발명의 실시예는 모바일 장치와 같은 휴대형 오디오 장치에서 능동적 노이즈 상쇄(active noise cancellation; ANC) 프로세스나 회로의 활성화 및 비활성화에 관한 것이다. 다른 실시예들도 설명된다.
모바일 전화들은 그들의 사용자들이, 비교적 조용하거나 꽤 시끄러운 많은 상이한 음향 환경에서 대화를 할 수 있게 한다. 사용자는, 복잡한 거리 또는 공항이나 기차역 부근과 같은, 높은 배경 노이즈 레벨이나 주변 노이즈 레벨을 갖는 특별히 열악한인(hostile) 음향 환경에 있을 수 있다. 열악한 음향 환경(즉, 모바일 장치를 둘러싼 주변 음향 노이즈나 원치 않는 사운드가 특히 높은 환경)에 있는 근단 사용자(near-end user)에 대한 원단 사용자(far-end user)의 음성의 이해도(intelligibility)를 향상시키기 위해, 모바일 전화에서 능동적 노이즈 상쇄(ANC)라고 알려진 오디오 신호 처리 기술이 구현될 수 있다. ANC에 의해, 이어피스 스피커(earpiece speaker)에 맞대어 눌러지거나 이어피스 스피커를 부착하고 있는 귀를 통해 근단 사용자가 듣는 배경 사운드는, 배경 사운드를 상쇄하도록 설계된 앤티-노이즈(anti-noise) 신호를 생성하고 이 앤티-노이즈 신호로 이어피스 스피커를 구동함으로써 줄어든다. 이러한 주변 노이즈 저감 시스템은 2개의 상이한 원리, 즉 "피드백" 방법 및 "피드포워드" 방법 중 어느 하나에 기초할 수 있다.
피드백 방법에서는, 사용자의 귀와 이어폰 쉘의 내부 사이에 형성된 캐버티(cavity) 내에 작은 마이크로폰이 위치한다. 이 마이크로폰은 그 캐버티 내로 유입된 배경 사운드를 픽업(pickup)하는데 이용된다. 마이크로폰으로부터의 출력 신호는, 아날로그 증폭기 및 디지털 필터를 포함할 수 있는 네거티브 피드백 루프(negative feedback loop)를 통해 이어피스 스피커에 다시 결합된다. 이것은, 픽업 마이크로폰에서 널(null) 사운드 압력 레벨의 생성을 시도하도록 이어피스 스피커가 구동되는 서보 시스템(servo system)을 형성한다. 대조적으로, 피드포워드 방법에서는, 픽업 마이크로폰은 주변 노이즈를 직접 검출하기 위하여 이어피스 쉘의 외부에 위치한다. 검출된 신호는 다시 한번 증폭되고, 반전되어, 아날로그 및/또는 디지털 처리 컴포넌트를 이용하여 기타의 방식으로 필터링된 다음, 이어피스 스피커에 공급될 수 있다. 이것은, 주 오디오(primary audio) 콘텐츠 신호(이 경우에는 원단 사용자의 다운링크 음성)뿐만 아니라 노이즈 저감 신호 성분을 포함하는 결합된 음향 출력을 생성하도록 설계된다. 노이즈 저감 신호 성분은 이어피스 스피커의 출구에서, 인입되는 주변 음향 노이즈를 근본적으로 상쇄하도록 설계된다. 이들 ANC 기술들 양쪽 모두는 열악한 음향 노이즈 환경에 있는 휴대형 오디오 장치의 사용자를 위한 편안한 청취 경험을 생성하도록 의도된 것이다.
본 발명의 한 실시예에서, 휴대형 오디오 장치는, 오디오 신호를 수신하는 입력을 갖는 이어피스 스피커와, 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드와 장치 바깥에 있지만 장치의 사용자에게 들릴 수 있는 임의의 주변 또는 배경 음향 노이즈를 픽업하는 제1 마이크로폰을 가진다. 이 장치는 또한, 이어피스 스피커의 입력에 결합되어 주변 음향 노이즈를 제어하는 ANC 회로를 포함한다. 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 계산된다. 그 다음, 제어 회로는, 이 추정치가 노이즈에 의한 불충분한 변질을 나타내는지를 판정하고, 그 경우 제어 회로는 ANC 회로를 비활성화할 것이다. 이것은 휴대형 장치의 배터리 수명을 보존하는데 도움이 되는데, 그 이유는 많은 경우에 휴대형 오디오 장치의 사용자를 둘러싼 음향 환경은 열악하지 않기 때문, 즉, ANC의 실행이 어떠한 사용자 혜택도 주지 않는 비교적 조용한 환경이기 때문이다.
그러나, 만일 추정치가 노이즈에 의한 충분한 변질을 나타낸다면(예를 들어, 사용자가 열악한 음향 환경에 있을 때), ANC 회로를 비활성화하지 않는 결정이 내려진다. 즉, ANC 회로는, 추정치가 주변 음향 노이즈에 의한 충분한 변질이 있다는 것을 나타낸다면 계속 동작하도록 허용된다.
한 실시예에서, 신호대 잡음비를 계산한 다음 ANC를 비활성화할지 활성화할지에 관해 임계치 결정을 내리기 전에, 주변 음향 노이즈와 주 오디오 신호의 추정치들이 주관적 라우드니스 가중화(subjective loudness weighting)에 따라 평활화된 다음 평균화된다. 주관적 라우드니스 가중화는, (SNR의 판정시에) ANC가 효과적이라고 예상되는 주파수들만이 고려되도록 필터링될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, ANC에 의한 유효 노이즈 저감은 범위 500-1500 Hz로 제한될 수 있다. 또한, ANC를 활성화할지 비활성화할지에 관한 결정은, 임계치 부근에서의 결정의 빠른 전환을 방지하기 위해 임계 SNR 값들 내에 히스테리시스(hysteresis)를 도입한 이후에만 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드에서 ANC에 의해 유도될 수 있는 오디오 아티팩트(audio artifact)의 실제 또는 예상 강도를 나타내는 임계치가 결정된다. 이 아티팩트는 ANC 회로의 동작에 의해 야기되며, 때때로 사용자에게 들릴 수 있는 "히스(hiss)"라고 지칭된다. 만일 추정된 주변 음향 노이즈가 히스 임계치보다 더 시끄럽다(louder)고 간주되면, ANC는 활성화되고(또는 비활성화되지 않고), 이로써 ANC가 원치 않는 주변 사운드를 계속 저감하는 것을 허용한다. 반면, 만일 상쇄될 필요가 있는 노이즈보다 더 많은 히스가 사용자에게 들리고 있다면, ANC 회로는 비활성화된다. 이것은 ANC 회로가 충분한 사용자 혜택을 제공하고 있지 않으므로 전력 절감을 위해 셧다운(shutdown)될 수 있는 상황을 반영한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 휴대형 오디오 장치를 이용하여 통화를 하거나 오디오 파일이나 오디오 스트림을 재생하기 위한 방법이 다음과 같이 진행될 수 있다. 통화나 재생 동안에 주변 음향 노이즈를 제어하기 위해 장치 내의 ANC 회로가 활성화된다. 장치의 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 계산된다. 그 다음, 이 추정치가 노이즈에 의한 불충분한 변질을 나타내는지에 관한 판정이 이루어지고, 그 경우 ANC 회로가 비활성화된다. 반면, 추정치가 노이즈에 의한 충분한 변질을 나타내면, ANC 회로는 원치 않는 주변 사운드를 저감하려는 시도로 동작을 계속하는 것이 허용된다. 추정치는 신호대 잡음비(SNR)로서 계산될 수 있고, 이는 다운링크 음성 신호 또는 오디오 파일이나 오디오 스트림을 재생할 때 생성되는 오디오 신호를 참조할 수 있다.
한 실시예에서, (이어피스 스피커에 그 출력이 공급되는) 디지털 앤티-노이즈 필터의 탭 계수들을, 본질적으로 어떠한 신호도 그 필터에 의해 생성되지 않도록, 설정함으로써, ANC 회로가 비활성화될 수 있다. 또한, ANC 회로의 비활성화는, 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 정상적으로는 이들 탭 계수들을 업데이트하는 적응성 필터 제어기를 동시에 디스에이블하는 단계를 포함할 수 있다.
대안적 실시예에서, ANC 회로는, 앤티-노이즈 필터의 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 적응성 필터 제어기를 디스에이블함으로써(예를 들어, 비록 일부 신호가 앤티-노이즈 필터에 의해 출력되더라도, 앤티-노이즈 필터는 변하지 않고 제어기는 그에 대한 어떠한 업데이트도 계산하지 않도록, 적응성 필터를 프리징함으로써) 비활성화될 수 있다.
휴대형 오디오 장치를 이용하여 통화를 하거나 오디오 파일이나 오디오 스트림을 재생하기 위한 방법의 또 다른 실시예에서, 주변 음향 노이즈의 존재로 인해, 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드의 충분한 변질이 있다는 판정이 이루어질 때까지 ANC 회로는 통화 또는 재생 동안에 활성화되지 않는다. 그 후, (통화 또는 재생 동안에) 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 얼마나 변질되고 있는지에 대한 추정치가 다시 한번 계산되고, 주변 음향 노이즈에 의한 불충분한 변질이 있다면, ANC 회로가 비활성화된다.
상기의 요약은 본 발명의 모든 양태들의 남김없는(exhaustive) 목록을 포함하는 것은 아니다. 본 발명은 상기 요약한 다양한 양태들의 모든 적절한 조합들뿐만 아니라, 이하의 상세한 설명에 개시되고 본 출원에서 제출된 청구항들에서 특히 지적되고 있는 것들로부터 실시될 수 있는 모든 시스템과 방법을 포함하는 것을 고려해 볼 수 있다. 이러한 조합들은 상기 요약에서 구체적으로 기재되지 않은 특별한 이점을 가진다.
본 발명의 실시예들이, 유사한 참조부호가 유사한 요소들을 가리키는 첨부된 도면들에서 제한이 아닌 예로서 설명된다. 본 개시에서 본 발명의 "한" 또는 "하나의" 실시예라는 언급은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 열악한 음향 환경의 사용자에 의해 사용중인 모바일 통신 장치를 도시한다.
도 2는 신호와 노이즈의 추정치에 기초하여 오디오 장치에서 ANC 결정을 내리기 위한 시스템의 블록도이다.
도 3은 신호와 노이즈의 추정치에 기초하여 ANC를 활성화할지 비활성화할지에 관해 결정하는 제어 프로세스나 회로를 위한 알고리즘의 블록도이다.
도 4는 문장과 단음절(single-syllable) 단어에 대한 이해도 대 SNR의 플롯이다.
도 5는 신호와 노이즈 추정치에 기초한 피드포워드 ANC 및 ANC 결정 제어의 블록도이다.
도 6은 신호와 노이즈 추정치에 기초한 피드백 ANC 및 ANC 결정 제어의 블록도이다.
도 7은 ANC 결정을 내리기 위한 알고리즘 또는 프로세스를 나타낸다.
도 8은 주변 노이즈의 강도를 계산하는 것과 이를 히스 임계치와 비교하는 것에 기초하여 ANC 결정을 내리기 위한 또 다른 알고리즘을 나타낸다.
첨부된 도면들을 참조한 본 발명의 몇 가지 실시예들이 이제 설명된다. 많은 세부사항들이 제시되지만, 본 발명의 일부 실시예들은 이들 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 예들에서, 공지된 회로, 구조, 및 기술들은 본 발명의 이해를 흐리게 하지 않도록 상세히 도시되지 않았다.
도 1은 열악한 음향 환경의 근단 사용자에 의해 사용중인 휴대형 오디오 장치(2), 여기서는 모바일 통신 장치를 도시한다. 근단 사용자는, 자신의 귀 부근에 휴대형 오디오 장치(2), 특히, 이어피스 스피커(6)를 유지하면서 원단 사용자와 대화를 하고 있다. 대화는 일반적으로, 근단 사용자의 휴대형 오디오 장치(2)와 원단 사용자의 오디오 장치(4) 사이의 "통화"로 지칭되는 것에서 발생한다. 통화 또는 통신 접속 또는 채널은, 이 경우에는, 기지국(5)이 근단 사용자의 장치(2)와 예를 들어 셀룰러 전화 프로토콜을 이용하여 통신하는 무선 세그먼트를 포함한다. 그러나, 일반적으로, 여기서 설명되는 ANC 결정 메커니즘은, POTS(plain old telephone system) 및 PSTN(public switched telephone network) 및 아마도 고속 인터넷 접속을 통한(예를 들어, VoIP를 이용한) 하나 이상의 세그먼트와 연계하여, 무선/셀룰러 및 무선/근거리 통신망을 포함한 임의의 공지된 타입의 네트워크(3)를 이용하는 휴대형 오디오 통신 장치를 포함한 다른 유형의 핸드헬드 배터리 동력형 오디오 장치에도 적용가능하다.
통화 동안에, 근단 사용자는 자신을 둘러싼 주변 음향 노이즈의 일부를 들을 것이며, 여기서 주변 음향 노이즈는 사용자의 귀와 이어피스 스피커(6)를 뒤쪽에 두고 있는 쉘이나 하우징 사이에 생성된 캐버티 내로 유입될 수 있다. 이러한 단청(monaural) 구조에서, 근단 사용자는 원단 사용자의 음성을 자신의 왼쪽 귀에서 들을 수 있지만, 추가로, 그의 왼쪽 귀 바로 옆의 캐버티 내로 유입된 주변 음향 노이즈의 일부를 들을 수도 있다. 근단 사용자의 오른쪽 귀는 주변 노이즈에 완전히 노출된다.
전술된 바와 같이, 오디오 장치(2) 내에서 동작하는 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 메커니즘은, 사용자의 왼쪽 귀 내로 이동하여 이 경우에는 원단 사용자의 음성에 해당하는 주 오디오 콘텐츠를 변질시킬 수도 있는 원치 않는 사운드를 저감할 수 있다. 그러나, 일부 경우에는, (후술되는 바와 같이) 특히 사용자의 귀에서의 신호-대-잡음비(SNR)가 소정 임계치보다 큰 경우에는, ANC는 음성 이해도에 관한 뚜렷한 개선을 거의 주지 않는다. 게다가, ANC는 비교적 조용한 환경에서 사용자에게 들릴 수 있는 가청 아티팩트(artifact)를 유도한다. 본 발명의 다양한 실시예들은, ANC가 사용자에게 실질적인 혜택이 되지 못할 것이라고 판정되면, 이러한 가청 아티팩트의 존재를 줄이는 데 도움되고 전력을 절감하는 방식으로 ANC의 활성화 및 비활성화에 관한 결정을 내린다.
이제 도 2를 참조하면, 신호와 노이즈의 추정치에 기초하여 오디오 장치에서 ANC 결정을 내리기 위한 시스템의 블록도가 도시되어 있다. ANC 블록(10)(ANC 회로(10)라고도 함)은, 이어피스 스피커(6)의 입력에 공급되기 이전에 믹서(12)에 의해 원하는 오디오 신호와 결합되는 앤티-노이즈 신호 an(k)를 생성한다. 이것은 전적으로 종래의 피드백 또는 피드포워드 ANC 메커니즘일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, ANC 결정 제어 블록(11)이 신호 s'(k)와 노이즈 n'(k)에 대한 계산된 또는 추정된 값에 기초하여 ANC 블록(10)을 활성화할지 또는 비활성화할지를 결정한다. s'(k) 및 n'(k)에 대한 참조는, 본 개시에서 도시된 블록들에 의해 임의의 오디오 신호에 수행되는 신호 처리 동작들이 이산 시간 영역(discrete time domain)에 있기 때문에, 이산 값들의 시간 시퀀스를 나타내기 위해 사용된다. 더 일반적으로는, 기능 유닛 블록들의 일부나 전부를 아날로그 형태(연속 시간 영역)로 구현하는 것이 가능하다. 그러나, 스마트폰, 디지털 매체 재생기, 및 데스크탑 및 노트북 개인용 컴퓨터와 같은 현대의 소비자 전자 오디오 장치에서의 구현에 대해서는 디지털 영역이 더욱 유연하고 더욱 적합하다고 믿어지고 있다.
신호 및 노이즈 추정치는 노이즈 측정 회로(9)에 의해 계산되고, 이 회로(9)는, (a) 이어피스 스피커(6)로부터 나오는 사운드와 (b) 이어피스 스피커(6)의 전면에 있는 핸드셋 하우징 또는 쉘(미도시)과 사용자의 귀 사이에 있는 캐버티 내로 유입된 주변 음향 노이즈 양쪽 모두를 픽업하는 방식으로 위치하고 배향된 에러 마이크로폰(error microphone, 8)을 포함한다. 에러 마이크로폰(8)은, 이어피스 스피커(6)가 역시 통합되어 있는 셀룰러 핸드셋의 하우징에 매립되며, 사용자의 귀와 핸드셋의 전면 이어피스 영역에 의해 형성된 캐버티로 향하는데, 다시 말하면, 이어피스 스피커에 근접하고 근단 사용자의 음성을 픽업하는데 사용되는 주 또는 화자 마이크로폰(미도시)으로부터 먼 곳에 위치한다. 사용자 귀 부근에 형성된 음향 캐버티와 함께, 이어피스 스피커(6)와 에러 마이크로폰(8)의 이러한 조합은 ANC 회로(10)에 의해 제어되는 시스템 또는 플랜트(plant)라고 지칭된다; 이 시스템 또는 플랜트의 주파수 응답이 F로 라벨링되어 있다. 디지털 필터가 시스템 또는 플랜트 F를 모델링하며, 주파수 응답 F'를 갖는 것으로 기술되며, 그 한 예가, 도시된 바와 같이, 노이즈 측정 회로(9)에서 제1 필터(13)로서 나타나 있다. 마이크로폰에 의해 픽업된 신호는, 제1 필터(13)의 출력으로부터 신호를 수신하는 다른 입력을 갖는 차분 유닛(differencing unit, 18)에 공급된다. 이것은 차분 유닛(18)의 출력이 주변 음향 노이즈의 추정치 n'(k)를 제공하는 것을 허용하는 반면, (F'의 제2 예인) 제2 필터(17)의 출력은 주 또는 원하는 오디오 신호의 추정치 s'(k)(여기서는 다운링크 음성 신호)를 제공한다.
추정된 신호들 s'(k) 및 n'(k)는 ANC 결정 제어 회로(11)에 입력되고, 그 다음, 이 회로(11)는, 이어피스 스피커(6)로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치(예를 들어, SNR)를 결정할 수 있다. 이 SNR은 ANC가 효과적인 주 가청 주파수 범위에서(예를 들어, 300-500 Hz 사이의 하단에서, 1.5-2 kHz의 상단까지) 계산될 수 있다. 신호와 노이즈 레벨은, ANC의 유효 주파수 범위 내에서 시퀀스 s'(k) 및 n'(k)의 유한 시간 구간 또는 프레임에서 신호 에너지로서 계산될 수 있다. 만일 노이즈에 의한 불충분한 변질이 있다는(또는 SNR이 미리결정된 임계치보다 크다는) 표시가 있다면, 이러한 상황에서 ANC는 근단 사용자에게 도움이 되지 않을 것이라는 생각에 따라, ANC 회로(10)는 비활성화된다.
ANC 결정 제어(11)는, 대안으로서, 그 계산된 추정치가 노이즈에 의한 충분한 변질을 나타낸다(또는 SNR이 미리결정된 임계치보다 작다)고 판정할 수 있다. 그 경우, ANC 회로(10)는 비활성화되지 않아야 한다(ANC는 원단 사용자의 음성의 이해도를 증가시킴으로써 근단 사용자에게 도움이 될 것으로 기대된다는 생각에 따라). 본 발명의 추가 실시예에서, ANC 결정 제어(11)는, 그 다음, ANC 회로(10)를 실제로 활성화한다.
여전히 도 2를 참조하면, 이어피스 스피커(6)가 모바일 또는 무선 전화 핸드셋(예를 들어, 셀룰러 전화, 무선 근거리 통신망 기반의 인터넷 전화 기능을 갖춘 스마트폰, 및 위성 기반의 모바일 전화)의 통합된 "수신기"인 실시예에서, 플랜트 F는, 사용자가 자신의 귀 부근에서 핸드셋 이어피스 영역을 어떻게 유지하는지 및 그 유지 여부에 따라, 상당히, 예를 들어, 40 데시벨 정도로 변동한다. 그 경우, (양쪽 필터(13, 17) 모두에서 나타나는) 전달 함수 F'에 대한 고정된 모델은, 신호 및 노이즈 추정치 s'(k) 및 n'(k)를 적절하게 결정하도록 동작하지 못할 수 있다. 따라서, 전달 함수 F'는 핸드셋의 동작 동안(예를 들어, 통화 동안)에 지속적으로 업데이트되어야 한다. 필터(13, 17)는, 임의의 적절한 종래의 알고리즘, 예를 들어, 최소 평균 자승 알고리즘에 따라 적응성 필터 제어기(16)에 의해 그의 탭 계수들이 조정되는 디지털 적응성 필터로서 구현될 수 있다. 적응성 필터 제어기(16)는 입력으로서 오디오 신호(믹서(12)에도 입력됨)와 노이즈에 대한 추정치 n'(k)를 취하고, 예를 들어, 최소 평균 자승 알고리즘을 이용하여, 오디오 신호로부터의 콘텐츠가 차분 유닛(21)의 출력에서 거의 나타나지 않거나 전혀 나타나지 않도록 탭 계수들을 수렴시키려고 시도하는 반복적 프로세스를 행한다. 즉, 적응성 필터 제어기(16)는, 그 전달 함수 F'가 본질적으로 시스템 또는 플랜트 F의 전달 함수와 매치하도록 탭 계수를 조정(양쪽 필터(13, 17) 모두에 반영됨)한다. 사실상, 플랜트 F는 사용자가 핸드셋을 자신의 귀 부근으로 및 귀에서 멀어지도록 이동시킴에 따라 변하기 때문에, 이러한 매치를 얻기 위해 짧은 수렴 시간(예를 들어, 1초나 2초 정도)이 필요할 수 있다. 따라서, ANC 결정 제어 블록(11)에 의한 임의의 결정은, 플랜트 F의 모델링이 최신이라는 또는 적응성 필터 알고리즘에 충분한 수렴이 있다는 적응성 필터 제어기(16)로부터의 신호에 따라 좌우될 수 있다(conditioned).
도 2에 도시된 구조는, 사실상, 마이크로폰 신호의 아날로그-대-디지털 변환, 디지털-대-아날로그 변환, 및 아날로그 전치증폭(pre-amplification)과 같은 수 개의 다른 오디오 관련 기능을 수행할 수 있는 (코덱 칩이라고도 하는) 오디오 코더/디코더 집적 회로 다이 내에서 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 2의 구조는 모바일 무선 통신에 적합한 디지털 신호 처리 코덱에서 구현될 수 있으며, 여기서 코덱은, 다운링크 및 업링크 음성 향상 처리과 같은 기능들, 예를 들어, 믹싱, 음향 에코 상쇄, 노이즈 억제, 음성 채널 자동 이득 제어, 압축 및 팽창, 및 등화 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 전체 기능은 이산-시간 영역에서 수행될 수 있고, 여기서, 아날로그 마이크로폰의 출력과 같은 아날로그 신호는 디지털 형태로 변환되었고, 믹서(12)의 출력 신호는 이어피스 스피커(6)에 입력되기 이전에 아날로그 형태로 변환되었다; 이들 공지된 양태들은 명시적으로 기술되거나 도면들에 도시될 필요는 없다.
이제 도 3을 참조하면, ANC 결정 제어(11)(도 2 참조)에 대한 알고리즘이 도시되어 있으며, 여기서 신호 대 잡음비(SNR)가 계산되어 임계치와 비교된다. 도 3에 도시된 블록들은 디지털 시간 영역 처리 요소들이거나, 주파수 영역 처리 요소들일 수 있다. 신호 및 노이즈 추정치 s'(k) 및 n'(k) 양쪽 모두는, 이 경우에는 주관적 라우드니스 가중화 블록(12)과 평균화 블록(14)을 포함하는 평활 조절기(smoothing conditioner)를 통과한다. 라우드니스 가중화 블록(12)은 오디오 시스템에서 노이즈를 측정할 때 이용되는 전형적인 필터링 동작(예를 들어, A-가중화(A-weighting), ITU-R 468)일 수 있다. 평균화 블록(14)은 전형적인 평균 제곱근(root mean square) 또는 기타의 적절한 신호 평균화 알고리즘, 예를 들어 하기의 공식으로 예시되는 ITU-T G.160을 구현할 수 있다.
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그 다음, 라우드니스 가중화 및 평균화 블록(12, 14)에 후속하는 출력 시퀀스들이 임계 결정 블록(15)에 의해 이용되어, 본질적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 구성가능한 임계치 파라미터 x에 기초하여 평활화된 노이즈 추정치 n"(k)를 평활화된 신호 추정치 s"(k)에 비교함으로써 신호 대 잡음비를 계산한다. 이 블록은 본질적으로, 이어피스 스피커(6)로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈(도 2 참조)에 의해 충분히 변질되었는지를 다음과 같이 판정한다. 만일 SNR이 구성가능한 파라미터 또는 임계치 아래이면, ANC 회로를 비활성화하지 않는, 즉, 그것을 활성화하는 결정이 내려진다. 이것은, 이 경우에는, ANC가 사용자가 들을 수 있는 원치 않는 사운드에서의 어느 정도의 실질적인 감소를 달성할 가능성이 있는 것으로 예상되기 때문이다. 반면, 만일 SNR이 임계치 위이면, 이것은, ANC가 사용자에게 아무런 혜택도 제공하지 않을 정도로 주변 음향 환경이 충분히 조용하다는 것을 암시하므로, 전력을 절감하고 원치 않는 오디오 아티팩트를 피하기 위해 ANC는 비활성화 또는 디스에이블되어야, 즉, 활성화나 인에이블되지 않아야 한다.
SNR 비교를 위한 임계치는, 전형적인 통신 시스템에 의해 운반되는 다양한 타입의 음성의 이해도에 관해 공개된 알려진 정보를 이용하여 결정될 수 있다. 도 4는 이러한 발견의 결과를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따르면, ANC 결정 제어(11)에 적합할 수 있는 특정한 임계치는 대략 12 dBA이다. 12 dBA에서, 단음절 단어는 시간의 80% 이상 이해할 수 있는 반면, 문장은 시간의 90%보다 더 많이 이해할 수 있는 것으로 예상된다. 그러나, 더욱 일반적으로는, 임계치를 더 높게 설정함으로써, ANC를 비활성화하는 결정을 내리기 위해서는 주변 음향 노이즈 레벨은 더욱 낮아질 필요가 있다는 사실을 명심하고서, 임계치는 12 dBA 위로 또는 12 dBA 아래로 설정될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 도 2와 동일한 노이즈 측정 회로(9) 및 ANC 결정 제어(11)와 함께, 피드포워드 ANC의 블록도가 도시되어 있다. 본 발명의 이 실시예에서는, ANC 회로(10)는, 한 실시예에서는 휴대형 오디오 장치(2)의 핸드셋 하우징에 통합될 수도 있으며 주변 음향 노이즈를 픽업하도록 위치하고 배향되는 기준 마이크로폰(reference microphone, 9)을 포함한다. 즉, 기준 마이크로폰(9)은, 근단 사용자의 음성이나 이어피스 스피커(6)로부터 나오는 임의의 사운드가 아니라, 주로 주변 음향 노이즈를 검출하도록 배향되고 의도된다. 일부 경우에, 기준 마이크로폰(9)은 에러 마이크로폰(8)보다 이어피스 스피커(6)로부터 더 멀리 떨어져 있거나, 통상적으로 근단 사용자의 음성을 픽업하는데 사용되는 주 또는 화자 마이크로폰(미도시)과는 상이한 방향으로 배향될 수 있다. 예를 들어, 이제 도 1을 참조하면, 기준 마이크로폰(9)은, 전면이나 하부면 바깥으로 향하는 이어피스 스피커(6)와는 대조적으로, 휴대형 오디오 장치의 핸드셋 하우징의 후면 바깥으로 향할 수 있다.
도 5의 피드포워드 구조는 또한, 입력이 기준 마이크로폰(9)의 출력에 결합될 수 있는 반면 출력은 믹서(12)에 공급되는 앤티-노이즈 신호를 생성하는 앤티-노이즈 필터(16)를 포함할 것이다. 또한, 본 발명의 이 실시예에서, ANC 회로(10)는, 이어피스 캐버티 내의 총 노이즈의 최저 레벨을 달성하기 위하여 앤티-노이즈 필터(16)의 탭 계수들을 지속적으로 조정하는 적응성 필터 제어기(19)를 포함한다. 이렇게 하기 위해, 적응성 필터 제어기(19)는, 그의 전달 함수 역시 실제의 시스템이나 플랜트 F의 모델에 해당하는 F'인 필터(20)를 이용하여, 기준 마이크로폰(9)의 출력의 필터링된 버전을 입력으로서 수신한다. 이것은 사실상, 사용자에게 들릴 수 있는 주변 음향 노이즈의 또 다른 추정치이다. 적응성 필터 제어기(19)는, 입력으로서의 이들 2개의 노이즈 추정치에 기초하여, 이어피스 캐버티 내의 노이즈(즉, 필터링된 음성 s'(k)를 제외한 에러 마이크로폰(8)에 의해 픽업된 사운드)의 양을 줄이거나 최소화하도록 앤티-노이즈 필터(16)를 지속적으로 조정한다. 한 실시예에서, 이어피스 캐버티 내의 추정된 노이즈 n'(k) + an'(k)를 최소화하는 앤티-노이즈 필터(16)의 탭 계수들에 대한 해(solution)에 수렴하기 위하여 적응성 필터 제어기(19)에 대하여 최소 평균 제곱 알고리즘이 또한 이용될 수 있다.
도 5에 명시적으로 도시되지는 않았지만, 필터(13, 17, 20)에서 나타나는 전달 함수 F'에 의한 플랜트 F의 모델링은 "온라인"이어야, 즉, 휴대형 오디오 장치(2)의 동작 동안에 지속적으로 조정되어야 한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 전달 함수 F'는 고정되지 않고, 오히려, 사용자가 핸드셋 이어피스 영역을 귀 부근으로 또는 귀에서 멀리 이동시키는 것에 기인하여 실제의 플랜트 F에서 발생하는 변화와 매치하기 위하여 변동한다.
도 5에 도시된 ANC에 대한 피드포워드 메커니즘과는 대조적으로, 도 6은 피드백 ANC의 블록도를 도시한다. 이 경우, 노이즈 측정 회로(9)와 믹서(12)는, 이제는 믹서(12)에 입력되는 앤티-노이즈 신호가 노이즈 추정치 n'(k)를 수신하도록 결합된 입력을 갖는 앤티-노이즈 디지털 필터(22)에 의해 생성된다는 점을 제외하고는, 도 5에서와 동일한 방식으로 배열된다. ANC 결정 제어(11)는, 입력으로서 노이즈와 신호 추정치를 갖고 이들을 이용하여 이어피스 스피커(6)로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지를 결정(및 이에 기초하여 앤티-노이즈 디지털 필터(22)를 비활성화할지 또는 활성화할지를 결정)하는 도 5에서와 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 한 실시예에서, 앤티-노이즈 디지털 필터(22)는, 추정치 n'(k)의 역을 생성함으로써, 이어피스 스피커(6)의 출력에서 원치 않는 사운드(주변 음향 노이즈)를 상쇄하도록, 그 입력 시퀀스의 단순 반전(simple inversion)을 수행한다.
이제까지, 본 개시는 일반적 의미로, ANC 회로(10)나 앤티-노이즈 필터(22)(도 6)의 활성화 및 비활성화를 언급하였다. 이러한 활성화 및 비활성화를 달성하는 몇 가지 상이한 구현예가 있을 수 있다. 한 실시예에서, ANC는, 앤티-노이즈 필터(16)(도 5 참조)와 앤티-노이즈 필터(22)(도 6)의 탭 계수들을 제로로 설정하여, 이들 필터들에 의해 어떠한 신호도 출력되지 않도록 함으로써 비활성화될 수 있다. 이것은 본질적으로, 필터(16, 22)의 출력과 믹서(12)로의 입력 사이에 삽입될 수 있는 하드 스위치를 개방하는 것과 유사하다. 필터(16, 22)의 이러한 비활성화에는, 앤티-노이즈 필터(16)의 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 (도 5에 도시된 피드포워드 실시예에서) 적응성 필터 제어기(19)의 동시 디스에이블이 수반된다. 예로서, LMS 제어기의 경우, 이것은, LMS 이득을 제로로 설정하여 제어기가 업데이트를 멈추도록 강제함으로써 달성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, ANC는 단지 적응성 필터 제어기(19)(도 5)를 디스에이블하여, 앤티-노이즈 필터(16)의 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 함으로써 비활성화될 수 있다. 그 경우, 일부 앤티-노이즈 신호가 앤티-노이즈 필터(16)에 의해 출력되지만, 필터 전달 함수는 변하지 않고 제어기(19)는 필터(16)에 대한 어떠한 업데이트도 계산하지 않는다. 이것은 또한, 적응성 필터 제어기(19)의 프리징이라고도 할 수 있다.
마찬가지로, ANC의 활성화는 전술된 동작들의 역, 예를 들어, 적응성 필터 제어기(19)의 언프리징, 및 앤티-노이즈 필터(16)의 탭 계수들이 제어기(19)에 의해 설정되거나, 또는 미리결정된 디폴트로 되돌아가도록 허용하는 것(예를 들어, 도 6에 도시된 피드백 버전에서 사용되는 앤티-노이즈 필터(22)의 경우)을 포함할 것이다.
이제 도 7을 참조하면, ANC 결정을 위한 알고리즘이나 프로세스 흐름이 도시된다. 동작은, 통화나 오디오 파일 또는 오디오 스트림의 재생이 시작될 때 휴대형 오디오 통신 장치에서 개시된다(블록 24). 이 시점에서, ANC 회로는 활성화되거나 활성화되지 않을 수 있다. 동작은, 블록(26)에서 계속되며, 여기서, 이어피스 스피커로부터 나오는 단청 사운드가 (사용자에게 들릴 수 있는) 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 계산된다. 이것은 SNR 계산이라고도 한다.
일부 경우에, 근단 사용자의 음성은, 아마도 믹서(12)(도 2 참조)에 입력될 수도 있는 측음 신호(side tone signal)로 인해 블록(26)에서 비교적 낮은 SNR이 계산되게끔 야기할 수 있다. 따라서, 한 실시예에서, 블록(26)은 휴대형 오디오 통신 장치(2)가 RX 상태에 있는 경우, 즉, 어떠한 업링크 음성도 전송되고 있지 않은 경우에만 수행된다. 즉, ANC를 비활성화하는 결정은 근단 사용자가 말하고 있지 않은 때(그러나, 원단 사용자는 말하고 있을 수 있다)에만 이루어져야 한다. 이것은 블록(27)에서 통화의 송신이나 수신(TX/RX) 상태를 획득할 것을 요구할 수 있다.
휴대형 오디오 장치가 업링크 음성을 전송하고 있지 않다고(또는, 블록(27)에서 결정되는 바와 같이 RX 상태에 있다고) 가정하면, 충분한 변질이 있는지에 관한 결정(블록 28)이나 (주변 노이즈에 의한) 다운링크 음성 신호의 불충분한 변질이 있는지에 관한 결정(블록 30)이 이루어질 수 있다. 만일 충분한 변질이 있다면(블록 28), ANC 회로가 활성화된다(블록 31). 이것은, 이어피스 스피커를 통해 구동되고 있는 앤티-노이즈 신호로 인해, 사용자에게 들리는 주변 노이즈의 저감으로 이어진다. 이 알고리즘은 그 다음, 통화나 재생이 종료(블록 34)할 때까지, 어떤 미리결정된 시간 구간 후에, 예를 들어, s'(k) 및 n'(k)에서 다음 오디오 프레임 후에, 블록(26)으로 루프 백할 수 있다. 이 시점에서, ANC 회로는 비활성화될 수 있다(블록 35).
또 다른 시나리오에서, 블록(31)에서 ANC 회로의 초기 활성화 후에, 통화 동안에, 알고리즘은 블록(26)으로 루프백하여, 통화 동안에 SNR의 새로운 추정치를 계산한다. 이때, 주변 음향 노이즈 레벨은, 다운링크 음성 신호의 불충분한 변질(블록 30)이 있게 하도록 충분히 떨어졌을 수 있다. 응답하여, ANC 회로는 비활성화된다(블록 33). 따라서, 통화 동안에, ANC 회로는, 주변 음향 노이즈 레벨, 및 다운링크 음성 신호가 결과적으로 얼마나 변질되는지에 따라, 수차례, 활성화된 다음 비활성화될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 7의 알고리즘을 역시 참조하면, 일단 통화나 재생이 개시되면(블록 24), ANC 회로는 통화 동안에 사용자에게 들리는 주변 노이즈를 제어하기 위해 자동으로 활성화될 수 있다. 그 다음, 알고리즘은 블록(26)에서 다시 한번 더 진행하고, 여기서, 다운링크 음성이 주변 노이즈에 의해 얼마나 많이 변질되는지를 추정하고, 불충분한 변질이 있다면(블록 30), ANC 회로는 통화 동안에 비활성화된다. 그 후에, 알고리즘은 블록(26)으로 루프백하여 신호-대-잡음비를 재계산하고, 이때 만일 노이즈에 의한 충분한 변질이 있게 되면, ANC 회로는 통화 동안에 재활성화(블록 31)될 수 있다.
이제까지, ANC 활성화/비활성화 결정은 신호 및 노이즈의 추정치에 기초하였다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, ANC 결정 제어(11)는 ANC의 동작에 의해 유도되는 오디오 아티팩트의 실제의 또는 예상된 존재에 기초한다. 이것을 "히스 임계치(hiss threshold)" 실시예라고도 한다. 이 실시예는, ANC 결정 제어 블록(11)이 추정된 주변 음향 노이즈와 히스 임계치를 비교하여 주변 음향 노이즈가 사용자에게 들릴 수도 있는 임의의 히스보다 더 시끄러운지를 판정한다는 점을 제외하고는, 피드포워드 또는 피드백 실시예들과 동일한 노이즈 측정 회로(9) 및 ANC 회로(10)를 이용할 수 있다. 더 시끄럽지 않다면, ANC는 비활성화되어야 한다.
한 실시예에서, ANC 결정 제어(11)는 ANC 회로(10)의 동작에 의해 야기 또는 유도되고 이어피스 스피커(6)로부터 나오는 사운드에서 사용자에게 들릴 수 있는 오디오 아티팩트의 강도를 계산한다. 이 아티팩트는 때때로 히스(hiss)라고 불린다. 임계치 레벨 또는 라우드니스가 오디오 아티팩트의 강도를 나타내기 위해 사용되며, 이 임계치 레벨은 추정된 주변 노이즈 n'(k)와의 비교시에 ANC 결정 제어(11)에 의해 액세스되도록 장치(2)에 저장될 수 있다.
또 다른 실시예에서, ANC 결정 제어(11)는 주변 음향 노이즈 n'(k)의 추정 레벨보다 오디오 아티팩트의 강도가 큰지를 판정한다. 만일 오디오 아티팩트가 주변 노이즈보다 크다면, ANC 회로(10)는 비활성화된다.
한 실시예에서, 아티팩트는 ANC가 효과적일 것으로 예상되는 주파수 범위 위에 존재한다. 예를 들어, ANC는 300-500 Hz 사이의 하단에서, 1.5-2 kHz의 상단까지 노이즈를 줄이는데 효과적일 수 있다. 그 경우의 히스는 2 kHz 위에서 나타나기 쉽다. 따라서, 만일 2 kHz 위의 신호 에너지가, ANC가 효과적일 것으로 믿어지는 범위의 노이즈 에너지보다 크다면, 사용자는 주변 노이즈보다 더 많은 히스를 듣게 될 가능성이 있다.
예상 또는 실제 오디오 아티팩트에 대한 주변 노이즈의 비교에 기초한 ANC 결정을 위한 알고리즘이 도 8에 도시되어 있다. 일단 통화나 오디오 파일 또는 스트림의 재생이 개시되면(블록 40), ANC 회로는 자동으로 활성화되거나 되지 않을 수 있다. 그 시점에서, 사용자에게 들리는 주변 음향 노이즈가 추정된다(블록 42). 만일 추정된 주변 노이즈가 (메모리로부터 로딩되는 미리결정된 임계치(블록 44)일 수 있는) 히스 임계치보다 "더 시끄럽다면", ANC 회로는 응답하여 활성화된다(블록 46). 반면, 만일 주변 노이즈가 충분히 시끄럽지 않다면, ANC 회로는 비활성으로 유지되거나 비활성화된다(블록 48).
(SNR에 기초한) 도 7의 알고리즘 및 (히스 임계치 비교에 기초한) 도 8의 알고리즘이 별개로 설명되었지만, ANC 결정 제어에서 양쪽 양태를 결합하는 것이 가능하다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 도 7의 블록(33)에서 취해지는 ANC 회로를 비활성화할지에 관한 결정은, 도 8에 따라 추정된 주변 노이즈가 히스 임계치보다 더 시끄러운지에 관하여 판정함으로써 검증될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, ANC를 비활성화하는 결정은, 부분적으로 또는 전적으로, 모바일 전화 핸드셋이 사용자의 귀에 강하게 맞대어지고 있지 않다고 검출하는 것에 기초할 수 있다. 예를 들어, 종래의 iPhone™ 장치에서는, 장치가 사용자의 귀에 맞대어 유지되는 때(및 그렇지 않은 때)를 나타낼 수 있는 근접 검출기 회로 또는 메커니즘이 존재한다. 이러한 근접 센서나 검출기는, 핸드셋이 사용자의 귀와 같은 물체에 근접해 있다는 표시를 제공하기 위해 모바일 전화 핸드셋에 포함된 적외선 전송 및 검출을 이용할 수 있다. 이러한 실시예에서 ANC 결정 제어 회로는, ANC 회로뿐만 아니라, 근접 검출기에 결합되어, 핸드셋이 사용자의 귀에 충분히 가까이 유지되고 있지 않다는 것을 근접 검출기가 표시할 때 ANC 회로를 비활성화할 것이다. 이 경우에 ANC를 비활성화하는 결정은 전적으로 근접 검출기의 출력에 기초할 수 있고, 또는 예를 들어, 도 7이나 도 8과 연계하여 전술된 하나 이상의 오디오 신호 처리-기반의 기술과 근접 검출기의 출력 양쪽 모두에 기초할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예는, 노이즈 및 신호 강도 측정, 필터링, 믹싱, 첨가, 반전, 비교, 및 결정을 포함한 전술된 디지털 오디오 처리 동작을 수행하도록 하나 이상의 데이터 처리 컴포넌트(여기서는 총칭적으로 "프로세서"라고 함)를 프로그래밍하는 명령어들을 저장하고 있는 (마이크로 전자 메모리와 같은) 머신-판독가능한 매체일 수 있다. 다른 실시예들에서, 이들 동작들 중 일부는 하드와이어드 로직(예를 들어, 전용 디지털 필터 블록)을 포함하는 특정의 하드웨어 컴포넌트들에 의해 수행될 수도 있다. 대안으로서, 이들 동작들은 프로그램된 데이터 처리 컴포넌트와 고정된 하드와이어드 회로 컴포넌트들의 임의 조합에 의해 수행될 수도 있다.
소정 실시예들이 설명되고 첨부된 도면들에 도시되었지만, 이러한 실시예들은 넓은 본 발명의 예시일 뿐이고 넓은 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며, 당업자에 의해 다양한 다른 수정이 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명은 도시되고 설명된 특정의 구성이나 배열로 제한되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 에러 마이크로폰(8)은 대신에, 스마트폰 핸드셋에 접속된, 유선이나 무선 헤드셋의 하우징 내에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 설명은 제한이 아니라 설명적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (25)

  1. 휴대형 오디오 장치로서,
    오디오 신호를 수신하는 입력을 갖는 이어피스 스피커(earpiece speaker);
    상기 장치의 사용자에게 들리는 상기 장치 외부의 주변 음향 노이즈를 제어하기 위해 상기 이어피스 스피커의 입력에 앤티(anti)-노이즈 신호를 제공하는 능동적 노이즈 상쇄(ANC; active noise cancellation) 회로;
    제1 마이크로폰의 출력에 결합된 제1 입력과 상기 오디오 신호 및 상기 앤티-노이즈 신호를 수신하도록 결합된 제2 입력을 갖는 노이즈 측정 회로 ― 상기 제1 마이크로폰은 (a) 상기 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드와 (b) 상기 주변 음향 노이즈를 픽업함 ―; 및
    상기 노이즈 측정 회로로부터의 상기 주변 음향 노이즈의 추정치를 수신하도록 결합되고 상기 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 상기 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 노이즈에 의한 불충분한 변질을 나타낸다는 판정에 응답하여 상기 ANC 회로를 비활성화하는 제어 회로
    를 포함하는, 휴대형 오디오 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 ANC 회로는 그 입력에서의 신호를 반전시키는 앤티-노이즈 필터(anti-noise filter)를 포함하고, 상기 입력은 상기 주변 음향 노이즈의 추정치를 수신하도록 결합된, 휴대형 오디오 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 ANC 회로는 상기 주변 음향 노이즈를 픽업하는 제2 마이크로폰과 적응성 필터를 포함하고, 상기 제1 마이크로폰은 상기 제2 마이크로폰보다 상기 이어피스 스피커에 가깝게 위치하며, 상기 적응성 필터는 상기 제2 마이크로폰으로부터의 신호를 이용하여 상기 앤티-노이즈 신호를 생성하는, 휴대형 오디오 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 오디오 신호 및 상기 주변 음향 노이즈를 참조하여 신호 대 잡음비(SNR)를 계산하며, 상기 제어 회로는 상기 계산된 SNR이 미리결정된 임계치 위일 때 상기 ANC 회로를 비활성화하는, 휴대형 오디오 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 노이즈 측정 회로는,
    제1 필터 ― 상기 제1 필터의 주파수 응답은 상기 이어피스 스피커와 상기 제1 마이크로폰을 포함하는 시스템을 모델링하고, 상기 오디오 신호 및 상기 앤티-노이즈 신호는 상기 제1 필터를 통과함 ―;
    상기 제1 마이크로폰의 출력에 결합된 제1 입력과 상기 제1 필터의 출력에 결합된 제2 입력을 갖는 차분 유닛(differencing unit); 및
    제2 필터 ― 상기 제2 필터의 주파수 응답은 상기 이어피스 스피커와 상기 제1 마이크로폰을 포함하는 시스템을 모델링하고, 상기 오디오 신호는 상기 제2 필터를 통과함 ―
    를 포함하는, 휴대형 오디오 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 회로는,
    상기 제2 필터와 상기 차분 유닛의 출력들로부터의 신호들을 평활화하는 평활 조절기(smoothing conditioner); 및
    상기 평활화된 신호들을 각각 수신하도록 결합된 제1 및 제2 입력과 상기 ANC 회로를 비활성화할지의 여부를 나타내는 출력을 갖는 결정 회로
    를 포함하는, 휴대형 오디오 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 평활화된 신호들을 이용하여 신호 대 잡음비(SNR)를 계산하며, 상기 제어 회로는 상기 계산된 SNR이 미리결정된 임계치 위일 때 상기 ANC 회로를 비활성화하는, 휴대형 오디오 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 ANC 회로는 활성화시에, 원단 사용자와 근단 사용자 사이의 통화 동안에, 상기 오디오 신호에 포함되고 상기 이어피스 스피커를 통해 상기 장치의 상기 근단 사용자에게 들리는 상기 원단 사용자의 음성의 이해도(intelligibility)를 향상시킬 수 있는, 휴대형 오디오 장치.
  9. 휴대형 오디오 장치로서,
    오디오 신호를 수신하는 입력을 갖는 이어피스 스피커;
    상기 장치의 사용자에게 들리는 상기 장치 외부의 주변 음향 노이즈를 제어하기 위해 상기 이어피스 스피커의 입력에 결합된 능동적 노이즈 상쇄(ANC; active noise cancellation) 회로; 및
    상기 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드에 존재하는 오디오 아티팩트(audio artifact)의 강도를 계산하는 제어 회로
    를 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 오디오 아티팩트 강도가 상기 주변 음향 노이즈의 추정 레벨보다 높다는 판정에 응답하여 상기 ANC 회로를 비활성화하는, 휴대형 오디오 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주변 음향 노이즈의 추정치를 결정하는 노이즈 측정 회로를 더 포함하고, 상기 노이즈 측정 회로는,
    (a) 상기 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드와 (b) 상기 주변 음향 노이즈를 픽업하는 제1 마이크로폰,
    제1 필터 - 상기 제1 필터의 주파수 응답은 상기 스피커 및 상기 제1 마이크로폰을 포함하는 시스템을 모델링하고, 상기 제1 필터는 상기 오디오 신호와 상기 ANC 회로에 의해 생성된 앤티-노이즈 신호를 수신하도록 결합된 입력을 가짐 ―,
    상기 제1 필터와 동일한 주파수 응답을 갖는 제2 필터 ― 상기 오디오 신호는 상기 제2 필터를 통과함 ―, 및
    상기 제1 마이크로폰의 출력에 결합된 제1 입력과 상기 제1 필터의 출력에 결합된 제2 입력을 갖는 차분 유닛 ― 상기 차분 유닛은 상기 주변 음향 노이즈의 추정치를 나타내는 출력을 가짐 ―
    을 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 주변 음향 노이즈의 추정된 레벨을 계산하기 위한 상기 차분 유닛의 출력에 결합된 입력을 갖는, 휴대형 오디오 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 ANC 회로의 유효 주파수 범위 위의 상기 오디오 아티팩트 강도를 결정하는, 휴대형 오디오 장치.
  12. 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법으로서,
    상기 통화 동안에 주변 음향 노이즈를 제어하는 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 회로를 활성화하는 단계;
    상기 장치의 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 상기 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 노이즈에 의한 불충분한 변질을 나타낸다고 판정하는 단계; 및
    상기 판정에 응답하여 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계
    를 포함하는, 통화 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 판정하는 단계는, 다운링크 음성 신호와 상기 주변 음향 노이즈를 참조한 신호 대 잡음비(SNR)를 미리결정된 임계치에 비교하여 상기 SNR이 상기 미리결정된 임계치보다 큰 것을 파악하는 단계를 포함하는, 통화 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계는,
    상기 이어피스 스피커에 공급되는 출력을 갖는 디지털 앤티-노이즈 필터의 복수의 탭 계수들을 제로로 설정하는 단계를 포함하는, 통화 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계는,
    상기 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 상기 탭 계수들을 업데이트하는 적응성 필터 제어기를 디스에이블하는 단계를 더 포함하는, 통화 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계는,
    디지털 앤티-노이즈 필터의 복수의 탭 계수를 업데이트하는 적응성 필터 제어기를 디스에이블하여, 상기 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 하는 단계를 포함하는, 통화 방법.
  17. 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 통화 동안에 상기 장치의 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 노이즈에 의한 충분한 변질을 나타낸다고 판정하는 단계;
    b) 단계 a)에서의 판정에 응답하여, 상기 통화 동안에 상기 주변 음향 노이즈를 제어하는 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 회로를 활성화하는 단계; 및
    c) 상기 통화 동안에 상기 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 노이즈에 의한 불충분한 변질을 나타낸다고 판정하는 단계; 및
    d) 상기 단계 c)에서의 판정에 응답하여 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계
    를 포함하는, 통화 방법.
  18. 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법으로서,
    상기 통화 동안에 상기 휴대형 오디오 통신 장치의 사용자에게 들리는 주변 음향 노이즈를 추정하는 단계;
    ANC 회로에 의해 유도될 수 있고 상기 장치의 이어피스 스피커로부터 나온 후에 상기 장치의 사용자에게 들릴 수 있는 오디오 아티팩트의 강도를 나타내는 오디오 아티팩트 임계치를 결정하는 단계; 및
    상기 추정된 노이즈 레벨이 상기 오디오 아티팩트 임계치보다 작은 것에 응답하여 상기 통화 동안에 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계
    를 포함하는, 통화 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 추정된 노이즈 레벨이 상기 오디오 아티팩트 임계치보다 큰 것에 응답하여 상기 통화 동안에 상기 ANC 회로를 활성화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 오디오 아티팩트 임계치를 결정하는 단계는 미리결정된 히스(hiss) 임계치를 로딩하는 단계를 포함하는, 통화 방법.
  20. 휴대형 오디오 장치로서,
    다운링크 음성 신호를 수신하도록 결합된 입력을 갖는 이어피스 스피커와, 핸드셋이 사용자의 귀 부근에 유지되고 있는 때와 그렇지 않은 때를 나타낼 수 있는 검출기를 내부에 통합시킨 모바일 전화 핸드셋;
    상기 장치의 사용자에게 들리는 상기 장치 외부의 주변 음향 노이즈를 제어하기 위해 상기 이어피스 스피커의 입력에 결합된 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 회로; 및
    상기 검출기와 상기 ANC 회로에 결합되어, 상기 핸드셋이 상기 사용자의 귀 부근에 유지되고 있지 않다고 상기 검출기가 표시할 때 상기 ANC 회로를 비활성화하는 ANC 결정 제어 회로
    를 포함하는 휴대형 오디오 장치.
  21. 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 행하기 위한 방법으로서,
    상기 휴대형 오디오 통신 장치의 이어피스 스피커에서 상기 통화 동안에 주변 음향 노이즈를 제어하기 위해 앤티-노이즈 신호가 출력되도록 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 회로를 활성화하는 단계;
    상기 통화의 다운링크 음성 신호 및 상기 앤티-노이즈 신호를 상기 이어피스 스피커와 에러 마이크로폰을 모델링하는 제1 필터를 통하여 통과시키는 단계;
    상기 제1 필터로 필터링된 다운링크 음성 신호 및 상기 제1 필터로 필터링된 앤티-노이즈 신호를 이용하여 상기 주변 음향 노이즈의 추정치를 계산하는 단계;
    상기 통화의 상기 다운링크 음성 신호를 상기 이어피스 스피커와 상기 에러 마이크로폰을 모델링하는 제2 필터를 통하여 통과시키는 단계;
    상기 계산된 주변 음향 노이즈의 추정치 및 상기 제2 필터로 필터링된 다운링크 음성 신호를 이용하여, 상기 장치의 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 상기 주변 음향 노이즈에 의해 충분히 변질되지 않는 것을 판정하는 단계; 및
    상기 판정에 응답하여 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계
    를 포함하는, 통화 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 판정하는 단계는, 상기 다운링크 음성 신호 및 상기 주변 음향 노이즈를 참조하는 신호 대 잡음비(SNR)를 미리결정된 임계치와 비교하여 상기 SNR이 상기 미리결정된 임계치보다 큰 것을 파악하는 단계를 포함하는, 통화 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계는,
    상기 이어피스 스피커에 공급되는 출력을 갖는 디지털 앤티-노이즈 필터의 복수의 탭 계수들을 제로로 설정하는 단계를 포함하는, 통화 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계는,
    상기 탭 계수들이 더 이상 업데이트되지 않도록 상기 탭 계수들을 업데이트하는 적응성 필터 제어기를 디스에이블하는 단계를 더 포함하는, 통화 방법.
  25. 휴대형 오디오 통신 장치를 이용하여 통화를 수행하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 통화 동안에 상기 장치의 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 얼마나 변질되었는지에 대한 추정치가 노이즈에 의한 충분한 변질을 나타낸다고 판정하는 단계;
    b) 단계 a)에서의 판정에 응답하여, 상기 휴대형 오디오 통신 장치의 이어피스 스피커에서 상기 통화 동안에 상기 주변 음향 노이즈를 제어하기 위해 앤티-노이즈 신호가 출력되도록 능동적 노이즈 상쇄(ANC) 회로를 활성화하는 단계;
    b2) 상기 통화의 다운링크 음성 신호 및 상기 앤티-노이즈 신호를 상기 이어피스 스피커와 에러 마이크로폰을 모델링하는 제1 필터를 통하여 통과시키는 단계;
    b3) 상기 제1 필터로 필터링된 다운링크 음성 신호 및 상기 제1 필터로 필터링된 앤티-노이즈 신호를 이용하여 상기 주변 음향 노이즈의 추정치를 계산하는 단계;
    b4) 상기 통화의 상기 다운링크 음성 신호를 상기 이어피스 스피커와 상기 에러 마이크로폰을 모델링하는 제2 필터를 통하여 통과시키는 단계;
    c) 상기 계산된 주변 음향 노이즈의 추정치 및 상기 제2 필터로 필터링된 다운링크 음성 신호를 이용하여, 상기 통화 동안에 상기 이어피스 스피커로부터 나오는 사운드가 주변 음향 노이즈에 의해 변질되지 않은 것을 판정하는 단계; 및
    d) 단계 c)에서의 판정에 응답하여 상기 ANC 회로를 비활성화하는 단계
    를 포함하는, 통화 방법.
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