KR101511409B1 - 동적으로 구성가능한 ａｎｒ 필터 및 신호 처리 토폴로지 - Google Patents

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KR101511409B1
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리카도 에프. 카레라스
다니엘 엠. 게이저
벤자민 디. 버지
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Abstract

예컨대 개인용 ANR 장치의 ANR 회로는 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오의 제공을 지원하는 신호 처리 토폴로지를 포함하고, 이 토폴로지는 피드백 잡음억제 사운드가 피드백 마이크로폰으로부터 수신된 피드백 기준 사운드로부터 발생되는 분기, 피드포워드 잡음억제 사운드가 피드포워드 기준 사운드로부터 발생되는 분기 및 수정된 패스스루 오디오 사운드가 오디오 소스로부터 수신된 패스스루 오디오 사운드로부터 발생되는 분기를 포함하며, 상기 3개의 분기는 결합되어 각 분기의 발생된 사운드를 예를 들면 개인용 ANR 장치의 음향 구동기를 구동시키는 단일 출력으로 결합한다. 이러한 각 경로에 있어서, 각 경로의 상호접속을 위한 ANR 설정, 각 필터의 계수, 임의의 VGA의 이득 설정, 및 임의의 다른 ANR 설정은 동적으로 구성가능하고, 이러한 동적 구성은 디지털 데이터의 하나 이상의 피스를 하나 이상의 경로를 따라 전송하는 것과 동기하여 수행된다.

Description

동적으로 구성가능한 ＡＮＲ 필터 및 신호 처리 토폴로지{DYNAMICALLY CONFIGURABLE ANR FILTER AND SIGNAL PROCESSING TOPOLOGY}
본 발명은 적어도 사용자의 한쪽 귀 부근에서 음향 잡음을 감소시키는 개인용 능동 잡음 저감(active noise reduction; ANR) 장치에 관한 것이다.
사용자의 귀를 원치않은 주변 사운드로부터 격리시킬 목적으로 사용자의 귀 주변에 착용하는 헤드폰 및 개인용 ANR 장치의 다른 물리적 구성이 일반화되고 있다. 특히, 원치않은 주변 잡음 사운드를 능동적인 잡음억제(anti-noise) 사운드의 발생으로 중화(counter)시키는 ANR 헤드폰은 사용자의 귀를 주변 잡음으로부터 단순히 물리적으로 격리시키는 수동 잡음 저감(PNR) 기술만을 사용하는 헤드폰 또는 이어 플러그와 비교해서 널리 유행되고 있다. 사용자에게 특히 관심있는 것은 오디오 청취 기능을 또한 구비하여 사용자가 전자식으로 제공된 오디오(예를 들면, 녹음된 오디오 또는 다른 장치로부터 수신된 오디오의 재생)를 원치않은 주변 잡음 사운드의 침입없이 들을 수 있게 하는 ANR 헤드폰이다.
불행하게도, 시간이 지남에 따라 각종 개선이 이루어졌음에도 불구하고, 기존의 개인용 ANR 장치는 여전히 여러 가지의 단점을 갖는다. 그러한 단점들 중에서 중요한 것으로는 전력 소모율이 바람직하지 않게 높아서 배터리 수명을 단축시키는 것, 원치않은 주변 잡음 사운드가 ANR을 통하여 중화되는 가청 주파수 범위가 바람직하지 않게 좁은 것, 유쾌하지 않은 ANR 기원(ANR-originated) 사운드의 사례, 및 감소될 수 있는 임의의 원치않은 주변 사운드보다 더 많은 원치않은 잡음 사운드를 실제로 생성하는 사례 등이 있다.
예를 들면 개인용 ANR 장치의 ANR 회로는 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오(pass-through audio)의 제공을 지원하는 신호 처리 토폴로지를 포함하고, 신호 처리 토폴로지는 피드백 잡음억제 사운드가 피드백 마이크로폰으로부터 수신된 피드백 기준 사운드로부터 발생되는 분기(branch), 피드포워드 잡음억제 사운드가 피드포워드 기준 사운드로부터 발생되는 분기 및 수정된 패스스루 오디오 사운드가 오디오 소스로부터 수신된 패스스루 오디오 사운드로부터 발생되는 분기를 포함하며, 상기 3개의 분기는 함께 결합되어 각 분기의 발생된 사운드를 예를 들면 개인용 ANR 장치의 음향 구동기를 구동시키기 위한 단일 출력으로 결합한다.
일 태양에 있어서, 개인용 ANR 장치는 제1 이어피스(earpiece); 제1 이어피스 내에 배치된 제1 피드백 마이크로폰; 개인용 ANR 장치의 외부에 배치된 제1 피드포워드 마이크로폰; 제1 이어피스 내에 배치된 제1 음향 구동기; 및 제1 ANR 회로를 구비한다. ANR 회로는 제1 피드백 마이크로폰으로부터 제1 피드백 기준 신호를 수신하고, 적어도 제1 피드백 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제1 피드백 잡음억제 사운드를 발생하고, 제1 피드포워드 마이크로폰으로부터 제1 피드포워드 기준 신호를 수신하고, 적어도 제1 피드포워드 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제1 피드포워드 잡음억제 사운드를 발생하고, 오디오 소스로부터 패스스루 오디오 신호를 수신하고, 적어도 패스스루 오디오 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제1의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 발생하며, 제1 음향 구동기에 의해 음향적으로 출력되는 제1 피드백 잡음억제 사운드, 제1 피드포워드 잡음억제 사운드 및 제1의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 운반하는 제1 출력 신호를 출력하도록 구성된다.
구현예는 하기의 특징을 1개 이상 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 개인용 ANR 장치는 또한 제2 이어피스; 제2 이어피스 내에 배치된 제2 피드백 마이크로폰; 및 제1 이어피스 내에 배치된 제2 음향 구동기를 구비할 수 있다. 제1 ANR 회로는 제2 피드백 마이크로폰으로부터 제2 피드백 기준 신호를 수신하고, 적어도 제2 피드백 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2 피드백 잡음억제 사운드를 발생하고, 적어도 제1 피드포워드 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2 피드포워드 잡음억제 사운드를 발생하고, 적어도 패스스루 오디오 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 발생하며, 제2 음향 구동기에 의해 음향적으로 출력되는 제2 피드백 잡음억제 사운드, 제2 피드포워드 잡음억제 사운드 및 제2의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 운반하는 제2 출력 신호를 출력하도록 또한 구성될 수 있다. 개인용 ANR 장치는 오디오 소스를 추가로 구비할 수 있고, 오디오 소스는 오디오 재생 장치 또는 통신 마이크로폰일 수 있다.
개인용 ANR 장치는 또한 개인용 ANR 장치의 외부에 배치된 제2 피드포워드 마이크로폰을 구비할 수 있고, 제1 ANR 회로는 제2 피드백 마이크로폰으로부터 제2 피드백 기준 신호를 수신하고, 적어도 제2 피드백 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2 피드백 잡음억제 사운드를 발생하고, 제2 피드포워드 마이크로폰으로부터 제2 피드포워드 기준 신호를 수신하고, 적어도 제2 피드포워드 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2 피드포워드 잡음억제 사운드를 발생하고, 적어도 패스스루 오디오 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 발생하며, 제2 음향 구동기에 의해 음향적으로 출력되는 제2 피드백 잡음억제 사운드, 제2 피드포워드 잡음억제 사운드 및 제2의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 운반하는 제2 출력 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 개인용 ANR 장치는 개인용 ANR 장치의 외부에 배치된 제2 피드포워드 마이크로폰을 또한 구비할 수 있고, 제2 ANR 회로는 제2 피드백 마이크로폰으로부터 제2 피드백 기준 신호를 수신하고, 적어도 제2 피드백 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2 피드백 잡음억제 사운드를 발생하고, 제2 피드포워드 마이크로폰으로부터 제2 피드포워드 기준 신호를 수신하고, 적어도 제2 피드포워드 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2 피드포워드 잡음억제 사운드를 발생하고, 오디오 소스로부터 패스스루 오디오 신호를 수신하고, 적어도 패스스루 오디오 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 제2의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 발생하며, 제2 음향 구동기에 의해 음향적으로 출력되는 제2 피드백 잡음억제 사운드, 제2 피드포워드 잡음억제 사운드 및 제2의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 운반하는 제2 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
일 태양에 있어서, ANR 회로는 피드백 ANR 경로, 피드포워드 ANR 경로 및 패스스루 오디오 경로를 구비한 신호 처리 토폴로지를 포함하고, 여기에서 ANR 회로는 피드백 마이크로폰으로부터 피드백 기준 신호를 수신하고, 적어도 피드백 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 피드백 ANR 경로의 피드백 잡음억제 사운드를 발생하고, 피드포워드 마이크로폰으로부터 피드포워드 기준 신호를 수신하고, 적어도 피드포워드 기준 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 피드포워드 ANR 경로의 피드포워드 잡음억제 사운드를 발생하고, 오디오 소스로부터 패스스루 오디오 신호를 수신하고, 패스스루 오디오 신호를 표시하는 디지털 데이터로부터 패스스루 오디오 경로의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 발생하며, 피드백 ANR 경로로부터의 피드백 잡음억제 사운드, 피드포워드 ANR 경로로부터의 피드포워드 잡음억제 사운드 및 패스스루 오디오 경로로부터의 수정된 패스스루 오디오 사운드를 결합하고, 음향 구동기에 의해 음향적으로 출력되는 피드백 잡음억제 사운드, 피드포워드 잡음억제 사운드 및 수정된 패스스루 오디오 사운드의 결합체를 운반하는 출력 신호를 출력하도록 구성된다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이것들로 제한되는 것은 아니다. ANR 회로는 예를 들면 피드백 잡음억제 사운드를 발생하기 위해 사용되는 필터 블록에 선행하는 피드백 경로를 따르는 하나의 지점과 필터 블록에 후행하는 피드백 경로를 따르는 하나의 지점 사이에서, 피드포워드 잡음억제 사운드 또는 수정된 패스스루 오디오 사운드가 피드백 잡음억제 사운드와 결합되는 지점들 중 1개 또는 2개를 선택할 수 있도록 또한 구성될 수 있다. 또한, 패스스루 오디오 경로는 적어도 수정된 패스스루 오디오 사운드를 선택가능한 크로스오버 주파수에서 고주파수 사운드와 저주파수 사운드로 분할하고, 저주파수 사운드와 고주파수 사운드를 선택가능한 크로스오버 주파수로 피드백 경로를 따르는 장소들 중 상이한 장소로 라우팅시키기 위한 필터 블록을 포함할 수 있고, 상기 선택가능한 크로스오버 주파수는 아마도 수정된 패스스루 오디오 사운드 전체를 상기 장소들 중 하나 또는 다른 장소로 라우팅시키도록 선택된다.
ANR 회로는 출력 신호를 모니터링하는 압축 제어기와, 압축 제어기가 제1 출력 신호에서 곧 나타날(impending) 클리핑의 표시를 검출한 것에 응답해서 피드백 잡음억제 사운드와 피드포워드 잡음억제 사운드 중의 하나 또는 둘 다의 진폭을 감소시키도록 압축 제어기에 의해 동작되는 하나 이상의 VGA를 또한 포함할 수 있다. 여기에서, 수정된 패스스루 오디오 사운드가 피드백 잡음억제 사운드와 결합되는 지점은 피드백 경로를 따라서 위치된 VGA에 선행하는 피드백 경로를 따르는 지점과 상기 VGA에 후행하는 지점 사이에서 선택될 수 있다.
예를 들면 개인용 ANR 장치의 ANR 회로에 있어서, 피드백 잡음억제 사운드가 피드백 기준 사운드로부터 발생되는 피드백 ANR 경로, 피드포워드 잡음억제 사운드가 피드포워드 기준 사운드로부터 발생되는 피드포워드 ANR 경로, 및 수정된 패스스루 오디오 사운드가 수신된 패스스루 오디오 사운드로부터 발생되는 패스스루 오디오 경로는 각각 그 기능들을 수행하기 위한 적어도 하나의 필터 블록을 포함하고, 하나 이상의 VGA 및/또는 합산 노드를 각각 포함할 수 있다. 상기 각 경로에 있어서, 각 경로의 상호접속을 위한 ANR 설정(setting), 각 필터의 계수, 임의의 VGA의 이득 설정 및 기타의 ANR 설정은 동적으로 구성가능하고, 이 동적 구성은 하나 이상의 경로를 따르는 디지털 데이터의 하나 이상의 피스(piece)의 전송과 동기하여 수행된다.
일 태양에 있어서, 개인용 ANR 장치의 이어피스에서 ANR을 제공하도록 동적으로 구성가능한 ANR 회로를 동작시키는 방법은 ANR 회로의 제1 ADC, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 제1의 복수의 디지털 필터, 및 ANR 회로의 DAC를 제1 경로에 통합시키는 단계와; ANR 회로의 제2 ADC, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 제2의 복수의 디지털 필터, 및 DAC를 제2 경로에 통합시키는 단계와; 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 ANR 회로에 의해 지원되는 디지털 필터의 복수의 유형 중에서 선택하는 단계와; 사운드를 표시하는 디지털 데이터가 적어도 제1의 복수의 디지털 필터를 통하여 제1 ADC로부터 DAC로 제1 경로를 통해 흐르게 하고, 사운드를 표시하는 디지털 데이터가 적어도 제2의 복수의 디지털 필터를 통하여 제2 ADC로부터 DAC로 제2 경로를 통해 흐르게 하며, 제1 및 제2 경로가 제1 경로를 따르는 제1 장소에서 및 제2 경로를 따르는 제2 장소에서 결합하여 제1 경로 및 제2 경로 둘 다로부터의 디지털 데이터가 DAC로 흐르기 전에 결합되게 하도록, 적어도 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 및 DAC 사이에서의 상호접속을 구성함으로써 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 신호 처리 토폴로지를 채택하는 단계와; 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 중의 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계와; 디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 제1 및 제2 경로 중의 적어도 하나의 적어도 일부분을 통하여 흐르는 데이터 전송률을 설정하는 단계와; 이어피스에 ANR을 제공하도록 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 및 DAC를 동작시키는 단계와; 제1 및 제2 경로 중의 적어도 하나의 적어도 일부분을 따르는 디지털 데이터의 전송과 동기하여, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계를 포함한다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 상기 방법은 ANR 회로의 제3 ADC, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 제3의 복수의 디지털 필터, 및 DAC를 제3 경로에 통합시키는 단계와; 제3의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 ANR 회로에 의해 지원되는 디지털 필터의 복수의 유형 중에서 선택하는 단계와; 사운드를 표시하는 디지털 데이터가 적어도 제3의 복수의 디지털 필터를 통하여 제3 ADC로부터 DAC로 제3 경로를 통해 흐르게 하고, 제3 경로가 제3 경로를 따르는 제3 장소에서 및 제1 경로와 제2 경로 중 하나를 따르는 제4 장소에서 제1 경로와 제2 경로 중의 하나와 결합하여 제3 경로로부터의 디지털 데이터 및 제1 경로와 제2 경로 중 하나로부터의 디지털 데이터가 DAC로 흐르기 전에 결합되게 하도록, 제3 ADC, 제3의 복수의 디지털 필터 및 DAC 사이에서 상호접속을 구성하는 것을 포함해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 신호 처리 토폴로지를 채택하는 단계와; 제3의 복수의 디지털 필터 중의 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계와; 이어피스에 ANR을 제공하도록 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 및 DAC를 동작시키는 것과 함께 제3 ADC 및 제3의 복수의 디지털 필터를 동작시키는 단계를 또한 포함할 수 있다.
상기 방법은 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계가 전원으로부터 이용가능한 전력량의 감소에 응답하여 발생하는 경우에 전원으로부터 이용가능한 전력량을 모니터링하는 단계, 또는 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계가 특성의 변화에 응답하여 발생하는 경우에 디지털 데이터에 의해 표시된 사운드의 특성을 모니터링하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 어드 경우이든, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는 제1 ANR 설정, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 디지털 필터의 선택, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수, 및 제1 ANR 설정에 의해 특정된 데이터 전송률에 의해 규정된 신호 처리 토폴로지의 상호접속 중 적어도 하나를 변경하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 ANR 회로에 결합된 외부 처리 장치로부터 ANR 설정의 제2 집합의 수신을 대기하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 이 경우 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는 외부 처리 장치로부터 ANR 설정의 제2 집합을 수신한 것에 응답하여 발생한다. 상기 방법에 있어서, ANR 설정의 제1 집합은 제1 경로를 따르는 제3 장소 및 제1 경로와 제2 경로가 결합되는 제2 경로를 따르는 제4 장소를 특정하고; ANR 설정의 제1 집합은 제1 경로를 따르는 제1 장소 및 제2 경로를 따르는 제2 장소에서 제1 경로와 결합되는 제2 경로에서 제1 분기를 생성하고 제1 경로를 따르는 제3 장소 및 제2 경로를 따르는 제4 장소에서 제1 경로와 결합되는 제2 경로에서 제2 분기를 생성하는 제2 경로에서의 분할(split)을 특정하며; ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 신호 처리 토폴로지를 채택하는 단계는 제2 경로의 제1 및 제2 분기를 생성하기 위해 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 필터 및 DAC 사이에 상호접속을 구성하는 단계를 또한 포함한다.
일 태양에 있어서, 장치는 ANR 회로를 포함하고, ANR 회로는 제1 ADC, 제2 ADC, DAC, 처리 장치 및 명령어 시퀀스를 저장하는 스토리지를 포함한다. 처리 장치에 의해 명령어 시퀀스가 실행될 때, 처리 장치는 제1 ADC, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 제1의 복수의 디지털 필터, 및 DAC를 제1 경로에 통합시키는 단계; 제2 ADC, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 제2의 복수의 디지털 필터, 및 DAC를 제2 경로에 통합시키는 단계; 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 ANR 회로에 의해 지원되는 디지털 필터의 복수의 유형 중에서 선택하는 단계; 사운드를 표시하는 디지털 데이터가 적어도 제1의 복수의 디지털 필터를 통하여 제1 ADC로부터 DAC로 제1 경로를 통해 흐르게 하고, 사운드를 표시하는 디지털 데이터가 적어도 제2의 복수의 디지털 필터를 통하여 제2 ADC로부터 DAC로 제2 경로를 통해 흐르게 하며, 제1 및 제2 경로가 제1 경로를 따르는 제1 장소에서 및 제2 경로를 따르는 제2 장소에서 결합하여 제1 경로 및 제2 경로 둘 다로부터의 디지털 데이터가 DAC로 흐르기 전에 결합되게 하도록, 적어도 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 및 DAC 사이에서의 상호접속을 구성함으로써 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 신호 처리 토폴로지를 채택하는 단계; 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계; 디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 제1 및 제2 경로 중의 적어도 하나의 적어도 일부분을 통하여 흐르는 데이터 전송률을 설정하는 단계; 이어피스에 ANR을 제공하도록 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 및 DAC를 동작시키는 단계; 및 제1 및 제2 경로 중의 적어도 하나의 적어도 일부분을 따르는 디지털 데이터의 전송과 동기하여, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계를 수행하도록 지시된다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. ANR 회로에 있어서, 복수의 디지털 필터 유형을 규정하는 복수의 필터 루틴은 스토리지에 저장되고; 복수의 필터 루틴의 각 필터 루틴은 처리 장치에 의해 실행될 때 처리 장치가 디지털 필터 유형의 필터 계산을 수행하게 하고, 처리 장치가 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 규정하는 복수의 필터 루틴 중의 각 필터 루틴에 기초하여 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터를 실물화(instantiate)하게 하는 명령어 시퀀스를 포함한다. 처리 장치는 제1 및 제2 ADC, 처리 장치에 의해 실물화된 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터 및 DAC 사이에서 디지털 데이터를 직접 전송할 수 있고, 및/또는 처리 장치는 제1 및 제2 ADC의 적어도 부분집합, 처리 장치에 의해 실물화화된 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터의 각 디지털 필터 및 DAC 사이에서 디지털 데이터를 전송하도록 DMA 장치를 동작시킬 수 있다.
ANR 회로는 ANR 회로에 결합된 전원으로부터 이용가능한 전력량이 모니터링 될 수 있게 하는 인터페이스를 또한 포함할 수 있고, 처리 장치는 전원으로부터 이용가능한 전력량을 모니터링하고, 전원으로부터 이용가능한 전력량의 감소에 응답해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경할 수 있으며, 이 변경은 제1 ANR 설정에 의해 규정된 신호 처리 토폴로지의 상호접속, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 디지털 필터의 선택, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수, 및 제1 ANR 설정에 의해 특정된 데이터 전송률 중의 적어도 하나의 변경을 포함한다. 처리 장치는 또한 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드의 특성을 모니터링하고, 특성의 변화에 응답해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경할 수 있으며, 이 변경은 제1 ANR 설정에 의해 규정된 신호 처리 토폴로지의 상호접속, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 디지털 필터의 선택, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수, 및 제1 ANR 설정에 의해 특정된 데이터 전송률 중의 적어도 하나의 변경을 포함한다. 처리 장치는 또한 제1 ADC, 제1의 복수의 디지털 필터, DAC 및 VGA 사이에서 상호접속을 구성하고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 이득 설정으로 VGA를 구성하며, VGA가 제1 및 제2 ADC, 제1 및 제2의 복수의 디지털 필터 및 DAC와 함께 동작하여 이어피스에 ANR을 제공하게 할 수 있고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경시키는 처리 장치는 VGA를 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 이득 설정으로 구성하는 처리 장치를 포함한다. 장치는 ANR 회로의 외부에 있는 외부 처리 장치를 또한 포함할 수 있고, 상기 ANR 회로는 ANR 회로를 외부 처리 장치에 결합하는 인터페이스를 또한 포함하며, ANR 회로의 처리 장치는 외부 처리 장치로부터 ANR 설정의 제2 집합의 수신을 대기하고, ANR 설정의 제2 집합이 외부 처리 장치로부터 인터페이스를 통해 수신된 것에 응답해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하도록 구성된다.
상기 방법에 있어서, ANR 설정에 대한 변경은 예를 들면 사운드 및/또는 ANR의 품질을 전력 소모 감소와 조화시키면서 사운드의 선택된 품질 및/또는 ANR의 선택된 품질을 유지하도록 선택된 방법으로 행하여질 수 있다. 유사하게, 상기 장치에 있어서, 처리 장치는 사운드의 선택된 품질 및/또는 ANR의 선택된 품질을 유지하도록 ANR 설정의 변경을 선택하도록 구성될 수 있고, 처리 장치는 사운드 및/또는 ANR의 품질을 전력 소모의 감소와 조화되게 ANR 설정의 변경을 선택하도록 구성될 수 있다.
예를 들면 개인용 ANR 장치의 ANR 회로에 있어서, 피드백 잡음억제 사운드가 피드백 기준 사운드로부터 발생되는 피드백 ANR 경로, 피드포워드 잡음억제 사운드가 피드포워드 기준 사운드로부터 발생되는 피드포워드 ANR 경로, 및 수정된 패스스루 오디오 사운드가 수신된 패스스루 오디오 사운드로부터 발생되는 패스스루 오디오 경로는 각각 그 기능들을 수행하기 위한 적어도 하나의 필터 블록을 포함하고, 하나 이상의 VGA 및/또는 합산 노드를 포함할 수 있다. 상기 각 경로에 있어서, 각 필터 블록의 필터의 양 및 유형의 선택, 각 필터의 계수 및/또는 계수 값의 비트 사이즈의 선택을 위한 ANR 설정, 및 기타의 ANR 설정은 동적으로 구성가능하고, 이 동적 구성은 적어도 하나 이상의 필터 블록 내에서 하나 이상의 경로를 따르는 디지털 데이터의 하나 이상의 피스의 전송과 동기하여 수행된다.
일 태양에 있어서, 개인용 ANR 장치의 이어피스에서 ANR을 제공하도록 동적으로 구성가능한 ANR 회로를 동작시키는 방법은 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 복수의 디지털 필터를 ANR의 제공과 관련된 디지털 데이터가 ANR 회로 내에서 흐르는 경로를 따라 위치된 필터 블록에 통합시키는 단계와; 각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 ANR 회로에 의해 지원되는 디지털 필터의 복수의 유형 중에서 선택하는 단계와; 각 디지털 필터 사이에서의 상호접속을 구성함으로써 필터 블록 내에서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하는 단계와; 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계와; 디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 디지털 필터 중의 적어도 하나를 통하여 흐르는 데이터 전송률을 설정하는 단계와; ANR 회로가 이어피스에 ANR을 제공하도록 필터 블록을 동작시키는 단계와; 적어도 경로의 일부를 통한 디지털 데이터의 전송과 동기하여, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계를 포함한다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 상기 방법은 전원으로부터 이용가능한 전력량을 모니터링하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 이 경우 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 것은 전원으로부터 이용가능한 전력량의 감소에 응답하여 발생한다. 상기 방법은 디지털 데이터에 의해 표시된 사운드의 특성을 모니터링하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 이 경우 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 것은 상기 특성의 변화에 응답하여 발생하고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하면 구성가능한 ANR 회로에 의해 제공되는 ANR의 정도를 감소시킬 수 있고 구성가능 ANR 회로에 결합된 전원 장치로부터 구성가능 ANR 회로에 의한 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 상기 방법은 또한 ANR 회로에 결합된 외부 처리 장치로부터 ANR 설정의 제2 집합의 수신을 대기하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 것은 ANR 설정의 제2 집합을 외부 처리 장치로부터 수신한 것에 응답하여 발생한다. ANR 회로에 의해 제공되는 ANR은 피드백 기반 ANR을 포함할 수 있고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 것은 적어도 피드백 기반 ANR에서의 불안정성 사례가 검출된 것에 응답하여 발생할 수 있고, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수를 제2 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수로 변경하여 안정성을 회복시키는 것을 포함한다.
ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 것은 제1 ANR 설정에 의해 규정된 필터 블록 토폴로지의 상호접속, 하나의 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터 유형의 선택, 복수의 디지털 필터 중 제1 ANR 설정에 의해 특정된 디지털 필터의 양, 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수, 및 제1 ANR 설정에 의해 특정된 데이터 전송률 중의 적어도 하나의 변경을 포함할 수 있다. ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 것은 선택된 유형의 디지털 필터 중의 하나를 동일한 선택된 유형의 다른 디지털 필터로 교체하는 것을 포함할 수 있고, 이 경우 상기 디지털 필터 중의 하나는 제1 비트 폭의 필터 계수를 지원하고 동작중에 제1 비율로 전력을 소모하며, 상기 다른 디지털 필터는 제1 비트 폭보다 더 좁은 제2 비트 폭의 동일한 필터 계수를 지원하고 동작중에 상기 제1 비율보다 더 낮은 제2 비율로 전력을 소모한다.
ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하는 단계는 합산 노드를 필터 블록에 통합시키는 단계, 및 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 대로 디지털 필터와 합산 노드 사이에 상호접속을 구성하여 합산 노드에서 적어도 2개의 디지털 필터의 출력을 결합하는 단계를 포함할 수 있고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지의 상호접속을 변경하여 합산 노드와 상기 적어도 2개의 디지털 필터 중 하나의 필터를 제거하는 단계를 포함한다. ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하는 단계는 제1 디지털 필터의 출력이 제2 및 제3 디지털 필터의 입력에 결합하여 제1, 제2 및 제3 디지털 필터를 통한 디지털 데이터의 흐름에서 분기를 형성하도록 복수의 디지털 필터 중에서 제1 디지털 필터, 제2 디지털 필터 및 제3 디지털 필터 간에 상호접속을 구성하는 단계를 포함할 수 있고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는 제3 디지털 필터를 제1 및 제2 디지털 필터로부터 분리시키도록 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지의 상호 접속을 변경하는 단계를 포함한다. ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하는 단계는 제1 디지털 필터의 출력이 제2 및 제3 디지털 필터의 입력에 결합하여 제1, 제2 및 제3 디지털 필터를 통한 디지털 데이터의 흐름에서 분기를 형성하도록 복수의 디지털 필터 중에서 제1 디지털 필터, 제2 디지털 필터 및 제3 디지털 필터 간에 상호접속을 구성하는 단계를 포함할 수 있고, 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계는 적어도 제2 및 제3 디지털 필터가 통합되어 선택된 크로스오버 주파수를 가진 크로스오버를 형성하게 하는 계수로 제2 및 제3 디지털 필터를 구성하는 단계를 포함하며, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는 크로스오버 주파수를 변경하도록 제2 및 제3 디지털 필터의 필터 계수를 구성하는 단계를 포함한다.
일 태양에 있어서, 장치는 ANR 회로를 포함하고, ANR 회로는 ADC, DAC, 처리 장치, 및 명령어 시퀀스를 저장한 스토리지를 포함한다. 처리 장치에 의해 명령어 시퀀스가 실행될 때, 처리 장치는 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 복수의 디지털 필터를 ANR의 제공과 관련된 디지털 데이터가 ANR 회로 내에서 흐르는 ADC로부터 DAC로 연장하는 경로를 따라 위치된 필터 블록에 통합시키고; 각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 ANR 회로에 의해 지원되는 디지털 필터의 복수의 유형 중에서 선택하고; 각 디지털 필터 사이에 상호접속을 구성함으로써 필터 블록 내에서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하고; 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하고; 디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 적어도 하나의 디지털 필터를 통하여 흐르는 데이터 전송률을 설정하고; DAC를 통하여 ANR 회로에서 출력된 아날로그 신호에 의해 표시되는 잡음억제 사운드를 유도하기 위해 ADC를 통하여 ANR 회로에서 수신된 아날로그 신호에 의해 표시되는 기준 사운드를 이용하여 ANR 회로가 ANR을 제공하도록 ADC, 필터 블록 및 DAC를 동작시키고; 적어도 경로의 일부분을 통한 디지털 데이터의 전송과 동기하여, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경시키도록 구성된다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 장치에 있어서, 복수의 필터 루틴은 복수의 디지털 필터 유형을 규정하는 스토리지에 저장되고; 복수의 필터 루틴의 각 필터 루틴은 처리 장치에 의해 실행될 때 처리 장치가 디지털 필터 유형의 필터 계산을 수행하게 하는 명령어 시퀀스를 포함하며; 처리 장치는 복수의 디지털 필터를 통합하고, ANR 설정의 제1 집합에 의해 각 디지털 필터에 대해 특정된 디지털 필터의 유형에 따라서 복수의 필터 루틴으로부터 선택된 필터 루틴에 기초하여 적어도 각 디지털 필터를 실물화화함으로써 각 디지털 필터에 대한 디지털 필터 유형을 선택하며; 필터 블록 토폴로지를 채택하고 적어도 디지털 데이터가 ADC, 디지털 필터 및 DAC 사이에서 전송되게 함으로써 ADC, 필터 블록 및 DAC를 동작시키도록 또한 지시된다. 처리 장치는 디지털 데이터를 ADC, 디지털 필터 및 DAC 사이에서 직접 전송할 수 있고, 및/또는 처리 장치는 디지털 데이터를 ADC의 적어도 부분집합, 디지털 필터 및 DAC 사이에서 전송하도록 DMA 장치를 동작시킬 수 있다. ANR 회로는 ANR 회로에 결합된 전원으로부터 이용가능한 전력량이 모니터링 될 수 있게 하는 인터페이스를 또한 포함할 수 있고, 처리 장치는 전원으로부터 이용가능한 전력량을 모니터링하고, 전원으로부터 이용가능한 전력량의 감소에 응답해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하도록 또한 지시될 수 있다. 장치는 ANR 회로의 외부에 있는 외부 처리 장치를 또한 포함할 수 있고, 상기 ANR 회로는 ANR 회로를 외부 처리 장치에 결합하는 인터페이스를 또한 포함하며, 처리 장치는 외부 처리 장치로부터 ANR 설정의 제2 집합의 수신을 대기하고, ANR 설정의 제2 집합이 외부 처리 장치로부터 인터페이스를 통해 수신된 것에 응답해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하도록 또한 지시된다.
처리 장치는 또한 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드의 특성을 모니터링하고, 특성의 변화에 응답해서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하도록 지시될 수 있다. 처리 장치는 적어도 선택된 유형의 디지털 필터 중의 하나를 동일한 선택된 유형의 다른 디지털 필터로 교체함으로써 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경시키도록 또한 지시될 수 있고, 이 경우 디지털 필터 중의 하나는 제1 비트 폭의 필터 계수를 지원하고 동작중에 제1 비율로 전력을 소모하며, 상기 다른 디지털 필터는 제1 비트 폭보다 더 좁은 제2 비트 폭의 동일한 필터 계수를 지원하고 동작중에 상기 제1 비율보다 더 낮은 제2 비율로 전력을 소모한다. 처리 장치는 디지털 데이터가 디지털 필터의 입력에 클럭이 맞추어지고 제1 데이터 전송률로 디지털 필터의 출력에 클럭이 맞추어지지 않는 제1 데이터 전송률을 적어도 설정함으로써 디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 디지털 필터 중의 적어도 하나를 통하여 흐르는 데이터 전송률을 제1 데이터 전송률로 설정하고; 디지털 데이터가 디지털 필터의 출력에 클럭이 맞추어지지 않는 제2 데이터 전송률을 적어도 설정하고 제1 데이터 전송률과 제2 데이터 전송률 사이에서 변환하도록 디지털 필터의 계수를 설정함으로써 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경시키도록 또한 지시될 수 있다. 여기에서, 제2 데이터 전송률은 제1 데이터 전송률과 다르다.
각각의 지연 요소 및 가중 요소에서 컨버터블 필터를 구현하는 장치 및 방법은 상이한 전력 도체(power donductor)를 통하여 전력이 공급되고, 이것에 의해 상이한 전력 도체에 선택적으로 전력을 공급함으로써 컨버터블 필터를 다른 유형의 디지털 필터로서 동작하도록 동적으로 구성할 수 있다.
다른 태양에 있어서, 컨버터블 필터는 제1 지연 요소; 제1 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 제로를 도입할 수 있도록 제1 지연 요소에 결합된 제1 가중 요소; 전력을 제1 지연 요소와 제1 가중 요소에 전달하도록 제1 지연 요소 및 제1 가중 요소에 결합된 제1 전력 도체; 제2 지연 요소; 제2 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 폴(pole)을 도입할 수 있도록 제2 지연 요소에 결합된 제2 가중 요소; 및 디지털 필터가 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 제2 전력 도체를 통하여 전력을 공급하지 않음으로써 FIR 필터로서, 또는 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 제2 전력 도체를 통하여 전력을 공급함으로써 IIR 필터로서 동적으로 구성될 수 있게 하기 위해, 전력이 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 선택적으로 공급되게끔 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 전력을 전달하도록 제2 지연 요소 및 제2 가중 요소에 결합된 제2 전력 도체를 포함한다.
구현예는 하기 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 컨버터블 필터는 제1 전력 도체에 결합된 제3 지연 요소; 제1 전력 도체에 결합되고 제3 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 다른 제로를 도입할 수 있도록 제3 지연 요소에 결합된 제3 가중 요소; 제2 전력 도체에 결합된 제4 지연 요소; 및 제2 전력 도체에 결합되고, 제4 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 다른 폴을 도입할 수 있도록 및 전력이 제2 전력 도체를 통하여 제2 및 제4 지연 요소와 제2 및 제4 가중 요소에 공급될 때 컨버터블 필터가 바이쿼드 필터(biquad filter)로서 동작할 수 있도록 제4 지연 요소에 결합된 제4 가중 요소를 또한 포함할 수 있다.
대안적으로, 컨버터블 필터는 제3 지연 요소; 제3 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 다른 제로를 도입할 수 있도록 제3 지연 요소에 결합된 제3 가중 요소; 및 전력이 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 선택적으로 공급되어 디지털 필터가 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급하지 않음으로써 저차(lower order) 필터로서, 또는 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급함으로써 고차 필터로서 동적으로 구성될 수 있게 하기 위해, 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 전력을 전달하도록 제3 지연 요소 및 제3 가중 요소에 결합된 제3 전력 도체를 또한 포함할 수 있다. 컨버터블 필터는 제3 전력 도체에 결합된 제4 지연 요소; 제3 전력 도체에 결합되고, 제4 지연 요소와 협력하여 디지털 필터가 제4 지연 요소와 제4 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급하지 않음으로써 저차 필터로서, 또는 제4 지연 요소와 제4 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급함으로써 고차 필터로서 동적으로 구성될 수 있도록 제4 지연 요소에 결합된 제4 가중 요소를 또한 포함할 수 있다.
다른 태양으로서, 디지털 필터를 동적으로 구성하는 방법은 디지털 필터가 복수의 디지털 필터 유형 중 임의의 하나의 유형으로 동작하도록 디지털 필터의 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 선택적으로 공급하는 단계를 포함한다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 서로 협력하여 변환에 폴을 도입하도록 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소가 디지털 필터 내에서 결합될 수 있고, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 공급함으로써 디지털 필터가 IIR 필터로서 동작할 수 있게 하고, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 공급하지 않음으로써 디지털 필터가 변환에 폴을 도입할 수 없게 할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 공급함으로써 디지털 필터가 바이쿼드 필터로서 동작할 수 있게 하고, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 공급하지 않음으로써 디지털 필터가 단지 2개의 탭을 가진 FIR 필터로서 동작하도록 제한할 수 있다. 대안적으로, 서로 협력하여 변환에 제로를 도입하도록 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소가 디지털 필터 내에서 결합될 수 있고, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 공급함으로써 디지털 필터가 고차 FIR 필터로서 동작할 수 있게 하고, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 공급하지 않음으로써 디지털 필터가 저차 FIR 필터로서 동작하도록 제한할 수 있다.
다른 태양에 있어서, 개인용 ANR 장치의 이어피스에 ANR을 제공하도록 동적으로 구성가능한 ANR 회로를 동작시키는 방법은 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 복수의 디지털 필터를 ANR의 공급과 관련된 디지털 데이터가 ANR 회로 내에서 흐르게 하는 경로를 따라 위치된 필터 블록에 통합하는 단계와; 각 디지털 필터 사이에 상호접속을 구성함으로써 필터 블록 내에서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하는 단계와; 각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을 ANR 회로에 의해 지원되는 복수의 디지털 필터 유형 중에서 선택하는 단계와; 각 디지털 필터에 대해 특정된 디지털 필터 유형으로서 동작하게끔 각 디지털 필터를 구성하도록 각 디지털 필터의 전력 도체를 구성하는 단계를 포함한다.
구현예는 하기의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이것들로 제한되는 것은 아니다. 상기 방법은 각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계와, 디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 적어도 하나의 디지털 필터를 통하여 흐르는 데이터 전송률을 설정하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 ANR 회로가 이어피스에 ANR을 제공할 수 있도록 필터 블록을 동작시키는 단계와, 경로의 적어도 일부분을 통한 디지털 데이터의 전송과 동기하여 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 더 나아가, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을 ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지의 상호접속; 하나의 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터 유형의 선택; 복수의 디지털 필터에 대해 제1 ANR 설정에 의해 특정된 디지털 필터의 양; 및 제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수; 및 제1 ANR 설정에 의해 특정된 데이터 전송률 중에서 적어도 하나를 변경하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 상기 디지털 필터 유형의 선택을 변경하는 단계는 하나의 디지털 필터의 전력 도체를 구성하였던 디지털 필터의 이전 유형과는 다른 디지털 필터 유형으로서 동작하게끔 하나의 필터를 구성하도록 복수의 디지털 필터 중 하나의 디지털 필터의 전력 도체를 구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 이하의 실시예의 설명 및 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 개인용 ANR 장치의 구현예의 일부를 보인 블록도이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1의 개인용 ANR 장치의 가능한 물리적 구성을 보인 도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 개인용 ANR 장치의 ANR 회로의 가능한 내부 구성을 보인 도이다.
도 4a 내지 도 4g는 도 1의 개인용 ANR 장치의 ANR 회로에 의해 채택될 수 있는 가능한 신호 처리 토폴로지를 보인 도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 1의 개인용 ANR 장치의 ANR 회로에 의해 채택될 수 있는 가능한 필터 블록 토폴로지를 보인 도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 1의 개인용 ANR 장치의 ANR 회로에 의해 채택될 수 있는 트리플 버퍼링의 가능한 변형예를 보인 도이다.
도 7a는 도 3a의 내부 구성의 가능한 추가적인 부분을 보인 도이다.
도 7b는 도 3b의 내부 구성의 가능한 추가적인 부분을 보인 도이다.
도 8은 도 1의 개인용 ANR 장치의 ANR 회로에 의해 채택될 수 있는 가능한 부트 로딩 시퀀스의 흐름도이다.
도 9a는 도 1의 개인용 ANR 장치의 ANR 회로의 ADC의 가능한 내부 구성을 보인 도이다.
도 9b는 도 4a 내지 도 4g에 도시한 임의의 신호 처리 토폴로지의 가능한 추가적인 부분을 보인 도이다.
도 10a 및 도 10b는 도 4a 내지 도 4g에 도시한 임의의 신호 처리 토폴로지의 가능한 추가적인 부분을 보인 도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 3a에 도시한 내부 구성에 통합될 수 있는 컨버터블 필터의 변형예를 보인 도이다.
도 12는 도 11a 또는 도 11b에 도시한 컨버터블 필터의 하나 이상의 변형예를 이용한 도 5a의 필터 블록 토폴로지의 가능한 변형예를 보인 도이다.
여기에서 설명하는 발명 및 청구되는 발명은 매우 다양한 개인용 ANR 장치, 즉 적어도 하나의 사용자 귀 부근에 사용자에 의해 적어도 부분적으로 착용되어 상기 적어도 하나의 귀에 ANR 기능을 제공하도록 구성된 장치에 적용가능한 것으로 의도된다. 비록, 헤드폰, 양방향 통신 헤드셋, 이어폰, 이어버드(earbud), 무선 헤드셋("이어세트"라고도 함) 및 귀 보호기와 같은 개인용 ANR 장치의 각종 특수한 구현예를 상세히 설명하지만, 이러한 상세한 구현예의 설명은 예를 사용함으로써 발명의 이해를 쉽게 하기 위한 것이고, 명세서의 범위 또는 청구 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 점에 주목하여야 한다.
여기에서 설명하는 발명 및 청구되는 발명은 양방향 오디오 통신 또는 일방향 오디오 통신(즉, 다른 장치에 의해 전자적으로 제공된 오디오의 음향 출력)을 제공하는 개인용 ANR 장치, 또는 통신을 전혀 제공하지 않는 개인용 ANR 장치에 적용가능한 것으로 의도된다. 여기에서 설명하는 발명 및 청구되는 발명은 다른 장치에 무선으로 접속된 개인용 ANR 장치, 전기적 및/또는 광학적으로 전도성인 케이블을 통하여 다른 장치에 접속된 개인용 ANR 장치, 또는 임의의 다른 장치에 전혀 접속되지 않은 개인용 ANR 장치에 적용가능한 것으로 의도된다. 여기에서 설명하는 발명 및 청구되는 발명은 비제한적인 예를 들자면, 1개 또는 2개의 이어피스를 가진 헤드폰, 머리 위에 쓰는 헤드폰, 목 뒤에 감는 헤드폰, 헤드셋(즉, 이어세트), 단일 이어폰 또는 이어폰 쌍뿐만 아니라, 오디오 통신 및/또는 귀 보호를 위해 1개 또는 2개의 이어피스를 구비한 모자 또는 헬멧을 비롯해서, 사용자의 한쪽 귀 또는 양쪽 귀 부근에 착용되도록 구성된 물리적 구성을 가진 개인용 ANR 장치에 적용가능한 것으로 의도된다. 여기에서 설명하는 발명 및 청구되는 발명을 적용할 수 있는 개인용 ANR 장치의 다른 물리적 구성은 이 기술에 숙련된 사람에게는 명백할 것이다.
개인용 ANR 장치 외에도, 여기에서 설명하고 청구되는 발명은 비제한적인 예를 들자면, 전화 부스, 자동차 정류장 등과 같이 사람이 서 있거나 앉아있는 비교적 좁은 공간에서 ANR을 제공하는 것에까지 적용할 수 있다.
도 1은 사용자에 의해 착용되어 적어도 사용자의 한쪽 귀 부근에서 능동 잡음 저감(ANR)을 제공하도록 구성된 개인용 ANR 장치(1000)의 블록도이다. 뒤에서 자세히 설명하는 것처럼, 개인용 ANR 장치(1000)는 다수의 물리적 구성 중 임의의 구성을 가질 수 있으며, 그 가능한 일부 구성이 도 2a 내지 도 2f에 도시되어 있다. 이러한 물리적 구성 중의 일부는 사용자의 한쪽 귀에만 ANR을 제공하는 단일 이어피스(100)를 구비하고, 다른 일부는 사용자의 양쪽 귀에 ANR을 제공하는 한 쌍의 이어피스(100)를 구비한다. 그러나, 설명의 간편성을 위해, 도 1에서는 단일 이어피스(100)만을 도시하고 이것에 대하여 설명하겠다. 뒤에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 개인용 ANR 장치(1000)는 아마도 패스스루 오디오를 제공하는 것 외에, 피드백 기반 ANR 및 피드포워드 기반 ANR 중의 어느 하나 또는 둘 다를 제공할 수 있는 적어도 하나의 ANR 회로(2000)를 포함한다. 도 3a 및 도 3b는 적어도 부분적으로 동적으로 구성가능한 ANR 회로(2000)의 가능한 2개의 내부 구성을 보인 것이다. 또한 도 4a 내지 도 4e는 몇 개의 가능한 신호 처리 토폴로지를 보인 것이고, 도 5a 내지 도 5e는 ANR 회로(2000)가 채택되도록 동적으로 구성될 수 있는 몇 개의 가능한 필터 블록 토폴로지를 보인 것이다. 또한, 피드백 기반 ANR 및 피드포워드 기반 ANR 중의 어느 하나 또는 둘 다의 제공은 각 이어피스(100)의 구조에 의해 제공되는 적어도 일부 수동 잡음 저감(PNR) 정도에 추가적인 것이다. 더 나아가, 도 6a 내지 도 6c는 신호 처리 토폴로지, 필터 블록 토폴로지 및/또는 다른 ANR 설정을 동적으로 구성할 때 사용될 수 있는 트리플 버퍼링의 각종 형태를 보인 것이다.
각 이어피스(100)는 공동(cavity)(112)을 가진 케이싱(110)을 포함하며, 상기 공동(112)은 케이싱(110)에 의해서 및 사용자 귀에 사운드를 음향적으로 출력하도록 케이싱 내에 배치된 음향 구동기(190)의 적어도 일부에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 이러한 음향 구동기(190) 배치 방법은 음향 구동기(190)에 의해 공동(112)으로부터 분리되는 케이싱(110) 내의 다른 공동(119)을 부분적으로 한정한다. 케이싱(110)은 공동(112)에 대한 개구 주변에 형성된 이어 커플링(115)을 지지하는데, 상기 이어 커플링(115)은 이어 커플링(115)을 관통하여 형성되고 공동(112)에 대한 개구와 통신하는 통로(117)를 갖는다. 일부 구현예에서는 심미적인 이유로 및/또는 케이싱(110) 내의 컴포넌트들이 손상되지 않도록 보호하기 위해서 음향적으로 투명한 스크린, 그릴 또는 다른 형태의 다공성 패널(도시 생략됨)이 공동 및/또는 통로(117)가 잘 보이지 않게 하는 방식으로 통로(117) 내에 또는 통로 근처에 배치될 수 있다. 이어피스(100)가 사용자의 한쪽 귀 부근에 사용자에 의해 착용된 때, 통로(117)는 공동(112)을 귀의 이도(ear canal)에 음향적으로 결합하고, 이어 커플링(115)은 귀의 일부와 결합하여 그들 사이에 적어도 약간의 음향 밀봉을 형성한다. 이 음향 밀봉은 케이싱(110), 이어 커플링(115) 및 이도를 둘러싸는 사용자 머리부분(귀의 일부를 포함함)이 서로 협력하여 공동(112), 통로(117) 및 이도가 케이싱(110)의 외부 환경 및 사용자의 머리로부터 적어도 어느 정도까지 음향적으로 격리시켜서 어느 정도의 PNR을 제공한다.
일부 변형예에서, 공동(119)은 하나 이상의 음향 포트(이들 중 하나만이 도시되어 있음)를 통해 케이싱(110)의 외부 환경에 결합될 수 있고, 상기 음향 포트는 이 기술에 숙련된 사람이라면 쉽게 인식할 수 있는 방식으로 음향 구동기(190)에 의한 사운드의 음향 출력 특성을 향상시키기 위해 선택된 가청 주파수 범위로 그들의 치수에 의해 각각 동조된다. 또한, 일부 변형예에서는 하나 이상의 동조된 포트(도시 생략됨)가 공동(112, 119)과 결합하고, 및/또는 공동(112)을 케이싱(110) 외부의 환경에 결합할 수 있다. 비록 구체적으로 도시하지는 않았지만, 스크린, 그릴 또는 다른 다공성 또는 섬유질 구조가 하나 이상의 상기 포트 내에 배치되어 부스러기 또는 다른 오염물질이 통과하는 것을 방지하고 및/또는 선택된 정도의 음향 관통 저항을 제공할 수 있다.
피드포워드 기반 ANR을 제공하는 구현예에 있어서, 피드포워드 마이크로폰(130)은 케이싱(110)의 외부 환경에 음향적으로 접근가능한 방식으로 케이싱(110)의 외부에(또는 개인용 ANR 장치(1000)의 어떤 다른 부분에) 배치된다. 피드포워드 마이크로폰(130)의 이러한 외부 배치는 피드포워드 마이크로폰(130)이 개인용 ANR 장치(1000)에 의해 제공되는 임의의 PNR 또는 ANR 형성 효과없이 케이싱(110)의 외부 환경에서 음향 잡음원(9900)에 의해 방출된 것과 같은 외부 잡음 사운드를 검출할 수 있게 한다. 피드포워드 기반 ANR 분야에 익숙한 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 이러한 사운드는 피드포워드 잡음억제 사운드(anti-noise sound)를 유도하고 그 다음에 음향 구동기(190)에 의해 공동(112) 내로 음향적으로 출력하는 기준으로서 사용된다. 피드포워드 잡음억제 사운드의 유도는 개인용 ANR 장치(1000)에 의해 제공된 PNR의 특성, 피드포워드 마이크로폰(130)과 관련한 음향 구동기(190)의 특성 및 위치, 및/또는 공동(112) 및/또는 통로(117)의 음향 특성을 고려한다. 피드포워드 잡음억제 사운드는 적어도 사운드를 감쇠시키는 감산 방식으로 공동(112), 통로(117) 및/또는 이도에 진입할 수 있는 음향 잡음원(9900)의 잡음 사운드와 음향적으로 상호작용하도록 계산된 진폭 및 타임 시프트를 가지고 음향 구동기(190)에 의해 음향적으로 출력된다.
피드백 기반 ANR을 제공하는 구현예에 있어서, 피드백 마이크로폰(120)은 공동(112) 내에 배치된다. 피드백 마이크로폰(120)은 공동(112)의 개구부 및/또는 통로(117) 부근에 밀접하게 배치되어 이어피스(100)가 사용자에 의해 착용될 때 이도의 입구에 근접하게 배치되게 한다. 피드백 마이크로폰(120)에 의해 검출된 사운드는 피드백 잡음억제 사운드를 유도하고 그 다음에 음향 구동기(190)에 의해 공동(112) 내로 음향적으로 출력하는 기준으로서 사용된다. 피드백 잡음억제 사운드의 유도는 피드백 마이크로폰(120)과 관련한 음향 구동기(190)의 특성 및 위치, 및/또는 공동(112) 및/또는 통로(117)의 음향 특성을 고려할 뿐만 아니라 피드백 기반 ANR을 제공함에 있어서의 안정성 향상을 고려한다. 피드백 잡음억제 사운드는 적어도 사운드를 감쇠시키는 감산 방식으로 공동(112), 통로(117) 및/또는 이도에 진입할 수 있는(및 어떠한 PNR로도 감쇠되지 않았던) 음향 잡음원(9900)의 잡음 사운드와 음향적으로 상호작용하도록 계산된 진폭 및 타임 시프트를 가지고 음향 구동기(190)에 의해 음향적으로 출력된다.
개인용 ANR 장치(1000)는 이어피스(100)에 ANR 회로(2000)가 일대일 대응하도록 개인용 ANR 장치(1000)의 각 이어피스(100)와 관련된 하나의 ANR 회로(2000)를 또한 포함한다. 각 ANR 회로(2000)의 일부 또는 실질적으로 전부는 그 관련 이어피스(100)의 케이싱 내에 배치된다. 대안적으로 및/또는 추가적으로, 각 ANR 회로(2000)의 일부 또는 실질적으로 전부는 개인용 ANR 장치(1000)의 다른 부분 내에 배치될 수 있다. ANR 회로(2000)와 관련된 이어피스(100)에 피드백 기반 ANR 및 피드포워드 기반 ANR 중의 하나만 제공되는지 또는 둘 다가 제공되는지에 따라서, ANR 회로(2000)는 피드백 마이크로폰(120) 및 피드포워드 마이크로폰(130) 중의 하나에 결합되거나 또는 둘 다에 각각 결합된다. ANR 회로(2000)는 잡음억제 사운드의 음향 출력을 야기하도록 음향 구동기(190)에 또한 결합된다.
패스스루 오디오를 제공하는 일부 구현예에 있어서, ANR 회로(2000)는 오디오 소스(9400)에 또한 결합되어 오디오 소스(9400)로부터 패스스루 오디오를 수신하고 음향 구동기(190)에 의해 음향적으로 출력되게 한다. 음향 잡음원(9900)에 의해 방출되는 잡음 사운드와는 다르게 패스스루 오디오는 개인용 ANR 장치(1000)의 사용자가 청취를 희망하는 오디오이다. 사실, 사용자는 개인용 ANR 장치(1000)를 착용함으로써 음향 잡음 사운드의 침입없이 패스스루 오디오를 청취할 수 있다. 패스스루 오디오는 녹음된 오디오, 전송된 오디오, 또는 사용자가 청취를 희망하는 각종 다른 형태의 임의의 오디오의 재생일 수 있다. 일부 구현예에서, 오디오 소스(9400)는 비제한적인 예로서 일체형 오디오 재생 컴포넌트 또는 일체형 오디오 수신기 컴포넌트일 수 있는 개인용 ANR 장치(1000)에 포함될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 개인용 ANR 장치(1000)는 무선으로 또는 전기적 또는 광학적 전도성 케이블을 통해 오디오 소스(9400)에 결합되는 능력이 있으며, 여기에서 오디오 소스(9400)는 개인용 ANR 장치(1000)와는 완전히 별도의 장치이다(예를 들면, CD 플레이어, 디지털 오디오 파일 플레이어, 셀폰 등).
다른 구현예에 있어서, 패스스루 오디오는 개인용 ANR 장치(1000)의 사용자에 의해 생성된 음성 사운드를 검출하기 위해 통신 마이크로폰(140)이 설치된 양방향 통신에서 사용되는 각종 개인용 ANR 장치(1000)에 통합된 통신 마이크로폰(140)으로부터 수신된다. 그러한 구현예에 있어서, 사용자에 의해 생성된 음성 사운드의 감쇠된 또는 다른 방식으로 수정된 형태가 통신 측음(sidetone)으로서 사용자의 한쪽 귀 또는 양쪽 귀에 음향적으로 출력되어 사용자가 개인용 ANR 장치(1000)를 착용하지 않고 그들 자신의 목소리를 정상적으로 듣는 방법과 실질적으로 유사한 방법으로 그들 자신의 목소리를 들을 수 있게 한다.
적어도 ANR 회로(2000)의 동작을 지원하기 위해, 개인용 ANR 장치(1000)는 스토리지 장치(170), 전원(180) 및/또는 처리 장치(도시 생략됨) 중의 하나 또는 둘 다를 또한 포함할 수 있다. 뒤에서 자세히 설명하는 바와 같이, ANR 회로(2000)는 스토리지 장치(170)에 액세스하여(아마도 디지털 직렬 인터페이스를 통해) 피드백 기반 ANR 및/또는 피드포워드 기반 ANR을 구성하기 위한 ANR 설정을 획득할 수 있다. 역시 뒤에서 더 자세히 설명하는 바와 같이, 전원(180)은 제한된 용량의 전력 저장 장치(예를 들면 배터리)일 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1의 개인용 ANR 장치(1000)로 채택될 수 있는 각종의 가능한 물리적 구성을 보인 것이다. 위에서 설명한 것처럼, 개인용 ANR 장치(1000)의 다른 구현예는 1개 또는 2개의 이어피스(100)를 가질 수 있고, 각 이어피스(100)가 사용자 귀 부근에 위치되게 하는 방식으로 사용자의 머리 위에 또는 주변에 착용되도록 구성된다.
도 2a는 각각 귀덮개(earcup) 모양으로 형성되고 헤드밴드(headband)(102)로 연결된 한 쌍의 이어피스(100)를 가진 개인용 ANR 장치(1000)의 "머리 위 장착형"(over-the-head) 물리적 구성(1500a)을 보인 것이다. 그러나, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 물리적 구성(1500a)의 다른 변형예는 헤드밴드(102)에 연결된 단지 하나의 이어피스(100)만을 가질 수 있다. 물리적 구성(1500a)의 또다른 변형예는 헤드밴드(102)를 사용자의 머리 뒤에서 및/또는 사용자의 목 뒤에서 그 주변에 착용되도록 구성된 다른 밴드로 교체할 수 있다.
물리적 구성(1500a)에 있어서, 각 이어피스(100)는 전형적인 인간의 귀의 귓바퀴와 관련한 그들의 사이즈에 따라서 "귀위"(on-ear)(일반적으로 "귀 덮기 구조"(supra-aural)라고도 부름)형 또는 "귀주변"(around-ear)(일반적으로 "귀 감싸기 구조"(circum-aural)라고도 부름)형의 귀덮개일 수 있다. 위에서 설명한 것처럼, 각 이어피스(100)는 내측에 공동(112)이 형성된 케이싱(110)을 구비하고, 케이싱(110)은 이어 커플링(115)을 지지한다. 이 물리적 구성에 있어서, 이어 커플링(115)은 공동(112) 내측으로 개구의 주변을 둘러싸는 가요성 쿠션(예를 들면, 링 모양)의 형상으로 되어 있고, 공동(112)과 통하는 통로(117)가 관통되어 형성되어 있다.
이어피스(100)가 귀 상부형(over-the-ear) 귀덮개로서 착용되도록 구성된 경우에, 케이싱(110)과 이어 커플링(115)은 실질적으로 사용자 귀의 귓바퀴 주변과 협력한다. 따라서, 이러한 각종의 개인용 ANR 장치(1000)가 정확하게 착용된 때, 헤드밴드(102)와 케이싱(110)은 귓바퀴가 실질적으로 보이지 않도록 숨겨지게 귓바퀴 주변에서 사용자 머리의 측면부에 대하여 이어 커플링(115)을 압착하도록 협력한다. 이어피스(100)가 귀위형(on-ear) 귀덮개로서 착용되도록 구성된 경우, 케이싱(110)과 이어 커플링(115)은 관련된 이도의 입구를 둘러싸는 귓바퀴의 주변부 위에 놓이도록 협력한다. 따라서, 정확하게 착용된 때, 헤드밴드(102)와 케이싱(110)은 귓바퀴의 주변부가 눈에 보이게 남겨지는 방식으로 귓바퀴 주변부에 대하여 이어 커플링(115)을 압착하도록 협력한다. 귓바퀴의 주변부에 대하여 또는 귓바퀴를 둘러싸는 머리 측면부에 대한 이어 커플링(115)의 가요성 물질의 압착은 이도를 통로(117)를 통하여 공동(112)과 음향적으로 결합되게 하고 PNR을 제공할 수 있도록 위에서 설명한 음향 밀봉을 형성하게 한다.
도 2b는 물리적 구성(1500a)과 실질적으로 유사하지만 이어피스(100) 중의 하나가 마이크로폰 가동암(142)을 통해 케이싱(110))에 연결된 통신 마이크로폰(140)을 추가로 구비한 다른 예의 머리 위 장착형 물리적 구성(1500b)을 보인 것이다. 이러한 특수한 구성의 이어피스(100)가 정확하게 장착된 때, 마이크로폰 가동암(142)은 사용자의 입으로부터 음향적으로 출력된 음성 사운드를 검출하도록 사용자의 입에 더 가까이 통신 마이크로폰(140)을 위치시키도록 케이싱(110)으로부터 사용자의 볼(cheek) 부분과 대략 나란하게 연장한다. 그러나, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 물리적 구성(1500b)의 다른 변형예는 통신 마이크로폰(140)이 케이싱(110)에 더 직접적으로 배치되고 마이크로폰 가동암(142)이 사용자의 입 부근의 일단부에서 및 통신 마이크로폰(140) 부근의 타단부에서 열려있는 중공관(hollow tube)으로 되어 있어서 사용자 입 부근으로부터의 사운드가 통신 마이크로폰(140) 부근으로 전달되게 하는 구성으로 될 수 있다.
도 2b는 또한 개인용 ANR 장치(1000)의 물리적 구성(1500b)의 또다른 변형예에서 마이크로폰 가동암(142)과 통신 마이크로폰(140)을 구비하는 단지 하나의 이어피스(100)를 포함하는 구성이 가능하다는 것을 명확히 하기 위해 이어피스(100) 중의 다른 하나를 점선으로 도시하였다. 이러한 다른 변형예에 있어서, 헤드밴드(102)는 여전히 존재하고 사용자의 머리 위에 착용되는 구조이다.
도 2c는 개인용 ANR 장치(1000)의 "귓속"(in-ear)형(일반적으로 "귓속"(intra-aural)형이라고도 부름) 물리적 구성(1500c)을 보인 것으로, 귓속 이어폰 형태로 각각 구성되고 코드에 의해 및/또는 전기적 또는 광학적 전도성 케이블(도시 생략됨)에 의해 연결될 수도 있고 연결되지 않을 수도 있는 한 쌍의 이어피스(100)를 구비한다. 그러나, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 물리적 구성(1500c)의 다른 변형예는 단지 하나의 이어피스(100)만을 구비할 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 각 이어피스(100)는 개방 공동(112)이 형성된 케이싱(110)을 구비하고, 케이싱(110)은 이어 커플링(115)을 지지한다. 이 물리적 구성에 있어서, 이어 커플링(115)은 공동(112)과 이어지는 통로(117)를 형성하는 실질적으로 중공관 형상으로 되어 있다. 일부 구현예에 있어서, 이어 커플링(115)은 케이싱(110)과 다른 물질(예를 들면 케이싱(110)을 형성하는 물질보다 더 유연성이 있는 물질)로 형성되고, 다른 구현예에 있어서 이어 커플링(115)은 케이싱(110)과 일체로 형성된다.
케이싱(110) 부분 및/또는 이어 커플링(115) 부분은 사용자 귀의 외이(concha) 및/또는 이도와 맞물리도록 협력하여 공동(112)을 이어 커플링(115)을 통하여 이도와 음향적으로 결합시키는 방향으로 케이싱(110)이 이도의 입구 부근에 놓여지게 한다. 따라서, 이어피스(100)가 적절하게 배치되었을 때, 이도의 입구가 실질적으로 막혀서(plugged) PNR을 제공할 수 있는 위에서 설명한 음향 밀봉을 생성한다.
도 2d는 개인용 ANR 장치(1000)의 다른 귓속형 물리적 구성(1500d)을 보인 것으로 물리적 구성(1500c)과 대략 유사하지만 이어피스(100) 중의 하나가 한쪽 귀 헤드셋(가끔은 "이어세트"라고도 부름)의 형태로 되어 있고, 추가적으로 통신 마이크로폰(140)이 케이싱(110)에 설치되어 있다. 이어피스(100)가 정확하게 착용되었을 때, 통신 마이크로폰(140)은 일반적으로 사용자에 의해 생성된 음성 사운드를 검출하도록 선택된 방식으로 사용자의 입 부근을 향하여 지향된다. 그러나, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 물리적 구성(1500d)의 다른 변형예는 사용자 입 부근으로부터의 사운드가 관(도시 생략됨)을 통하여 통신 마이크로폰(140)으로 전달되게 하는 구성, 또는 통신 마이크로폰(140)이 케이싱(110)에 연결된 가동암(도시 생략됨)에 배치되고 통신 마이크로폰(140)이 사용자 입 부근에 위치하게 하는 구성도 가능하다.
비록 도 2d에서는 구체적으로 도시하지 않았지만, 통신 마이크로폰(140)을 구비한 물리적 구성(1500d)의 도시된 이어피스(100)는 귓속 이어폰의 형상을 가진 다른 이어피스(예를 들면 도 2c에 도시한 이어피스 중 하나와 같은 것)를 수반할 수도 수반하지 않을 수도 있고, 상기 다른 이어피스는 코드 또는 전도성 케이블(역시 도시 생략됨)을 통해 도 2d에 도시한 이어피스(100)에 연결될 수도 연결되지 않을 수도 있다.
도 2e는 개인용 ANR 장치(1000)의 양방향 통신 핸드셋 물리적 구성(1500e)을 보인 것으로, 이 구성은 케이싱(110)이 핸드셋의 케이싱이 되도록 핸드셋의 받침대(rest)와 일체로 형성된 단일 이어피스(100)를 구비하고, 이어피스(100)는 함께 쌍을 이루는 크래들 베이스(cradle base)에 전도성 케이블(도시 생략됨)에 의해 접속될 수도 접속되지 않을 수도 있다. 물리적 구성(1500a, 1500b) 중 어느 하나의 귀 위(on-the-ear) 변형예의 이어피스(100)와는 다른 방식으로, 물리적 구성(1500e)의 이어피스(100)는 통로(117)가 이도에 공동(112)을 음향적으로 결합시키도록 귓바퀴에 대하여 압착되도록 구성된 이어 커플링(115)의 형태를 갖는다. 각종의 가능한 구현예에 있어서, 이어 커플링(115)은 케이싱(110)과 다른 물질로 형성될 수 있고, 또는 케이싱(110)과 일체로 형성될 수도 있다.
도 2f는 개인용 ANR 장치(1000)의 양방향 통신 핸드셋 물리적 구성(1500f)을 보인 것으로, 이 구성은 물리적 구성(1500e)과 실질적으로 유사하지만 케이싱(110)이 휴대용 무선 통신 용도에 더욱 적합한 형상으로 되어 있고, 크래들 베이스를 사용하지 않고 전화번호를 다이얼하고 및/또는 무선 주파수 채널을 선택할 수 있도록 사용자 인터페이스 제어부 및/또는 디스플레이를 구비하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 ANR 회로(2000)가 적어도 부분적으로 동적으로 구성가능한 디지털 회로로 이루어진 개인용 ANR 장치(1000)를 구현함에 있어서 ANR 회로(2000)에 의해 사용될 수 있는 가능한 내부 구성을 보인 도이다. 다시 말하면, 도 3a와 도 3b의 내부 구성은 ANR 회로(2000)의 동작 중에 매우 다양한 신호 처리 토폴로지 및 필터 블록 토폴로지 중의 임의의 토폴로지를 채택하도록 동적으로 구성가능하다. 도 4a 내지 도 4g는 이 방식으로 ANR 회로(2000)에 의해 채택될 수 있는 신호 처리 토폴로지의 각종 예를 보인 것이고, 도 5a 내지 도 5e는 이 방식으로 채택된 신호 처리 토폴로지 내에서 사용하기 위해 ANR 회로(2000)에 의해 또한 채택될 수 있는 필터 블록 토폴로지의 각종 예를 보인 것이다. 그러나, 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 개인용 ANR 장치(1000)의 다른 구현예, 예를 들면 ANR 회로(2000)가 상기와 같은 동적 구성가능성 없이 대부분 또는 전적으로 아날로그 회로 및/또는 디지털 회로로 구현되는 구현예도 가능하다.
ANR 회로(2000)의 회로가 적어도 부분적으로 디지털 회로인 구현예에 있어서, ANR 회로(2000)에 의해 수신되거나 출력된 사운드를 표시하는 아날로그 신호는 상기 사운드를 표시하는 디지털 데이터로 변환되거나 디지털 데이터로부터 생성될 필요가 있다. 더 구체적으로, 내부 구성(2200a, 2200b)에 있어서, 피드백 마이크로폰(120) 및 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 수신된 아날로그 신호뿐만 아니라, 오디오 소스(9400) 또는 통신 마이크로폰(140)으로부터 수신된 패스스루 오디오를 표시하는 임의의 아날로그 신호는 ANR 회로(2000)의 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 또한, 음향 구동기(190)에 제공되어 음향 구동기(190)가 잡음억제 사운드 및/또는 패스스루 오디오를 음향적으로 출력하게 하는 모든 아날로그 신호는 ANR 회로(2000)의 디지털-아날로그 컨버터(DAC)에 의해 디지털 데이터로부터 생성된다. 더 나아가, 사운드를 표시하는 아날로그 신호 또는 디지털 데이터는 가변 이득 증폭기(VGA)의 아날로그 형태 또는 디지털 형태에 의해 상기 표시된 사운드의 진폭을 변경하도록 각각 조작될 수 있다.
도 3a는 사운드를 표시하는 디지털 데이터를 조작하는 디지털 회로가 하나 이상의 스위칭 장치 어레이를 통하여 선택적으로 상호접속되고, 상기 상호 접속이 ANR 회로(2000)의 동작중에 동적으로 구성되게 하는 ANR 회로(2000)의 가능한 내부 구성(2200a)을 보인 것이다. 이러한 스위칭 장치의 사용은 각종 디지털 회로 중에서 디지털 데이터가 이동하는 경로를 프로그램에 의해 구성할 수 있게 한다. 더 구체적으로, 양(quantity) 및/또는 유형이 다른 디지털 필터의 블록들이 형성될 수 있고, 이 블록들을 통해 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오와 관련된 디지털 데이터가 상기 기능들을 수행하도록 라우트된다. 내부 구성(2200a)을 사용할 때, ANR 회로(2000)는 ADC(210, 310, 410), 처리 장치(510), 스토리지(520), 인터페이스(I/F)(530), 스위치 어레이(540), 필터 뱅크(550), 및 DAC(910)를 포함한다. 각종의 가능한 변형예는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145), VGA 뱅크(560), 클럭 뱅크(570)), 압축 제어기(950), 추가의 ADC(955), 및/또는 오디오 증폭기(960)를 또한 포함할 수 있다.
ADC(210)는 피드백 마이크로폰(120)으로부터 아날로그 신호를 수신하고, ADC(310)는 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 아날로그 신호를 수신하며, ADC(410)는 오디오 소스(9400) 또는 통신 마이크로폰(140)으로부터 아날로그 신호를 수신한다. 뒤에서 자세히 설명하는 것처럼, 하나 이상의 ADC(210, 310, 410)는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145)를 통하여 그들의 관련 아날로그 신호를 각각 수신한다. 각 ADC(210, 310, 410)의 디지털 출력은 스위치 어레이(540)에 결합된다. 각 ADC(210, 310, 410)는 변환 처리의 결과로서 유도될 수 있는 가청 잡음 사운드를 나타내는 디지털 데이터를 감소시키는 고유의 능력 및 전력 보존 능력 때문에 널리 공지되어 있는 다양한 시그마-델타 아날로그-디지털 변환 알고리즘을 사용하도록 설계될 수 있다. 그러나, 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 다른 다양한 아날로그-디지털 변환 알고리즘 중의 임의의 알고리즘을 사용하여도 좋다. 또한, 일부 구현예에 있어서, 적어도 패스스루 오디오가 아날로그 신호가 아닌 디지털 데이터로서 ANR 회로(2000)에 공급되는 경우에는 적어도 ADC(410)를 우회시키거나 및/또는 완전히 배제할 수 있다.
필터 뱅크(550)는 복수의 디지털 필터를 포함하고, 각 디지털 필터는 그 입력과 출력이 스위치 어레이(540)에 결합된다. 일부 구현예에 있어서, 필터 뱅크(550) 내의 모든 디지털 필터는 동일한 유형이고, 다른 구현예에 있어서, 필터 뱅크(550)는 다른 유형의 디지털 필터 조합을 포함한다. 도시된 바와 같이, 필터 뱅크(550)는 복수의 다운샘플링 필터(552), 복수의 4차(바이쿼드) 필터(554), 복수의 보간 필터(556) 및 복수의 유한 임펄스 응답(FIR) 필터(558)를 포함하지만, 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이 다른 다양한 필터를 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 다른 유형의 디지털 필터 중에는 다른 데이터 전송률을 지원하도록 최적화된 디지털 필터가 있을 수 있다. 예로서, 각각의 바이쿼드 필터(554)는 다른 비트폭의 계수 값을 사용할 수 있고, 또는 각각의 FIR 필터(558)는 다른 탭 양을 가질 수 있다. VGA 뱅크(560)(만일 있으면)는 복수의 디지털 VGA를 포함하고, 각 VGA는 그 입력과 출력이 스위치 어레이(540)에 결합된다. 또한, DAC(910)는 그 디지털 입력이 스위치 어레이(540)에 결합된다. 클럭 뱅크(570)(만일 있으면)는 복수의 클럭 신호 출력을 스위치 어레이(540)에 제공하고, 스위치 어레이(540)는 복수의 클럭 신호를 선택된 데이터 전송률로 컴포넌트들 사이에서 데이터를 클럭킹하기 위해 및/또는 다른 목적으로 동시에 제공한다. 일부 구현예에 있어서, 복수의 클럭 신호의 적어도 부분집합은 다른 경로에서의 다른 데이터 전송률을 동시에 지원하여 상기 다른 경로에서의 상기 다른 데이터 전송률의 데이터 이동이 동기화되도록 서로의 배수로 동기화된다.
스위치 어레이(540)의 각 스위칭 장치는 ADC(210, 310, 410)의 디지털 출력, 필터 뱅크(550)의 각 디지털 필터의 입력과 출력, VGA 뱅크(560)의 각 디지털 VGA의 입력과 출력, 및 DAC(910)의 디지털 입력들을 각각 선택적으로 결합하여 각종 사운드를 나타내는 디지털 데이터의 이동을 위한 경로의 토폴로지를 형성하는 상호접속을 상기 컴포넌트들 사이에 구성하도록 동작한다. 스위치 어레이(540)의 각 스위칭 장치는 클럭 뱅크(570)의 각 클럭 신호 출력을 필터 뱅크(550)의 각 디지털 필터에 및/또는 VGA 뱅크(560)의 각 디지털 VGA에 선택적으로 결합하도록 또한 동작할 수 있다. 내부 구성(2200a)의 디지털 회로가 동적으로 구성가능하게 되는 것은 대부분 이 방법에 의해 이루어진다. 이 방법으로, 상이한 양 및 유형의 디지털 필터 및/또는 디지털 VGA가 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오와 관련된 디지털 데이터의 흐름을 위해 형성되는 상이한 경로를 따르는 각 지점에 위치되어 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드를 수정하고 및/또는 각 경로에서 새로운 사운드를 나타내는 새로운 디지털 데이터를 유도할 수 있다. 또한, 이 방법으로, 다른 데이터 전송률이 선택될 수 있고, 이것에 의해 디지털 데이터가 각각의 경로에서 다른 전송률로 클럭된다.
피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및/또는 패스스루 오디오의 지원으로, 필터 뱅크(550) 내의 각 디지털 필터의 입력과 출력의 스위치 어레이(540)에 대한 결합은 복수의 디지털 필터의 입력과 출력이 스위치 어레이(540)를 통해 결합되어 필터의 블록을 생성하게 한다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 복수의 저차 디지털 필터를 필터 블록으로 조합시킴으로써 복수의 저차 디지털 필터는 고차 필터를 사용하지 않고 고차 기능을 구현하도록 협력할 수 있다. 또한, 다양한 유형의 디지털 필터를 가진 구현예에 있어서, 필터들의 조합을 이용하여 더 많은 다양한 기능을 수행하는 필터 블록들이 생성될 수 있다. 예로서, 필터 뱅크(550) 내의 도시된 다양한 필터들에 의해, 필터 블록(즉, 필터들의 블록)은 적어도 1개의 다운샘플링 필터(552), 복수 개의 바이쿼드 필터(554), 적어도 1개의 보간 필터(556) 및 적어도 1개의 FIR 필터(558)를 갖도록 생성될 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 스위치 어레이(540)의 스위칭 장치의 적어도 일부는 이진수 논리 장치로 구현되어 스위치 어레이(540) 자체가 합산 노드를 생성하는 기본 이진수 수학 연산을 구현하도록 사용될 수 있고, 여기에서 다른 디지털 데이터 피스가 흐르는 경로는 상기 다른 디지털 데이터 피스가 산술적으로 합산되고 평균화되고 및/또는 다른 방식으로 조합되는 방식으로 결합된다. 이러한 구현예에 있어서, 스위치 어레이(540)는 다양한 동적으로 프로그램가능한 논리 장치 어레이에 기초를 둘 수 있다. 대안적으로 및/또는 추가적으로, 이진 논리 장치의 뱅크 또는 다른 형태의 산술 논리 회로(도시 생략됨)가 또한 ANR 회로(2000)에 통합될 수 있고, 그러한 이진 논리 장치 및/또는 다른 형태의 산술 논리 회로의 입력 및 출력은 스위치 어레이(540)에 또한 결합된다.
사운드를 나타내는 데이터 흐름을 위한 경로를 생성함으로써 토폴로지를 채택하는 스위치 어레이(540)의 스위칭 장치의 동작에 있어서, 스위칭 장치를 통해 가능한 한 대기시간을 낮춘 피드백 기반 ANR과 관련된 디지털 데이터의 흐름을 위한 경로를 생성하기 위한 우선순위가 주어질 수 있다. 또한, 필터 뱅크(550) 및 VGA 뱅크(560)에서 이용가능한 것들 중에서 가능한 한 대기시간을 낮춘 디지털 필터 및 VGA를 각각 선택함에 있어서 우선순위가 주어질 수 있다. 더 나아가, 피드백 기반 ANR과 관련된 디지털 데이터의 경로에서 사용되는 필터 뱅크(550)의 각 디지털 필터에 제공되는 계수 및/또는 다른 설정이 상기 경로를 형성할 때 사용된 스위치 어레이(540)의 스위칭 장치로부터 발생된 임의의 대기시간에 응답하여 조정될 수 있다. 이러한 방책은 피드백 잡음억제 사운드를 유도하는 및/또는 음향적으로 출력하는 기능을 수행할 때 사용되는 컴포넌트들의 대기시간에 대한 고감도의 피드백 기반 ANR의 인식하에 취해질 수 있다. 비록 이러한 대기시간이 피드포워드 기반 ANR에서도 또한 관심이 있지만, 피드포워드 기반 ANR은 일반적으로 피드백 기반 ANR보다 대기시간에 있어서 덜 민감하다. 그 결과, 피드백 기반 ANR에 주어지는 것보다 낮지만 패스스루 오디오에 주어지는 것보다 더 큰 우선순위 정도가 디지털 필터 및 VGA를 선택하기 위해서 및 피드포워드 기반 ANR과 관련된 디지털 데이터의 흐름을 위한 경로를 생성하기 위해서 주어질 수 있다.
처리 장치(510)는 스위치 어레이(540)에 결합될 뿐만 아니라 스토리지(520) 및 인터페이스(530)에도 또한 결합된다. 처리 장치(510)는, 비제한적인 예를 들자면 범용 중앙 처리 장치(CPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 명령 세트 축소 컴퓨터(RISC) 프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 시퀀서(sequencer)를 비롯해서 다양한 유형의 처리 장치 중의 임의의 것일 수 있다. 스토리지(520)는, 비제한적인 예를 들자면, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 강자성 디스크 스토리지, 광디스크 스토리지, 또는 임의의 다양한 비휘발성 반도체 스토리지 기술을 비롯해서 다양한 데이터 저장 기술 중의 임의의 것에 기초할 수 있다. 사실, 스토리지(520)는 휘발성 부분과 비휘발성 부분을 포함할 수 있다. 또한, 이 기술에 숙련된 사람이라면, 비록 스토리지(520)가 단일 컴포넌트인 것처럼 도시되고 설명하고 있지만, 스토리지(520)는 예를 들면 휘발성 컴포넌트와 비휘발성 컴포넌트의 조합을 비롯해서 복수의 컴포넌트로 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 인터페이스(530)는 ANR 회로(2000) 외부의 스토리지 장치(170)(스토리지(520)와 구별되는 것) 및/또는 다른 장치(예를 들면, 다른 처리 장치 또는 다른 ANR 회로)가 결합될 수 있는 디지털 직렬 버스를 비롯해서 하나 이상의 디지털 통신 버스에 대한 ANR 회로(2000)의 결합을 지원할 수 있다. 또한, 인터페이스(530)는 가용 전력의 표시를 제공하는 전원(180)의 일부와 같이, 수동으로 동작가능한 제어부, 표시등 또는 다른 장치의 결합을 지원하도록 하나 이상의 범용 입력/출력(GPIO) 전기 접속 및/또는 아날로그 전기 접속을 제공할 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 처리 장치(510)는 스토리지(520)에 액세스하여, 처리 장치(510)에 의해 실행될 때 처리 장치(510)로 하여금 스토리지 장치(170)에 액세스하기 위해 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 루틴(525)과 ANR 설정(527) 중의 어느 하나 또는 둘 다를 검색하고, 이들을 스토리지(520)에 저장하게 하는 로딩 루틴(522)의 명령어 시퀀스를 판독한다. 다른 구현예에 있어서, ANR 루틴(525)과 ANR 설정(527) 중의 어느 하나 또는 둘 다는 스토리지(520)의 비휘발성 부분에 저장되어 ANR 회로(2000)에 대한 전원 공급이 끊긴 경우에도 스토리지 장치(170)로부터 이들을 검색할 필요가 없게 할 수 있다.
ANR 루틴(525)과 ANR 설정(527) 중의 어느 하나 또는 둘 다가 스토리지 장치(170)로부터 검색되든 아니든 상관없이, 처리 장치(510)는 스토리지(520)에 액세스하여 ANR 루틴(525)의 명령어 시퀀스를 판독한다. 그 다음에, 처리 장치(510)는 그 명령어 시퀀스를 실행하여 사운드를 나타내는 디지털 데이터의 흐름을 위한 경로를 형성하기 위한 토폴로지를 채택하고 및/또는 위에서 설명한 것처럼 하나 이상의 디지털 필터 및/또는 VGA에 상이한 클럭 신호를 제공하기 위한 스위치 어레이(540)의 스위칭 장치를 처리 장치(510)가 구성하게 한다. 일부 구현예에 있어서, 처리 장치(510)는 처리 장치(510)가 스토리지(520)로부터 판독하도록 지시되는 ANR 설정(527)의 일부에 의해 특정된 방식으로 스위칭 장치를 구성한다. 또한, 처리 장치(510)는 ANR 설정(527)의 일부에 의해 특정된 방식으로 필터 뱅크(550)의 각종 디지털 필터의 필터 계수, VGA 뱅크(560)의 각종 VGA의 이득 설정 및/또는 클럭 뱅크(570)의 클럭 신호 출력의 클럭 주파수를 설정하도록 지시된다.
일부 구현예에 있어서, ANR 설정(527)은 다중 세트의 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 스위치 어레이(540))의 스위칭 장치의 구성을 특정하고, 이들 중에서 상이한 세트가 상이한 환경에 응답해서 사용된다. 다른 구현예에 있어서, ANR 루틴(525)의 명령어 시퀀스의 실행은 처리 장치(510)가 다른 상황에 응답해서 다른 세트의 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 스위칭 장치 구성을 유도하게 한다. 예로서, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 전원(180)으로부터의 가용 전력을 표시하는 전원(180)으로부터의 신호를 모니터링하고, 가용 전력량의 변화에 응답해서 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 스위칭 장치 구성의 다른 세트들 사이에서 동적으로 전환되게 할 수 있다.
다른 예로서, 처리 장치(510)는 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및/또는 패스스루 오디오에 수반되는 디지털 데이터에 의해 표시된 사운드의 특성을 모니터링해서, 제공된 피드백 기반 ANR 및/또는 피드포워드 기반 ANR의 정도를 변경하는 것이 바람직한지 아닌지를 결정할 수 있다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 감쇠되어야 할 상당한 환경 잡음이 있는 경우에는 높은 정도의 ANR을 제공하는 것이 매우 바람직할 수 있지만, 높은 정도의 ANR을 제공함으로써 실제로 잡음이 더 많이 생성되거나 또는 ANR을 더 적게 제공하는 경우보다 개인용 ANR 장치의 사용자에 대하여 더 유쾌하지 않은 음향 환경을 제공하는 다른 상황이 있을 수 있다. 그러므로, 처리 장치(510)는 관측된 하나 이상 사운드의 특성에 응답해서 제공된 ANR에 의해 감쇠되는 환경 잡음의 주파수 범위 및/또는 감쇠 정도를 조정하기 위해 ANR의 제공을 변경할 수 있다. 또한, 역시 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 감쇠 정도의 감소 및/또는 주파수 범위의 감소가 바람직한 경우에, 피드백 기반 및/또는 피드포워드 기반 ANR을 구현할 때 사용되는 필터의 양 및/또는 유형을 단순화하는 것이 가능하고, 처리 장치(510)는 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 스위칭 장치 구성의 다른 세트들 사이에서 동적으로 전환하여 상기 단순화를 수행함과 아울러 전력 소모 감소라는 추가의 장점을 가질 수 있다.
DAC(910)는 개인용 ANR 장치(1000) 사용자의 귀에 음향적으로 출력되는 사운드를 표시하는 디지털 데이터를 스위치 어레이(540)로부터 수신하여 그 디지털 데이터를 사운드를 표시하는 아날로그 신호로 변환한다. 오디오 증폭기(960)는 DAC(910)로부터 상기 아날로그 신호를 수신하고, 사운드의 음향 출력을 실행하도록 음향 구동기(190)를 구동시키는데 충분하게 상기 아나로그 신호를 증폭한다.
압축 제어기(950)(만일 있으면)는 진폭이 너무 높게 되는 표시, 클리핑의 곧 나타날 사례, 클리핑의 실제 사례, 및/또는 다른 오디오 아티팩트의 다른 곧 나타날 또는 실제 사례의 표시에 대해 음향적으로 출력되는 사운드를 모니터링한다. 압축 제어기(150)는 DAC(910)에 제공되는 디지털 데이터를 직접 모니터링하거나 또는 오디오 증폭기(960)에 의해 (만일 있으면 ADC(955)를 통해) 출력된 아날로그 신호를 모니터링할 수 있다. 이러한 표시에 응답해서, 압축 제어기(950)는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145)(만일 있으면); 및/또는 진폭을 조정하기 위해 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오 기능 중의 하나 이상과 관련된 경로에 배치된 VGA 뱅크(560)의 하나 이상의 VGA의 이득 설정을 변경할 수 있고, 이것에 대해서는 뒤에서 자세히 설명된다. 또한, 일부 구현예에 있어서, 압축 제어기(950)는 이러한 조정을 외부 제어 신호의 수신에 응답해서 또한 행할 수 있다. 이러한 외부 신호는 피드백 기반 및 피드포워드 기반 ANR 기능 중의 1개 또는 2개가 예측할 수 없게 반응하게 하는 예외적으로 큰 환경 잡음 사운드와 같은 조건의 검출에 응답해서 상기 외부 제어 신호를 제공하는 ANR 회로(2000)에 결합된 다른 컴포넌트에 의해 제공될 수 있다.
도 3b는 ANR 회로(2000)의 다른 가능한 내부 구성(2200b)을 보인 것으로, 이 구성에서는 ANR 회로(2000)의 동작 중에 동적으로 구성될 수 있는 방식으로 처리 장치가 사운드를 나타내는 디지털 데이터를 조작하게 하는 저장된 머신 판독가능 명령어 시퀀스를 처리 장치가 액세스 및 실행한다. 처리 장치의 이러한 사용은 토폴로지의 디지털 데이터의 이동을 위한 경로가 프로그래밍에 의해 형성될 수 있게 한다. 더 구체적으로, 각종 양 및/또는 유형의 디지털 필터가 한정 및 실물화될 수 있고, 여기에서 각 유형의 디지털 필터는 명령어 시퀀스에 기초한다. 내부 구성(2200b)을 사용함에 있어서, ANR 회로(2000)는 ADC(210, 310, 410), 처리 장치(510), 스토리지(520), 인터페이스(530), 직접 메모리 액세스(DMA) 장치(541), 및 DAC(910)를 포함한다. 각종의 가능한 변형예는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145), ADC(955), 및/또는 오디오 증폭기(960)를 또한 포함할 수 있다. 처리 장치(510)는 하나 이상의 버스를 통해 스토리지(520), 인터페이스(530), DMA 장치(541), ADC(210, 310, 410) 및 DAC(910)에 직접 또는 간접적으로 결합되어 적어도 처리 장치(510)가 그들의 동작을 제어할 수 있게 한다. 처리 장치(510)는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145)(만일 있으면) 및 ADC(955)(만일 있으면)에도 유사하게 결합될 수 있다.
내부 구성(2200a)에서와 마찬가지로, 처리 장치(510)는 각종 유형의 처리 장치중의 임의의 것일 수 있고, 스토리지(520)는 각종 데이터 저장 기술 중의 임의의 것에 기초할 수 있고 복수의 컴포넌트로 구성될 수 있다. 또한, 인터페이스(530)는 하나 이상의 디지털 통신 버스에 대한 ANR 회로(2000)의 결합을 지원할 수 있고, 하나 이상의 범용 입력/출력(GPIO) 전기 접속 및/또는 아날로그 전기 접속을 제공할 수 있다. DMA 장치(541)는 2차 처리 장치, 이산 디지털 로직, 버스 마스터링 시퀀서, 또는 임의의 각종 다른 기술에 기초할 수 있다.
스토리지(520)에는 로딩 루틴(522), ANR 루틴(525), ANR 설정(527), ANR 데이터(529), 다운샘플링 필터 루틴(553), 바이쿼드 필터 루틴(555), 보간 필터 루틴(557), FIR 필터 루틴(559) 및 VGA 루틴(561) 중의 하나 이상이 저장된다. 일부 구현예에 있어서, 처리 장치(510)는 로딩 루틴(522)의 명령어 시퀀스를 판독하기 위해 스토리지(520)에 액세스하고, 명령어 시퀀스는 처리 장치(510)에 의해 실행될 때 처리 장치(510)로 하여금 스토리지 장치(170)에 액세스하기 위해 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 루틴(525), ANR 설정(527), 다운샘플링 필터 루틴(553), 바이쿼드 필터 루틴(555), 보간 필터 루틴(557), FIR 필터 루틴(559) 및 VGA 루틴(561) 중의 하나 이상을 검색하고, 이들을 스토리지(520)에 저장하게 한다. 다른 구현예에 있어서는 상기 루틴들 중의 하나 이상이 스토리지(520)의 비휘발성 부분에 저장되어 스토리지 장치(170)로부터 이들을 검색할 필요가 없게 할 수 있다.
내부 구성(2200a)의 경우와 마찬가지로, ADC(210)는 피드백 마이크로폰(120)으로부터 아날로그 신호를 수신하고, ADC(310)는 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 아날로그 신호를 수신하며, ADC(410)는 오디오 소스(9400) 또는 통신 마이크로폰(140)으로부터 아날로그 신호를 수신한다(디지털 데이터를 직접 수신함으로써 하나 이상의 ADC(210, 310, 410)의 사용이 배제되는 경우는 제외함). 다시, 하나 이상의 ADC(210, 310, 410)는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145)를 통하여 그들의 관련 아날로그 신호를 각각 수신한다. 또한 내부 구성(2200a)의 경우와 마찬가지로, DAC(910)는 개인용 ANR 장치(1000) 사용자의 귀에 음향적으로 출력되는 사운드를 표시하는 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 오디오 증폭기(960)는 사운드의 음향 출력을 실행하도록 음향 구동기(190)를 구동하기에 충분하게 이 신호를 증폭한다.
그러나, 내부 구성(2200a)과는 달리, 사운드를 표시하는 디지털 데이터가 스위칭 장치의 어레이를 통하여 라우트되는 경우, 상기 디지털 데이터는 스토리지(520)에 저장되고 스토리지(520)로부터 검색된다. 일부 구현예에 있어서, 처리 장치(510)는 ADC(210, 310, 410)에 반복적으로 액세스하여 스토리지(520)에 저장하기 위해 그들이 수신하는 아날로그 신호와 관련된 디지털 데이터를 검색하고, DAC(910)에 의해 출력된 아날로그 신호와 관련된 디지털 데이터를 스토리지(520)로부터 반복적으로 검색하여 그 디지털 데이터를 DAC(910)에 제공하여 아날로그 신호를 생성하게 한다. 다른 구현예에 있어서, DMA 장치(541)(만일 있으면)는 처리 장치(510)와 독립적으로 ADC(210, 310, 410), 스토리지(520) 및 DAC(910) 사이에서 디지털 데이터를 전송한다. 또다른 구현예에 있어서, ADC(210, 310, 410) 및/또는 DAC(910)는 처리 장치(510)와 독립적으로 스토리지(520)에 디지털 데이터를 기록하고 및/또는 스토리지(520)로부터 디지털 데이터를 판독하는 "버스 마스터링" 능력을 구비한다. ANR 데이터(529)는 ADC(210, 310, 410)로부터 검색된 디지털 데이터, 및 처리 장치(510), DMA 장치(541) 및/또는 버스 마스터링 기능에 의해 DAC(910)에 제공된 디지털 데이터로 구성된다.
다운샘플링 필터 루틴(553), 바이쿼드 필터 루틴(555), 보간 필터 루틴(557) 및 FIR 필터 루틴(559)은 다운샘플링 필터, 바이쿼드 필터, 보간 필터 및 FIR 필터를 각각 구성하는 계산들의 조합을 처리 장치(510)가 수행하게 하는 명령어 시퀀스로 각각 이루어진다. 또한 각각의 다른 유형의 디지털 필터 중에는, 비제한적인 예를 들자면, 상이한 비트폭의 계수 또는 상이한 양의 탭을 비롯해서 상이한 데이터 전송률에 대하여 최적화된 디지털 필터의 변형예가 있을 수 있다. 유사하게, VGA 루틴(561)은 처리 장치(510)가 VGA를 구성하는 계산들의 조합을 수행하게 하는 명령어 시퀀스로 이루어진다. 비록 구체적으로 도시하지는 않았지만, 합산 노드를 유사하게 구성하는 명령어 시퀀스로 이루어진 합산 노드 루틴이 스토리지(520)에 또한 저장될 수 있다.
ANR 루틴(525)은 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및/또는 패스스루 오디오를 지원하도록 다운샘플링 필터 루틴(553), 바이쿼드 필터 루틴(555), 보간 필터 루틴(557), FIR 필터 루틴(559) 및 VGA 루틴(561)에 의해 구성되는 상이한 양의 디지털 필터 및 VGA를 포함한 경로를 가진 신호 처리 토폴로지를 처리 장치(510)가 생성하게 하는 명령어 시퀀스로 이루어진다. ANR 루틴(525)은 또한 상기 토폴로지에 포함된 각종 필터 및 VGA 각각을 구성하는 계산들의 조합을 처리 장치(510)가 수행하게 한다. 더 나아가, ANR 루틴(525)은 처리 장치(510)가 ADC(210, 310, 410), 스토리지(520) 및 DAC(910) 사이에서의 데이터 이동을 수행하게 하거나, 처리 장치(510)가 DMA 장치(541)(만일 있으면)에 의한 또는 ADC(210, 310, 410) 및/또는 DAC(910)에 의해 수행되는 버스 마스터링 동작에 의한 상기 데이터 이동 수행을 협력하게 한다.
ANR 설정(527)은 토폴로지 특성(디지털 필터의 선택을 포함함), 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수, 데이터 전송률 및/또는 데이터 사이즈를 한정하는 데이터로 이루어진다. 일부 구현예에 있어서, 토폴로지 특성은 토폴로지에 포함되는 임의의 합산 노드의 특성을 또한 한정할 수 있다. 처리 장치(510)는 신호 처리 토폴로지의 생성(디지털 필터의 선택을 포함함), 토폴로지에 포함되는 각 디지털 필터의 필터 계수의 설정 및 토폴로지에 포함되는 각 VGA의 이득의 설정시에 상기 ANR 설정(527)으로부터 취득한 데이터를 이용하도록 ANR 루틴(525)에 의해 지시된다. 처리 장치(510)는 ADC(210, 310, 410), 토폴로지에 포함되는 디지털 필터, 토폴로지에 포함되는 VGA 및 DAC(910)에 대한 클럭 주파수 및/또는 데이터 전송률을 설정할 때 ANR 설정(527)으로부터의 데이터를 이용하도록 ANR 루틴(525)에 의해 또한 지시될 수 있다.
일부 구현예에 있어서, ANR 설정(527)은 토폴로지 특성, 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 데이터 전송률에 대한 다수의 집합을 특정하여 상이한 집합들이 상이한 상황에 응답하여 사용될 수 있게 한다. 다른 구현예에 있어서, ANR 루틴(525)의 명령어 시퀀스의 실행은 처리 장치(510)로 하여금 다른 상황에서 주어진 신호 처리 토폴로지에 대하여 필터 게수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 데이터 전송률의 다른 집합들을 유도하게 한다. 예로서, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 전원(180)으로부터의 가용 전력을 표시하는 전원(180)으로부터의 신호를 모니터링하고, 가용 전력량의 변화에 응답해서 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 데이터 전송률의 다른 집합들을 이용할 수 있다.
다른 예로서, 처리 장치(510)는 관측된 하나 이상 사운드의 특성에 응답해서 필요한 ANR의 정도를 조정하기 위해 ANR의 제공을 변경할 수 있다. 감쇠되는 잡음 사운드의 감쇠 정도 및/또는 주파수 범위의 감소가 가능하고 및/또는 바람직한 경우에, 피드백 기반 및/또는 피드포워드 기반 ANR을 구현할 때 사용되는 필터의 양 및/또는 유형을 단순화하는 것이 가능하고, 처리 장치(510)는 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 데이터 전송률의 다른 집합들 사이에서 동적으로 전환하여 상기 단순화를 수행함과 아울러 전력 소모 감소라는 추가의 장점을 가질 수 있다.
그러므로, ANR 루틴(525)의 명령어 시퀀스를 실행함에 있어서, 처리 장치(510)는 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오를 제공할 때 처리 장치(510)에 의해 사용되는 경로를 구성하는 신호 처리 토폴로지의 채택에 대비하여 ANR 설정(527)로부터 데이터를 검색하도록 지시된다. 처리 장치(510)는 ANR 설정(527)으로부터의 필터 계수, 이득 설정 및/또는 기타의 데이터를 이용하여 디지털 필터, VGA 및/또는 합산 노드의 복수의 사례를 실물화하도록 지시된다. 그 다음에, 처리 장치(510)는 디지털 필터, VGA 및 합산 노드의 상기 각 사례를 구성하는 계산들을 수행하고, 디지털 필터, VGA 및 합산 노드의 상기 사례들 사이에서 디지털 데이터를 이동시키며, ANR 설정(527)으로부터 검색된 데이터와 일치시키는 방식으로 ADC(210, 310, 410), 스토리지(520) 및 DAC(910) 사이에서의 디지털 데이터의 이동에 적어도 협력하도록 지시된다. 후속되는 시간에서, ANR 루틴(525)은 개인용 ANR 장치(1000)의 동작중에 신호 처리 토폴로지, 디지털 필터, 필터 계수, 이득 설정, 클럭 주파수 및/또는 데이터 전송률을 처리 장치(510)가 변경하게 할 수 있다. 대부분 이 방법으로 내부 구성(2200b)의 디지털 회로는 동적으로 구성될 수 있다. 또한, 이 방법으로, 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드를 수정하고 및/또는 새로운 사운드를 표시하는 새로운 디지털 데이터를 유도하도록 디지털 데이터 흐름용으로 한정된 토폴로지의 경로를 따르는 각종 지점에 상이한 양 및 유형의 디지털 필터 및/또는 디지털 VGA가 배치될 수 있다. 이것에 대해서는 뒤에서 자세히 설명된다.
일부 구현예에 있어서, ANR 루틴(525)은 ADC(210)를 동작시키고 피드백 기반 ANR과 관련된 디지털 데이터의 흐름을 위해 구성된 경로를 따라 위치된 디지털 필터, VGA 및/또는 합산 노드의 계산들을 수행함에 있어서 처리 장치(510)가 우선순위를 제공하게 할 수 있다. 이러한 방책은 피드백 기준 사운드의 검출과 피드백 잡음억제 사운드의 음향 출력 간의 대기시간에 대한 고감도의 피드백 기반 ANR의 인식하에 취해질 수 있다.
처리 장치(510)는 진폭이 너무 높게 되는 표시, 클리핑, 클리핑이 발생하려고 하는 표시, 및/또는 실제로 발생하는 다른 오디오 아티팩트 또는 발생하려고 하는 표시에 대해 음향적으로 출력되는 사운드를 모니터링하도록 ANR 루틴(525)에 의해 또한 지시될 수 있다. 처리 장치(510)는 DAC(910)에 제공된 디지털 데이터 또는 상기 표시에 대해 오디오 증폭기(960)에 의해 (ADC(955)를 통하여) 출력되는 아날로그 신호를 직접 모니터링하도록 지시될 수 있다. 이러한 표시에 응답해서, 처리 장치(510)는 하나 이상의 아날로그 VGA(125, 135, 145)를 동작시켜서 아날로그 신호의 적어도 하나의 진폭을 조정할 수 있고, 및/또는 VGA 루틴(561)에 기초하고 토폴로지의 경로 내에 위치된 하나 이상의 VGA를 동작시켜서 디지털 데이터에 의해 표시되는 적어도 하나의 사운드의 진폭을 조정할 수 있다. 이것에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4g는 도 1의 개인용 ANR 장치(1000)의 ANR 회로(2000)에 의해 채택될 수 있는 일부 가능한 신호 처리 토폴로지를 보인 것이다. 위에서 설명한 것처럼, 개인용 ANR 장치(1000)의 일부 구현예는 ANR 회로(2000)의 동작 중에 ANR 회로(2000)가 상이한 신호 처리 토폴로지를 채택하도록 동적으로 구성될 수 있게끔 적어도 부분적으로 프로그램가능한 다양한 ANR 회로(2000)를 사용할 수 있다. 대안적으로, 개인용 ANR 장치(1000)의 다른 구현예는 하나의 불변 신호 처리 토폴로지를 채택하도록 실질적으로 변경할 수 없게 구성된 다양한 ANR 회로(2000)를 포함할 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 각각의 ANR 회로(2000)는 각 이어피스(100)에 관련되고, 그러므로 한 쌍의 이어피스(100)를 가진 개인용 ANR 장치(1000)의 구현에는 한 쌍의 ANR 회로(2000)를 또한 포함한다. 그러나, 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있겠지만, 전원(180)과 같이 한 쌍의 ANR 회로(2000)를 지원하는 개인용 ANR 장치(1000)에 통합된 다른 전자 컴포넌트는 중복되지 않을 수 있다. 설명 및 이해를 단순화하기 위하여, 도 4a 내지 도 4g에서는 단일 ANR 회로(2000)의 신호 처리 토폴로지만을 도시하고 설명하겠다.
위에서 설명한 것처럼, 개인용 ANR 장치(1000)의 다른 구현예는 피드백 기반 ANR 또는 피드포워드 기반 ANR 중의 단지 하나만 제공할 수도 있고 둘 다 제공할 수도 있다. 또한 다른 구현예는 패스스루 오디오를 추가로 제공할 수도 있고 제공하지 않을 수도 있다. 그러므로, 비록 도 4a 내지 도 4g에서 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오의 3가지를 모두 구현하는 신호 처리 토폴로지가 도시되어 있지만, 상기 2가지 형태의 ANR 중의 단지 하나 또는 다른 것이 제공되고 및/또는 패스스루 오디오가 제공되지 않은 신호 처리 토폴로지 각각의 변형예가 가능하다는 것을 이해하여야 한다. ANR 회로(2000)가 적어도 부분적으로 프로그램가능한 구현예에 있어서, 상기 2가지 형태의 ANR 중 어느 것이 제공되는지 및/또는 2가지 형태의 ANR이 제공되는지의 여부는 ANR 회로(2000)의 동작중에 동적으로 선택할 수 있다.
도 4a는 ANR 회로(2000)가 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 가능한 신호 처리 토폴로지(2500a)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500a)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 DAC(910), 압축 제어기(950) 및 오디오 증폭기(960)를 포함한다. 부분적으로 피드백 기반 ANR과 피드포워드 기반 ANR 중 하나만 지원되는지 둘 다 지원되는지에 따라서, ANR 회로(2000)는 ADC(210, 310, 410 및/또는 955); 필터 블록(250, 350 및/또는 450); 및/또는 합산 노드(270 및/또는 290) 중의 하나 이상을 또한 포함한다.
피드백 기반 ANR의 제공이 지원되는 경우에, ADC(210)는 피드백 마이크로폰(120)에 의해 검출된 피드백 기준 사운드를 표시하는 아날로그 신호를 피드백 마이크로폰(120)으로부터 수신한다. ADC(210)는 피드백 마이크로폰(120)으로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 피드백 마이크로폰(120))에 의해 출력된 아날로그 신호에 대응하는 피드백 기준 데이터를 필터 블록(250)에 공급한다. 필터 블록(250) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 ADC(210)로부터의 데이터를 수정하여 피드백 잡음억제 사운드를 표시하는 피드백 잡음억제 데이터를 유도하기 위해 사용된다. 필터 블록(250)은 피드포워드 기반 ANR이 또한 지원되는 경우에 예를 들면 합산 노드(270)를 통하여 VGA(280)에 피드백 잡음억제 데이터를 제공한다.
피드포워드 기반 ANR의 제공이 또한 지원되는 경우에, ADC(310)는 피드백 마이크로폰(130)으로부터 아날로그 신호를 수신하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 피드포워드 마이크로폰(130))에 의해 출력된 아날로그 신호에 대응하는 피드포워드 기준 데이터를 필터 블록(350)에 공급한다. 필터 블록(350) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 ADC(310)로부터 수신된 피드포워드 기준 데이터를 수정하여 피드포워드 잡음억제 사운드를 표시하는 피드포워드 잡음억제 데이터를 유도하기 위해 사용된다. 필터 블록(350)은 피드백 기반 ANR이 또한 지원되는 경우에 예를 들면 합산 노드(270)를 통하여 VGA(280)에 피드포워드 잡음억제 데이터를 제공한다.
VGA(280)에서, VGA(280)에 의해 (합산 노드(270)를 통하거나 통하지 않고) 수신된 데이터에 의해 표시된 피드백 및 피드포워드 잡음억제 사운드의 하나 또는 둘 다의 진폭은 압축 제어기(950)의 제어하에 변경될 수 있다. VGA(280)는 패스스루 오디오가 또한 지원되는 경우에 예를 들면 합산 노드(290)를 통하여 DAC(910)에 그 데이터(진폭 변경이 있는 것 또는 진폭 변경이 없는 것)를 출력한다.
패스스루 오디오가 지원되는 일부 구현예에 있어서, ADC(410)는 오디오 소스(9400), 통신 마이크로폰(140) 또는 다른 소스로부터 수신된 패스스루 오디오를 표시하는 아날로그 신호를 디지털화하고 디지털화한 결과를 필터 블록(450)에 제공한다. 패스스루 오디오가 지원되는 다른 구현예에 있어서, 오디오 소스(9400), 통신 마이크로폰(140)) 또는 다른 소스는 아날로그-디지털 변환을 행할 필요없이 패스스루 오디오를 표시하는 디지털 데이터를 필터 블록(450)에 제공한다. 필터 블록(450) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 패스스루 오디오를 표시하는 디지털 데이터를 수정하여, 패스스루 오디오가 다른 방법으로 재등화(re-equalized)되거나 향상되는 패스스루 오디오 데이터의 수정된 변형예를 유도하기 위해 사용된다. 필터 블록(450)은 패스스루 오디오 데이터가 VGA(280)에 의해 DAC(910)에 제공되는 데이터와 결합된 경우에 합산 노드(290)에 패스스루 오디오 데이터를 제공한다.
DAC(910)에 의해 출력된 아날로그 신호는 오디오 증폭기(960)에 제공되고, 피드백 잡음억제 사운드, 피드포워드 잡음억제 사운드 및 패스스루 오디오 중의 하나를 음향적으로 출력하도록 음향 구동기(190)를 구동시키시에 충분하게 증폭된다. 압축 제어기(950)는 VGA(280)의 이득을 제어하여 필터 블록(250, 350) 중의 1개 또는 2개에 의해 출력된 데이터에 의해 표시되는 사운드의 진폭을 클리핑의 곧 나타날 사례의 표시, 클리핑의 실제 발생 및/또는 압축 제어기(950)에 의해 검출되는 바람직하지 않은 오디오 아티팩트에 응답하여 감소시키게 한다. 압축 제어기(950)는 합산 노드(290)에 의해 DAC(910)에 제공되는 데이터를 모니터링하거나, ADC(955)를 통하여 오디오 증폭기(960)의 아날로그 신호 출력을 모니터링할 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 신호 처리 토폴로지(2500a)는 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오와 관련된 디지털 데이터가 흐르는 복수의 경로를 구성한다. 피드백 기반 ANR이 지원되는 경우, 적어도 ADC(210), 필터 블록(250), VGA(280) 및 DAC(910) 사이에서 피드백 기준 데이터 및 피드백 잡음억제 데이터의 흐름은 피드백 기반 ANR 경로(200)를 구성한다. 유사하게, 피드포워드 기반 ANR이 지원되는 경우, 적어도 ADC(310), 필터 블록(350), VGA(280) 및 DAC(910) 사이에서 피드포워드 기준 데이터 및 피드포워드 잡음억제 데이터의 흐름은 피드포워드 기반 ANR 경로(300)를 구성한다. 패스스루 오디오가 지원되는 경우, 적어도 ADC(410), 필터 블록(450), 합산 노드(290) 및 DAC(910) 사이에서 패스스루 오디오 데이터 및 수정된 패스스루 오디오 데이터의 흐름은 패스스루 오디오 경로(400)를 구성한다. 피드백 기반 ANR 및 피드포워드 기반 ANR이 지원되는 경우, 2개의 경로(200, 300)는 합산 노드(270)를 또한 포함한다. 더 나아가, 패스스루 오디오가 역시 지원되는 경우, 경로(200 및/또는 300)는 합산 노드(290)를 포함한다.
일부 구현예에 있어서, 사운드를 표시하는 디지털 데이터는 동일한 데이터 전송률로 나타나는 모든 경로(200, 300, 400)를 통하여 클럭될 수 있다. 따라서, 경로(200, 300)가 합산 노드(270)에서 결합되는 경우, 및/또는 경로(400)가 합산 노드(290)에서 경로(200, 300) 중의 1개 또는 2개와 결합되는 경우, 모든 디지털 데이터는 공통 데이터 전송률로 클럭되고, 상기 공통 데이터 전송률은 공통 동기 데이터 전송 클럭에 의해 설정될 수 있다. 그러나, 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있고 위에서도 설명한 바와 같이, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오 기능은 피드백 기반 ANR 기능보다 대기시간에 대하여 덜 민감하다. 더 나아가, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오 기능은 피드백 기반 ANR 기능보다 더 낮은 데이터 샘플링 속도를 가진 충분히 고품질의 사운드로 더 쉽게 구현된다. 그러므로, 다른 구현예에 있어서, 경로(300 및/또는 400) 부분은 경로(200)보다 더 낮은 데이터 전송률로 동작할 수 있다. 각 경로(200, 300, 400)의 데이터 전송률은 경로(200)가 더 낮은 데이터 전송률로 동작하는 경로(300 및/또는 400) 부분에 대하여 선택되는 데이터 전송률의 정수배인 데이터 전송률로 동작하도록 선택되는 것이 바람직하다.
예로서, 3개의 경로(200, 300, 400) 모두가 존재하는 구현예에 있어서, 경로(200)는 ANR의 제공이 부당하게 타협되지 않는 충분히 고품질의 피드백 기반 ANR(예를 들면, 그들이 감쇠되는 것으로 의미되는 잡음 사운드와 위상이 다른 잡음억제 사운드 또는 감쇠되는 것보다 더 많은 잡음이 실제로 발생되게 하는 네가티브 잡음 감소의 사례를 가짐으로써), 및/또는 적어도 피드백 잡음억제 사운드의 제공시에 충분히 고품질의 사운드가 가능하게끔 충분히 낮은 대기시간을 제공하도록 선택된 데이터 전송률로 동작된다. 한편, ADC(310)로부터 합산 노드(270)로의 경로(300) 부분 및 ADC(410)로부터 합산 노드(290)로의 경로(400) 부분은 둘 다 경로(300)에서 충분히 고품질의 피드포워드 기반 ANR, 및 경로(300)를 통한 피드포워드 잡음억제 및/또는 경로(400)을 통한 패스스루 오디오의 제공시 충분히 고품질의 사운드가 역시 여전히 가능한 낮은 데이터 전송률(동일하게 낮은 데이터 전송률 또는 다른 낮은 데이터 전송률)로 동작된다.
패스스루 오디오 기능이 피드포워드 기반 ANR 기능보다 더 큰 대기시간 및 더 낮은 샘플링 속도에 대하여 더 큰 관대함(tolerant)이 있을 수 있다는 가능성의 인지하에, 경로(400) 부분에서 사용되는 데이터 전송률은 경로(300) 부분의 데이터 전송률보다 여전히 더 낮을 수 있다. 하나의 변형예에서 이러한 전송률의 차이를 지원하기 위해, 합산 노드(270, 290) 중의 1개 또는 2개는 합산 노드(270, 290)에 의해 수신된 디지털 데이터의 조합을 상이한 데이터 전송률로 할 수 있도록 샘플 및 홀드, 버퍼링 또는 다른 적당한 기능을 포함할 수 있다. 이것은 각 합산 노드(270, 290)에 2개의 상이한 데이터 전송 클럭을 제공할 수 있게 한다. 대안적으로 다른 변형예에서 상기 전송률의 차이를 지원하기 위해, 필터 블록(350, 450)의 1개 또는 2개는 필터 블록(350, 450)이 디지털 데이터를 합산 노드(270, 290)에 각각 제공하는 데이터 전송률을 증가시키고, 필터 블록(250)이 합산 노드(270)에 및 그 다음에 합산 노드(290)에 디지털 데이터를 제공하는 데이터 전송률을 일치시키도록 업샘플링 능력을 포함할 수 있다(예를 들면, 업샘플링 능력을 포함한 보간 필터 또는 다른 다양한 필터를 포함함으로써).
일부 구현예에 있어서, 경로(300, 400)의 데이터 전송률이 전원(180)으로부터의 전력의 이용도에 응답해서 및/또는 변화하는 ANR 필요조건에 응답해서 동적으로 변경되는 다중 전력 모드가 지원될 수 있다. 더 구체적으로, 경로(300, 400)가 경로(200)와 결합되는 지점까지 경로(300, 400) 중의 1개 또는 2개의 데이터 전송률은 전원(180)으로부터 이용가능한 전력의 감소 표시에 응답해서 및/또는 제공된 ANR에 의해 감쇠되는 잡음 사운드의 감쇠 정도 및/또는 주파수의 범위가 감소될 수 있음을 표시하는 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드의 특성을 처리 장치(510)가 검출한 것에 응답해서 감소될 수 있다. 데이터 전송률의 이러한 감소가 가능한지 여부를 결정함에 있어서, 처리 장치(510)는 하나 이상의 경로(200, 300, 400)를 통한 사운드의 품질 및/또는 제공된 피드백 기반 및/또는 피드포워드 기반 ANR의 품질과 관련하여 데이터 전송률의 감소의 효과를 평가할 수 있다.
도 4b는 ANR 회로(2000)가 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 가능한 신호 처리 토폴로지(2500b)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500b)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 DAC(910), 오디오 증폭기(960), ADC(210), 한 쌍의 합산 노드(230, 270) 및 한 쌍의 필터 블록(250, 450)을 포함한다. ANR 회로(2000)는 ADC(410), ADC(310), 필터 블록(350) 및 합산 노드(370) 중의 하나 이상을 또한 포함할 수 있다.
ADC(210)는 피드백 마이크로폰(120)에 의해 검출된 피드백 기준 사운드를 표시하는 아날로그 신호를 피드백 마이크로폰(120)으로부터 수신하여 디지털화하고, 대응하는 피드백 기준 데이터를 합산 노드(230)에 제공한다. 일부 구현예에 있어서, ADC(410)는 오디오 소스(9400), 통신 마이크로폰(140) 또는 다른 소스로부터 수신된 패스스루 오디오를 표시하는 아날로그 신호를 디지털화하고, 디지털화 결과를 필터 블록(450)에 제공한다. 다른 구현예에 있어서, 오디오 소스(9400), 통신 마이크로폰(140) 또는 다른 소스는 아날로그-디지털 변환을 필요로 하지 않고 패스스루 오디오를 나타내는 디지털 데이터를 필터 블록(450)에 제공한다. 필터 블록(450) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 패스스루 오디오가 다른 방법으로 재등화 및/또는 향상될 수 있는 패스스루 오디오 데이터의 수정된 변형예를 유도하도록 패스스루 오디오를 나타내는 디지털 데이터를 수정하기 위해 사용된다. 필터 블록(450) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 수정된 패스스루 오디오 데이터를 고주파수 사운드와 저주파수 사운드로 나누는 크로스오버로서 또한 기능하고, 고주파수 사운드를 나타내는 데이터는 합산 노드(270)에 출력되고 저주파수 사운드를 나타내는 데이터는 합산 노드(230)에 출력된다. 각종 구현예에 있어서, 필터 블록(450)에서 사용되는 크로스오버 주파수는 ANR 회로(2000)의 동작중에 동적으로 선택할 수 있고, 크로스오버 기능을 효과적으로 중단시켜 수정된 패스스루 오디오의 모든 주파수를 나타내는 데이터가 합산 노드(230, 270) 중의 어느 하나에 출력되도록 선택될 수 있다. 이 방법으로, 수정된 패스스루 오디오가 신호 처리 토폴로지(2500a) 내에서 피드백 ANR 기능용의 데이터와 결합되는 지점을 선택할 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, ADC(210)로부터의 피드백 기준 데이터는 합산 노드(230)에서 패스스루 오디오 기능(저주파수 사운드 또는 수정된 패스스루 오디오 전부)을 위해 필터 블록(450)으로부터의 데이터와 결합될 수 있다. 합산 노드(230)는 결합된 데이터를 필터 블록(250)에 출력한다. 필터 블록(250) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 합산 노드(230)로부터의 데이터를 수정하여 적어도 피드백 잡음억제 사운드 및 아마도 추가 수정된 패스스루 오디오 사운드를 표시하는 수정된 데이터를 유도하기 위해 사용된다. 필터 블록(250)은 수정된 데이터를 합산 노드(270)에 제공한다. 합산 노드(270)는 수정된 패스스루 오디오의 고주파수 사운드를 표시하는 필터 블록(450)으로부터의 데이터를 필터 블록(250)으로부터의 수정된 데이터와 결합하고, 그 결과를 DAC(910)에 제공하여 아날로그 신호를 생성하게 한다. 피드포워드 기반 ANR이 또한 지원되는 경우에 필터 블록(450)에 의해 합산 노드(270)로의 데이터 공급은 합산 노드(370)를 통하여 이루어질 수 있다.
필터 블록(450)에서 사용되는 크로스오버 주파수가 동적으로 선택가능한 경우에, 필터 블록(450)을 구성하는 필터들의 각종 특성이 또한 동적으로 구성가능하다. 예로서, 필터 블록(450)을 구성하는 디지털 필터들의 수 및/또는 유형뿐만 아니라 각 디지털 필터의 계수가 동적으로 변경될 수 있다. 이러한 동적 구성가능성은 ADC(210)로부터의 피드백 기준 데이터와 결합되는 필터 블록(450)으로부터의 데이터가 없는 것, 저주파수 사운드를 표시하는 필터 블록(450))으로부터의 데이터가 ADC(210)로부터의 피드백 기준 데이터와 결합되는 것, 및 필터 블록(450)으로부터의 수정된 패스스루 오디오 전부를 표시하는 데이터가 ADC(210)로부터의 피드백 기준 데이터와 결합되는 것 중에서의 변화를 정확하게 수용하게 하는 것이 바람직하다.
피드포워드 기반 ANR의 제공이 또한 지원되는 경우에, ADC(310)는 피드백 마이크로폰(130)으로부터 아날로그 신호를 수신하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 피드포워드 마이크로폰(130))에 의해 출력된 아날로그 신호에 대응하는 피드포워드 기준 데이터를 필터 블록(350)에 공급한다. 필터 블록(350) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 ADC(310)로부터 수신된 피드포워드 기준 데이터를 수정하여 피드포워드 잡음억제 사운드를 표시하는 피드포워드 잡음억제 데이터를 유도하기 위해 사용된다. 필터 블록(350)은 피드포워드 잡음억제 데이터를 합산 노드(370)에 제공하고, 합산 노드(370)에서 피드포워드 잡음억제 데이터가 필터 블록(450)에 의해 제공되는 데이터와 결합될 수 있다(고주파수 사운드 또는 수정된 패스스루 오디오의 전부).
DAC(910)에서 출력된 아날로그 신호는 오디오 증폭기(960)에 제공되어 피드백 잡음억제 사운드, 피드포워드 잡음억제 사운드 및 패스스루 오디오 중 하나 이상을 음향적으로 출력하도록 음향 구동기(190)를 구동시키기에 충분하도록 증폭된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 신호 처리 토폴로지(2500b)는 피드백 기반 ANR, 피드포워드 기반 ANR 및 패스스루 오디오와 관련된 디지털 데이터가 각각 흐르는 그 자신의 각각의 경로(200, 300, 400)를 구성한다. 신호 처리 토폴로지(2500a)의 경로(200)와 다르지 않은 방식으로, ADC(210), 합산 노드(230, 270), 필터 블록(250) 및 DAC(910) 사이에서의 피드백 기준 데이터 및 피드백 잡음억제 데이터의 흐름은 신호 처리 토폴로지(2500b)의 피드백 기반 ANR 경로(200)를 구성한다. 피드포워드 기반 ANR이 지원되는 경우에, 신호 처리 토폴로지(2500a)의 경로(300)와 다르지 않은 방식으로, ADC(310), 필터 블록(350), 합산 노드(270, 370) 및 DAC(910) 사이에서의 피드포워드 기준 데이터 및 피드포워드 잡음억제 데이터의 흐름은 신호 처리 토폴로지(2500b)의 피드포워드 기반 ANR 경로(300)를 구성한다. 그러나, 신호 처리 토폴로지(2500a)의 경로(400)와는 매우 다른 방식으로, 수정된 패스스루 오디오 데이터를 고주파수 및 저주파수 사운드로 분할하는 신호 처리 토폴로지(2500b)의 필터 블록(450)의 능력은 신호 처리 토폴로지(2500b)의 경로(400)가 부분적으로 분할되게 한다. 더 구체적으로, ADC(410)로부터 필터 블록(450)으로 디지털 데이터의 흐름은 필터 블록(450)에서 분할된다. 경로(400)의 하나의 분할 부분은 합산 노드(230)까지 계속되고, 여기에서 경로(200)와 결합된 후 필터 블록(250) 및 합산 노드(270)를 통하여 계속되고 DAC(910)에서 종료한다. 경로(400)의 다른 분할 부분은 합산 노드(370)(만일 있으면)까지 계속되고, 여기에서 경로(300)(만일 있으면)와 결합된 후 합산 노드(270)를 통하여 계속되고 DAC(910)에서 종료한다.
또한, 신호 처리 토폴로지(2500a)의 경로(200, 300, 400)와 다르지 않게, 신호 처리 토폴로지(2500b)의 경로(200, 300, 400)는 상이한 데이터 전송률로 동작될 수 있다. 그러나, 경로(400)와 2개의 경로(200, 300) 사이의 데이터 전송률의 차이는 역점을 두어 다루어져야 한다. 샘플 및 홀드, 버퍼링 또는 기타의 기능이 각 합산 노드(230, 270 및/또는 370)에 통합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 필터 블록(350)은 합산 노드(370)에 디지털 데이터를 제공함에 있어서 보간 또는 다른 업샘플링 능력을 통합할 수 있고, 및/또는 필터 블록(450)은 각 합산 노드(230, 370(또는 경로(300)가 없는 경우에는 270))에 디지털 데이터를 제공함에 있어서 유사한 능력을 통합할 수 있다.
도 4c는 ANR 회로(2000)가 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 다른 가능한 신호 처리 토폴로지(2500c)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500c)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 DAC(910), 오디오 증폭기(960), ADC(210), 합산 노드(230), 필터 블록(250, 450), VGA(280), 다른 하나의 합산 노드(290) 및 압축기(950)를 포함한다. ANR 회로(2000)는 ADC(410), ADC(310), 필터 블록(350), 합산 노드(270) 및 ADC(955) 중의 하나 이상을 또한 포함할 수 있다. 신호 처리 토폴로지(2500b, 2500c)는 여러 면에서 유사하다. 그러나, 신호 처리 토폴로지(2500b)와 신호 처리 토폴로지(2500c) 사이의 실질적인 차이점은 신호 처리 토폴로지(2500c)에 압축기(950)를 추가함으로써 2개의 필터 블록(250, 350)에서 출력된 데이터에 의해 표시되는 사운드의 진폭이 압축기(950)가 클리핑의 실제 사례 또는 곧 나타날 사례의 표시 및/또는 다른 바람직하지 않은 오디오 아티팩트를 검출한 것에 응답해서 감소될 수 있게 한다는 점이다.
필터 블록(250)은 수정된 데이터를 VGA(280)에 제공하고, 여기에서 VGA(280)에 제공된 데이터에 의해 표시되는 사운드의 진폭이 압축 제어기(950)의 제어하에 변경될 수 있다. VGA(280)는 그 데이터(진폭이 변경된 것 또는 변경되지 않은 것)를 합산 노드(290)에 출력하고, 합산 노드(290)에서 상기 데이터가 필터 블록(450)에서 출력된 데이터(아마도 수정된 패스스루 오디오의 고주파수 사운드, 또는 아마도 수정된 패스스루 오디오의 전체)와 결합된다. 그 다음에, 합산 노드(290)는 그 출력 데이터를 DAC(910)에 제공한다. 피드포워드 기반 ANR의 제공이 역시 지원되는 경우에, 필터 블록(250)에서 VGA(280)로 출력되는 데이터는 합산 노드(270)를 통하여 라우트되고, 합산 노드(270)에서 상기 데이터가 피드포워드 잡음억제 사운드를 표시하는 필터 블록(350)의 출력 데이터와 결합되며, 이 결합 데이터가 VGA(280)에 제공된다.
도 4d는 ANR 회로(2000)가 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 다른 가능한 신호 처리 토폴로지(2500d)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500d)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 DAC(910), 압축 제어기(950), 오디오 증폭기(960), ADC(210), 합산 노드(230, 290), 필터 블록(250, 450), VGA(280) 및 다른 VGA(445, 455, 460)를 포함한다. ANR 회로(2000)는 ADC(310 및/또는 410), 필터 블록(350), 합산 노드(270), ADC(955) 및 또다른 VGA(360) 중의 하나 이상을 또한 포함할 수 있다. 신호 처리 토폴로지(2500c, 2500d)는 여러 면에서 유사하다. 그러나, 신호 처리 토폴로지(2500c)와 신호 처리 토폴로지(2500d) 사이의 실질적인 차이점은 수정된 패스스루 오디오의 고주파수 사운드의 제공이 신호 처리 토폴로지(2500d) 내의 2개의 다른 장소 중의 어느 하나 또는 둘 다에서 다른 오디오와 결합되게 하는 능력이 추가되어 있다는 점이다.
필터 블록(450) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 패스스루 오디오를 표시하는 디지털 데이터를 수정하여 패스스루 오디오 데이터의 수정된 변형예를 유도하고, 수정된 패스스루 오디오 데이터를 고주파수 사운드와 저주파수 사운드로 나누는 크로스오버로서 기능시키기 위해 사용된다. 고주파수 사운드를 표시하는 데이터는 VGA(455)를 통해 합산 노드(230)에 및 VGA(460)를 통해 DAC(910)에 출력된다. VGA(445, 455, 460)는 필터 블록(450)에서 출력된 데이터에 의해 표시되는 저주파수 사운드와 고주파수 사운드의 진폭을 제어하고 고주파수 사운드를 표시하는 데이터의 흐름을 선택적으로 제어하도록 동작한다. 그러나, 위에서 설명한 것처럼, 필터 블록(450)의 크로스오버 기능은 수정된 패스스루 오디오 전체를 합산 노드(230)와 DAC(910) 중의 하나 또는 다른 것으로 선택적으로 라우트시키기 위해 사용될 수 있다.
피드포워드 기반 ANR의 제공이 역시 지원되는 경우에, 필터 블록(450)에 의해 VGA(460)를 통해 DAC(910)로 제공되는 고주파수 사운드(또는 아마도 수정된 패스스루 오디오 전체)의 가능한 공급은 합산 노드(290)를 통하여 이루어질 수 있다. 필터 블록(350)은 피드포워드 잡음억제 데이터를 VGA(360)를 통해 합산 노드(270)에 제공한다.
도 4e는 ANR 회로(2000)가 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 다른 가능한 신호 처리 토폴로지(2500e)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500e)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 DAC(910), 오디오 증폭기(960), ADC(210, 310), 합산 노드(230, 270, 370), 필터 블록(250, 350, 450), 압축기(950) 및 한 쌍의 VGA(240, 340)를 포함한다. ANR 회로(2000)는 ADC(410, 955) 중의 1개 또는 2개를 또한 포함할 수 있다. 신호 처리 토폴로지(2500b, 2500c, 2500e)는 여러 면에서 유사하다. 필터 블록(250, 350, 450) 각각에서 출력된 데이터가 신호 처리 토폴로지(2500e)에서 결합되는 방식은 신호 처리 토폴로지(2500b)에서 결합되는 방식과 실질적으로 유사하다. 또한, 신호 처리 토폴로지(2500c)와 마찬가지로 신호 처리 토폴로지(2500e)는 압축 제어기(950)를 포함한다. 그러나, 신호 처리 토폴로지(2500c)와 신호 처리 토폴로지(2500e) 사이의 실질적인 차이점은 신호 처리 토폴로지(2500c)에서의 단일 VGA(280)를 신호 처리 토폴로지(2500e)에서 별도로 제어가능한 VGA(240, 340)로 교체하였다는 점이다.
합산 노드(230)는 필터 블록(450)에서 출력된 데이터와 결합된 피드백 기준 사운드를 표시하는 데이터(아마도 수정된 패스스루 오디오의 저주파수 사운드, 또는 아마도 수정된 패스스루 오디오의 전체)를 VGA(240)를 통해 필터 블록(250)에 제공하고, ADC(310)는 피드포워드 기준 사운드를 표시하는 데이터를 VGA(340)를 통해 필터 블록(350)에 제공한다. 필터 블록(350)에서 출력된 데이터는 필터 블록(450)에서 출력될 수 있는 데이터(아마도 수정된 패스스루 오디오의 고주파수 사운드, 또는 아마도 수정된 패스스루 오디오의 전체)와 합산 노드(370)에서 결합된다. 그 다음에, 합산 노드(370)는 그 데이터를 합산 노드(270)에 제공하여 필터 블록(250)에서 출력된 데이터와 결합되게 한다. 그 다음에, 합산 노드(270)는 그 결합된 데이터를 DAC(910)에 제공한다.
압축 제어기(950)는 VGA(240, 340)의 이득을 제어하여 합산 노드(230) 및 ADC(310)에서 각각 출력된 데이터에 의해 표시되는 사운드의 진폭을 클리핑의 실제 사례 또는 곧 나타날 사례의 표시 및/또는 압축 제어기(950)에 의해 검출되는 다른 바람직하지 않은 오디오 아티팩트에 응답해서 감소시키게 한다. VGA(240, 340)의 이득은 협력 방식으로 제어될 수 있고, 또는 서로 완전히 독립적으로 제어될 수 있다.
도 4f는 ANR 회로(2000)가 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 다른 가능한 신호 처리 토폴로지(2500f)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500f)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 DAC(910), 오디오 증폭기(960), ADC(210, 310), 합산 노드(230, 270, 370), 필터 블록(250, 350, 450), 압축기(950) 및 VGA(125, 135)를 포함한다. ANR 회로(2000)는 ADC(410, 955) 중의 1개 또는 2개를 또한 포함할 수 있다. 신호 처리 토폴로지(2500e, 2500f)는 여러 면에서 유사하다. 그러나, 신호 처리 토폴로지(2500e)와 신호 처리 토폴로지(2500f) 사이의 실질적인 차이점은 신호 처리 토폴로지(2500e)에서의 VGA(240, 340) 쌍을 신호 처리 토폴로지(2500f)에서 VGA(125, 135)로 교체하였다는 점이다.
ADC(210, 310)의 아날로그 입력측에 각각 위치된 VGA(125, 135)는 신호 처리 토폴로지(2500e)의 VGA(240, 340)와는 달리 아날로그 VGA이다. 이것은 피드백 기준 사운드를 나타내는 아날로그 신호와 피드포워드 기준 사운드를 나타내는 아날로그 신호 중의 하나 또는 둘 다의 진폭을 감소시킴으로써 음향 구동기(190)를 구동함에 있어서 클리핑의 실제 발생 및/또는 곧 나타날 사례의 표시 및/또는 다른 오디오 아티팩트에 응답하게 한다. 이것은 음향 구동기(190)를 구동시키는 지점에서의 클리핑이 더 쉽게 발생하도록, ADC(210, 310)에 제공된 아날로그 신호가 진폭을 너무 크게 할 가능성이 있는 경우에 바람직할 수 있다. 이들 아날로그 신호(및 다른 도면에서 도시한 VGA(145)를 통해 ADC(410)에 제공되는 아날로그 신호를 포함할 수 있음)의 진폭을 감소시키는 능력의 제공은 이들 아날로그 신호 사이에 진폭의 조화를 위해, 및/또는 하나 이상의 ADC(210, 310, 410)에 의해 생성된 디지털 데이터의 수치 값을 더 적은 값으로 제한하여 스토리지 및/또는 전송 대역폭 필요조건을 감소시키기 위해 바람직할 수 있다.
도 4g는 ANR 회로(2000)가 프로그램 또는 다른 방식으로 구성될 수 있는 다른 가능한 신호 처리 토폴로지(2500g)를 보인 것이다. ANR 회로(2000)가 신호 처리 토폴로지(2500g)를 채택한 경우에, ANR 회로(2000)는 적어도 압축 제어기(950), DAC(910), 오디오 증폭기(960), ADC(210, 310), 한 쌍의 VGA(220, 320), 합산 노드(230, 270), 필터 블록(250, 350), 다른 한 쌍의 VGA(355, 360) 및 VGA(280)를 포함한다. ANR 회로(2000)는 ADC(410), 필터 블록(450), 다른 하나의 VGA(460), 합산 노드(290) 및 ADC(955) 중의 하나 이상을 또한 포함할 수 있다.
ADC(210)는 피드백 마이크로폰(120)으로부터 아날로그 신호를 수신하여 디지털화한 후 대응하는 피드백 기준 데이터를 VGA(220)에 제공한다. VGA(220)는 피드백 기준 데이터를 예를 들면 그 진폭을 수정한 후 합산 노드(230)에 출력한다. 유사하게, ADC(310)는 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 아날로그 신호를 수신하여 디지털화한 후 대응하는 피드포워드 기준 데이터를 VGA(320)에 제공한다. VGA(320)는 피드포워드 기준 데이터를 예를 들면 그 진폭을 수정한 후 필터 블록(350)에 출력한다. 필터 블록(350) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 피드포워드 기준 데이터를 수정하여 피드포워드 잡음억제 사운드를 표시하는 피드포워드 잡음억제 데이터를 유도하기 위해 사용되고, 필터 블록(350)은 피드포워드 잡음억제 데이터를 2개의 VGA(355, 360)에 제공한다. 각종 구현예에 있어서, VGA(355, 360)의 이득은 동적으로 선택가능하고, 피드포워드 잡음억제 데이터가 합산 노드(230, 270)에 선택적으로 제공될 수 있도록 3방향 스위치처럼 협력 방식으로 동작될 수 있다. 따라서, 피드포워드 잡음억제 데이터가 신호 처리 토폴로지(2500g)에서 피드백 ANR에 관련된 데이터와 결합되는 경우가 선택적으로 만들어진다.
그러므로, VGA(355, 360)에 대하여 선택된 이득에 따라서, 필터 블록(350)으로부터의 피드포워드 잡음억제 데이터는 합산 노드(230)에서 ADC(210)로부터의 피드백 기준 데이터와 결합될 수 있고, 또는 합산 노드(270)에서 피드백 기준 데이터로부터 필터 블록(250)에 의해 유도된 피드백 잡음억제 데이터와 결합될 수 있다. 만일 피드포워드 잡음억제 데이터가 합산 노드(230)에서 피드백 기준 데이터와 결합되면, 필터 블록(250)은 피드백 잡음억제 사운드와 추가 수정된 피드포워드 잡음억제 사운드의 조합을 나타내는 데이터를 유도하고, 이 데이터는 데이터의 결합이 발생하지 않는 합산 노드(270)를 통하여 VGA(280)에 제공된다. 대안적으로 만일 피드포워드 잡음억제 데이터가 합산 노드(270)에서 피드백 잡음억제 데이터와 결합되면, 피드백 잡음억제 사운드는 데이터의 결합이 발생하지 않는 합산 노드(230)를 통하여 수신된 피드백 기준 데이터로부터 필터 블록(250)에 의해 유도되었을 것이고, 합산 노드(270)에서 결합에 의해 생성된 데이터는 VGA(280)에 제공된다. 진폭을 변경하거나 변경하지 않고, VGA(280)는 합산 노드(270)로부터 수신된 임의 형태의 결합 데이터를 DAC(910)에 제공하여 아날로그 신호를 생성하게 한다. VGA(280)에 의한 상기 결합 데이터의 제공은 패스스루 오디오의 제공이 역시 지원되는 경우에 합산 노드(290)를 통하여 이루어질 수 있다.
패스스루 오디오의 제공이 지원되는 경우에, 오디오 소스(9400)는 사용자에게 음향적으로 출력될 패스스루 오디오를 나타내는 아날로그 신호를 제공하고, ADC(410)는 아날로그 신호를 디지털화하여 상기 아날로그 신호에 대응하는 패스스루 오디오 데이터를 필터 블록(450)에 제공한다. 대안적으로, 오디오 소스(9400)가 패스스루 오디오를 나타내는 디지털 데이터를 제공하는 경우, 이 디지털 데이터는 필터 블록(450)에 직접 제공될 수 있다. 필터 블록(450) 내의 하나 이상의 디지털 필터는 패스스루 오디오를 나타내는 디지털 데이터를 수정하여 다른 방식으로 재등화 및/또는 향상될 수 있는 패스스루 오디오 데이터의 수정된 변형예를 유도하기 위해 사용될 수 있다. 필터 블록(450)은 수정된 패스스루 오디오 데이터를 VGA(460)에 제공하고, 수정된 패스스루 오디오 데이터에 의해 표시되는 패스스루 오디오 사운드의 진록을 변경하거나 변경하지 않고, VGA(460)는 수정된 패스스루 오디오 데이터를 합산 노드(290)를 통해 DAC(910)에 제공한다.
압축 제어기(950)는 VGA(280)의 이득을 제어하여 VGA(280)에 의해 수신되는 임의의 결합된 형태의 피드백 및 피드포워드 잡음억제 사운드의 진폭이 압축 제어기(950))의 제어하에 클리핑의 실제 발생 및/또는 곧 나타날 사례의 표시 및/또는 다른 오디오 아티팩트에 응답해서 감소되게 한다.
도 5a 내지 도 5e는 ANR 회로(2000)에 의해 채택되는 신호 처리 토폴로지(예를 들면 신호 처리 토폴로지(2500a~2500g)) 내에서 하나 이상의 필터 블록(예를 들면 필터 블록(250, 350, 450))을 생성할 때 사용될 수 있는 일부 가능한 필터 블록 토폴로지를 보인 것이다. 다수의 디지털 필터를 "필터 블록"으로 표시한 것은 위에서 제시한 신호 처리 토폴로지를 간단히 하기 위한 임의 구성임에 주목하여야 한다. 사실, 임의의 신호 처리 토폴로지의 임의의 경로(예를 들면 경로(200, 300, 400))를 따르는 임의의 지점에서 하나 이상의 디지털 필터를 선택하고 위치 정하는 것은 VGA 및 합산 노드의 선택 및 위치정하기와 동일한 방식으로 달성될 수 있다. 그러므로, 구별가능한 필터 블록이 생성되지 않도록 디지털 필터가 VGA 및/또는 합산 노드 사이에서 산재되는 방식으로 각종 디지털 필터가 데이터 이동을 위한 경로를 따라 배치되게 하는 것이 전적으로 가능하다. 또는, 나중에 설명하는 바와 같이, 필터 블록의 필터들이 필터 블록의 필터 블록 토폴로지의 일부로서 결합되는 방식으로 필터 블록이 합산 노드 또는 다른 컴포넌트를 포함하는 것이 전적으로 가능하다.
그러나, 위에서 설명한 것처럼, 복수의 저차 디지털 필터가 다양한 방식으로 결합되어 하나 이상의 고차 디지털 필터의 등가 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 복수의 디지털 필터를 가진 경로를 형성함에 있어서 별도의 필터 블록의 생성이 필요한 것은 아니지만 여러 상황에서 바람직할 수 있다. 또한, 경로를 따르는 단일 지점에서 필터 블록의 생성은 그 경로 내에서 수행되는 필터링 특성의 변경을 더욱 쉽게 할 수 있다. 예로서, 복수의 저차 디지털 필터들 사이에 어떠한 다른 컴포넌트도 개재시키지 않고 서로 접속되는 복수의 저차 디지털 필터는, 단순히 필터 계수를 변경하고 및/또는 필터가 상호접속되는 방식을 변경함으로써, 서로 협력하여 각종 고차 필터 기능을 수행하도록 동적으로 구성될 수 있다. 또한, 일부 구현예에 있어서, 디지털 필터의 이러한 밀접한 상호접속은 경로를 형성하는 상호접속에 최소의 변화를 주어서 디지털 필터를 추가 또는 제거하도록 경로를 동적으로 구성하는 작업을 쉽게 할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e에 각각 도시된 필터의 유형, 필터의 양, 필터의 상호접속 및 필터 블록 토폴로지의 선택은 이해를 돕기 위한 예로서 제시한 것이며, 여기에서 설명하는 발명의 범위 또는 청구범위에서 규정하는 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 5a는 ANR 회로(2000)가 필터 블록(250, 350, 450) 중의 하나와 같은 필터 블록을 형성하도록 구성 및/또는 프로그램될 수 있는 가능한 필터 블록 토폴로지(3500a)를 도시한 것이다. 필터 블록 토폴로지(3500a)는 그 입력측에서의 다운샘플링 필터(652), 바이쿼드 필터(654, 655, 656) 및 그 출력측에서의 FIR 필터(658)로 이루어진 디지털 필터의 직렬 연결로 구성된다.
도 5a에 더 명료하게 도시된 것처럼, 일부 구현예에 있어서, ANR 회로(2000)는 ANR 회로(2000)가 복수의 다운샘플링 필터(552), 바이쿼드 필터(554) 및 FIR 필터(558)를 내포한 필터 뱅크(550)를 포함하는 내부 구성(2200a)을 사용한다. 각각의 다운샘플링 필터(552), 바이쿼드 필터(554) 및 FIR 필터(558) 중의 하나 이상은 필터 블록 토폴로지(3500a)를 형성하는 방법을 포함한 다양한 방법으로 스위치 어레이(540)를 통하여 상호접속될 수 있다. 더 구체적으로, 다운샘플링 필터(652)는 다운샘플링 필터(552) 중의 하나이고, 바이쿼드 필터(654, 655, 656)는 각각 바이쿼드 필터(554) 중의 하나이며, FIR 필터(658)는 FIR 필터(558) 중의 하나이다.
대안적으로, 및 역시 도 5a에 더 명료하게 도시된 것처럼, 다른 구현예에 있어서, ANR 회로(2000)는 ANR 회로(2000)가 다운샘플링 필터 루틴(553), 바이쿼드 필터 루틴(555) 및 FIR 필터 루틴(559)을 저장하고 있는 스토리지(520)를 포함하는 내부 구성(2200b)을 사용한다. 서로 다른 양의 다운샘플링 필터, 바이쿼드 필터 및/또는 FIR 필터는 필터 블록 토폴로지(3500a)를 형성하는 필터 및 상호접속의 양을 비롯해서 필터들 사이에 형성된 다양한 상호접속 중 임의의 상호접속을 이용하여 스토리지(520)의 이용가능한 저장 장소에서 실물화 될 수 있다. 더 구체적으로, 다운샘플링 필터(652)는 다운샘플링 필터 루틴(553)의 사례이고, 바이쿼드 필터(654, 655, 656)는 각각 바이쿼드 필터 루틴(555)의 사례이며, FIR 필터(658)는 FIR 필터 루틴(559)의 사례이다.
위에서 설명한 것처럼, 신호 처리 토폴로지에서 사운드를 표시하는 디지털 데이터의 상이한 경로를 따라 상이한 데이터 전송률을 사용함으로써 전력 보존 및/또는 다른 장점이 실현될 수 있다. 하나의 데이터 전송률로 동작하는 하나의 경로가 다른 데이터 전송률로 동작하는 다른 경로에 결합되는 경우를 비롯하여 다른 데이터 전송률 사이에서의 변환을 지원함으로써, 필터 블록 내의 각각의 디지털 필터에 상이한 데이터 전송 클럭이 제공될 수 있고, 및/또는 필터 블록 내의 하나 이상의 디지털 필터에 복수의 데이터 전송 클럭이 제공될 수 있다.
예를 들면, 도 5a는 디지털 데이터가 하나의 데이터 전송률로 수신되는 것, 디지털 데이터가 디지털 필터들 사이에서 다른 데이터 전송률로 전송되는 것 및 디지털 데이터가 또다른 데이터 전송률로 출력되는 것을 지원하도록 필터 블록 토폴로지(3500a)에서 사용될 수 있는 상이한 데이터 전송률의 가능한 조합을 도시하고 있다. 더 구체적으로, 다운샘플링 필터(652)는 사운드를 표시하는 디지털 데이터를 하나의 데이터 전송률(672)로 수신하고, 그 디지털 데이터를 더 낮은 데이터 전송률(675)로 적어도 다운샘플링한다. 상기 더 낮은 데이터 전송률(675)은 다운샘플링 필터(652), 바이쿼드 필터(654~656) 및 FIR 필터(658) 사이에서 디지털 데이터를 전송할 때 사용된다. FIR 필터(658)는 필터 블록 토폴로지(3500a)의 디지털 필터들이 속하는 필터 블록에 의해 디지털 데이터가 출력될 때 상기 낮은 데이터 전송률(675)로 수신한 디지털 데이터를 더 높은 데이터 전송률(678)로 적어도 업샘플링한다. 필터 블록 내에서 하나 이상의 데이터 전송률을 사용하는 많은 다른 가능한 예 및 필터 블록 내에서 복수의 데이터 전송 클럭을 사용하는 가능한 대응하는 필요성은 이 기술에 숙련된 사람에게는 명백할 것이다.
도 5b는 필터 블록 토폴로지(3500a)와 실질적으로 유사하지만 필터 블록 토폴로지(3500a)의 FIR 필터(658)를 보간 필터(657)로 교체한 가능한 필터 블록 토폴로지(3500b)를 도시한 것이다. 내부 구성(2200a)이 사용되는 경우, 필터 블록 토폴로지(3500a)로부터 필터 블록 토폴로지(3500b)로의 변경은 FIR 필터(558) 중의 하나를 보간 필터(556) 중의 하나로 교체하도록 적어도 스위치 어레이(540)의 구성의 변경을 수반한다. 내부 구성(2200b)이 사용되는 경우, 상기 변경은 적어도 FIR 필터(658)를 제공하는 FIR 필터 루틴(559)의 실물화를 보간 필터(657)를 제공하는 보간 필터 루틴(559)의 실물화로 교체하는 것을 수반한다.
도 5c는 필터 블록 토폴로지(3500b)에서와 동일한 디지털 필터로 구성되지만, 필터 블록 토폴로지(3500b)가 단지 하나의 출력을 갖는 반면에, 디지털 필터들 간의 상호접속이 2개의 출력을 제공하는 분기 토폴로지로 재구성된 가능한 필터 블록 토폴로지(3500c)를 도시한 것이다. 내부 구성(2200a)이 사용되는 경우, 필터 블록 토폴로지(3500b)로부터 필터 블록 토폴로지(3500c)로의 변경은 바이쿼드 필터(656)의 입력을 바이쿼드 필터(655)의 출력으로부터 분리하고, 그 대신에 바이쿼드 필터(656)의 입력을 다운샘플링 필터(652)의 출력에 접속하도록 적어도 스위치 어레이(540)의 구성의 변경을 수반한다. 내부 구성(2200b)이 사용되는 경우, 상기 변경은 적어도 바이쿼드 필터(656)를 제공하는 바이쿼드 필터 루틴(555)의 실물화를 다운샘플링 필터(652)를 제공하는 다운샘플링 필터 루틴(553)의 실물화로부터 그 입력을 수신하도록 변경하는 것을 수반한다. 필터 블록 토폴로지(3500c)는, 각각의 신호 처리 토폴로지(2500b~2500f)에서 필터 블록(450)의 경우와 같이, 오디오를 표시하는 데이터가 입력에 제공되고 2개의 상이한 출력을 제공할 수 있는 필터 블록이 2개의 상이한 수정된 데이터 버전을 생성하도록 다른 방법으로 변경되는 것이 바람직한 경우에 사용될 수 있다.
도 5d는 필터 블록 토폴로지(3500a)와 실질적으로 유사하지만, 필터 블록 토폴로지(3500a)의 5개의 양으로부터 3개의 양으로 디지털 필터의 연결을 짧게 하기 위해 바이쿼드 필터(655, 656)가 제거된 다른 가능한 필터 블록 토폴로지(3500d)를 도시한 것이다.
도 5e는 필터 블록 토폴로지(3500b)에서와 동일한 디지털 필터로 구성되지만, 필터 블록 토폴로지(3500b)에서는 바이쿼드 필터(654, 655, 656)가 직렬 연결 구성으로 되어 있는 반면에, 디지털 필터들 간의 상호접속이 바이쿼드 필터(654, 655, 656)를 병렬 구성으로 하도록 재구성된 다른 가능한 필터 블록 토폴로지(3500e)를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 다운샘플링 필터(652)의 출력은 3개의 바이쿼드 필터(654, 655, 656) 모두의 입력에 접속되고, 상기 3개의 바이쿼드 필터 모두의 출력은 추가로 포함된 합산 노드(659)를 통하여 보간 필터(657)의 입력에 연결된다.
종합적으로, 도 5a 내지 도 5e는 디지털 필터의 필터 유형, 필터의 양 및/또는 상호접속이 필터 블록의 동작 중에 변경될 수 있도록 필터 블록의 주어진 필터 블록 토폴로지가 동적으로 구성가능한 방식을 도시한 것이다. 그러나, 이 기술에 숙련된 사람이라면 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 디지털 필터의 유형, 양 및 상호접속에 있어서의 이러한 변경은 그러한 변경에 의해 달성하고자 하는 고차 필터 기능을 달성하기 위해 필터 계수 및/또는 다른 설정에서의 대응하는 변경을 필요로 한다. 뒤에서 자세히 설명하는 것처럼, 개인용 ANR 장치의 동작중에 상기와 같은 변경에 의해 발생하는 가청 왜곡 또는 다른 바람직하지 않은 오디오 아티팩트의 생성을 회피하거나 적어도 완화하기 위해, 상호접속, 컴포넌트(디지털 필터를 포함함)의 양, 컴포넌트의 유형, 필터 계수 및/또는 VGA 이득 값에 있어서의 상기 변화는 하나 이상의 데이터 전송률로 시간에 따라 협력된 방식으로 상기 변화가 이루어질 수 있도록 이상적으로 버퍼링된다.
동적으로 구성가능한 신호 처리 토폴로지 및 동적으로 구성가능한 필터 블록 토폴로지에 대하여 위에서의 설명을 통해 예시된 것처럼, 내부 구성(2200a, 2200b)의 동적 구성가능성은 많은 방법으로 전력을 보존하고, 마이크로폰 자체 잡음의 유입, 양자화 에러, 및 개인용 ANR 장치(1000)에서 사용되는 컴포넌트로부터 발생하는 다른 영향에 의해 야기되는 가청 아티팩트를 감소시킬 수 있다. 사실, 개인용 ANR 장치(1000)의 컴포넌트에 의해 발생되는 가청 아티팩트를 줄이기 위해 취하는 적어도 일부 방책들은 전력 소모의 감소를 또한 가져올 수 있기 때문에, 상기 2가지 목표를 달성하는 것 사이에는 상승 효과(synergy)가 있을 수 있다. 전력 소모의 감소는 개인용 ANR 장치(1000)에 대한 전력 공급 능력에 다소간의 제한이 있어서 배터리 또는 다른 휴대용 전원으로부터 전력이 공급되는 것이 바람직한 경우에 상당히 중요할 수 있다.
내부 구성(2200a, 2200b) 중 어느 하나에 있어서, 처리 장치(510)는 ANR 루틴(525)의 명령어 시퀀스의 실행에 의해 전원(180)으로부터의 가용 전력을 모니터링할 수 있다. 대안적으로 및/또는 추가적으로, 처리 장치(510)는 하나 이상의 사운드(예를 들면, 피드백 기준 및/또는 잡음억제 사운드, 피드포워드 기준 및/또는 잡음억제 사운드, 및/또는 패스스루 오디오 사운드)의 특성을 모니터링하고 관측된 특성에 응답해서 제공되는 ANR의 정도를 변경할 수 있다. ANR에 익숙한 사람이라면 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 증가된 ANR 정도의 제공은 훨씬 많은 수의 필터 및/또는 더욱 복잡한 유형의 필터 구현을 필요로 하며, 가끔은 더 큰 전력 소모를 야기하는 더욱 복잡한 전송 기능의 구현을 필요로 하는 경우가 가끔 있다. 유사하게, 더 낮은 ANR 정도는 더 적은 및/또는 더 간단한 필터를 필요로 하고 가끔은 더 적은 전력 소모를 야기하는 더 단순한 전송 기능의 구현을 필요로 한다.
더 나아가, 비교적 좁은 주파수 범위에서 발생하는 비교적 낮은 환경 잡음 레벨 또는 환경 잡음 사운드를 가진 환경과 같이, 더 큰 ANR 정도의 제공이 실제로는 ANR의 제공을 위해 사용되는 컴포넌트들이 감쇠되는 환경 잡음 사운드보다 더 큰 잡음 사운드를 발생하는 상황이 있을 수 있다. 더 나아가, 피드백 기반 ANR 분야에 익숙한 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 일부 상황하에서, 상당한 정도의 피드백 기반 ANR의 제공은 바람직하지 않은 가청 피드백 잡음이 생성되기 때문에 불안정성을 야기할 수 있다.
전력의 가용성 감소의 표시 또는 더 낮은 정도의 ANR이 필요하다(또는 더 바람직하다)는 표시에 응답해서, 처리 장치(510)는 하나 이상의 기능(피드백 기반 ANR과 피드포워드 기반 ANR 중의 어느 하나 또는 둘 다를 포함함)을 중단시키고, 하나 이상 경로의 데이터 전송률을 더 낮추고, 경로 내에서의 분기를 중단시키고, 필터 블록 내에서 디지털 필터들 간의 데이터 전송률을 더 낮추고, 전력 소모가 큰 디지털 필터를 전력 소모가 작은 디지털 필터로 교체하고, ANR의 제공시에 사용되는 전송 기능의 복잡성을 감소시키고, 필터 블록 내에서 디지털 필터의 전체 양을 감소시키고, 및/또는 VGA 이득 설정의 감소 및/또는 필터 계수의 변경에 의해 하나 이상의 사운드가 받게 되는 이득을 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 동작 또는 다른 유사한 동작을 한가지 이상 취함에 있어서, 처리 장치(510)는 전력 소모를 감소시키는 목표와 너무 큰 ANR 정도의 제공을 회피하는 목표 중의 어느 하나 또는 둘 다를 개인용 ANR 장치(1000)의 사용자에게 제공되는 소정의 원하는 정도의 사운드 품질과 ANR 품질을 유지하는 목표의 어느 하나 또는 둘 다와 조화시키도록 ANR 제공에서의 감소 정도를 ANR 루틴(525)을 통해 추정할 수 있다. 최소 데이터 전송률, 최대 신호대 잡음비 또는 다른 측정치는 품질 또는 ANR 및/또는 사운드의 미리 정해진 정도로서 사용될 수 있다.
일 예로서, 경로(200, 300, 400)가 명확하게 도시되어 있는 도 4a의 신호 처리 토폴로지(2500a)를 다시 참조하면, 제공되는 ANR 정도의 감소 및/또는 전력 소모의 감소는 피드백 기반 ANR 기능, 피드포워드 기반 ANR 기능 및 패스스루 오디오 기능 중의 하나 이상을 턴오프함으로써 실현될 수 있다. 이것은 하나 이상의 경로(200, 300, 400)를 따르는 컴포넌트들 중 적어도 일부가, 디지털 데이터를 수반한 동작들이 상기 컴포넌트들 내에서 중단되는 저전력 상태로 진입하도록 동작되거나, 전원(180)으로부터 실질적으로 분리되는 결과를 가져올 수 있다. 전력 소모 및/또는 제공되는 ANR 정도의 감소는 도 4a와 관련하여 위에서 설명한 것처럼 하나 이상 경로(200, 300, 400)의 적어도 일부의 데이터 전송률을 낮춤으로써 또한 실현될 수 있다.
다른 예로서, 경로(200, 300, 400)가 명확하게 도시되어 있는 도 4b의 신호 처리 토폴로지(2500b)를 다시 참조하면, 전력 소모 및/또는 사용되는 전송 기능의 복잡성의 감소는 경로(400)에서의 분할 분기 중의 하나를 통한 데이터 흐름을 턴오프함으로써 실현될 수 있다. 더 구체적으로, 도 4b와 관련하여 위에서 설명한 것처럼, 수정된 패스스루 오디오를 고주파수 사운드와 저주파수 사운드로 분리하기 위해 필터 블록(450) 내의 디지털 필터에 의해 사용되는 크로스오버 주파수는 수정된 패스스루 오디오의 전체가 경로(400)의 분기 중 단지 하나의 분기를 향하여 지향되도록 선택될 수 있다. 이것은 합산 노드(230, 370) 중의 어느 하나 또는 다른 것을 통한 수정된 패스스루 오디오 데이터의 전송의 불연속을 야기하게 되고, 이것에 의해 상기 합산 노드의 어느 하나 또는 다른 것의 결합 기능이 불능으로 되거나 적어도 사용되지 못하게 함으로써 전력 소모 감소 및/또는 컴포넌트로부터 잡음 사운드의 유입을 감소시킬 수 있다. 유사하게, 도 4d의 신호 처리 토폴로지(2500d)를 다시 참조하면(경로의 표시는 명확하게 나타나있지 않음), 필터 블록(450)에 의해 사용되는 크로스오버 주파수 또는 VGA(445, 455, 460)의 이득 설정은 수정된 패스스루 오디오 데이터의 전체가 각 VGA가 유도하는 3개의 가능한 경로 분기 중 하나의 분기를 향하여 지향되도록 선택될 수 있다. 따라서, 전력 소모 감소 및/또는 잡음 사운드의 유입 감소는 합산 노드(230, 290) 중의 어느 하나 또는 다른 것의 결합 기능이 불능으로 되거나 적어도 사용되지 못하게 함으로써 달성될 수 있다. 더 나아가, 수정된 패스스루 오디오 데이터를 전송하지 않는 하나 이상의 VGA(445, 455, 460)를 불능으로 할 수 있다.
또다른 예로서, 3개의 데이터 전송률(672, 675, 678)의 할당이 명확하게 도시되어 있는 도 5a의 필터 블록 토폴로지(3500a)를 다시 참조하면, 제공되는 ANR 정도의 감소 및/또는 전력 소모 감소는 상기 데이터 전송률 중의 하나 이상을 낮춤으로써 실현될 수 있다. 더 구체적으로, 필터 블록 토폴로지(3500a)를 채택하는 필터 블록 내에서, 디지털 데이터가 디지털 필터(652, 654~656, 658) 사이에서 전송되는 데이터 전송률(675)이 감소될 수 있다. 이러한 데이터 전송률의 변경은 하나 이상의 디지털 필터를 더 낮은 대역폭 계산용으로 더욱 최적화된 동일 유형의 디지털 필터의 변형예로 교환함으로써 달성될 수 있다. 디지털 신호 처리 분야에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 디지털 처리에서 사운드의 품질 및/또는 ANR의 품질을 소망하는 미리 정해진 정도로 유지하기 위해 필요한 계산 정밀도의 레벨은 샘플링 속도가 변화함에 따라 변화한다. 그러므로, 데이터 전송률(675)이 감소함에 따라, 최초의 데이터 전송률에서 소망하는 사운드의 품질 정도 및/또는 소망하는 ANR의 품질 정도를 유지하도록 최적화된 하나 이상의 바이쿼드 필터(654~656)가 감소된 계산 정밀도 레벨 및 역시 감소된 전력 소모를 가진 새로운 더 낮은 데이터 전송률에서 실질적으로 동일한 사운드 품질 및/또는 ANR 품질을 유지하도록 최적화된 바이쿼드 필터의 다른 변형예로 교체될 수 있다. 이것은 상이한 비트폭의 계수 값을 사용하고 및/또는 상이한 탭 양을 포함하는 하나 이상 다른 유형의 디지털 필터의 다른 변형예를 제공할 수 있다.
또다른 예로서, 도 5c 및 도 5d의 필터 블록 토폴로지(3500c, 3500d) 및 필터 블록 토폴로지(3500a)를 다시 참조하면, 제공되는 ANR 정도의 감소 및/또는 전력 소모 감소는 필터 블록에서 사용되는 디지털 필터의 전체 양을 감소시킴으로써 실현될 수 있다. 더 구체적으로, 필터 블록 토폴로지(3500a)에서 직렬 연결된 5개의 디지털 필터의 전체 양은 필터 블록 토폴로지(3500d)의 더 짧은 직렬 연결에서 전체 3개의 디지털 필터 양으로 감소될 수 있다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 최초 5개의 디지털 필터에 의해 수행되는 전송 기능은 남아있는 3개의 디지털 필터로 수행될 수 있는 전송 기능에 의해 변경 또는 교체되어야 하기 때문에, 전체 디지털 필터의 양에 있어서의 상기 변화는 남아있는 디지털 필터 중의 하나 이상에 제공되는 계수의 변화를 수반할 필요가 있다. 더 구체적으로 말하면, 필터 블록 토폴로지(3500c)의 분기 토폴로지에서 전체 5개 디지털 필터의 양은 하나의 분기에 있는 필터(예를 들면, 2개의 출력 중 하나를 제공하는 하나의 분기에 있는 바이쿼드 필터(656) 및 보간 필터(657))를 제거하거나 다른 방식으로 비활성화함으로써 전체 3개의 디지털 필터 양으로 감소될 수 있다. 이것은 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드의 모든 주파수를 2개의 출력 중 단지 하나로만 효과적으로 지향시키도록 크로스오버 기능을 제공하는 필터 블록의 크로스오버 주파수의 선택과 협조해서, 및/또는 신호 처리 토폴로지의 분기를 통하는 디지털 데이터의 전송을 제거하거나 다른 방식으로 중단시키도록 필터 블록 외부의 하나 이상의 VGA를 동작시키는 것과 협조해서 행하여질 수 있다.
데이터 전송률의 감소는 내부 구성(2200a, 2200b) 중 어느 하나에서 각종 방법으로 수행될 수 있다. 내부 구성(2200a)에서의 예로서, 클럭 뱅크(570)에 의해 제공되는 각종 데이터 전송 클럭은 스위치 어레이(540)를 통하여 신호 처리 토폴로지 및/또는 필터 블록 토폴로지의 각종 디지털 필터, VGA 및 합산 노드로 지향되어 복수의 데이터 전송률의 사용 및/또는 상기 컴포넌트들 중 하나 이상에 의한 다른 데이터 전송률 간의 변환을 가능하게 한다. 내부 구성(2200b)에서의 예로서, 처리 장치(510)는 신호 처리 토폴로지 및/또는 필터 블록 토폴로지의 각종 디지털 필터, VGA 및 합산 노드의 각종 실물화의 명령어 시퀀스를 상이한 시간 길이 간격으로 실행하도록 지시된다. 따라서, 주어진 컴포넌트의 하나의 실물화를 위한 명령어 시퀀스는 더 빈번한 간격으로 실행되어 더 낮은 데이터 전송률이 지원되는 동일한 컴포넌트의 다른 실물화를 위한 명령어 시퀀스보다 더 높은 데이터 전송률을 지원한다.
또다른 예로서, 전술한 임의의 신호 처리 토폴로지 및/또는 필터 블록 토폴로지를 다시 참조하면, 제공되는 ANR 정도의 감소 및/또는 전력 소모의 감소는 하나 이상 사운드(예를 들면, 피드백 기준 및/또는 잡음억제 사운드, 또는 피드포워드 기준 및/또는 잡음억제 사운드)가 ANR의 제공과 관련되는 이득의 감소를 통하여 실현될 수 있다. VGA가 피드백 기반 ANR 경로와 피드포워드 기반 ANR 경로 중의 적어도 하나에 포함된 경우, 그 VGA의 이득 설정이 감소될 수 있다. 주어진 디지털 필터에 의해 구현되는 전송 기능에 따라서, 그 디지털 필터의 하나 이상의 계수가 변경되어 디지털 필터에서 출력된 디지털 데이터에 의해 표시되는 임의의 사운드에 부여되는 이득을 감소시킬 수 있다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 경로에서 이득의 감소는 컴포넌트에 의해 발생된 잡음 사운드의 지각력을 감소시킬 수 있다. 환경 잡음 사운드가 비교적 적은 상황에서, 컴포넌트에 의해 발생된 잡음 사운드가 더욱 우세해질 수 있고, 따라서 컴포넌트에 의해 발생된 잡음 사운드의 감소는 환경 잡음 사운드가 적게 나타나는 경우 감쇠 대상의 잡음억제 사운드를 발생하는 것보다 더 중요할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 비교적 낮은 환경 잡음 사운드 레벨에 응답한 상기와 같은 이득 감소는 저가 마이크로폰의 사용을 가능하게 한다.
일부 구현예에 있어서, 피드백 기반 ANR 경로를 따르는 어떤 지점에서 상기와 같은 이득 감소를 수행하는 것은, 환경 잡음 사운드가 피드백 마이크로폰(120)에 도달하기 전에 개인용 ANR 장치에 의해 제공되는 PNR에 의해 더 감쇠되는 경향이 있기 때문에, 피드포워드 기반 ANR 경로를 따르는 것보다 더 유용할 수 있다. 피드포워드 마이크로폰(130)보다 더 약한 환경 잡음 사운드 변형예가 제공되는 경향이 있는 피드백 마이크로폰(120)의 결과로서, 피드백 기반 ANR 기능은 컴포넌트에 의해 유입된 잡음 사운드가 환경 잡음 사운드가 비교적 적은 때의 환경 잡음 사운드보다 더 우세하게 되는 상황에 더 민감할 수 있다. VGA는 피드백 기반 ANR 경로에 통합되어 정상적으로 이득 값 1을 사용함으로써 상기 기능을 수행할 수 있다. 상기 이득 값 1은 그 다음에 1/2로, 또는 처리 장치(510) 및/또는 ANR 회로(2000)의 외부 장치로서 ANR 회로(2000)가 결합되는 다른 처리 장치가 환경 잡음 레벨이 충분히 낮아서 피드백 기반 ANR 경로의 컴포넌트에 의해 발생되는 잡음 사운드가 중요하게 되고 상기와 같은 이득 감소가 피드백 잡음억제 사운드의 생성보다 더 유리하다고 결정한 것에 응답해서 소정의 다른 미리 선택된 더 낮은 값으로 감소될 것이다.
ANR 설정의 변경이 이루어져야 하는지 아닌지를 결정하기 위하여 환경 잡음 사운드의 특성을 모니터링하는 것은 환경 잡음 사운드의 강도, 주파수 및/또는 다른 특성을 측정하는 다수의 방법 중 임의의 방법을 수반할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 가중치가 없는 단순 음압 레벨(sound pressure level; SPL) 또는 다른 신호 에너지 측정치는 미리 선택된 주파수 범위 내에서 피드백 마이크로폰(120) 및/또는 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 환경 잡음 사운드를 취할 수 있다. 대안적으로, SPL 또는 다른 신호 에너지 측정치에 관한 미리 선택된 주파수 범위 내의 주파수는 평균적인 인간 귀의 상대적인 감응성을 다른 가청 주파수에 반영하도록 개발된 널리 공지되어 사용되고 있는 "A-가중"(A-weighted) 주파수 가중 곡선에 종속될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는, 비제한적인 예를 들자면 음향적으로 출력된 사운드의 클리핑 및/또는 과도한 진폭, 오작동(malfunction)과 관련된 특정 주파수 범위 내의 사운드 생성, 적어도 피드백 기반 ANR의 불안정성을 포함한 아웃 오브 바운드(out-of-bound) 조건, 또는 원하지 않은 불편한 음향 출력을 발생하는 다른 조건의 발생 및/또는 곧 발생할 것이라는 표시에 대한 자동 안전장치(failsafe) 응답 및 동기화 ANR 설정 변경이 가능하게 하는 3중 버퍼링의 태양 및 가능한 구현예를 도시한 것이다. 3중 버퍼링의 이러한 변형예는 각각 적어도 3개 한벌(trio)인 버퍼(620a, 620b, 620c)를 포함한다. 각각의 도시된 3중 버퍼링의 변형예에 있어서, 2개의 버퍼(620a, 620b)는 ANR 회로(2000)의 정상 동작 중에 교대로 사용되어, 비제한적인 예로서 토폴로지 상호접속, 데이터 클럭 설정, 데이터 폭 설정, VGA 이득 설정 및 필터 계수 설정을 포함한 소정의 ANR 설정을 급하게 동기적으로 업데이트한다. 또한, 각각의 도시된 3중 버퍼링의 변형예에 있어서, 제3 버퍼(620c)는 아웃 오브 바운드 조건의 검출에 응답해서 ANR 회로(2000)가 안정 동작 및/또는 안전 음향 출력 레벨로 되돌아가도록 재분류될 수 있고 "보존" 또는 "자동 안전장치" 설정으로 간주되는 ANR 설정의 집합을 유지한다.
오디오 신호의 디지털 신호 처리 제어 분야에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 오디오 데이터 피스 처리 사이의 간격 동안 발생하는 각종 오디오 처리 설정의 업데이트를 가끔 협력할 필요가 있고, 이러한 설정의 적어도 일부의 업데이트가 동일 간격 동안에 이루어지게 할 필요가 가끔 있다. 이것의 실패는 필터 계수의 불완전한 프로그래밍, 전송 기능의 불완전한 또는 잘못 형성된 정의, 또는 비제한적인 예를 들자면 청취자를 놀라게 할 수 있는 갑작스런 펑 터지는 잡음, 청취자를 불쾌하게 하거나 청취자에게 해를 줄 수 있는 갑작스런 볼륨 증가, 또는 역시 해를 줄 수 있는 피드백 기반 ANR 설정을 업데이트하는 경우의 울림(howling) 피드백 사운드를 포함한, 생성되거나 궁극적으로 음향적으로 출력되는 바람직하지 않은 사운드를 야기할 수 있는 다른 어울리지 않는 구성 문제를 가져올 수 있다.
일부 구현예에 있어서, 도 6a 내지 도 6c의 버퍼(620a~620c)는 전용 하드웨어 구현 레지스터이고, 그 콘텐츠는 VGA, 디지털 필터, 합산 노드, 클럭 뱅크(570)(만일 있으면)의 클럭, 스위치 어레이(540)(만일 있으면), DMA 장치(541)(만일 있으면) 및/또는 다른 컴포넌트 내의 레지스터로 클럭될 수 있다. 다른 구현예에 있어서, 도 6a 내지 도 6c의 버퍼(620a~620c)는 스토리지(520) 내의 할당된 장소이고, 그 콘텐츠는 처리 장치(510)에 의해 검색되고 처리 장치(510)에 의해 VGA, 디지털 필터 및 합산 노드의 실물화와 관련된 스토리지(520) 내의 다른 장소에 기록되며, 및/또는 처리 장치(510)에 의해 클럭 뱅크(570)(만일 있으면)의 클럭, 스위치 어레이(540)(만일 있으면), DMA 장치(541)(만일 있으면) 및/또는 다른 컴포넌트 내의 레지스터에 기록될 수 있다.
도 6a는 상이한 VGA 설정(626)들을 각각 저장하는 각종 버퍼(620a~620c)를 이용하는, 이득 값을 비롯한 VGA 설정의 3중 버퍼링을 도시한 것이다. VGA 이득 값의 이러한 3중 버퍼링을 사용하는 예는 클리핑의 발생 및/또는 곧 나타날 발생의 표시 및/또는 음향 구동기(190)의 음향 출력에서의 다른 가청 아티팩트의 검출에 응답해서 디지털 데이터에 의해 표시되는 사운드의 진폭을 감소시키도록 하나 이상의 VGA를 동작시키는 압축 제어기(950)일 수 있다. 일부 구현예에서, 압축 제어기(950)는 새로운 VGA 설정을 버퍼(620a, 620b) 중에서 선택한 버퍼에 저장한다. 하나 이상의 VGA를 통한 디지털 데이터 피스의 흐름에 동기된 후속 시간에서, 버퍼(620a, 620b) 중의 선택된 버퍼에 저장된 설정이 VGA에 제공되고, 이것에 의해 가청 아티팩트의 발생을 회피한다. 이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 압축 제어기(950)는 VGA의 이득 설정을 소정의 시간 동안 반복적으로 업데이트하여, 하나 이상 사운드의 진폭을 소정의 진폭 레벨로 즉시 감소시키는 대신에 서서히 감소시킬 수 있다. 이러한 상황에서, 압축 제어기(950)는 업데이트된 이득 설정을 버퍼(620a)에 저장하는 것과 업데이트된 이득 설정을 버퍼(620b)에 저장하는 것을 교대로 할 수 있고, 이것에 의해 압축 제어기(950)에 의해 각 버퍼(620a, 620b)에 각각 기록되는 시간과 각 버퍼가 그들의 저장된 VGA 설정을 VGA에 제공하는 시간을 분리할 수 있다. 그러나, 더 보존적으로 선택된 VGA 설정의 집합은 버퍼(620c)에 저장되고, 이러한 자동 안전장치 설정은 아웃 오브 바운드 조건이 검출된 것에 응답해서 VGA에 제공될 수 있다. 버퍼(620c)에 저장된 VGA 설정의 이러한 제공은 버퍼(620a, 620b) 중의 어느 하나에 저장된 임의의 VGA 설정의 제공에 우선한다.
도 6b는 상이한 필터 설정(625)들을 각각 저장하는 각종 버퍼(620a~620c)를 이용하는, 필터 계수를 비롯한 필터 설정의 3중 버퍼링을 도시한 것이다. 필터 계수의 이러한 3중 버퍼링을 사용하는 예는 개인용 ANR 장치(1000)에 의해 제공되는 피드백 기반 ANR에서 감소되는 잡음 사운드의 주파수 범위 및/또는 감쇠 정도의 조정일 수 있다. 일부 구현예에서, 압축 제어기(950)는 새로운 필터 계수를 버퍼(620a, 620b) 중에서 선택한 버퍼에 저장하도록 ANR 루틴(525)에 의해 지시된다. 하나 이상의 디지털 필터를 통한 디지털 데이터 피스의 흐름에 동기된 후속 시간에서, 버퍼(620a, 620b) 중의 선택된 버퍼에 저장된 설정이 상기 디지털 필터에 제공되고, 이것에 의해 가청 아티팩트의 발생을 회피한다. 필터 계수의 이러한 3중 버퍼링을 사용하는 다른 하나의 예는 수정된 패스스루 오디오를 저주파수 사운드와 고주파수 사운드로 나누기 위해 상기 신호 처리 토폴로지 중 일부에서 필터 블록 내의 각 디지털 필터에 의해 사용되는 크로스오버 주파수의 조정일 수 있다. 필터 블록(450)의 디지털 필터를 통한 패스스루 오디오와 관련된 디지털 데이터 피스의 흐름에 적어도 동기되는 시간에서, 버퍼(620a, 620b) 중의 하나 또는 다른 것에 저장된 필터 설정은 디지털 필터의 적어도 일부에 제공된다.
도 6c는 상이한 토폴로지 설정(622), 필터 설정(625), VGA 설정(626) 및 클럭 설정(627)들을 각각 저장하는 각종 버퍼(620a~620c)를 이용하는, 클럭, VGA, 필터 및 토폴로지 설정의 전부 또는 선택가능한 부분집합의 3중 버퍼링을 도시한 것이다. 상기 설정들 전부의 3중 버퍼링 사용예는 개인용 ANR 장치(1000)를 제거하거나 ANR 기능을 완전히 턴오프할 필요없이 사용자가 다른 사람의 목소리를 더 쉽게 들을 수 있도록 개인용 ANR 장치(1000)에 의해 제공되는 ANR이 변경되는 "토크스루"(talk-through) 특징을 활성화하는 제어를 개인용 ANR 장치(1000)의 사용자가 동작시키는 것에 응답해서 하나의 신호 처리 토폴로지를 다른 신호 처리 토폴로지로 변경시키는 것일 수 있다. 처리 장치(510)는 음성 사운드가 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 음향 구동기(190)로 더 쉽게 통과할 수 있는 새로운 신호 처리 토폴로지를 특정하는데 필요한 설정, 및 버퍼(620a, 620b) 중의 하나 또는 다른 것 내에서 새로운 신호 처리 토폴로지의 VGA, 디지털 필터, 데이터 클럭 및/또는 다른 컴포넌트의 각종 설정을 저장하도록 지시될 수 있다. 그 다음에, 적어도 하나의 컴포넌트(예를 들면, ADC, VGA, 디지털 필터, 합산 노드, 또는 DAC)를 통하는 사운드를 표시하는 디지털 데이터의 적어도 일부 피스의 흐름과 동기되는 시간에서, 상기 설정들이 새로운 신호 처리 토폴로지의 상호접속을 생성(스위치 어레이(540)(만일 있으면)에 제공됨으로써)하기 위해 사용되고, 새로운 신호 처리 토폴로지에서 사용되어야 하는 컴포넌트에 제공된다.
그러나, 도 6c에 도시한 3중 버퍼링의 일부 변형예는 버퍼(620a, 620b) 중의 어느 하나가 그들의 저장된 콘텐츠를 하나 이상의 컴포넌트에 제공할 때 어느 설정이 실제로 업데이트되는지를 결정하는 능력을 제공하는 마스크(640)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현예에 있어서, 마스크 내의 비트 위치는 버퍼(620a, 620b) 중의 하나 또는 다른 것의 콘텐츠가 업데이트된 설정을 컴포넌트에 제공해야 할 때, 각 비트 위치에 대응하는 상이한 설정들의 콘텐츠가 하나 이상의 컴포넌트에 선택적으로 제공될 수 있도록 1 또는 0으로 선택적으로 설정된다. 마스크(640)의 입도(granularity)는 각각의 개별 설정이 업데이트를 위해 선택적으로 인에이블되는 것, 또는 각각의 토폴로지 설정(622), 필터 설정(625), VGA 설정(626) 및 클럭 설정(627)의 전부가 토폴로지 설정 마스크(642), 필터 설정 마스크(645), VGA 설정 마스크(646) 및 클럭 설정 마스크(647)를 통하여 각각 업데이트하기 위해 선택될 수 있는 것일 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 ANR 회로(2000)의 내부 구성(2200a, 2200b)에 각각 다수의 가능한 추가가 있는 변형예를 각각 도시한 것이다. 그러므로, 설명을 간단히 하기 위해, 이러한 가능한 추가와 관련된 내부 구성(2200a, 2200b)의 부분만이 도시되어 있음에 주목하여야 한다. 이러한 가능한 추가 중의 일부는 ANR 회로(2000)를 적어도 하나의 버스(535)를 통해 다른 장치에 결합하는 인터페이스(530)의 사용에 의존한다. 이러한 가능한 추가의 다른 것들은 적어도 하나의 수동 조작가능한 제어부로부터 신호를 수신하기 위해 인터페이스(530)의 사용에 의존한다.
특히, 외부 스토리지 장치(예를 들면, 스토리지 장치(170))로부터 ANR 설정(527)의 콘텐츠의 적어도 일부를 검색하기 위해 로딩 루틴(522)의 명령어 시퀀스를 실행함에 있어서, 처리 장치(510)는 그 대신 외부 처리 장치(9100)로부터 상기 콘텐츠를 수용하게끔 ANR 회로(2000)를 구성하도록 지시될 수 있다. 또한 피드백 기반 및/또는 피드포워드 기반 ANR 기능을 제공할 때 적응성 알고리즘을 사용할 수 있도록, 외부 처리 장치(9100)는 ANR 회로(2000)에 결합되어 피드백 기반 사운드, 피드포워드 기반 사운드 및/또는 패스스루 오디오에 관한 통계 정보의 분석과 함께 ANR 회로(2000)의 기능성을 증대시킬 수 있고, 이때 측쇄(side-chain) 정보는 다운샘플링으로부터 및/또는 하나 이상의 ADC(210, 310, 410)에 내장되거나 다른 방식으로 접속된 다른 필터로부터 제공된다. 게다가, 2개의 ANR 회로(2000) 사이에 협력하여 입체음향(binaural) 피드포워드 기반 ANR의 형태를 달성할 수 있도록, 각각의 ANR 회로(2000)는 피드포워드 기준 데이터의 카피를 다른 ANR 회로(2000)에 전송할 수 있다. 더 나아가, 하나 이상의 ANR 회로(2000) 및/또는 외부 처리 장치(9100)는 토크스루 기능을 사용하기 위해 사용자가 수동으로 조작할 수 있는 사례를 위하여 수동 조작가능 토크스루 제어(9300)를 모니터링할 수 있다.
ANR 회로(2000)는 ANR 회로(2000)에 결합된 토크스루 제어부(9300)로부터 직접, 다른 ANR 회로(2000)(만일 있으면)를 통하여, 또는 외부 처리 장치(9100)(만일 있으면)를 통하여 입력을 수신할 수 있다. 개인용 ANR 장치(1000)가 2개의 ANR 회로(2000)를 포함하는 경우, 토크스루 제어부(9300)는 각각의 ANR 회로(2000)의 인터페이스(530)에 직접 결합되거나, 또는 2개의 ANR 회로(2000)에 결합된 외부 처리 장치(9100)(만일 있으면) 중의 하나에 결합되거나, 또는 각각의 처리 장치(9100)가 각각의 ANR 회로(2000)에 별도로 결합된 경우 한 쌍의 외부 처리 장치(9100)(만일 있으면)에 결합될 수 있다.
토크스루 제어부(9300)가 다른 컴포넌트에 결합되는 정확한 방식과 상관없이, 토크스루 제어부(9300)가 수동 조작되는 것으로 검출된 경우, 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 인간 스피치 밴드(speech band)에서의 사운드의 감쇠가 감소되도록 적어도 피드포워드 기반 ANR의 제공이 변경된다. 이 방법으로 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 인간 스피치 밴드에서의 사운드는 사실상 적어도 음향 구동기(190)에 의해 음향적으로 출력되는 피드포워드 기반 ANR과 관련된 디지털 데이터용의 경로를 통하여 운반되고, 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 다른 사운드는 피드포워드 기반 ANR을 통하여 계속해서 감쇠된다. 이 방법으로, 개인용 ANR 장치(1000)의 사용자는 환경 잡음 사운드에 대항하는 적어도 일부의 피드포워드 기반 ANR 정도의 장점을 가질 수 있고, 부근에서 이야기하는 누군가의 목소리를 또한 들을 수 있다.
이 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 인간의 스피치 밴드를 300Hz~4KHz만큼 넓은 범위로부터 1KHz~3KHz만큼 좁은 범위까지로 한정할 때 어떤 주파수 범위가 일반적으로 수용되는가에 대해 약간의 변화가 있다. 일부 구현예에 있어서, 처리 장치(510) 및/또는 외부 처리 장치(9100)(만일 있으면)는 적어도 피드포워드 기반 ANR용의 경로에 있는 필터들의 ANR 설정을 변경함으로써 사용자가 토크스루 제어부(9300)를 조작하는 것에 응답하여 피드포워드 기반 ANR을 통하여 감쇠되는 환경 잡음 사운드의 주파수 범위를 감소시키고, 그에 따라 피드포워드 기반 ANR 기능이 개인용 ANR 장치(1000)의 인간 스피치 밴드를 규정하도록 선택된 임의의 주파수 범위 이하의 감쇠 주파수로 사실상 제한되게 한다. 대안적으로, 피드포워드 기반 ANR에 의해 감쇠된 환경 잡음 사운드의 주파수 범위 중에서 인간 스피치 밴드의 형태에 대한 "노치"(notch)를 생성하도록 적어도 상기 필터의 ANR 설정이 변경되어, 피드포워드 기반 ANR이 인간 스피치 밴드 내에 있는 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 사운드보다 상당히 더 큰 정도로 인간 스피치 밴드 이하의 주파수 및 인간 스피치 밴드 이상의 주파수에서 발생하는 환경 잡음 사운드를 감쇠시키게 한다. 어느 방법이든, 인간 스피치 밴드 내에서 사운드의 감쇠를 감소시키도록 적어도 1개 또는 그 이상의 필터 계수가 변경된다. 또한, 피드포워드 기반 ANR용의 경로에서 사용되는 필터의 양 및/또는 유형이 변경될 수 있고, 및/또는 피드포워드 기반 ANR용의 경로 자체가 변경될 수 있다.
비록 구체적으로 도시하지는 않았지만, 아날로그 필터의 사용에 더 순응하는 토크스루 기능의 형태를 제공하는 대안적인 방법은 피드포워드 기반 ANR 기능성의 제공을 각각 지원할 수 있는 아날로그 필터의 한 쌍의 병렬 집합을 구현하기 위한 것, 및/또는 피드포워드 기반 ANR을 나타내는 하나 이상의 아날로그 신호가 아날로그 필터의 병렬 집합 중 하나 또는 다른 것으로/로부터 라우트되게 하는 수동 조작가능한 토크스루 제어의 형태를 제공하기 위한 것이다. 아날로그 필터의 병렬 집합 중 하나는 토크스루 기능을 제공하지 않는 피드포워드 기반 ANR을 제공하도록 구성되고, 아날로그 필터의 다른 병렬 집합은 인간 스피치 밴드의 형태 내의 사운드를 더 낮은 정도로 감쇠시키는 피드포워드 기반 ANR을 제공하도록 구성된다. 일부 유사한 방법이 또다른 대안예로서 내부 구성(2200a) 내에서 구현될 수 있고, 이 경우 수동 조작가능한 토크스루 제어의 형태는 디지털 필터의 2개의 병렬 집합 사이에서 디지털 데이터의 흐름을 전환하도록 스위치 어레이(540) 내의 적어도 일부 스위칭 장치를 직접 동작시킨다.
도 8은 스토리지(520)에 저장되는 ANR 설정(527)의 적어도 일부 콘텐츠가 외부 스토리지 장치(170) 또는 처리 장치(9100)로부터 버스(535)를 통하여 제공될 수 있는 가능한 로딩 시퀀스 구현예의 흐름도이다. 이 로딩 시퀀스는 비제한적인 예를 들자면 스토리지 장치(170)와 처리 장치(9100) 중의 단지 하나만이 버스(535)에 존재하는 것, 및 스토리지 장치(170)와 처리 장치(9100)가 둘 다 버스에 존재함에도 불구하고 스토리지 장치(170)와 처리 장치(9100) 중의 하나 또는 다른 것이 그러한 콘텐츠를 제공하지 않는 것을 포함한 다양한 시나리오를 ANR 회로(2000)가 변경없이 수용하도록 충분히 적응성있게 하기 위한 것이다. 버스(535)는 직렬 또는 병렬 디지털 전자 버스일 수 있고, 버스(535)에 결합된 다른 장치들은 적어도 데이터 전송에 협력하는 버스 마스터로서 작용할 수 있다.
전원이 공급되거나 리셋될 때, 처리 장치(510)는 스토리지(520)에 액세스하여 로딩 루틴(522)의 명령어 시퀀스를 검색하고 실행한다. 명령어 시퀀스를 실행할 때, 단계 632에서, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 회로(2000)가 버스(535)에서 버스 마스터로 되는 마스터 모드로 ANR 회로(2000)가 진입하게 하고, 그 다음에 처리 장치(510)가 인터페이스(530)를 동작시켜서 역시 버스(535)에 결합된 스토리지 장치(예를 들면, 스토리지 장치(170))로부터 데이터(ANR 설정(527)의 콘텐츠의 일부 등)를 검색하게 한다. 만일, 단계 633에서, 스토리지 장치로부터 데이터를 검색하는 시도가 성공이면, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 회로(2000)가 버스(535)에서 슬레이브 모드로 진입하여 버스(535) 상의 다른 처리 장치(예를 들면 처리 장치(9100))가 데이터(적어도 ANR 설정(527)의 콘텐츠의 일부를 포함함)를 ANR 회로(2000)에 전송하게 한다(단계 634).
그러나, 만일 단계 633에서 스토리지 장치로부터 데이터를 검색하는 시도가 실패이면, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 회로(2000)가 버스(535)에서 슬레이브 모드로 진입하여 외부 처리 장치(예를 들면 외부 처리 장치(9100))로부터 데이터를 수신하게 한다(단계 635). 단계 636에서, 처리 장치(510)는 선택된 시간 동안 다른 처리 장치로부터 데이터의 수신을 기다리도록 지시된다. 만일, 단계 637에서, 데이터가 다른 처리 장치로부터 수신되었으면, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 회로(2000)가 버스(535) 상에서 슬레이브 모드로 유지하여 버스(535) 상의 다른 처리 장치가 다른 데이터를 ANR 회로(2000)에 전송하게 한다(단계 638). 그러나 만일, 단계 637에서, 데이터가 다른 처리 장치로부터 수신되지 않았으면, 처리 장치(510)는 인터페이스(530)를 동작시켜서 ANR 회로(2000)가 버스(535) 상에서 버스 마스터로 복귀하게 하고 단계 632에서 스토리지 장치로부터 그러한 데이터의 검색을 다시 시도하게 한다.
도 9a 및 도 9b는 내부 구성(2200a, 2200b) 중의 하나가 외부 처리 장치(9100)에 대한 측쇄 데이터의 제공을 지원하여 처리 장치(9100)가 ANR 회로(2000)에 의해 수행되는 피드백 기반 및/또는 피드포워드 기반 ANR 기능에 적응성 특징을 추가하게 하는 방식을 각각 도시한 것이다. 본질적으로, ANR 회로(2000)가 필터링 및 피드백 잡음억제 사운드와 피드포워드 잡음억제 사운드를 구동하는 것뿐만 아니라 상기 잡음억제 사운드를 패스스루 오디오와 결합하는 다른 태양을 수행하는 동안, 처리 장치(9100)는 마이크로폰(120 및/또는 130)에 의해 검출된 피드백 및/또는 피드포워드 기준 사운드의 각종 특성의 분석을 수행한다. ANR 회로(2000)의 신호 처리 토폴로지의 변경(필터 블록(250, 350, 450) 중 하나의 필터 블록 토폴로지의 변경을 포함함), VGA 이득 값의 변경, 필터 계수의 변경, 데이터가 전송되는 클럭 타이밍의 변경 등이 필요하다고 처리 장치(9100)가 결정한 경우, 처리 장치(9100)는 새로운 ANR 설정을 버스(535)를 통해 ANR 회로(2000)에 제공한다. 위에서 설명한 것처럼, 상기 새로운 ANR 설정은 사운드를 표시하는 디지털 데이터의 피스가 ANR 회로(2000) 내의 컴포넌트들 사이에서 운반되는 하나 이상의 데이터 전송률과 동기되는 타이밍으로 상기 새로운 ANR 설정이 ANR 회로(2000) 내의 컴포넌트들에 제공되는 것에 대비하여 버퍼(620a, 620b) 중의 하나 또는 다른 것에 저장될 수 있다. 사실, 이 방법으로, ANR 회로(2000)에 의한 ANR의 제공은 역시 적응성으로 될 수 있다.
ANR 회로(2000)와 외부 처리 장치(9100) 간의 이러한 협력을 지원함에 있어서, 피드백 기준 데이터, 피드포워드 기준 데이터 및/또는 패스스루 오디오 데이터의 카피를 수정없이 처리 장치(9100)에 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 데이터는 피드백 기준 데이터, 피드포워드 기준 데이터 및 패스스루 오디오 데이터 각각에 대하여 약 1MHz의 높은 클럭 주파수로 샘플링되는 것으로 예상된다. 따라서, 버스(535)를 통하여 상기와 같은 높은 샘플링 속도로 모든 데이터의 카피를 처리 장치(9100)에 제공하는 것은 ANR 회로(2000)에 바람직하지 않게 높은 부담을 주고 ANR 회로(2000)의 전력 소모 필요조건을 바람직하지 않게 증가시킬 수 있다. 또한, ANR 회로(2000)와의 협력의 일부로서 처리 장치(9100)에 의해 수행될 수 있는 처리의 적어도 일부는 상기 데이터의 완전한 카피에 대한 액세스를 필요로 하지 않을 수 있다. 그러므로, 내부 구성(2200a, 2200b) 중의 하나를 이용한 ANR 회로(2000)의 구현은 더 낮은 샘플링 속도 및/또는 상기 데이터와 관련한 각종 메트릭으로 상기 데이터로 이루어진 저속 측쇄 데이터의 처리 장치(9100)에 대한 제공을 지원할 수 있다.
도 9a는 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 ADC(310)에 의해 수신된 피드포워드 기준 아날로그 신호를 나타내는 피드포워드 기준 데이터 및 대응하는 측쇄 데이터를 둘 다 출력할 수 있는 ADC(310)의 예시적인 변형예를 도시한 것이다. 이 ADC(310)의 변형예는 시그마-델타 블록(322), 1차 다운샘플링 블록(323), 2차 다운샘플링 블록(325), 대역통과 필터(326) 및 RMS 블록(327)을 포함한다. 시그마-델타 블록(322)은 ADC(310)에서 수신한 아날로그 신호의 전형적인 시그마-델타 아날로그-디지털 변환의 적어도 일부를 수행하고, 피드포워드 기준 데이터를 비교적 높은 샘플링 속도로 1차 다운샘플링 블록(323)에 제공한다. 1차 다운샘플링 블록(323)은 음향 구동기(190)에 의해 음향적으로 출력되는 잡음억제 사운드를 표시하는 피드포워드 잡음억제 데이터를 유도하기 위해 VGA, 디지털 필터 및/또는 합산 노드의 어떠한 조합이 사용되든지 간에 각종 가능한 다운샘플링(및/또는 데시메이션) 알고리즘 중의 임의의 것을 이용하여 더 바람직한 샘플링 속도로 피드포워드 기준 데이터의 변형체를 유도한다. 그러나, 1차 다운샘플링 블록(323)은 피드포워드 기준 데이터의 더욱 다운샘플링된(및/또는 데시메이트된) 변형체를 유도하기 위해 피드포워드 기준 데이터의 카피를 2차 다운샘플링 블록(325)에 또한 제공한다. 2차 다운샘플링 블록(325)은 피드포워드 기준 데이터의 더욱 다운샘플링된 변형체를 대역통과 필터(326)에 제공하고, 대역통과 필터(326)에서는 선택된 주파수 범위 내에 있는 상기 더욱 다운샘플링된 피드포워드 기준 데이터에 의해 표시되는 사운드의 부분집합이 RMS 블록(327)으로 통과하도록 허용된다. RMS 블록(327)은 대역통과 필터(326)의 선택된 주파수 범위 내에 있는 상기 더욱 다운샘플링된 피드포워드 기준 데이터의 RMS 값을 계산하고, 그 RMS 값을 인터페이스(530)에 제공하여 버스(535)를 통해 처리 장치(9100)에 전송하게 한다.
비록 상기 예에서는 피드포워드 기반 ANR의 제공과 관련된 ADC(310) 및 디지털 데이터를 수반하였지만, 피드백 기반 ANR 및 패스스루 오디오 중 어느 하나를 수반하는 ADC(210, 410) 중 어느 하나의 유사한 변형예도 가능하다. 또한, 데이터가 대역통과 필터(326)에 제공되기 전에는 추가 다운샘플링(및/또는 데시메이션)이 수행되지 않도록 2차 다운샘플링 블록(325)을 포함하지 않는 ADC(310)(또는 ADC(210, 410) 중의 어느 하나)의 다른 변형예, 대역통과 필터(326) 대신에 또는 추가적으로 A-가중 또는 B-가중 필터를 이용하는 다른 변형예, RMS 블록(327)을 다른 형태의 신호 강도 계산(예를 들면, 절대치 계산)을 수행하는 다른 블록으로 교체하는 다른 변형예, 및 2차 다운샘플링 블록(325)의 다운샘플링된(및/또는 데시메이트된) 출력이 낮은 수정으로 또는 실질적으로 수정없이 인터페이스에 전달되도록 대역통과 필터(326) 및/또는 RMS 블록(327)을 포함하지 않는 다른 변형예가 가능하다.
도 9b는 필터 블록(350)에 의해 수신된 피드포워드 기준 데이터에 대응하는피드포워드 잡음억제 데이터 및 대응하는 측쇄 데이터를 둘 다 출력할 수 있는 필터 블록(350)의 예시적인 변형예를 도시한 것이다. 위에서 설명한 것처럼, 필터 블록(250, 350, 450) 내의 필터들의 길이, 양, 유형 및 상호접속(즉, 필터 블록 토폴로지)은 각각 내부 구성(2200a, 2200b) 중 어느 하나의 동적 구성 능력의 일부로서 동적으로 선택될 수 있다. 그러므로, 이 필터 블록 변형예는 피드포워드 잡음억제 데이터를 유도하는 기능 및 측쇄 데이터를 유도하는 기능 둘 다가 수행되는 각종의 가능한 필터 블록 토폴로지 중 임의의 토폴로지로 구성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 피드포워드 기준 데이터가 한 쌍의 ANR 회로(2000) 사이에서 공유되는 입체음향 피드포워드 기준 ANR을 내부 구성(2200a, 2200b) 중의 어느 하나가 지원하는 방식(한 쌍의 이어피스(100) 중의 하나를 분리하기 위해 피드포워드 기반 ANR을 제공하는 ANR 회로(2000)를 각각 실체화(incarnation)한 것)을 각각 도시한 것이다. 한 쌍의 이어피스(100)를 가진 개인용 ANR 장치(1000)의 일부 구현예에 있어서, 각 이어피스(100)와 관련된 별도의 피드포워드 마이크로폰(130)에 의해 검출된 사운드를 나타내는 피드포워드 기준 데이터는 각 이어피스와 관련된 2개의 별도의 ANR 회로(2000)에 제공된다. 이것은 한 쌍의 ANR 회로(2000)를 접속하는 버스를 통한 피드포워드 기준 데이터의 교환에 의해 달성된다.
도 10a는 2개의 상이한 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 피드포워드 기준 데이터의 입력을 수신하는 능력이 있는 필터 블록(350)의 변형예를 포함한 신호 처리 토폴로지(예를 들면, 위에서 설명한 신호 처리 토폴로지 중의 임의의 하나)에 대한 예시적인 추가(addition)를 도시한 것이다. 더 구체적으로, 필터 블록(350)은 ADC(310)에 결합되어, 필터 블록(350)이 존재하는 하나의 ANR 회로(2000)와 관련된 동일한 이어피스에 관련있는 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 피드포워드 기준 데이터를 직접 수신한다. ADC(310)와 필터 블록(350) 간의 이러한 결합은 내부 구성(2200a, 2200b)과 관련하여 위에서 설명한 방법들 중 하나의 방법으로 이루어진다. 그러나, 필터 블록(350)은 다른 이어피스(100)와 또한 관련된 ANR 회로(2000)로부터 인터페이스(530)를 통해 다른 이어피스(100)와 관련이 있는 피드포워드 마이크로폰(130)으로부터 다른 피드포워드 기준 데이터를 수신하도록 인터페이스(530)에 또한 결합된다. 대응적으로, 피드포워드 기준 데이터를 필터 블록(350)에 제공하는 ADC(310)의 출력은 인터페이스(530)에 또한 결합되어 그 피드포워드 기준 데이터를 다른 이어피스(100)와 관련된 ANR 회로(2000)에 인터페이스(530)를 통해 전송하게 한다. 다른 이어피스(100)와 관련된 ANR 회로(2000)는 그 필터 블록(350)의 동일한 변형예를 가진 신호 처리 토폴로지에 대한 상기 동일한 추가를 이용하고, ANR 회로(2000)의 이러한 2개의 실체화는 ANR 회로(2000)의 2개의 실체화가 결합된 버스(535)를 통해 그들 각각의 인터페이스(530)를 통하여 피드포워드 기준 데이터를 교환한다.
도 10b는 필터 블록(350)의 변형예를 포함한 신호 처리 토폴로지에 대한 다른 예시적인 추가를 도시한 것이다. 그러나, 이 필터 블록(350)의 변형예는 ANR 회로(2000)의 다른 실체화로부터 피드포워드 기준 데이터의 수신에 수반되는 것 외에, 다른 이어피스(100)와 관련된 ANR 회로(2000)에 피드포워드 기준 데이터를 전송하는 것에 수반된다. 이러한 추가적인 기능성은 피드포워드 기준 데이터가 ANR 회로(2000)의 다른 실체화에 전송되기 전에 어떻게든 피드포워드 기준 데이터를 필터링 또는 다른 방식으로 처리하는 것이 바람직한 구현예에서 필터 블록(350)에 통합될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 개인용 ANR 장치(1000)의 내부 구성(2200a)의 필터 뱅크(520) 내에 있는 적어도 일부 필터를 구현하는 대안적인 방식을 각각 도시한 것이다. 더 구체적으로, 도 11a 및 도 11b는 FIR 필터, IIR(무한 임펄스 응답) 필터 및 바이쿼드 필터로서 다양하게 기능하도록 동적으로 구성될 수 있는 필터 뱅크(550) 내에 포함되는 컨버터블(convertible) 디지털 필터(551)의 예들을 도시한 것이다. 비록 이러한 컨버터블 필터들의 예가 개인용 ANR 장치(1000)의 가능한 실시예의 컴포넌트와 관련하여 도시되고 설명되지만, 동적으로 구성가능한 디지털 필터가 바람직한 다양한 장치에서 이러한 및 다른 유사한 컨버터블 필터의 예가 사용될 수 있다.
도 11a는 2개의 탭을 가진 바이쿼드 필터 또는 FIR 필터로서 동작하도록 동적으로 구성되는 컨버터블 필터(551)의 하나의 변형예를 도시한 것이다. 이 컨버터블 필터(551)의 변형예는 지연 요소(662a, 662b); 가중 요소(663a, 663b, 663c); 합산 노드(664); 지연 요소(667a, 667b) 및 가중 요소(668a, 668b)를 포함한다. 디지털 필터 설계 기술에 숙련된 사람이라면 잘 알고 있는 바와 같이, 인접한 지연 요소와 가중 요소의 쌍은 변환(transform)을 구현함에 있어서 제로를 및 아마도 폴(pole)도 역시 도입하기 위해 사용될 수 있는 디지털 필터 탭(가끔은 단순히 "탭"이라고 부름)을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 지연 요소(662a, 662b, 667a, 667b)에 의해 부여되는 지연량은 샘플링 속도에 의해 결정되고, (아마도 버퍼(620a~620c)의 필터 설정(625)의 일부로서) 프로그램될 수 있으며, 각 가중 요소(663a, 663b, 668a, 668b)에서 사용하는 가중치일 수 있다. 지연 요소(662a, 662b), 가중 요소(663a, 663b, 663c) 및 합산 노드(664)에는 필터 설정(625)의 일부로서 프로그램될 수 있는 프로그램가능 전원 스위치(545a)를 통해 전력이 공급되는 전력 도체(665a)를 통해 전력이 공급된다. 지연 요소(667a, 667b)와 가중 요소(668a, 668b)에는 필터 설정(625)의 일부로서 역시 프로그램될 수 있는 프로그램가능 전원 스위치(545b)를 통해 전력이 공급되는 별도의 전력 도체(665b)를 통해 전력이 공급된다.
전원 스위치(545b)를 통해 전력이 공급되는 전력 도체(665b)에 의해, 이 컨버터블 필터(551)의 변형예는 전원 스위치(545b)의 동작을 통해 전력 도체(665b)에 전력을 공급하거나 공급하지 않음으로써 이중 탭 FIR 필터 또는 바이쿼드 필터가 되도록 동적으로 구성될 수 있다. 컨버터블 필터(551)가 상기 2가지 유형의 필터 중 어느 하나로 동작하게 하는 이 방법은 제로 또는 비제로 가중치로 가중 요소(668a, 668b)를 교대로 프로그램하는 방법보다 바람직할 수 있다. 비록 제로 가중치로 가중 요소(668a, 668b)를 프로그램하는 것이 가중 요소(663a~663c)의 출력을 합산하는 합산 노드(664)를 제한하여 컨버터블 필터(551)가 (바이쿼드 필터로서 보다는) FIR 필터로서 동작되게 하겠지만, 컨버터블 필터(551)의 모든 지연 요소 및 가중 요소는 계속하여 전력을 소모할 것이다. 전력 도체(665b)로부터 전력을 분리하도록 전원 스위치(545b)를 프로그램함으로써, 지연 요소(667a, 667b)와 가중 요소(668a, 668b)에는 전력이 차단되고, 이것에 의해 컨버터블 필터(551)의 전력 소모를 감소시킬 뿐만 아니라 컨버터블 필터(551)가 FIR 필터로서 동작되게 할 수 있다. 전원 스위치(545b)를 통해 전력이 공급되는 전력 도체(665b) 외에도 전원 스위치(545a)를 통해 전력이 공급되는 전력 도체(665a)에 의해, 컨버터블 필터(551)의 모든 지연 요소와 가중 요소(및 합산 노드(664))는 컨버터블 필터(551)가 사용되지 않을 때 전력이 차단될 수 있고, 이것에 의해 더 큰 전력 보존이 가능하다.
적어도 전원 스위치(545b)가 버퍼(620a, 620b, 620c)의 필터 설정(625)을 통해 프로그램가능하게 됨으로써, 하나 이상의 필터 블록(250, 350, 450)을 생성할 때 사용되도록(및 다른 방식으로 사용되도록) 필터 뱅크(550)의 필터들 중에서 선택하는 처리의 일부는 필터 블록(550)을 구성하는 하나 이상의 컨버터블 필터(551)를 구성하고 그들을 선택하는 것을 수반할 수 있다. 사실, 일부 구현예에 있어서, 1개 또는 2개의 바이쿼드 필터(554) 또는 FIR 필터(558) 대신에 복수의 컨버터블 필터(551)가 필터 블록(550)에 포함될 수 있다. 이 방법으로, 필터 블록(550)에 포함되어야 하는 다른 유형의 필터의 수가 감소될 수 있고, 하나의 컨버터블 필터(551)가 바이쿼드 필터가 아닌 FIR 필터로서 동작되는 경우에 불필요한 전력 소모를 발생하지 않는 방식으로 동작되도록 동적으로 구성될 수 있는 필터들을 제공함으로써 적응성이 증가될 수 있다.
또한, 버퍼(620c)에서 유지되는 필터 설정(625)에 대한 "자동 안전장치" 또는 "보존성" 값의 일부로서, 바이쿼드 필터로서 동작될 수 있는 하나 이상의 컨버터블 필터(551)를 불안정성의 표시에 대한 응답의 일부로서 FIR 필터로서 동작하도록 동적으로 재구성하는 설정이 있을 수 있다. 이것은 컨버터블 필터(551)가 바이쿼드 필터로서 동작될 때 지연 요소(667a, 667b)와 가중 요소(668a, 668b)의 조합이 "폴"을 제공한다는 사실, 및 이러한 폴의 제공이 불안정성을 발생시킬 수 있는 요인이라는 사실의 인식하에 행하여질 수 있다. 따라서, 바이쿼드 필터로서 동작하는 것으로부터 FIR 필터로서 동작하는 것으로 하나 이상의 컨버터블 필터(551)를 동적으로 재구성함으로써 불안정성의 사례를 치료 또는 방지할 수 있다.
도 11b는 바이쿼드 필터(이것은 당업계에서 알려져 있는 바와 같이 IIR 필터이 일 형태임)를 포함하는 고차(즉, 탭이 많은 것) 또는 저차(즉, 탭이 적은 것) IIR 필터의 다양한 형태로서 동작하도록 동적으로 구성되는 컨버터블 필터(551)의 다른 변형예를 도시한 것이다. 이 컨버터블 필터(551)의 다른 변형예는 다수의 지연 요소(662a~662x); 다수의 가중 요소(663a~663x); 합산 노드(664); 다수의 지연 요소(667a~667x) 및 다수의 가중 요소(668a~668x)를 포함한다. 다시, 각각의 지연 요소(662a~662x, 667a~667x)에 의해 부여되는 지연량은 샘플링 속도에 의해 결정되고, (아마도 버퍼(620a~620c)의 필터 설정(625)의 일부로서) 프로그램될 수 있으며, 각 가중 요소(663a~663x, 668a~668x)에서 사용하는 가중치일 수 있다.
지연 요소(662a, 662b), 가중 요소(663a~663c), 합산 노드(664), 지연 요소(667a, 667b) 및 가중 요소(668a, 668b)에는 전력 도체(665a)를 통해 전력이 공급된다. 지연 요소(662b)에 뒤따르며 지연 요소(662x)까지의 지연 요소(많은 수가 있음)와 가중 요소(663c)에 뒤따르며 가중 요소(663x)까지의 가중 요소(많은 수가 있음)에는 전력 도체(665b)를 통해 전력이 공급된다. 지연 요소(667b)에 뒤따르며 지연 요소(667x)까지의 지연 요소(많은 수가 있음)와 가중 요소(668b)에 뒤따르며 가중 요소(668x)까지의 가중 요소(많은 수가 있음)에는 전력 도체(665c)를 통해 전력이 공급된다.
전력이 전력 도체(665a)에만 공급됨으로써, 상기 컨버터블 필터(551)의 다른 변형예는 바이쿼드 필터, 즉 이 컨버터블 필터(551)가 이 구성으로 동작하는 동안 2개의 탭에 "제로"가 제공되고 2개의 탭에 "폴"이 제공되는 IIR 필터로서 동작할 수 있다. 전력을 전력 도체(665b)에 추가로 공급함으로써, 컨버터블 필터(551)에는 추가의 "제로"로서 작용할 수 있는 추가적인 양의 탭이 제공된다(추가적인 양은 얼마나 많은 지연 요소와 가중 요소의 쌍에 전력 도체(665b)에 의해 전력이 공급되는가에 따른다). 또한, 전력을 전력 도체(665c)에 추가로 공급함으로써, 컨버터블 필터(551)에는 추가의 "폴"로서 작용할 수 있는 추가적인 양의 탭이 제공된다(추가적인 양은 얼마나 많은 지연 요소와 가중 요소의 쌍에 전력 도체(665c)에 의해 전력이 공급되는가에 따른다). 각각의 전력 도체(665a~665c)에 대한 전력 공급이 버퍼(620a~620c)의 필터 설정을 통해 프로그램될 수 있는 경우, 이 컨버터블 필터(551)의 변형예로 구현될 수 있는 피드포워드 및 피드백 전송 기능 각각에 이용할 수 있는 탭의 수는 동적으로 변화할 수 있고, 불필요한 탭에 대한 지연 요소 및 가중 요소에는 전력이 공급될 필요가 없는 추가의 장점이 있다.
도 12는 하나 이상의 필터 블록(250, 350, 450)에서 컨버터블 디지털 필터(551)의 하나 이상 변형예의 가능한 사용예를 보인 것이다. 더 구체적으로, 도 12는 도 5a에 도시한 필터 토폴로지(3500a)의 변형예를 제시하고 있다. 도 12의 필터 토폴로지(3500a)의 변형예를 도 5에 최초로 도시한 필터 토폴로지(3500a)와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 각각의 바이쿼드 필터(654, 655, 656)는 컨버터블 필터(657)로 각각 교체되었고, FIR 필터(658)는 컨버터블 필터(659)로 교체되었다. 컨버터블 필터(659)와 각각의 컨버터블 필터(657)는 필터 뱅크(550)로부터 추출된 컨버터블 필터(551) 중의 하나이다. 각 컨버터블 필터(657)의 전력 도체에는 각각의 컨버터블 필터(657)를 바이쿼드 필터(또는 바이쿼드 필터로서 사용될 수 있는 고차 IIR 필터)로서 구성하도록 선택적으로 전력이 공급된다. 또한 컨버터블 필터(659)의 전력 도체에는 컨버터블 필터(659)를 FIR 필터로서 구성하도록 선택적으로 전력이 공급된다. 다시, 이러한 선택적인 전력 공급은 위에서 설명한 바와 같이 하나 이상의 버퍼(620a, 620b 및/또는 620c)의 프로그래밍을 통해 달성될 수 있다.
다른 구현예들도 이하의 청구범위 및 출원인에게 권리가 있는 다른 청구범위에 속할 수 있다.

Claims (82)

  1. 컨버터블 필터(551)에 있어서,
    제1 지연 요소(662a)와;
    제1 지연 요소에 결합되어 제1 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 제로(zero)를 도입할 수 있게 하는 제1 가중 요소(663b)와;
    제1 지연 요소 및 제1 가중 요소에 결합되어 제1 지연 요소와 제1 가중 요소에 전력을 전달하는 제1 전력 도체(665a)와;
    제2 지연 요소(667a)와;
    제2 지연 요소에 결합되어 제2 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 폴(pole)을 도입할 수 있게 하는 제2 가중 요소(668a)와;
    제2 지연 요소 및 제2 가중 요소에 결합되어, 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 제2 전력 도체를 통하여 전력을 공급하지 않음으로써 FIR 필터로서, 또는 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 제2 전력 도체를 통하여 전력을 공급함으로써 IIR 필터로서 디지털 필터가 동적으로 구성될 수 있도록 하기 위해, 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 선택적으로 전력을 공급할 수 있도록 제2 지연 요소와 제2 가중 요소에 전력을 전달하는 제2 전력 도체(665b)를 포함한 컨버터블 필터.
  2. 제1항에 있어서, 제1 전력 도체에 결합된 제3 지연 요소(662b)와;
    제1 전력 도체에 결합되고, 제3 지연 요소에 결합되어 제3 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 다른 제로를 도입할 수 있게 하는 제3 가중 요소(663c)와;
    제2 전력 도체에 결합된 제4 지연 요소(667b)와;
    제2 전력 도체에 결합되고, 제4 지연 요소에 결합되어 제4 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 다른 폴을 도입할 수 있게 하고, 전력이 제2 전력 도체를 통하여 제2 및 제4 지연 요소와 제2 및 제4 가중 요소에 공급될 때 컨버터블 필터가 바이쿼드 필터로서 동작할 수 있게 하는 제4 가중 요소(668b)를 더 포함한 컨버터블 필터.
  3. 제1항에 있어서, 제3 지연 요소(662x)와;
    제3 지연 요소에 결합되어 제3 지연 요소와 협력하여 컨버터블 필터가 변환에 다른 제로를 도입하게 하는 제3 가중 요소(663x)와;
    제3 지연 요소 및 제3 가중 요소에 결합되어, 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급하지 않음으로써 저차 필터로서, 또는 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급함으로써 고차 필터로서 디지털 필터가 동적으로 구성될 수 있도록 하기 위해, 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 선택적으로 전력을 공급할 수 있도록 제3 지연 요소와 제3 가중 요소에 전력을 전달하는 제3 전력 도체(665c)를 더 포함한 컨버터블 필터.
  4. 제3항에 있어서, 제3 전력 도체에 결합된 제4 지연 요소와;
    제3 전력 도체에 결합되고, 제4 지연 요소에 결합되어 제4 지연 요소와 협력하여 제4 지연 요소와 제4 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급하지 않음으로써 저차 필터로서, 또는 제4 지연 요소와 제4 가중 요소에 제3 전력 도체를 통하여 전력을 공급함으로써 고차 필터로서 디지털 필터가 동적으로 구성되게 할 수 있는 제4 가중 요소를 더 포함한 컨버터블 필터.
  5. 디지털 필터를 동적으로 구성하는 방법에 있어서,
    디지털 필터가 복수의 디지털 필터 유형 중 임의의 하나의 유형으로서 동작하도록 디지털 필터의 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에 전력을 선택적으로 공급하는 단계를 포함하며;
    적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소는 서로 협력하여 변환에 폴을 도입하도록 디지털 필터 내에서 결합되고;
    적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에의 전력 공급은 디지털 필터가 IIR 필터로서 동작할 수 있게 하며;
    적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에의 전력 비공급은 디지털 필터가 변환에 폴을 도입할 수 없게 하는 것인 디지털 필터의 동적 구성 방법.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에의 전력 공급은 디지털 필터가 바이쿼드 필터로서 동작할 수 있게 하고, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에의 전력 비공급은 디지털 필터가 2개의 탭만을 가진 FIR 필터로서 동작할 수 있도록 제한하는 것인 디지털 필터의 동적 구성 방법.
  7. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소는 서로 협력하여 변환에 제로를 도입하도록 디지털 필터 내에서 결합되고;
    적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에의 전력 공급은 디지털 필터가 고차 FIR 필터로서 동작할 수 있게 하며;
    적어도 하나의 지연 요소와 적어도 하나의 가중 요소에의 전력 비공급은 디지털 필터가 저차 FIR 필터로서 동작할 수 있도록 제한하는 것인 디지털 필터의 동적 구성 방법.
  8. 개인용 ANR(active noise reduction) 장치의 이어피스에 ANR을 제공하도록 동적으로 구성가능한 ANR 회로를 동작시키는 방법에 있어서,
    ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 양의 복수의 디지털 필터를, ANR의 제공과 관련된 디지털 데이터가 ANR 회로 내에서 흐르는 경로를 따라 위치된 필터 블록에 통합하는 단계와;
    각 디지털 필터 사이에 상호접속을 구성함으로써 필터 블록 내에서 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지를 채택하는 단계와;
    각 디지털 필터에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터의 유형을, ANR 회로에 의해 지원되는 복수의 디지털 필터 유형 중에서 선택하는 단계와;
    각 디지털 필터를 각 디지털 필터에 대해 특정된 디지털 필터 유형으로서 동작가능하게 구성하도록 각 디지털 필터의 전력 도체를 구성하는 단계와;
    각 디지털 필터를 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 필터 계수로 구성하는 단계와;
    디지털 데이터가 제1 ANR 설정에 의해 특정된 대로 디지털 필터 중 적어도 하나를 통하여 흐르는 데이터 전송률을 설정하는 단계를 포함한 ANR 회로 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서, ANR 회로가 이어피스에 ANR을 제공할 수 있도록 필터 블록을 동작시키는 단계와;
    경로의 적어도 일부분을 통한 디지털 데이터의 전송과 동기하여 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을, ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계를 더 포함한 ANR 회로 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서, ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 ANR 설정을, ANR 설정의 제2 집합에 의해 특정된 ANR 설정으로 변경하는 단계는,
    제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 블록 토폴로지의 상호접속;
    디지털 필터 중 하나에 대한 ANR 설정의 제1 집합에 의해 특정된 디지털 필터 유형의 선택;
    복수의 디지털 필터의 제1 ANR 설정에 의해 특정된 디지털 필터의 양;
    제1 ANR 설정에 의해 특정된 필터 계수; 및
    제1 ANR 설정에 의해 특정된 데이터 전송률
    중에서 적어도 하나를 변경하는 단계를 포함하고,
    상기 디지털 필터 유형의 선택의 변경은, 하나의 디지털 필터의 전력 도체를 구성하였던 디지털 필터의 이전 유형과는 다른 디지털 필터 유형으로서 동작가능하도록 하나의 디지털 필터를 구성하도록 복수의 디지털 필터 중 하나의 디지털 필터의 전력 도체를 구성하는 것을 포함한 것인 ANR 회로 동작 방법.
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