KR102151966B1 - 개인용 오디오 디바이스 및 개인용 오디오 디바이스에 의해 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하는 방법 - Google Patents

개인용 오디오 디바이스 및 개인용 오디오 디바이스에 의해 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하는 방법 Download PDF

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존 디. 헨드릭스
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알리 압둘라자데 밀라니
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Abstract

무선 전화기와 같은, 개인용 오디오 디바이스에서 적응 노이즈 소거(ANC) 성능을 추정하기 위한 기술들은, ANC 성능이 낮을 때 수정 조치를 트리거함으로써 및/또는 ANC 성능이 높을 때 ANC 시스템의 상태를 저장함으로써 동작의 견고성(robustness)을 제공한다. 안티-노이즈 신호는 기준 마이크로폰 신호로부터 생성되고, 프로그램 오디오와 함께 출력 트랜스듀서에 제공된다. ANC 이득의 측정은, 안티-노이즈의 효과가 없는 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한, 안티-노이즈의 효과들을 포함하는 청취자에 의해 들리는 프로그램 오디오 및 주변 사운드들의 측정을 제공하는 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 비율을 계산함으로써 결정된다. 그 비율은 특정한 적응 필터들이 적절히 트레이닝되는지를 결정하기 위해서 상이한 주파수 대역들에 대해 결정될 수 있다.

Description

개인용 오디오 디바이스 및 개인용 오디오 디바이스에 의해 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하는 방법{A PERSONAL AUDIO DEVICE AND A METHOD OF COUNTERING EFFECTS OF AMBIENT AUDIO SOUNDS BY A PERSONAL AUDIO DEVICE}
본 발명은 ANC(adaptive noise cancellation)를 포함하는 헤드폰들과 같은 개인용 오디오 디바이스들, 특히, ANC 시스템의 성능이 측정되고 동작을 조정하는데 사용되는 ANC 시스템의 아키텍처 특성들에 관한 것이다.
모바일/셀룰러 전화기들과 같은 무선 전화기들, 코드리스 전화기들(cordless telephones), 및 MP3 플레이어들과 같은 다른 소비자 오디오 디바이스들이 광범위하게 사용된다. 명료도(intelligibility)에 대한 그러한 디바이스들의 성능은 주변 음향 이벤트들을 측정하기 위해 기준 마이크로폰(reference microphone)을 사용하고, 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 디바이스의 출력에 안티-노이즈 신호(anti-noise signal)를 삽입하도록 신호 프로세싱을 사용하는 적응 노이즈 소거(ANC)를 제공함으로써 개선될 수 있다.
본 발명의 관련 배경기술은 미국특허공개공보인 US 2010/0014685 A1, US 2012/0308021 A1, US 2010/0061564 A1 등에 개시되어 있다.
하지만, 그러한 디바이스들에서 ANC 시스템의 성능은 모니터하기 어렵다. ANC 시스템이 항상 적응될 수 있는 것이 아니므로, 사용자의 귀에 대한 디바이스의 위치가 변하면, ANC 시스템은 실제로, 사용자가 듣는 주변 노이즈를 증가시킬 수 있다.
그러므로, 주변 사운드들의 소거를 개선하기 위해 성능을 모니터할 수 있고, 적응 노이즈 소거를 실행하는 무선 전화기를 포함하는 개인용 오디오 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다.
주변 사운드들의 소거를 개선하기 위해 성능을 모니터할 수 있고, 적응 노이즈 소거를 갖는 개인용 오디오 디바이스를 제공하는 상술한 목적들은 개인용 오디오 시스템, 동작 방법, 및 집적회로에서 달성된다.
개인용 오디오 디바이스는, 청취자에게 플레이백(playback)하기 위한 소스 오디오(source audio)와, 트랜스듀서(transducer)의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과를 카운터링(countering)하기 위한 안티-노이즈 신호 둘 모두를 포함하는 오디오 신호를 재생하는 출력 트랜스듀서를 포함한다. 개인용 오디오 디바이스는 또한, 적응 노이즈 소거(ANC) 기능을 제공하기 위해 집적 회로를 포함한다. 상기 방법은 개인용 오디오 시스템과 집적회로의 동작 방법이다. 기준 마이크로폰이 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 제공하기 위해 디바이스 하우징(device housing) 상에 설치(mount)된다. 개인용 오디오 시스템은 또한, 안티-노이즈 신호가 주변 오디오 사운드들에 대한 실질적인 소거를 야기하도록, 적응 필터를 사용하여 기준 마이크로폰 신호로부터 안티-노이즈 신호를 적응식으로 생성하는 ANC 프로세싱 회로를 포함한다. 2차 경로 적응 필터(secondary path adaptive filter)를 갖춘 에어 마이크로폰 및 트랜스듀서를 통한 전자 음향 경로(electro-acoustic path)를 모델링(modeling)함으로써, 트랜스듀서 근처에 위치되는 에러 마이크로폰(error microphone)으로부터 에러 신호가 발생된다. 예측된 2차 경로 응답이 에러 마이크로폰 신호로부터 소스 오디오 성분들을 결정 및 제거하는데 사용된다. ANC 프로세싱 회로는, 안티-노이즈 신호의 효과 없이 에러 마이크로폰 신호 크기의 제 2 표시에 대한 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 에러 신호 크기의 제 1 표시의 비율을 계산함으로써 ANC 성능을 모니터한다. 상기 비율은, 임계치에 비교될 수 있거나, 그렇지 않으면 ANC 성능을 평가하고 추가적인 조치를 취하는데 사용되는, ANC 이득의 표시로서 사용된다.
본 발명의 여러 가지 목적들, 특징들, 이점들은, 아래에서, 특별히는, 첨부 도면들에서 도시되는 바와 같이, 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백해진다.
도 1은 예시적인 무선 전화기(10)의 예를 도시하는 도면.
도 2는 무선 전화기(10) 내의 회로들의 블록도.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 CODEC 집적 회로(20)의 ANC 회로(30)를 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 다양한 ANC 회로들의 신호 프로세싱 회로들 및 기능 블록들을 나타내는 블록도들.
도 4는 CODEC 집적회로(20) 내의 신호 프로세싱 회로들 및 기능 블록들을 나타내는 블록도.
도 5는 무선 전화기(10)의 다양한 상태들에 대한 ANC 이득 대 주파수의 그래프를 도시하는 도면.
도 6 내지 도 9는 ANC 이득을 도시하는 파형 및 무선 전화기(10)의 다양한 상태들 및 환경들에 대한 ANC 이득에 기초한 결정을 도시하는 도면들.
본 명세서는 무선 전화기와 같은, 개인용 오디오 시스템에서 구현될 수 있는 노이즈 소거 전화기들 및 회로들에 관련된다. 개인용 오디오 시스템은 주변 음향 환경을 측정하는 적응 노이즈 소거(ANC) 회로를 포함하고, 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 스피커 또는 다른 트랜스듀서에 주입되는 신호를 생성한다. 기준 마이크로폰은, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위해 스피커에 제공되는 안티-노이즈 신호를 생성하는데 사용되는, 주변 음향 환경을 측정하기 위해 제공된다. 에러 마이크로폰은 적응 필터를 사용하는 청취자에 의해 들리는 주변 사운드들을 최소화하기 위해 트랜스듀서의 출력에서 주변 환경을 측정한다. 또 다른 2차 경로 적응 필터는, 소스 오디오가 ANC 회로에 의해 최소화되는 에러 신호를 생성하기 위해 에러 마이크로폰 출력으로부터 제거될 수 있도록, 트랜스듀서 및 에러 마이크로폰을 통한 전자-음향 경로를 예측하는데 사용된다. 모니터링 회로는 기준 마이크로폰 출력 신호 또는 기준 마이크로폰 신호 크기의 다른 표시에 대한 에러 신호의 비율을 계산하여, ANC 이득의 측정을 제공한다. ANC 이득 측정은, 임계치에 비교되거나, 그렇지 않으면 ANC 시스템이 효과적으로 동작하고 있는지를 그리고 필요하다면 추가적인 조치를 취하는지를 결정하기 위해 평가되는, ANC 성능의 표시이다.
이제, 도 1을 참조하면, 무선 전화기(10)는 인간 귀(5) 가까이에 도시된다. 도시된 무선 전화기(10)는 여기에서 개시되는 기술들이 이용될 수 있는 디바이스의 예이지만, 그것은 예시된 무선 전화기(10) 또는 후속하는 도면들에서 도시되는 회로들에서 실시되는 요소들 또는 구성들의 모두가 청구범위를 실행하기 위해 요구되는 것이 아님이 이해되어야 한다. 무선 전화기(10)는, 링톤들(ringtones)과 같은 다른 로컬 오디오 이벤트들, 저장된 오디오 프로그램 재료, 균형된 대화 인지(balanced conversational perception)를 제공하기 위한 근단 스피치(near-end speech)(즉, 무선 전화기(10)의 사용자의 스피치)의 주입, 및 웹-페이지들로부터의 소스들 또는 무선 전화기(10)에 의해 수신되는 다른 네트워크 통신들과 같은, 무선 전화기(10)에 의한 재생을 요구하는 다른 오디오 및 배터리 낮음 및 다른 시스템 이벤트 통지들과 같은 오디오 표시들과 함께, 무선 전화기(10)에 의해 수신되는 개별 스피치(speech)를 생성하는 스피커(SPKR)와 같은 트랜스듀서를 포함한다. 가까운 스피치 마이크로폰(NS)은, 무선 전화기(10)로부터 다른 대화 상대방(들)에게 전송되는, 근단 스피치를 캡처하기 위해 제공된다.
무선 전화기(10)는 개별 스피치 및 스피커(SPKR)에 의해 재생된 다른 오디오의 명료도를 개선하기 위해 안티-노이즈 신호를 스피커(SPKR)에 주입하는 적응 노이즈 소거(ANC) 회로들 및 특징들을 포함한다. 기준 마이크로폰(R)은 주변 음향 환경을 측정하기 위해 제공되고, 사용자 입의 통상적인 위치로부터 이격되어 위치되어, 근단 스피치가 기준 마이크로폰(R)에 의해 생성되는 신호에서 최소화된다. 제 3 마이크로폰, 에러 마이크로폰(E)은, 무선 전화기(10)가 귀(5) 아주 가까이에 있을 때, 에러 마이크로폰 기준 위치(ERP)에서 귀(5)에 가까운 스피커(SPKR)에 의해 재생되는 오디오와 조합되는 주변 오디오의 측정을 제공함으로써 ANC 동작을 더 개선하기 위해 제공된다. 무선 전화기(10) 내 예시적인 회로들(14)은 기준 마이크로폰(R), 가까운 스피치 마이크로폰(NS) 및 에러 마이크로폰(E)으로부터 신호들을 수신하고, 무선 전화 송수신기를 포함하는 RF 집적 회로(12)와 같은 다른 집적 회로들과 인터페이스하는 오디오 CODEC 집적회로(20)를 포함한다. 대안의 실시예들에서, 여기에서 개시되는 회로들 및 기술들은, 칩 집적회로 상 MP3 플레이어(MP3 player-on-a-chip integrated circuit)와 같은 개인용 오디오 디바이스의 전체를 구현하기 위한 제어 회로들 및 다른 기능들을 포함하는 신호 집적회로에 포함될 수 있다.
일반적으로, 여기에서 개시되는 ANC 기술들은 기준 마이크로폰(R) 상에 영향을 미치는 주변 음향 이벤트들(스피커(SPKR)의 출력 및/또는 근단 스피치와는 대조적으로)을 측정하고, 또한 에러 마이크로폰(E) 상에 영향을 미치는 동일한 주변 음향 이벤트들을 측정한다. 도시된 무선 전화기(10)의 ANC 프로세싱 회로들은 에러 마이크로폰(E), 즉 에러 마이크로폰 기준 위치(ERP)에서 주변 음향 이벤트들의 진폭을 최소화하는 특성을 갖도록, 기준 마이크로폰(R)의 출력으로 생성되는 안티-노이즈 신호를 채택한다. 음향 경로(P(z))가 기준 마이크로폰(R)으로부터 에러 마이크로폰(E)으로 연장하므로, ANC 회로들은 필수적으로, 전자-음향 경로(S(z))의 효과들을 제거하는 것과 조합되는 음향 경로(P(z))를 추정하는 것이다. 전자-음향 경로(S(z))는 특정한 음향 환경에서 스피커(SPKR)와 에러 마이크로폰(E) 사이의 결합을 포함하는, 스피커(SPKR)의 음향/전기 전송 기능 및 CODEC IC(20)의 오디오 출력 회로들의 응답을 나타낸다. 스피커(SPKR)와 에러 마이크로폰(E) 사이의 결합은, 무선 전화기(10)가 귀(5)에 단단히 가압되지 않을 때, 무선 전화기(10) 가까이에 있을 수 있는 인간의 머리 구조들 및 다른 물리적인 대상들, 그리고 귀의 부근 및 구조에 의해 영향을 받는다. 무선 전화기(10)의 사용자가 실제로, 드럼 기준 위치(drum reference position: DRP)에서 스피커(SPKR)의 출력을 듣기 때문에, 에러 마이크로폰(E)에 의해 생성되는 신호와, 사용자에 의해 실제 들리는 것 사이의 차이들은, 에러 마이크로폰 기준 위치(ERP)와 드럼 기준 위치(DRP) 사이의 공간적인 거리뿐만 아니라, 귀 커낼(ear canal)의 응답에 의해 형성된다. 도시된 무선 전화기(10)가 제 3의 가까운 스피치 마이크로폰(NS)을 갖춘 두 개의 마이크로폰 ANC 시스템을 포함하는 반면에, 여기에서 개시되는 기술들의 몇몇 양태들은 개별 에러를 포함하지 않는 시스템 및 기준 마이크로폰, 또는 기준 마이크로폰(R)의 기능을 수행하기 위해 가까운 스피치 마이크로폰(NS)을 사용하는 무선 전화기에서 실시될 수 있다. 또한, 오디오 플레이백을 위해서만 디자인되는 개인용 오디오 디바이스들에서, 가까운 스피치 마이크로폰(NS)은 일반적으로 포함되지 않고, 아래에서 더 상세히 설명되는 회로들에서의 가까운 스피치 신호 경로들은 생략될 수 있다.
이제, 도 2를 참조하면, 무선 전화기(10) 내의 회로들이 블록도로 도시된다. 도 2에 도시된 회로는 또한, CODEC 집적 회로(20)와 무선 전화기(10) 내의 다른 유닛들 간의 시그널링(signaling)이, CODEC 집적 회로(20)가 무선 전화기(10)의 외부에 위치될 때, 케이블들 또는 무선 접속들에 의해 제공되는 것을 제외하고는, 상술한 다른 구성들에 적용된다. CODEC 집적회로(20)와 에러 마이크로폰(E) 간의 시그널링, 기준 마이크로폰(R)과 스피커(SPKR)는, CODEC 집적회로(20)가 무선 전화기(10) 내에 위치될 때 유선 접속들에 의해 제공된다. CODEC 집적회로(20)는 기준 마이크로폰 신호를 수신하고, 기준 마이크로폰 신호의 디지털 표현(digital representation)(ref)을 생성하기 위한, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(21A)를 포함한다. CODEC 집적 회로(20)는 또한, 에러 마이크로폰 신호를 수신하고, 에러 마이크로폰 신호의 디지털 표현(err)을 생성하기 위한 ADC(21B), 및 가까운 스피치 마이크로폰 신호를 수신하고, 가까운 스피치 마이크로폰 신호의 디지털 표현(ns)을 생성하기 위한 ADC(21C)를 포함한다. CODEC IC(20)는 조합기(combiner: 26)의 출력을 수신하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(23)의 출력을 증폭하는, 증폭기(A1)로부터 스피커(SPKR)를 구동시키기 위한 출력을 생성한다. 조합기(26)는 내부 오디오 소스(24) 및 다운링크 오디오 소스들로부터 오디오 신호들, 예컨대 ANC 회로(30)에 의해 생성되는 안티-노이즈 신호(anti-noise) 및 소스 오디오(ds + ia)인, 다운링크 오디오(ds) 및 내부 오디오(ia)의 조합된 오디오를 조합한다. 안티-노이즈 신호(anti-noise)는, 관례상, 기준 마이크로폰 신호(ref)에서의 노이즈와 동일한 극성(polarity)을 가지며, 그러므로, 조합기(26)에 의해 감산(subtract)된다. 조합기(26)는 또한, 가까운 스피치 신호(ns)의 감쇠된 부분, 즉 측음 정보(sidetone information)(st)를 조합하여, 무선 전화기(10)의 사용자는 라디오 주파수(RF) 집적회로(22)로부터 수신되는, 다운링크 스피치(ds)에 적절히 관계하여 그들 자신의 보이스(voice)를 듣는다. 가까운 스피치 신호(ns)는 또한, RF 집적 회로(22)에 제공되고, 안테나(ANT)를 통해 서비스 제공자에게 업링크 스피치로서 전송된다.
이제, 도 3a를 참조하면, 도 2의 ANC 회로(30)를 구현하는데 사용될 수 있는 ANC 회로(30A)의 세부사항들이 도시된다. 적응 필터(32)는 기준 마이크로폰 신호(ref)를 수신하고, 이상적인 환경 하에서, 그것의 전송 함수(W(z))가 안티-노이즈 신호를 생성하도록 P(z)/S(z)로 되도록 채택한다. 적응 필터(32)의 계수들은 에러 마이크로폰 신호(err)에 제공되는 기준 마이크로폰 신호(ref)의 이들 성분들을 일반적으로 최소 평균 제곱 센스(a least-mean squares sense)로 최소화하는, 적응 필터(32)의 응답을 결정하기 위해 두 개의 신호들의 상관관계를 사용하는 W 계수 제어 블록(31)에 의해 제어된다. W 계수 제어 블록(31)에 입력들로서 제공되는 신호들은 필터(34B)에 의해 제공되는 경로(S(z))의 응답의 예측의 카피(copy)에 의해 형성되는 것으로서 기준 마이크로폰 신호(ref) 및 응답(SECOPY(z))이 카피인, 필터 응답(SE(z))에 의해 프로세스되는 반전된 양의 다운링크 오디오 신호(ds) 및 에러 마이크로폰 신호(err)를 포함하는 조합기(36)의 출력으로부터 제공되는 다른 신호이다. 경로(S(z))의 응답의 예측으로 다운링크 오디오 신호(ds)의 반전된 카피를 변형함으로써, 비교 전에 에러 마이크로폰 신호(err)로부터 제거되는 다운링크 오디오는, 전기 및 음향 경로(S(z))가 에러 마이크로폰(E)에 도달하도록 다운링크 오디오 신호(ds)에 의해 취해진 경로이기 때문에, 에러 마이크로폰 신호(err)에서 재생되는 다운링크 오디오 신호(ds)의 예상된 버전에 매칭한다. 조합기(36)는 에러 신호(e)를 생성하기 위해 반전된 다운링크 오디오 신호(ds)와 에러 마이크로폰 신호(err)를 조합한다. 경로(S(z))의 응답의 예측의 카피인, SECOPY(Z)로 기준 마이크로폰 신호(ref)를 변형하고, 기준 마이크로폰 신호(ref)의 성분들과 상관하는 에러 신호의 부분을 최소화함으로써, 적응 필터(32)는 P(z)/S(z)의 요구된 응답을 채택한다. 에러 신호(e)로부터 다운링크 오디오 신호(ds)를 제거함으로써, 적응 필터(32)가 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 비교적 큰 양의 다운링크 오디오를 채택하는 것이 방지된다.
상술한 바를 실행하기 위해, 적응 필터(34A)는 다운링크 오디오 신호(ds) 및 에러 값의 상관된 성분들에 기초하여 업데이트하는, SE 계수 제어 블록(33)에 의해 제어되는 계수들을 갖는다. SE 계수 제어 블록(33)은 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 다운링크 오디오 신호(ds)의 성분들과 실제 다운링크 스피치 신호(ds)를 상관시킨다. 그에 의해, 적응 필터(34A)는, 에러 마이크로폰 신호(err)로부터 감산될 때, 에러 신호(e)에서 다운링크 오디오 신호(ds) 때문이 아닌, 에러 마이크로폰 신호(err)의 콘텐트(content)를 포함하는, 다운링크 오디오 신호(ds)로부터 신호를 생성하도록 채택된다.
ANC 회로(30A)에서, ANC 회로(30A)의 동작들을 나열하는 여러 개의 간과 제어들(oversight controls)이 존재한다. 그와 같이, ANC 회로(30A)의 모든 부분들이 연속적으로 동작하는 것은 아니다. 예를 들어, SE 계수 제어 블록(33)은 일반적으로, 소스 오디오(d)가 존재할 때, 2차 경로 적응 필터(34A)에 제공되는 계수들만을 업데이트할 수 있고, 또는, 약간 다른 트레이닝 신호(training signal)의 형태가 이용가능하다. W 계수 제어 블록(31)은 일반적으로, 응답(SE(z))이 적절히 트레이닝될 때, 적응 필터(32)에 제공되는 계수들만을 업데이트할 수 있다. 귀(5) 상의 무선 전화기(10)의 움직임이 20dB 이상 만큼 응답(SE(z))을 변경시킬 수 있기 때문에, 귀 위치에서의 변경들은 ANC 동작에 극적인 효과들을 가질 수 있다. 예를 들어, 무선 전화기(10)가 귀(5)에 보다 강하게 가압되면, 안티-노이즈 신호가 매우 높은 진폭이 될 수 있고, 응답(SE(z))이 업데이트될 수 있기 전에 노이즈 부스트(noise boost)를 생성하며, 그것은 다운링크 오디오가 제공될 때까지 일어나지 않는다. SE(z)가 업데이트된 후까지, 응답(W(z))이 적절히 트레이닝될 수 없으므로, 문제가 지속된다. 그러므로, ANC 회로(30A)가 적절히 동작하는지를 결정하는 것, 즉 안티-노이즈 신호(anti-noise)가 주변 사운드들을 효과적으로 소거하는 것이 바람직하다.
ANC 회로(30A)는, 필터 에러 신호(e)와 기준 마이크로폰 신호(ref)가 각각 에러 마이크로폰 신호(err)와 기준 마이크로폰 신호(ref)의 저주파 성분들을 나타내는 신호들을 제공하는, 저역통과 필터들(38A-38B)의 쌍을 포함한다. ANC 회로(30A)는 또한, 필터 에러 신호(e)와 기준 마이크로폰 신호(ref)가 각각 마이크로폰 신호(err)와 기준 마이크로폰 신호(ref)의 고주파 성분들을 나타내는 신호들을 제공하는, 대역통과(또는 고역통과) 필터들(39A-39B)의 쌍을 포함할 수 있다. 대역통과 필터들(39A-39B)의 통과대역은 일반적으로 저역통과 필터들(38A-38B)의 정지-대역 주파수(stop-band frequency)에서 시작하지만, 중첩(overlap)이 제공될 수 있다. 안티-노이즈 신호가 활성(active)일 때, 에러 마이크로폰 신호(err)의 크기(E)는 아래 수식으로써 주어지며:
Figure 112015098468049-pct00001
여기에서, R은 기준 마이크로폰 신호(ref)의 크기이다. 안티-노이즈 신호가 음소거(mute)될 때, 에러 마이크로폰 신호(err)의 크기는 아래 수식과 같다.
Figure 112015098468049-pct00002
비율 EANC _ ON/EANC _ OFF로서 "ANC 이득"(G)을 정의하여, ANC 시스템의 효율성에 대한 직접적인 표시가 제공될 수 있다. 안티-노이즈 신호가 음소거될 수 있는 경우에, EANC _ ON/EANC _ OFF의 측정이 행해질 수 있고, G가 계산될 수 있다. 하지만, 연산 동안, 안티-노이즈 신호의 음소거는 실행될 수 없는데, 왜냐하면, 안티-노이즈 신호의 임의의 음소거도 청취자에게 거의 들릴 수 있기 때문이다. 음향 경로 응답(P(z))이 귀 위치 또는 위 압력에 따라 실질적으로 변하지 않고, 대략 800Hz 아래의 주파수들에 대해 상수(constant), 예컨대 유니티(unity)인 것으로 고려될 수 있기 때문에, EANC _ ON/EANC _ OFF의 크기 값은 아래 수식과 같이 예측될 수 있다.
Figure 112015098468049-pct00003
, 그러므로
Figure 112015098468049-pct00004
비율 EANC _ ON/R로서 "ANC 이득" G를 정의하여, ANC 시스템의 효율성에 대한 직접적인 표시는, ANC 회로가 기준 마이크로폰 신호(ref)의 크기(R)의 표시로써 활성인 동안, 에러 마이크로폰 신호(err)의 크기(E)의 표시를 분할(dividing)함으로써 계산될 수 있다. G는, ANC 시스템이 효과적으로 동작하는지에 대한 측정을 제공하기 위해 저역통과 필터들(38A-38B)의 출력들로부터 계산될 수 있다.
음향 경로 응답 P(z)와 대조적으로, 음향 경로 응답 S(z)는 귀 압력 및 위치에 따라 실질적으로 변하지만, 미리결정된 주파수 아래의 기준 마이크로폰 신호(ref) 및 에러 마이크로폰 신호(err)의 크기들(E,R)을 결정함으로써, "ANC 이득" G=E/R의 값은, 음향 경로 응답(S(z))이 변하지 않는 시간 동안 측정될 수 있다. 제어 블록(39)은, 음소거 스테이지(35)를 제어하는, 제어 신호(mute)를 어서트(assert)함으로써 적응 필터(32)의 안티-노이즈 신호 출력을 음소거한다. ANC 이득 측정 블록(37)은, 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 소스 오디오(d)를 제거하기 위해 수정되는 에러 마이크로폰 신호인, 에러 신호(e)의 크기(E)를 측정하고, 크기(E)의 표시로서 측정된 크기를 사용한다. 대안으로, 에러 마이크로폰 신호(err)는, 소스 오디오(d)가 부재하거나, 임계 진폭 아래 일 때, 크기(E)의 표시를 결정하는데 사용될 수 있다. 도 5는 상태들 즉, ANC 온(on)(음소거 아님)(54)에 대한 온-이어 동작(on-ear operation), 오프-이어 동작(off-ear operation)(52), ANC 오프 (음소거) 상태(50)에 대한 온-이어 동작에 대해 P(z) - W(z)*S(z)의 값을 도시한다. ANC 이득(G)의 기여도는, 안티-노이즈 신호, 즉 성분 R*W(z)*S(z) 또는 R*G를 음소거하거나/음소거하지 않으므로, 다른 곡선들(50,52) 중 적절한 하나와 곡선(54) 사이의 변화로서 그래프에서 볼 수 있다.
ANC 시스템이 크기 E = R*P(z) - R*W(z)*S(z)를 최소화하도록 동작하기 때문에, ANC 시스템이 노이즈를 효과적으로 소거하면, 이후 E/R은 작아질 것이다. 누손 수정(leakage correction)이 존재하면, 상기 모델에서 누손을 포함할 때, R이 R+E*L(z)에 대한 상기 관계로 교체되므로, 위의 관계는 변하지 않게 되며, 여기에서 L(z)는 누손이고,
Figure 112015098468049-pct00005
이것은 다음 수식과 같다.
P(z) - W(z)*S(z)
그러므로, G=E/R로써 근사화될 수 있다. ANC 회로(30A)에 의해 구현될 수 있는 하나의 예시적인 알고리즘은 에러 마이크로폰 신호(err) 및 기준 마이크로폰 신호(ref)를 필터링하고, SE(z)와 W(z)가 트레이닝된 후에, 필터링된 신호들의 크기들로부터 E/R을 계산한다. E/R의 초기 값은 G0으로서 저장된다. E/R=G의 값은 실질적으로 모니터링되고, G - G0 > 임계치이면, 오프-모델 상태가 검출된다. 아래에서 설명되는 이러한 동작들은 오프-모델 상태를 검출하는 것에 응답하여 취해질 수 있다. 또 다른 알고리즘에서, 도 5 및 도 6에 대해 위에서 설명된 주파수 범위 차이들은 이롭게 사용될 수 있다. 대략 600Hz 경로 P(z) 아래가 변하지 않으므로, 600Hz 경로 P(z) 위가 변하며, 변화들이 600Hz 위에서만 일어나면, 그 변화들은 경로 P(z)에서의 변화들이기 때문인 것으로 추정될 수 있지만, 변화들이 600Hz 아래 및 위에서 일어나면, S(z)는 변한다. 600Hz의 주파수는 단지 예시적인 것이며, 다른 시스템들 및 구현예들에 대해서는, 결정을 행하는 동안 적절한 컷-오프 주파수가 경로 P(z)에서의 변화들 대 S(z)에서의 변화들 간에 구별하도록 선택될 수 있다. 특정 알고리즘들이 아래에서 설명된다. 상기 알고리즘의 이점은, 응답(SE(z))이 그러한 상태들 하에서 양호한 모델인 것으로 알려져 있기 때문에, 언제 경로 P(z)만이 변하는지를 결정하는 것이 단지 응답 W(z)가 업데이트되도록 채택하는 제어를 허락한다는 것이다. 혼돈 상태들이 또한, 바람(wind)/스크래치(scratch) 노이즈에 의해 야기되는 것들과 같이, 빠르게 결정될 수 있다. 업데이팅의 속도(rate)는 또한, ANC 이득이 err 및 ref 진폭들을 측정하는 각각의 시간 프레임에서 계산(compute)될 수 있으므로, 매우 빠르다.
응답(SE(z))이 음향 경로(S(z))를 정확하게 모델링하는지 그리고 응답(W(s))이 또한 적절히 채택되는지에 대한 부가 정보를 제공할 수 있는 또 다른 알고리즘은 이롭게, 경로 P(z)의 주파수 의존형 행동(frequency-dependent behavior)을 사용한다. 제 1 비율은 GL = EL/RL을 산출하기 위해 에러 신호(e) 및 기준 마이크로폰 신호(ref)의 저역통과 필터링된 버전들의 크기들로부터 계산되며, 여기에서 EL은 저역통과 필터(38A)에 의해 생성되는 에러 신호(err)의 저역통과 필터링된 버전의 크기이고, RL은 저역통과 필터(38B)에 의해 생성되는 기준 마이크로폰 신호(ref)의 저역통과 필터링된 버전의 크기이다. 제 2 비율은 GH = EH/RH를 산출하기 위해, 에러 신호(e)와 기준 마이크로폰 신호(ref)의 대역통과 필터링된 버전들의 크기들로부터 계산되며, 여기에서 EH는 대역통과 필터(39A)에 의해 생성되는 에러 신호(e)의 대역통과 필터링된 버전의 크기이고, RH는 대역통과 필터(39B)에 의해 생성되는 기준 마이크로폰 신호(ref)의 대역통과 필터링된 버전의 크기이다. 적응 필터(34A)의 응답 SE(z) 및 적응 필터(32)의 응답 W(z)가 잘 채택될 것으로 알려질 때, GH와 GL의 값들은 각각 GH0 및 GL0으로서 저장될 수 있다. 후속하여, GH와 GL 중 어느 하나 또는 둘 모두가 변할 때, 변화들은, 표 1에 도시된 바와 같이 ANC 시스템의 상태들을 나타내도록 각각 대응하는 임계치들 THRH, THRL에 비교될 수 있다.
[표 1]
Figure 112015098468049-pct00006
고주파 ANC 이득만이, 적응 필터(34A)의 응답 SE(z)만이 업데이트될 필요가 있다는 표시인 임계 변화 양을 초과하면, 그것은 ANC 시스템을 채택하는데 요구되는 시간을 감소시키고, 또한 적응 필터(34A)가 일반적으로, 충분한 크기의 소스 오디오(d)가 이용가능할 때 또는 그렇지 않으면, 트레이닝 신호가 청취자에게 청취가능한 왜곡을 야기함이 없이 주입될 때를 채택할 수 있기 때문에, 적응 필터(34A)의 응답 SE(z)를 트레이닝하기 위해 트레이닝 신호에 대한 필요성을 회피한다.
도 6 내지 도 9는 다양한 동작 상태들 하에서, 상술한 바와 같은 간과 알고리즘(oversight algorithm)을 사용하여 ANC 시스템의 동작을 도시한다. 도 6 및 도 7은 배경 노이즈의 소스가 변할 때, 즉 경로 P(z)의 응답이 변하고, 응답 W(z)가 그 변화를 수용하기 위해 다시-채택하는(re-adapt)데 요구될 때, 시스템의 응답을 도시한다. 도 6은 표 1(변화 없음)에서 도시된 대응하는 2진 결정(binary decision)(60)의 값 및 GL(62)의 값을 도시한다. 도 7은 표 1(변화가 적응 필터(32)의 업데이트를 트리거(trigger)하는데 사용됨)에서 도시된 대응하는 2진 결정(70)의 값 및 GH(72)의 값을 도시한다. 도 6 및 도 7(예컨대, 2, 1, 3, 4 및 확산)에서 그래프들 상의 구간 값들은 노이즈 소스의 상이한 대응하는 테스트 위치들을 도시하며, 최종 구간은 확산 음향 노이즈(diffuse acoustic noise)이다. 초기에, 위치 2에서의 노이즈 소스로, ANC 시스템은 음향 경로 P(z)를 통해 제공되는 주변 노이즈를 소거하도록 채택되는 적응 필터(32) 및 음향 경로 S(z)를 적절히 모델링하는 적응 필터(34A)를 갖춘, 온-모델이다. 일단 노이즈 소스의 위치가 변하면, 음향 경로 P(z)가 도 6의 곡선(62)에서 보여지는 바와 같이, 변하고, 저주파 안티-노이즈 이득(GL)에서 변화가 존재하지 않는다. 도 7의 곡선(72)에서 보여지는 바와 같이, 고주파 안티-노이즈 이득(GH)은 변하고, 필요하다면, 적응 필터(32)의 채택을 알리는데 사용될 수 있다. 도 8은, 그래프 상의 구간 값들로써 도시되는 뉴턴들(N)(예컨대, 18N, 15N...5N 및 오프-이어)의 귀 압력의 연속적인 감소에 대한 표 1에서 도시된 대응하는 2진 결정(80)의 값 및 GL(82)의 값을 도시하며, 상기 결정은 15N과 12N 사이에서 적응 필터(34A) 변경 스테이트(changing state)의 업데이트를 트리거하는데 사용된다. 도 9는 대응하는 2진 결정(90)의 값 및 GH(92)의 값을 도시한다. 도 8 및 도 9에 보여지는 바와 같이, 음향 경로 S(z)가 (귀 압력의 변화로 인해) 변할 때, GL 및 GH 둘 모두는 변하고, ANC 시스템으로 하여금 적응 필터(34A)의 2차 경로 응답(SE(z))이 채택될 필요가 있음을 결정하도록 허락한다.
위의 오프-모델 상태/열악한 ACN 이득 상태들을 검출하는 응답에서, 여러 가지 개선책들이 도 3a의 제어 블록(39)에 의해 취해질 수 있다. ANC 이득은 도 5에서 도시된 바와 같이, 500Hz 아래의 주파수들에 대해 제공된다. ANC 이득이 낮으면, 응답 W(z)의 이득은 W 계수 제어(31)에 공급되는 제어 값(gain)을 조절하는 제어 블록(39)에 의해 감소될 수 있다. 제어 값(gain)은, ANC 이득 값이 0dB(유니티(unity))에 도달할 때까지 간헐적으로 조절될 수 있다. ANC 이득 값이 양호하면, 응답 W(z)의 계수들은, 응답 W(z)의 부분만이 적응되는, 병렬 필터 구성(parallel filter configuration)에서 응답 W(z)의 고정된 부분을 제공하기 위한 값으로서 저장될 수 있고, 또는 그 계수들은, 응답(W(z))이 리셋(reset)될 필요가 있을 때 시작 지점으로서 저장될 수 있다. ANC 이득이 존재하지 않으면(ANC 이득
Figure 112015098468049-pct00007
0), 응답 W(z)의 이득(계수 w1)은 증가될 수 있고, ANC 이득은 재측정된다. 부스트(boost)가 일어나면, 응답 W(z)의 이득(계수 w1)은 감소될 수 있고, ANC 이득은 재측정된다. ANC 이득이 나쁘면, 응답 W(z)는, 응답 W(z)의 계수들의 현재 값을 저장한 후에 짧은 기간동안 다시-채택하도록 명령을 받을 수 있다. ANC 이득이 개선되면, 그 프로세스는 연속될 수 있는데; 그렇지 않으면, 응답 W(z)의 미리 저장된 값 또는 응답 WFIXED에 대한 공지된 양호한 값은, ANC 이득이 재평가될 수 있고, 그 프로세스가 반복될 때까지 시간 기간 동안 계수들에 대해 적용될 수 있다.
이제, 도 3b를 참조하면, ANC 회로(30B)는 도 3a의 ANC 회로(30A)와 유사하고, 그래서 그것들 간의 차이들만이 아래에서 설명된다. ANC 회로(30B)는, 에러 마이크로폰 신호(err)에서 예상되는 안티-노이즈를 나타내는 신호로 안티-노이즈 신호(anti-noise)를 변형하는데 사용되는, 2차 경로 추정 카피 SECOPY(z)와 동일한 응답을 갖는 또 다른 필터(34C)를 포함하고, 조합기(36A)는, 안티-노이즈 신호(anti-noise)가 음소거이면, 즉 R(z)*P(z), 어떤 에러 신호(e)가 존재하는지에 대한 추정인, 수정된 에러 신호(e′)를 얻기 위해 필터(34C)의 출력을 감산한다. ANC 이득 측정 블록(37)은 비교할 수 있고, 그것은, ANC 회로(30B)의 동작 주파수 대역 위의 에러 신호(e)에 대한 안티-노이즈 신호의 기여도들의 실시간 표시인, e/e′의 크기로부터 ANC 이득을 얻기 위해, 진폭들, 에러 신호(e) 및 수정된 에러 신호(e′)를 교차-상관 및 비교할 수 있다.
이제, 도 4를 참조하면, ANC 시스템의 블록도가 도 3에 도시된 바와 같이 ANC 기술들을 구현하기 위해 도시되며, 도 2의 CODEC 집적회로(20) 내에서 구현될 수 있는 것으로서 프로세싱 회로(40)를 갖는다. 프로세싱 회로(40)는 다른 신호 프로세싱뿐만 아니라, 상술한 ANC 기술들의 일부 또는 모두를 구현할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 프로그램 명령들을 저장한 메모리(44)에 결합되는 프로세서 코어(processor core: 42)를 포함한다. 선택적으로, 지정된 디지털 신호 프로세싱(DSP) 로직(logic)(46)은 프로세싱 회로(40)에 의해 제공되는 ANC 신호 프로세싱의 부분 또는 선택적으로는 모두를 구현하는데 제공될 수 있다. 프로세싱 회로(40)는 또한, 기준 마이크로폰(R), 에러 마이크로폰(E), 및 가까운 스피치 마이크로폰(NS) 각각으로부터 입력들을 수신하기 위한 ADC들(21A 내지 21C)을 포함한다. 기준 마이크로폰(R), 에러 마이크로폰(E), 및 가까운 스피치 마이크로폰(NS) 중 하나 이상이 디지털 출력들을 갖는 대안의 실시예들에서, ADC들(21A 내지 21C)의 대응하는 것들은 생략되고, 디지털 마이크로폰 신호(들)는 프로세싱 회로(40)에 직접 인터페이스된다. DAC(23) 및 증폭기(A1)는 또한, 상술한 바와 같이 안티-노이즈를 포함하는, 스피커 출력 신호를 제공하는 프로세싱 회로(40)에 의해 제공된다. 스피커 출력 신호는 디지털 출력 신호를 음향적으로 재생하는 모듈에 제공하기 위한 디지털 출력 신호일 수 있다.
본 발명은 특별히, 그것의 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 설명되지만, 형태 및 세부사항들의 여러 가지 변화들이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어남이 없이 행해질 수 있음을 기술분야의 당업자는 이해할 것이다.
10: 무선 전화기 12: RF 집적 회로
20: CODEC 집적 회로 26: 조합기
24: 오디오 소스 30: ANC 회로

Claims (39)

  1. 개인용 오디오 디바이스에 있어서,
    개인용 오디오 디바이스 하우징;
    청취자에게 플레이백(playback)하기 위한 소스 오디오 신호 및 트랜스듀서(transducer)의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터(counter)하기 위한 안티-노이즈 신호(anti-noise signal) 둘 모두를 포함하는 오디오 신호를 재생하기 위한 상기 하우징 상에 설치(mount)되는 상기 트랜스듀서;
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 제공하기 위한 상기 하우징 상에 설치되는 기준 마이크로폰(reference microphone);
    상기 트랜스듀서의 음향 출력 및 상기 트랜스듀서에서의 상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 제공하기 위한 상기 트랜스듀서에 근접하여 상기 하우징 상에 설치되는 에러 마이크로폰; 및
    에러 신호 및 상기 기준 마이크로폰 신호에 따라서 상기 청취자에 의해 들리는 상기 주변 오디오 사운드들의 존재를 감소시키기 위해 제 1 적응 필터(first adaptive filter)를 채택함으로써 상기 기준 마이크로폰 신호로부터 상기 안티-노이즈 신호를 적응식으로(adaptively) 생성하는 프로세싱 회로로서, 상기 프로세싱 회로는 상기 소스 오디오 신호를 형성하는 2차 경로 응답을 갖는 2차 경로 적응 필터 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호로부터 상기 소스 오디오 신호를 제거하는 조합기(combiner)를 구현하고, 상기 프로세싱 회로는, 적응 노이즈 소거 이득(adaptive noise canceling gain)을 결정하기 위해 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기에 대한 제 1 표시의 비율을 계산(compute)하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 적응 노이즈 소거 이득을 임계 이득 값에 비교하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 안티-노이즈 신호 상에 조치를 취하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시를 생성하기 위해 제 1 저역통과 필터로 상기 에러 신호를 필터링하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 제 2 저역통과 필터로 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하고,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 제 1 적응 필터의 이득을 증가시킴으로써 보다 낮은 임계 값보다 작음을 검출하고, 상기 적응 노이즈 소거 이득을 재측정하는 것에 응답하여 조치를 취하고, 상기 제 1 적응 필터의 이득의 증가는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 보다 낮은 임계 값보다 작은 동안에 반복되는, 개인용 오디오 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시로서 상기 기준 마이크로폰 신호의 크기를 사용하는, 개인용 오디오 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 수정된 안티-노이즈 신호를 생성하기 위해 상기 안티-노이즈 신호에 상기 2차 경로 응답의 카피(copy)를 적용하고, 상기 기준 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호와 상기 수정된 안티-노이즈 신호를 조합하는, 개인용 오디오 디바이스.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는, 저주파 범위에 대한 제 1 적응 노이즈 소거 이득으로서 상기 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 제 1 비율로서 상기 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 및 제 2 저역통과 필터들의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에 대한 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 신호의 크기의 제 3 표시로부터, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 4 표시로의 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 안티-노이즈 신호에 대해 취하는 조치를 선택하도록 제 1 비율을 제 1 임계값과 비교하고 제 2 비율을 제 2 임계값과 비교하는, 개인용 오디오 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율에서의 변경들을 검출하고, 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율 둘 모두에서의 비교가능한 변경을 검출하는 것에 응답하는, 상기 프로세싱 회로는 상기 2차 경로 응답을 수정하도록 조치를 취하고, 상기 제 2 비율만으로 변경을 검출하는 것에 응답하는, 상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 적응 필터의 응답을 수정하도록 조치를 취하는, 개인용 오디오 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 프로세싱 회로가 상기 제 2 비율만으로 변경을 검출하면, 상기 제 1 적응 필터의 채택을 인에이블(enable)하고, 상기 프로세싱 회로가 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율 둘 모두에서 비교가능한 변경을 검출하면, 상기 제 1 적응 필터의 채택을 디스에이블(disable)하는, 개인용 오디오 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 적응 필터의 이득을 감소시킴으로써 조치를 취하는, 개인용 오디오 디바이스.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 제 1 적응 필터의 계수들의 값들의 세트를 저장함으로써 상기 임계 이득 값보다 크다는 검출에 응답하여 조치를 취하고, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 제 1 적응 필터의 계수들의 값들의 저장된 세트를 재저장함으로써 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여 조치를 취하는, 개인용 오디오 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 또한, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 검출에 응답하여 상기 2차 경로 적응 필터의 계수들의 값들의 또 다른 세트를 저장하고, 또한 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여 상기 2차 경로 적응 필터의 계수들의 값들의 나머지 저장된 세트를 재저장하는, 개인용 오디오 디바이스.
  13. 개인용 오디오 디바이스에 의해 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하는 방법에 있어서,
    에러 신호와 기준 마이크로폰 신호에 따라서 청취자에 의해 들리는 주변 오디오 사운드들의 존재를 감소시키기 위해 제 1 적응 필터를 채택함으로써 상기 기준 마이크로폰 신호로부터 안티-노이즈 신호를 적응식으로 생성하는 단계;
    소스 오디오 신호와 상기 안티-노이즈 신호를 조합하는 단계;
    트랜스듀서에 상기 조합의 결과를 제공하는 단계;
    기준 마이크로폰 신호를 생성하기 위해 기준 마이크로폰으로 상기 주변 오디오 사운드들을 측정하는 단계;
    에러 마이크로폰 신호를 생성하기 위해 에러 마이크로폰으로 상기 주변 오디오 사운드들 및 상기 트랜스듀서의 음향 출력을 측정하는 단계;
    상기 소스 오디오 신호를 형성하는 2차 경로 응답을 갖는 2차 경로 적응 필터 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호로부터 상기 소스 오디오 신호를 제거하는 조합기를 구현하는 단계;
    상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시를 생성하기 위해 제 1 저역통과 필터로 상기 에러 신호를 필터링하는 단계;
    상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 제 2 저역통과 필터로 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하는 단계;
    적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 비율을 계산하는 단계;
    상기 적응 노이즈 소거 이득을 임계 이득 값에 비교하는 단계; 및
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 안티-노이즈 신호에 조치를 취하는 단계를 포함하고,
    상기 조치를 취하는 단계는:
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 검출에 응답하여, 상기 제 1 적응 필터의 계수들의 값들의 세트를 저장하는 단계; 및
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여, 상기 제 1 적응 필터의 계수들의 값들의 저장된 세트를 재저장하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비율을 계산하는 단계는, 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시로서 상기 기준 마이크로폰 신호의 크기를 사용하여 상기 비율을 계산하는, 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    수정된 안티-노이즈 신호를 생성하기 위해 상기 안티-노이즈 신호에 상기 2차 경로 응답의 카피를 적용하는 단계; 및
    상기 기준 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호와 상기 수정된 안티-노이즈 신호를 조합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는, 저주파 범위에 대한 제 1 적응 노이즈 소거 이득으로서 상기 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 제 1 비율로서 상기 비율을 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 저역통과 필터들의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에 대해 제 2 비율을 계산하며, 상기 계산하는 단계는, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 보다 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 신호 크기의 제 3 표시로부터, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 보다 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 마이크로폰 신호 크기의 제 4 표시로, 제 2 비율을 계산하고, 상기 방법은, 상기 안티-노이즈 신호에 취하는 조치를 선택하기 위해 상기 제 1 비율을 제 1 임계값과 비교하고 상기 제 2 비율을 제 2 임계값과 비교하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율에서의 변경들을 검출하는 단계;
    상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율 둘 모두에서 비교가능한 변경을 검출하는 것에 응답하여, 상기 2차 경로 응답을 수정하도록 조치를 취하는 단계; 및
    상기 제 2 비율만으로 변경을 검출하는 것에 응답하여, 상기 제 1 적응 필터의 응답을 수정하도록 조치를 취하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계가 상기 제 2 비율만으로 상기 변경을 검출하면, 상기 제 1 적응 필터의 채택을 인에이블(enable)하는 단계; 및
    상기 검출하는 단계가 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율 둘 모두에서 비교가능한 변경을 검출하면, 상기 제 1 적응 필터의 채택을 디스에이블(disable)하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 조치를 취하는 단계는 상기 제 1 적응 필터의 이득을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 조치를 취하는 단계는:
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여, 상기 제 1 적응 필터의 이득을 증가시키고, 상기 적응 노이즈 소거 이득을 재측정하는 단계; 및
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 보다 낮은 임계 값보다 작은 동안 상기 제 1 적응 필터의 이득을 반복적으로 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 삭제
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 검출에 응답하여, 상기 2차 경로 적응 필터의 계수들의 값들의 또 다른 세트를 저장하는 단계; 및
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여, 상기 2차 경로 적응 필터의 계수들의 값들의 나머지 저장된 세트를 추가로 재저장하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 적어도 개인용 오디오 디바이스의 부분을 구현하기 위한 집적 회로에 있어서,
    트랜스듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하기 위한 안티-노이즈 신호 및 청취자에게 플레이백하기 위한 소스 오디오 신호 둘 모두를 포함하는 출력 트랜서듀서에 출력 신호를 제공하기 위한 출력;
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 기준 마이크로폰 입력;
    트랜스듀서에서의 상기 주변 오디오 사운드들 및 상기 트랜스듀서의 음향 출력을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 에러 마이크로폰 입력; 및
    에러 신호 및 상기 기준 마이크로폰 신호에 따라서 상기 청취자에 의해 들리는 상기 주변 오디오 사운드들의 존재를 감소시키기 위해 제 1 적응 필터를 채택함으로써 상기 기준 마이크로폰 신호로부터 상기 안티-노이즈 신호를 적응식으로 생성하는 프로세싱 회로로서, 상기 프로세싱 회로는 상기 소스 오디오 신호를 형성하는 2차 경로 응답을 갖는 2차 경로 적응 필터 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호로부터 상기 소스 오디오 신호를 제거하는 조합기를 구현하고, 상기 프로세싱 회로는, 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 적응 노이즈 소거 이득을 임계 이득 값에 비교하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 안티-노이즈 신호 상에 조치를 취하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시를 생성하기 위해 제 1 저역통과 필터로 상기 에러 신호를 필터링하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 제 2 저역통과 필터로 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하고,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 제 1 적응 필터의 이득을 증가시킴으로써 보다 낮은 임계 값보다 작음을 검출하고, 상기 적응 노이즈 소거 이득을 재측정하는 것에 응답하여 조치를 취하고, 상기 제 1 적응 필터의 이득의 증가는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 보다 낮은 임계 값보다 작은 동안에 반복되는, 집적 회로.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호 크기의 제 2 표시로서 상기 기준 마이크로폰 신호 크기를 사용하는, 집적 회로.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 수정된 안티-노이즈 신호를 생성하기 위해 상기 안티-노이즈 신호에 상기 2차 경로 응답의 카피를 적용하고, 상기 기준 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호와 상기 수정된 안티-노이즈 신호를 조합하는, 집적 회로.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는, 저주파 범위에 대한 제 1 적응 노이즈 소거 이득으로서 상기 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 제 1 비율로서 상기 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 및 제 2 저역통과 필터들의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에 대한 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 신호의 크기의 제 3 표시로부터, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 4 표시로의 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 안티-노이즈 신호에 대해 취하는 조치를 선택하도록 제 1 비율을 제 1 임계값과 비교하고 제 2 비율을 제 2 임계값과 비교하는, 집적 회로.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율에서의 변경을 검출하고, 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율 둘 모두에서의 비교가능한 변경을 검출하는 것에 응답하는, 상기 프로세싱 회로는 상기 2차 경로 응답을 수정하도록 조치를 취하고, 상기 제 2 비율만으로 변경을 검출하는 것에 응답하는, 상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 적응 필터의 응답을 수정하도록 조치를 취하는, 집적 회로.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 프로세싱 회로가 상기 제 2 비율만으로 변경을 검출하면, 상기 제 1 적응 필터의 채택을 인에이블(enable)하고, 상기 프로세싱 회로가 상기 제 1 비율과 상기 제 2 비율 둘 모두에서 비교가능한 변경을 검출하면, 상기 제 1 적응 필터의 채택을 디스에이블(disable)하는, 집적 회로.
  33. 제 25 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 적응 필터의 이득을 감소시킴으로써 조치를 취하는, 집적 회로.
  34. 삭제
  35. 제 25 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 제 1 적응 필터의 계수들의 값들의 세트를 저장함으로써 상기 임계 이득 값보다 크다는 검출에 응답하여 조치를 취하고, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 제 1 적응 필터의 계수들의 값들의 저장된 세트를 재저장함으로써 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여 조치를 취하는, 집적 회로.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 또한, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 검출에 응답하여 상기 2차 경로 적응 필터의 계수들의 값들의 또 다른 세트를 저장하고, 또한 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 보다 낮은 임계 값보다 작다는 검출에 응답하여 상기 2차 경로 적응 필터의 계수들의 값들의 나머지 저장된 세트를 재저장하는, 집적 회로.
  37. 개인용 오디오 디바이스에 있어서,
    개인용 오디오 디바이스 하우징;
    청취자에게 플레이백(playback)하기 위한 소스 오디오 신호 및 트랜스듀서(transducer)의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터(counter)하기 위한 안티-노이즈 신호(anti-noise signal) 둘 모두를 포함하는 오디오 신호를 재생하기 위한 상기 하우징 상에 설치(mount)되는 상기 트랜스듀서;
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 제공하기 위한 상기 하우징 상에 설치되는 기준 마이크로폰(reference microphone);
    상기 트랜스듀서의 음향 출력 및 상기 트랜스듀서에서의 상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 제공하기 위한 상기 트랜스듀서에 근접하여 상기 하우징 상에 설치되는 에러 마이크로폰; 및
    에러 신호 및 상기 기준 마이크로폰 신호에 따라서 상기 청취자에 의해 들리는 상기 주변 오디오 사운드들의 존재를 감소시키기 위해 제 1 적응 필터(first adaptive filter)를 채택함으로써 상기 기준 마이크로폰 신호로부터 상기 안티-노이즈 신호를 적응식으로(adaptively) 생성하는 프로세싱 회로로서, 상기 프로세싱 회로는 상기 소스 오디오 신호를 형성하는 2차 경로 응답을 갖는 2차 경로 적응 필터 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호로부터 상기 소스 오디오 신호를 제거하는 조합기(combiner)를 구현하고, 상기 프로세싱 회로는, 적응 노이즈 소거 이득(adaptive noise canceling gain)을 결정하기 위해 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기에 대한 제 1 표시의 비율을 계산(compute)하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 적응 노이즈 소거 이득을 임계 이득 값에 비교하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 안티-노이즈 신호 상에 조치를 취하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시를 생성하기 위해 제 1 저역통과 필터로 상기 에러 신호를 필터링하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 제 2 저역통과 필터로 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하고,
    상기 프로세싱 회로는, 저주파 범위에 대한 제 1 적응 노이즈 소거 이득으로서 상기 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 제 1 비율로서 상기 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 및 제 2 저역통과 필터들의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에 대한 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 신호의 크기의 제 3 표시로부터, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 4 표시로의 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 안티-노이즈 신호에 대해 취하는 조치를 선택하도록 제 1 비율을 제 1 임계값과 비교하고 제 2 비율을 제 2 임계값과 비교하는, 개인용 오디오 디바이스.
  38. 개인용 오디오 디바이스에 의해 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하는 방법에 있어서,
    에러 신호와 기준 마이크로폰 신호에 따라서 청취자에 의해 들리는 주변 오디오 사운드들의 존재를 감소시키기 위해 제 1 적응 필터를 채택함으로써 상기 기준 마이크로폰 신호로부터 안티-노이즈 신호를 적응식으로 생성하는 단계;
    소스 오디오 신호와 상기 안티-노이즈 신호를 조합하는 단계;
    트랜스듀서에 상기 조합의 결과를 제공하는 단계;
    기준 마이크로폰 신호를 생성하기 위해 기준 마이크로폰으로 상기 주변 오디오 사운드들을 측정하는 단계;
    에러 마이크로폰 신호를 생성하기 위해 에러 마이크로폰으로 상기 주변 오디오 사운드들 및 상기 트랜스듀서의 음향 출력을 측정하는 단계;
    상기 소스 오디오 신호를 형성하는 2차 경로 응답을 갖는 2차 경로 적응 필터 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호로부터 상기 소스 오디오 신호를 제거하는 조합기를 구현하는 단계;
    상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시를 생성하기 위해 제 1 저역통과 필터로 상기 에러 신호를 필터링하는 단계;
    상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 제 2 저역통과 필터로 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하는 단계;
    적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 비율을 계산하는 단계;
    상기 적응 노이즈 소거 이득을 임계 이득 값에 비교하는 단계; 및
    상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 안티-노이즈 신호에 조치를 취하는 단계를 포함하고,
    상기 계산하는 단계는, 저주파 범위에 대한 제 1 적응 노이즈 소거 이득으로서 상기 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 제 1 비율로서 상기 비율을 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 저역통과 필터들의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에 대해 제 2 비율을 계산하며, 상기 계산하는 단계는, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 보다 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 신호 크기의 제 3 표시로부터, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 보다 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 마이크로폰 신호 크기의 제 4 표시로, 제 2 비율을 계산하고, 상기 방법은, 상기 안티-노이즈 신호에 취하는 조치를 선택하기 위해 상기 제 1 비율을 제 1 임계값과 비교하고 상기 제 2 비율을 제 2 임계값과 비교하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  39. 적어도 개인용 오디오 디바이스의 부분을 구현하기 위한 집적 회로에 있어서,
    트랜스듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들을 카운터하기 위한 안티-노이즈 신호 및 청취자에게 플레이백하기 위한 소스 오디오 신호 둘 모두를 포함하는 출력 트랜서듀서에 출력 신호를 제공하기 위한 출력;
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 기준 마이크로폰 입력;
    트랜스듀서에서의 상기 주변 오디오 사운드들 및 상기 트랜스듀서의 음향 출력을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 에러 마이크로폰 입력; 및
    에러 신호 및 상기 기준 마이크로폰 신호에 따라서 상기 청취자에 의해 들리는 상기 주변 오디오 사운드들의 존재를 감소시키기 위해 제 1 적응 필터를 채택함으로써 상기 기준 마이크로폰 신호로부터 상기 안티-노이즈 신호를 적응식으로 생성하는 프로세싱 회로로서, 상기 프로세싱 회로는 상기 소스 오디오 신호를 형성하는 2차 경로 응답을 갖는 2차 경로 적응 필터 및 상기 에러 신호를 제공하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호로부터 상기 소스 오디오 신호를 제거하는 조합기를 구현하고, 상기 프로세싱 회로는, 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 적응 노이즈 소거 이득을 임계 이득 값에 비교하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 적응 노이즈 소거 이득이 상기 임계 이득 값보다 크다는 결정에 응답하여 상기 안티-노이즈 신호 상에 조치를 취하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시를 생성하기 위해 제 1 저역통과 필터로 상기 에러 신호를 필터링하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시를 생성하기 위해 제 2 저역통과 필터로 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하고,
    상기 프로세싱 회로는, 저주파 범위에 대한 제 1 적응 노이즈 소거 이득으로서 상기 적응 노이즈 소거 이득을 결정하기 위해 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 2 표시에 대한 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 1 표시의 제 1 비율로서 상기 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 제 1 및 제 2 저역통과 필터들의 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에 대한 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 신호의 크기의 제 3 표시로부터, 상기 안티-노이즈 신호의 효과들을 포함하지 않는 상기 높은 주파수 범위에서의 상기 에러 마이크로폰 신호의 크기의 제 4 표시로의 제 2 비율을 계산하고, 상기 프로세싱 회로는, 상기 안티-노이즈 신호에 대해 취하는 조치를 선택하도록 제 1 비율을 제 1 임계값과 비교하고 제 2 비율을 제 2 임계값과 비교하는, 집적 회로.
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