KR102403305B1 - 선택가능한 샘플 레이트들을 갖는 능동 잡음 소거(anc) 시스템 - Google Patents

선택가능한 샘플 레이트들을 갖는 능동 잡음 소거(anc) 시스템 Download PDF

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Abstract

오버샘플링된 디지털 입력을 수신하고 데시메이션 레이트를 선택하는 입력부를 갖는 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터, 데시메이터의 출력을 수신하는 필터, 및 필터의 출력을 수신하고 보간 레이트를 선택하는 입력부를 갖는 선택가능한 보간 레이트 보간기를 포함하는 능동형 잡음 소거(ANC) 시스템이 개시된다. 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 선택가능한 보간 레이트 보간기는 선택된 데시메이션 및 보간 레이트들에 기초하여 필터에 선택가능한 샘플 레이트를 제공하도록 동작한다. 필터는 잡음 방지 필터, 피드백 필터, 및/또는 ANC 시스템의 음향 전달 함수를 모델링하는 필터일 수 있다. 레이트 선택은 배터리 또는 주변 잡음 레벨에 기초하여 정적이거나, 동적으로 제어될 수 있다. 데시메이션 레이트와 보간 레이트의 비는 동적으로 제어된 데시메이션 및 보간 레이트들과 무관하게 고정된다.

Description

선택가능한 샘플 레이트들을 갖는 능동 잡음 소거(ANC) 시스템
관련된 출원(들)에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 2월 1일에 출원되고, 발명이 명칭이 구성가능한 샘플 레이트들을 갖는 ANC 시스템(ANC SYSTEM WITH CONFIGURABLE SAMPLE RATES)인 미국 가 출원 일련 번호 제 62624984 호에 기초하여 우선권을 주장하고, 이는 전체적으로 참조로서 통합되어 있다.
무선 전화들(예로서, 모바일/셀룰러 전화들, 무선 전화들) 및 다른 소비자 오디오 디바이스들(예로서, mp3 플레이어들)과 같은, 휴대용 오디오 디바이스들이 널리 사용되고 있다. 저 전력 소비 측면에서 휴대용 오디오 디바이스들의 성능이 바람직하다. 명료도(intelligibility)와 관련하여 이러한 디바이스들의 성능이 또한 바람직하다. 주변 음향 이벤트들을 측정하기 위해 마이크로폰을 사용하고 그 다음, 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 잡음 방지 신호를 디바이스의 출력에 삽입하기 위해 신호 프로세싱을 사용하는, 능동 잡음 소거(active noise cancellation; ANC)와 같은 잡음 소거를 제공함으로써 명료도가 개선될 수 있다. ANC 시스템들은 엄격한 레이턴시(latency) 요구조건들을 갖는다. 즉, 주변 잡음을 소거하기 위해 잡음 방지 신호가 제 시간에 도착해야 한다. 더 긴 잡음 방지 레이턴시는 ANC 성능을 감소시킨다.
본원의 배경기술로는, US 9,812,114 (2017년 11월 7일), US 9,462,376 (2016년 10월 4일), US 9,460,701 (2016년 10월 4일), US 9,620,101 (2017년 4월 11일), US 9,324,311 (2016년 4월 26일), US 9,020,157 (2015년 4월 28일), US 9,430,999 (2016년 8월 30일), US 2015/325229 (2015년 11월 12일)이 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명은 오버샘플링된 디지털 입력을 수신하고 데시메이션 레이트를 선택하는 입력부를 갖는 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터(selectable decimation rate decimator), 데시메이터의 출력을 수신하는 필터, 및 필터의 출력을 수신하고 보간 레이트를 선택하는 입력부를 갖는 선택가능한 보간 레이트 보간기를 포함하는 능동 잡음 소거(ANC) 시스템을 제공한다. 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 선택가능한 보간 레이트 보간기는 선택된 데시메이션 및 보간 레이트들에 기초하여 필터에 선택가능한 샘플 레이트를 제공하도록 동작한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 오버샘플링된 디지털 입력 및 데시메이션 레이트 선택을 수신하는 데시메이터로서, 선택된 데시메이션 레이트에 기초하여 선택된 샘플 레이트의 출력을 생성하기 위해 선택된 데시메이션 레이트의 오버샘플링된 디지털 입력을 데시메이팅하는, 상기 데시메이터, 필터링된 출력을 생성하기 위해 선택된 샘플 레이트의 데시메이터의 출력을 필터링하는 필터, 필터링된 출력 및 보간 레이트 선택을 수신하는 보간기, 및 선택된 보간 레이트의 필터링된 출력을 보간하는 보간기를 포함하는 능동 잡음 소거(ANC) 시스템에 의해 수행된 방법을 제공한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른, 일 예시적인 무선 전화의 일 예시를 도시한 도면.
도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른, 헤드셋 어셈블리가 결합된 일 예시적인 무선 전화의 일 예시를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 일 예시적인 ANC 시스템의 상세들을 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 ANC 시스템 이득과 위상 편이 사이의 관계의 일례를 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 ANC 시스템 이득, 레이턴시와 주파수 사이의 관계의 일례를 도시하는 3차원 그래프.
필터 프로세싱을 위해 선택가능한 샘플 레이트를 가지는 ANC 시스템의 실시예들이 설명된다. ANC 시스템의 필터는 각각, 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 선택가능한 보간 레이트 보간기에 뒤따르거나 그들에 선행한다. 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 선택가능한 보간 레이트 보간기는 필터에 선택가능한 샘플 레이트를 제공하도록 동작한다. 더 낮은 샘플링 레이트에서의 필터에 의한 프로세싱은 유리하게, ANC 시스템을 포함하는 휴대용 디바이스에서 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 그러나, 더 낮은 샘플링 레이트는 ANC 시스템에 부가적인 레이턴시를 도입할 수 있다. 하나의 실시예에서, 데시메이션 및 보간 레이트들은 예로서, ANC 시스템이 이용되는 휴대용 오디오 디바이스의 유형에 기초하여 정적으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 제조자는 제품에서 더 높은 잡음 소거보다 낮은 전력 소비를 우선화할 수 있으며, 이 경우에 더 높은 데시메이션 및 보간 레이트들이 정적으로 선택될 수 있고; 반면에, 상이한 제품에서, 제조자는 더 낮은 전력 소비보다 높은 잡음 소거를 우선화할 수 있으며, 이 경우에 더 낮은 데시메이션 및 보간 레이트들이 선택될 수 있다. 다른 실시예들에서, 데시메이션 및 보간 레이트들은 다양한 인자들 예로서, 휴대용 오디오 디바이스의 현재 배터리 레벨, 주변 잡음의 레벨, ANC 시스템이 소거하려고 시도하고 있는 것, 또는 그들의 조합에 기초하여 동적으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 배터리 레벨이 낮으면, 더 낮은 샘플 레이트 프로세싱을 통해 필터들에 의한 전력 소비를 감소시키기 위해 데시메이션 및 보간 레이트들이 높게 되도록 동적으로 제어될 수 있고; 반면에, 주변 잡음이 높으면, 감소된 레이턴시 및 더 높은 샘플 레이트 프로세싱을 통해 필터들에 의한 성능을 증가시키기 위해 데시메이션 및 보간 레이트들이 낮게 되도록 동적으로 제어될 수 있다. 데시메이션 레이트와 보간 레이트의 비는 동적으로 선택된 데시메이션 및 보간 레이트들과 무관하게 고정된다. 필터는 적응형 필터 또는 고정 필터일 수 있으며, 잡음 방지 필터, 피드백 필터 및/또는 ANC 시스템의 음향 전달 함수를 모델링하는 필터일 수 있다. ANC 시스템은 피드포워드, 피드백 또는 하이브리드 ANC 시스템일 수 있다. ANC 시스템은 또한, 선택가능한 데시메이션/보간 레이트 데시메이터/보간기를 보상하기 위해 적응 업데이트 경로에 부가적인 지연을 포함할 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따라 도시된 바와 같은 무선 전화(10)가 인간의 귀(5)에 근접하여 도시된다. 무선 전화(10)는 휴대용 오디오 디바이스의 일례이고, 여기서 본 발명의 실시예들에 따른 기술들이 이용될 수 있지만, 도시된 무선 전화(10)에서, 또는 후속 예시들에서 묘사된 회로들에 구현된 모든 소자들 또는 구성들이 청구항들에 인용된 본 발명을 실시하기 위해 요구되는 것은 아니라는 것이 이해된다. 무선 전화(10)는 균형잡힌 대화 인식, 및 무선 전화(10)에 의해 수신된 웹페이지들 또는 다른 네트워크 통신들로부터의 소스들 및 배터리 부족 표시 및 다른 시스템 이벤트 통보들과 같은 오디오 표시들과 같은, 무선 전화(10)에 의한 재생을 요구하는 다른 오디오를 제공하기 위해 무선 전화(10)에 의해 수신된 원거리 음성을 신호음들, 저장된 오디오 프로그램 자료, 근단 음성(예로서, 무선 전화(10)의 사용자의 음성)의 주입과 같은 다른 로컬 오디오 이벤트들과 함께 재생하는 스피커(SPKR)와 같은 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 근단 음성을 캡처하기 위해 근거리 음성 마이크로폰(NS)이 제공될 수 있으며, 근단 음성은 무선 전화(10)로부터 다른 대화 참가자(들)로 송신된다.
무선 전화(10)는 원거리 음성 및 스피커(SPKR)에 의해 재생된 다른 오디오의 명료도를 개선하기 위해 잡음 방지 신호를 스피커(SPKR)에 주입하는 ANC 회로들 및 특징들을 포함할 수 있다. 주변 음향 환경을 측정하기 위해 기준 마이크로폰(R)이 제공될 수 있고, 사용자의 입의 전형적인 위치로부터 멀어지도록 배치될 수 있어서, 기준 마이크로폰(R)에 의해 생성된 신호에서 근단 음성이 최소화될 수 있게 한다. 무선 전화(10)가 귀(5)에 아주 근접할 때, 귀(5)에 가까운 스피커(SPKR)에 의해 재생된 오디오와 조합된 주변 오디오의 측정치를 제공함으로써 ANC 동작을 더 개선하기 위해 또 다른 마이크로폰, 즉 에러 마이크로폰(E)이 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 부가적인 기준 및/또는 에러 마이크로폰들이 이용될 수 있다. 무선 전화(10) 내의 회로(14)는 기준 마이크로폰(R), 근거리 음성 마이크로폰(NS), 및 에러 마이크로폰(E)으로부터 신호들을 수신하고 무선 전화 송수신기를 가지는 무선 주파수(RF) 집적 회로(12)와 같은 다른 집적 회로들과 인터페이스하는 오디오 코덱 집적 회로(IC)(20)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 회로들 및 기술들은 MP3 플레이어 온 칩 집적 회로와 같은, 휴대용 오디오 디바이스의 전체를 구현하기 위한 제어 회로들 및 다른 기능을 포함하는 단일 집적 회로에 통합될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 본 명세서에 개시된 회로들 및 기술들은 컴퓨터 판독가능한 매체들로 구현되고 제어기 또는 다른 프로세싱 디바이스에 의해 실행가능한 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 ANC 기술들은 기준 마이크로폰(R)에 충돌하는(스피커(SPKR) 및/또는 근단 음성의 출력과 반대로) 주변 음향 이벤트들을 측정하고, 또한 에러 마이크로폰(E)에 충돌하는 동일한 주변 음향 이벤트들을 측정함으로써, 무선 전화(10)의 ANC 프로세싱 회로들은 에러 마이크로폰(E)에서 주변 음향 이벤트들의 진폭을 최소화하는 특성을 갖도록 기준 마이크로폰(R)의 출력으로부터 생성된 잡음 방지 신호를 적응시킨다. 음향 경로(P(z))가 기준 마이크로폰(R)으로부터 에러 마이크로폰(E)으로 연장되기 때문에, ANC 회로들은 특정한 음향 환경에서 스피커(SPKR)과 에러 마이크로폰(E) 사이의 결합을 포함하는 스피커(SPKR)의 음향/전기 전달 함수 및 코덱 IC(20)의 오디오 출력 회로들의 응답을 표현하는 전기 음향 경로(S(z))의 영향들을 제거하면서 음향 경로(P(z))를 효과적으로 추정하고 있으며, 특정한 음향 환경은 무선 전화(10)가 귀(5)에 단단히 눌려지지 않을 때, 무선 전화(10)에 근접할 수 있는 사람의 머리 구조들 및 다른 물리적 객체들과 귀(5)의 근접성 및 구조에 의해 영향을 받을 수 있다. 도시된 무선 전화(10)가 제 3 근거리 음성 마이크로폰(NS)을 갖는 2 마이크로폰 ANC 시스템을 포함할지라도, 본 발명의 일부 양태들은 별개의 에러 및 기준 마이크로폰들을 포함하지 않는 시스템, 또는 근거리 음성 마이크로폰(NS)를 사용하여 기준 마이크로폰(R)의 기능을 수행하는 무선 전화에서 실시될 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 무선 전화(10)는 오디오 포트(15)를 통해 무선 전화에 결합된 헤드셋 어셈블리(13)를 갖는 것으로 묘사된다. 오디오 포트(15)는 RF 집적 회로(12) 및/또는 코덱 IC(20)에 통신가능하게 결합될 수 있으며, 따라서 헤드셋 어셈블리(13)의 구성요소들과 RF 집적 회로(12) 및/또는 코덱 IC(20)(예로서, 도 1a의) 중 하나 이상 사이의 통신을 허가한다. 다른 실시예들에서, 헤드셋 어셈블리(13)는 예로서, 블루투스 또는 다른 단거리 무선 기술을 통해 무선 전화(10)에 무선으로 연결될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 헤드셋 어셈블리(13)는 콤박스(combox)(16), 좌측 헤드폰(18A), 및 우측 헤드폰(18B)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 용어 "헤드셋"은 청취자의 외이도에 근접하여 제 위치에 기계적으로 유지되도록 의도되는 임의의 확성기 및 이와 연관된 구조를 광범위하게 포함하며, 제한 없이 이어폰들, 이어버드들, 및 다른 유사한 디바이스들을 포함한다. 더 특정한 예들로서, "헤드셋"은 인트라 콘차(intra-concha) 이어폰들, 수프라 콘차(supra-concha) 이어폰들, 및 수프라 오럴(supra-aural) 이어폰들을 언급할 수 있다.
헤드셋 어셈블리(13)의 콤박스(16) 또는 다른 부분은 무선 전화(10)의 근거리 음성 마이크로폰(NS)에 부가하여 또는 그 대신에 근단 음성을 캡처하기 위해 근거리 음성 마이크로폰(NS)를 가질 수 있다. 게다가, 각각의 헤드폰(18A, 18B)은 균형잡힌 대화 인식, 및 무선 전화(10)에 의해 수신된 웹페이지들 또는 다른 네트워크 통신들로부터의 소스들 및 배터리 부족 표시 및 다른 시스템 이벤트 통보들과 같은 오디오 표시들과 같은, 무선 전화(10)에 의한 재생을 요구하는 다른 오디오를 제공하기 위해 무선 전화(10)에 의해 수신된 원거리 음성을 신호음들, 저장된 오디오 프로그램 자료, 근단 음성(예로서, 무선 전화(10)의 사용자의 음성)의 주입과 같은 다른 로컬 오디오 이벤트들과 함께 재생하는 스피커(SPKR)와 같은 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 각각의 헤드폰(18A, 18B)은 주변 음향 환경을 측정하기 위한 기준 마이크로폰(R) 및 이러한 헤드폰(18A, 18B)이 청취자의 귀와 맞물릴 때 청취자의 귀에 가까운 스피커(SPKR)에 의해 재생된 오디오와 조합된 주변 오디오의 측정을 위한 에러 마이크로폰(E)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 코덱 IC(20)는 각각의 헤드폰의 기준 마이크로폰(R), 근거리 음성 마이크로폰(NS), 및 에러 마이크로폰(E)으로부터 신호들을 수신하고 본 명세서에서 설명된 바와 같이 각각의 헤드폰에 대해 적응형 잡음 소거를 수행할 수 있다.
다른 실시예들에서, 도 1a의 코덱 ID(20)와 유사한 코덱 IC 또는 또 다른 회로는 헤드셋 어셈블리(13) 내에 존재할 수 있고, 헤드셋 어셈블리는 기준 마이크로폰(R), 근거리 음성 마이크로폰(NS), 및 에러 마이크로폰(E)에 통신가능하게 결합되고, 본 명세서에 설명된 바와 같이 적응성 잡음 소거를 수행하도록 구성된다. 이러한 실시예들에서, 기준 마이크로폰(R)으로부터 도 1a와 관련하여 설명된 것과 유사한 에러 마이크로폰(E)으로 연장되는 전달 함수(P(z))를 가지는 음향 경로는 또한, 헤드셋 어셈블리(13)에 대해 존재할 수 있다. 부가적으로, 이러한 실시예들에서, 헤드셋 어셈블리(13)의 코덱 IC의 오디오 출력 회로들의 응답을 표현하는 전달 함수(S(z)) 및 도 1a와 관련하여 설명된 것들과 유사한, 스피커(SPKR)와 에러 마이크로폰(E) 사이의 결합을 포함하는 스피커(SPKR)의 음향/전기 전달 함수를 가지는 전기 음향 경로는 또한, 헤드셋 어셈블리(13)와 관련하여 존재할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 일 예시적인 ANC 시스템(201)의 상세들이 본 발명의 실시예들에 따라 도시된다. 일부 실시예들에서, ANC 시스템(201)은 휴대용 오디오 디바이스(예로서, 도 1a의 무선 전화(10) 또는 도 1b의 헤드셋 어셈블리(13))에 ANC 시스템을 구현하기 위해 사용될 수 있다. ANC 시스템(201)은 주변 오디오를 기준 입력 샘플 레이트의 기준 마이크로폰 신호의 디지털 표현을 생성하는 아날로그 디지털 변환기(ADC)(202)에 제공된 기준 마이크로폰 신호로 변환하는 기준 마이크로폰(R)(예로서, 도 1a 또는 도 1b의 기준 마이크로폰(R))을 포함한다. ANC 시스템(201)은 또한, 스피커(SPKR)(예로서, 도 1a 또는 도 1b의 SPKR)에 의해 출력된 오디오와 조합된 주변 오디오를 에러 입력 샘플 레이트의 에러 마이크로폰 신호의 디지털 표현을 생성하는 제 2 ADC(228)에 제공된 에러 마이크로폰 신호로 변환하는 에러 마이크로폰(E)(예로서, 도 1a 또는 도 1b의 에러 마이크로폰(E))을 포함한다. 제 1 데시메이터(204)는 기준 입력 샘플 레이트의 기준 마이크로폰 신호의 디지털 표현을 수신하고 그것을 데시메이터(204)에 대한 제어 입력에 의해 표시된 데시메이션 레이트(N)에 따라 기준 출력 샘플 레이트로 선택적으로 감소시킨다. 일반적으로 말하면, 데시메이터는 제 1 샘플 레이트를 가지는 디지털 입력을 수신하고 제 1 샘플 레이트 미만인 제 2 샘플 레이트의 디지털 출력을 제공한다. 예를 들면, N이 4이면, 데시메이터의 출력 샘플 레이트는 그것의 입력 샘플 레이트의 1/4이다. 제 2 데시메이터(208)는 에러 입력 샘플 레이트의 에러 마이크로폰 신호의 디지털 표현을 수신하고 그것을 데시메이터(208)에 대한 제어 입력에 의해 표시된 데시메이션 레이트(N)에 따라 에러 출력 샘플 레이트로 선택적으로 감소시킨다. 제 3 데시메이터(212)는 입력 샘플 레이트의 디지털 재생/다운링크 신호를 수신하고 그것을 데시메이터(212)에 대한 제어 입력에 의해 표시된 데시메이션 레이트(N)에 따라 출력 샘플 레이트로 선택적으로 감소시킨다. 제 3 데시메이터(212)에 대한 입력 신호는 또한, 예를 들면, 근거리 음성 마이크로폰(예로서, 도 1a 또는 도 1b의 근거리 음성 마이크로폰(NS))에 의해 생성된 신호로부터 도출되는 측음을 포함할 수 있다. 바람직하게, 데시메이터들(204/208/212)은 나이퀴스트 레이트보다 높은 샘플 레이트들의 그들의 디지털 입력 신호들을 수신한다. 즉, 디지털 입력 신호들은 오버샘플링된다. 하나의 실시예에서, 데시메이터들(204, 208 및 212)의 각각으로부터의 샘플 레이트가 동일하도록 데시메이터들(204, 208 및 212)의 각각으로의 샘플 레이트는 동일하고 N은 모든 데시메이터들(204, 208 및 212)에 대해 동일하다. 그러나, 데시메이터들(204, 208 및 212)의 각각으로부터의 샘플 레이트가 동일하도록 데시메이터(204, 208 및 212) 중 하나 이상이 상이한 입력 샘플 레이트를 갖고 N이 하나 이상의 데시메이터들(204, 208 및 212)에 대해 상이한 다른 실시예들이 고려된다. 예를 들면, 데시메이터(204)는 그것의 출력 샘플 레이트가 750kHz가 되도록 6MHz의 입력 샘플 레이트 및 8의 데시메이션 레이트(N)를 가질 수 있고, 데시메이터(208)는 그것의 출력 샘플 레이트가 750kHz가 되도록 3MHz의 입력 샘플 레이트 및 4의 데시메이션 레이트(N)를 가질 수 있으며, 데시메이터(212)는 그것의 출력 샘플 레이트가 750kHz가 되도록 1.5MHz의 입력 샘플 레이트 및 2의 데시메이션 레이트(N)를 가질 수 있다. 하기에 더 상세히 설명된 바와 같이, 선택가능한 데시메이션 레이트(N)(하기에 더 상세히 설명된 선택가능한 보간 레이트(M)와 결부하여)는 유리하게, ANC 시스템(201)의 디지털 필터들(예로서, 하기에 설명된 필터들(232, 234, 235, 216))이 더 낮은 샘플 레이트에서 프로세싱하는 것을 가능하게 할 수 있고, 그에 의해 감소된 잡음 소거(예로서, 증가된 레이턴시로 인한)가 수용가능한 설계들 및/또는 상황들에서 잠재적으로 감소된 잡음 소거를 대신하여 더 높은 샘플 레이트에서의 프로세싱에 비해 전력 소비를 감소시킨다.
잡음 방지 필터(232)는 데시메이터(204)로부터 기준 마이크로폰 신호를 수신하고 필터링하여 조합기(215)에 제공된 잡음 방지 신호를 생성한다. 잡음 방지 필터(232)에 의해 수신된 기준 마이크로폰 신호의 샘플 레이트는 ADC(202)에 의해 출력된 샘플 레이트에 의해 그리고 데시메이터(204)를 위해 선택된 데시메이션 레이트(N)에 의해 결정된다. 필터(232)는 데시메이터(204)에 의해 출력된 선택된 선택가능한 샘플 레이트의 기준 마이크로폰 신호를 프로세싱한다. 따라서, 더 높은 데시메이션 레이트(N)가 데시메이터(204)를 위해 선택되면 필터(232)는 더 적은 전력을 소비할 수 있으나; 더 높은 데시메이션 레이트(N)에 의해 더 많은 레이턴시가 도입될 수 있고, 이는 더 낮은 데시메이션 레이트(N)가 선택되는 경우보다 ANC 시스템(201)에 의한 더 낮은 잡음 소거 성능을 야기할 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 잡음 방지 필터(232)는 적응 필터이지만; 다른 실시예들에서 잡음 방지 필터(232)는 고정 필터이다. 도 2에 도시된 실시예에서, 잡음 방지 필터(232)는 전달 함수(W1(z))를 가지는 유한 임펄스 응답(FIR) 필터이며 W1(z) FIR 필터(232)로서 언급된다. 잡음 방지 필터(232)는 그것의 전달 함수(W1(z))를 P(z)/S(z) 예로서, 도 1a 또는 도 1b의 음향 경로(P(z)) 및 전기 음향 경로(S(z)) 각각의 전달 함수들이 되도록 적응시킬 수 있다. 잡음 방지 필터(232)의 계수는 일반적으로 에러 마이크로폰 신호에 존재하는 기준 마이크로폰 신호의 그들 구성요소들 사이의 에러를 최소 평균 제곱으로 최소화하는, 잡음 방지 필터(232)의 응답(W1(z))을 결정하기 위해 기준 마이크로폰(R) 및 에러 마이크로폰(E)으로부터의 신호들의 상관을 사용하는 W1(z) 계수 조정 블록(231)에 의해 제어될 수 있다. W1(z) 계수 조정 블록(231)에 의해 비교된 신호들은 적어도 부분적으로 에러 마이크로폰 신호에 기초하고 하기에 더 설명된 재생 정정 에러(playback corrected error; PBCE) 신호, 및 필터(235)(도 2에서 SE_COPY(z) FIR 필터(235)로서 언급됨)에 의해 형성된 바와 같은 기준 마이크로폰 신호일 수 있다. 필터(235)는 경로(S(z))의 음향 전달 함수의 추정치, 또는 모델인 필터(234)(도 2에서 SE(z) FIR 필터(234)로서 언급됨)의 카피(copy)이다.
필터(234)는 재생/다운링크 신호를 필터링하여 에러 마이크로폰(E)에 전달된 예상된 재생/다운링크 오디오를 표현하는 신호를 생성한다. 필터(234)에 의해 수신된 재생/다운링크 신호의 샘플 레이트는 재생/다운링크 신호의 샘플 레이트에 의해 그리고 데시메이터(212)를 위해 선택된 데시메이션 레이트(N)에 의해 결정된다. 필터(234)는 데시메이터(212)에 의해 출력된 선택가능한 샘플 레이트의 재생/다운링크 신호를 프로세싱한다. 따라서, 필터(234)는 더 높은 데시메이션 레이트(N)가 데시메이터(212)를 위해 선택되면 더 적은 전력을 소비할 수 있다.
조합기(236)는 필터(234)에 의해 생성된 예상된 재생/다운링크 오디오 신호를 에러 마이크로폰 신호로부터 - 더 정확하게, 샘플 레이트가 데시메이터(208)에 의해 선택적으로 감소되는 일 버전의 에러 마이크로폰 신호로부터 감산함으로써 PBCE 신호를 생성한다. PBCE 신호는 W1(z) 계수 조정 블록(231)에, SE(z) 계수 조정 블록(233)에, 그리고 피드백 필터(216)에 제공된다. 필터(234)는 데시메이터(212)에 의해 샘플 레이트가 선택적으로 감소되는 일 버전의 재생/다운링크 신호와 PBCE 신호를 비교할 수 있는, SE(z) 계수 조정 블록(233)에 의해 제어된 계수들을 가질 수 있다. PBCE 신호는 에러 마이크로폰(E)에 전달된 예상된 재생/다운링크 오디오를 표현하기 위해 필터(234)에 의해 필터링된 바와 같이 재생/다운링크 신호의 제거 후에 에러 마이크로폰 신호와 같다. 대안적으로 언급되면, PBCE 신호는 재생/다운링크 신호로 인한 것이 아닌 에러 마이크로폰 신호의 콘텐트를 포함한다. SE(z) 계수 조정 블록(233)은 재생/다운링크 신호를 에러 마이크로폰 신호에 존재하는 재생/다운링크 신호의 구성요소들과 상관시키고 필터(234)의 계수들을 응답적으로 조정할 수 있다. 필터(234)는 그에 의해, PBCE 신호를 생성하기 위해 에러 마이크로폰 신호로부터 감산되는 재생/다운링크 신호에 기초하여 추정된 신호를 생성하도록 적응될 수 있다.
피드백 필터(216)는 PBCE 신호의 필터링된 버전을 조합기(215)에 제공한다. 피드백 필터(216)에 의해 수신된 PBCE 신호의 샘플 레이트는 에러 마이크로폰 신호의 샘플 레이트에 의해 그리고 데시메이터(208)를 위해 선택된 데시메이션 레이트(N)에 의해 결정된다. 피드백 필터(216)는 데시메이터(208)에 의해 출력된 선택가능한 샘플 레이트의 PBCE 신호를 프로세싱한다. 따라서, 피드백 필터(216)는 데시메이터(208)를 위해 더 높은 데시메이션 레이트(N)가 선택되면 더 적은 전력을 소비할 수 있으나; 더 높은 데시메이션 레이트(N)에 의해 더 많은 레이턴시가 도입될 수 있고, 이는 더 낮은 데시메이션 레이트(N)가 선택되는 경우보다 ANC 시스템(201)에 의한 더 낮은 잡음 소거 성능을 야기할 수 있다.
조합기(215)는 PBCE 신호의 필터링된 버전과 잡음 방지 신호를 조합하고 수정된 잡음 방지 신호를 보간기(218)에 제공한다. 일반적으로 말하면, 보간기는 제 1 샘플 레이트를 가지는 디지털 입력을 수신하고 제 1 샘플 레이트보다 큰 제 2 샘플 레이트의 디지털 출력을 제공한다. 보간기(218)는 보간기(218)에 대한 제어 입력에 의해 표시된 보간 레이트(M)에 따라 수정된 잡음 방지 신호의 샘플 레이트를 증가시킨다. 예를 들면, M이 8이면, 보간기(218)의 출력 샘플 레이트는 그것의 입력 샘플 레이트의 8배이다. 제 2 조합기(221)는 재생/다운링크 신호로부터 보간기(218)의 출력을 감산하여 잡음 소거 재생/다운링크 신호의 아날로그 표현을 생성하는 디지털 아날로그 변환기(DAC)(222)에 제공되는 디지털 잡음 방지 전달 재생/다운링크 신호를 생성한다. 아날로그 잡음 소거 재생/다운링크 신호는 스피커(SPKR)에 제공하기 위해 증폭기(224)에 의해 증폭된다.
하나의 실시예에서, 가변 지연(206)은 데시메이터(204)에 의해 필터(235)에 제공되는 기준 출력 샘플 레이트 기준 마이크로폰 신호에 도입된다. 보간기(218) 및 데시메이터(208)로부터 도입된 레이턴시는 구성가능할 수 있는 가변 지연(206)의 양에 영향을 미치는 주요 기여이다. 도 2의 ANC 시스템(201)은 그것이 피드포워드 잡음 방지(예로서, 적응 필터(232)에 의해 제공됨) 및 피드백 잡음 방지(예로서, 필터(216)에 의해 제공됨) 둘 모두를 포함하기 때문에 하이브리드 ANC 시스템으로서 특징지워질 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, ANC 시스템은 단순히, 피드포워드 ANC 시스템 또는 피드백 ANC 시스템일 수 있다.
전통적으로, ANC 시스템의 필터들은 상대적으로 많은 양의 전력을 소비할 수 있다. 유리하게, 본 명세서에서 설명된 ANC 시스템들의 실시예들의 필터들에 의해 소비된 전력의 양은 하나 이상의 필터들이 개재되고 필터들에 선택가능한 입력 샘플 레이트를 제공하도록 동작하는 데시메이터 및 보간기 각각의 데시메이션 레이트(N) 및 보간 레이트(M)의 선택에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 데시메이션 레이트(N) 및 보간 레이트(M)은 선택가능한 레이트들 예로서, 1, 2, 4, 8이다. 예를 들면, N이 4이면, 데시메이터의 출력 샘플 레이트는 그것의 입력 샘플 레이트의 1/4이고, 데시메이터의 출력을 수신하는 ANC 시스템의 필터(예로서, 도 2의 잡음 방지 필터(232), 피드백 필터(216), 및/또는 음향 전달 함수 추정 필터들(234 및 235))는 1/4 출력 샘플 레이트에서 프로세싱하며, 그에 의해 필터가 더 높은 입력 샘플 레이트에서 프로세싱된 경우보다 적은 전력을 소비한다. 하나의 실시예에서, N 및 M의 값들은 동일할 필요는 없다. N 및 M의 값들이 동적으로 선택되는 실시예들에서, N 및 M의 새로운 값들이 선택될 때마다, 그들의 비들은 동일하게 유지된다. 더 낮은 샘플 레이트들 및 더 낮은 샘플 레이트 프로세싱으로 인한 ANC 시스템(201)의 필터들에 의한 대응하는 더 낮은 전력 소비를 위해 N의 더 큰 값들이 선택될 수 있으며, 이는 ANC 시스템(201)에서의 증가된 레이턴시로 인한 더 낮은 명료도 성능을 야기할 수 있고; 반면에, 더 낮은 레이턴시 및 더 높은 명료도 성능을 위해 N의 더 작은 값들이 선택될 수 있으며, 이는 더 높은 샘플 레이트 프로세싱으로 인한 필터들에 의한 더 높은 전력 소비를 야기할 수 있다. 필터들(232, 234, 235 및 216) 각각은 각각의 선택가능한 데시메이션 레이트(N)의 함수 인 입력 샘플 레이트를 명시하는 입력(도시되지 않음)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 필터들(232, 234, 235 및 216) 중 하나 이상은 선택된 샘플 레이트와 무관하게 그들의 필터 응답이 일정하게 유지되도록 명시된 샘플 레이트에 기초하여 그들의 구조를 자동으로 조정하는 z-N 필터들이다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 ANC 시스템 이득과 위상 편이 사이의 관계의 일례를 도시하는 그래프가 도시된다. 도 단위로 측정된 위상 편이는 그래프에서 가로 축에 표현된다. 위상 편이의 값들은 그래프에서 0도와 30도 사이의 범위에 있다. 데시벨(dB)로 측정된 최대 ANC 이득은 그래프에서 세로 축에 표현된다. 최대 ANC 이득의 값들은 그래프에서 0dB와 무한대 사이의 범위에 있다. 레이턴시의 측정치인 위상 편이는 기준 마이크로폰(예로서, 도 2의 기준 마이크로폰(R))에서 수신된 주변 잡음과 잡음 방지 필터(예로서, 도 2의 잡음 방지 필터(232))에 의해 생성된 잡음 방지 신호에 기인하는 스피커(예로서, 도 2의 스피커(SPKR))에 의해 생성된 오디오의 구성요소 사이의 위상 차를 표현한다. 위상 편이는 데시메이터들(예로서, 도 2의 데시메이터들(204/208/212)) 및 데시메이션/보간 레이트들이 설명된 실시예들에 따라 선택가능한 보간기들(예로서, 도 2의 보간기(218))에 의해 수행된 데시메이션 및 보간에 의해 적어도 부분적으로 야기될 수 있다. 최대 ANC 이득은 ANC 시스템(예로서, 도 2의 ANC 시스템(201))이 주어진 위상 편이에서 소거할 수 있는 기준 마이크로폰(예로서, 도 2의 기준 마이크로폰(R))에서 측정된 주변 잡음의 최대 레벨을 표현한다. 0도의 위상 편이에서, 최대 성취가능한 ANC 이득은 무한하지만; 도시된 바와 같이, 위상 천이가 0도(예로서, 대략 0.1도)에 접근함에 따라, 최대 성취가능한 ANC 이득은 대략 55dB이고, 30도의 위상 천이에서, 최대 성취가능한 ANC 이득은 대략 6dB이다. 최대 이득 값들은 대략 지수 방식으로 0도로부터 30도로 감소한다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 개재된 필터들에 의한 전력 소비를 감소시키도록 더 낮은 입력 샘플 레이트를 성취하기 위해 데시메이터/보간기의 더 큰 선택된 데시메이션/보간 레이트는 그에 따라, ANC 시스템에 의해 성취가능한 잡음 소거의 양을 감소시킬 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 ANC 시스템 이득, 레이턴시와 주파수 사이의 관계의 일례를 도시하는 3차원 그래프가 도시된다. 도 3에서와 같이, 데시벨(dB)로 측정된 최대 ANC 이득은 세로 축에 표현되고, 최대 ANC 이득의 값들은 0dB과 무한대 사이의 범위이다. 마이크로초(㎲) 단위로 측정된 레이턴시는 그래프에서 하나의 수평 축에 0과 40 마이크로초 사이의 범위인 값들로 표현된다. 헤르츠(Hz) 단위로 측정된 주파수는 다른 수평 축에 0Hz로부터 1000Hz까지의 범위인 값들로 표현된다. 일반적으로, 최대 성취가능한 ANC 이득은 레이턴시가 증가함에 따라 대략 지수적으로 감소하고, 최대 성취가능한 ANC 이득은 주파수가 증가함에 따라 대략 지수적으로 감소한다. 따라서, 알 수 있는 바와 같이, 더 높은 주파수들에서 레이턴시는 더욱 중요해진다. 레이턴시가 0일 때, 최대 성취가능한 ANC 이득은 무한하다. 그러나, 레이턴시가 0Hz에서 0 마이크로초(예로서, 대략 0.1도)에 접근함에 따라, 최대 성취가능한 ANC 이득은 대략 60dB이고; 40 마이크로초의 레이턴시에서 그리고 1000Hz에서, ANC 시스템은 대략 12dB의 소거로 제한된다. 제한은 스피커의 실리콘 레이턴시 및 위상 응답 둘 모두를 포함한다. 기준 마이크로폰으로부터 에러 마이크로폰으로 연장되는 음향 경로(P(z))에서의 더 긴 지연은 더 높은 데시메이션 레이트들에 의해 도입된 증가된 레이턴시를 상쇄하는데 도움을 줄 수 있다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 개재된 필터들에 의한 전력 소비를 감소시키도록 더 낮은 입력 샘플 레이트를 성취하기 위해 데시메이터/보간기의 더 큰 선택된 데시메이션/보간 레이트는 그에 따라, 특히 주변 잡음의 레벨들이 더 높은 주파수들에서 더 클 때 ANC 시스템에 의해 성취가능한 잡음 소거의 양을 감소시킬 수 있다.
상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 선택가능한 데시메이션 및 보간 레이트들을 각각 가지는 보간기와 데시메이터 사이에 ANC 시스템의 하나 이상의 필터들을 개재하는 장점이 얻어질 수 있다. 먼저, 단일 제품이 고 성능 또는 저 전력 제품으로서 구성될 수 있다. 예를 들면, 헤드셋 제조자는 헤드셋에 대한 전력/성능 목적들에 기초하여 선택한 구성을 선택할 수 있다. 둘째, 시스템이 동적으로 변경될 수 있다. 예를 들면, 주변 잡음 레벨이 더 낮을 때, 잡음 소거가 요구된다고 하더라도, 그렇게 심각하게 요구되지는 않기 때문에 데시메이션 및 보간 레이트들을 동적으로 낮춤으로써 ANC 시스템의 성능이 감소될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 휴대용 오디오 디바이스의 배터리 레벨이 낮아질 때, 데시메이션 및 보간 레이트들을 동적으로 낮춤으로써 ANC 시스템 성능을 감소시킴으로써 배터리 시간이 연장될 수 있다.
특히, 본 발명의 이득을 갖는 당업자들에 의해, 특히 도면들과 관련된 본 명세서에서 설명된 다양한 동작들이 다른 회로 또는 다른 하드웨어 구성요소들에 의해 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 주어진 방법의 각각의 동작이 수행되는 순서는 달리 표현되지 않는 한 변경될 수 있으며, 본 명세서에 도시된 시스템들의 다양한 소자들이 부가, 재정렬, 조합, 생략, 수정, 등이 될 수 있다. 본 발명이 모든 이러한 수정들 및 변경들을 포괄하고, 그에 따라 상기 설명이 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 함이 의도된다.
유사하게, 본 발명이 특정 실시예들을 언급할지라도, 본 발명의 범위 및 커버리지를 벗어나지 않고 그들 실시예들에 대해 특정 수정들 및 변경들이 행해질 수 있다. 게다가, 특정 실시예들과 관련하여 본 명세서에서 설명된 문제들에 대한 임의의 이득들, 장점들, 또는 해결책들은 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징 또는 소자로서 해석되도록 의도되지 않는다.
유사하게 본 발명의 이득을 갖는 또 다른 실시예들은 당업자들에게 명백할 것이고, 이러한 실시예들은 거기에 포함된 것으로서 간주되어야 한다. 본 명세서에 인용된 모든 예들 및 조건부 언어는 본 분야를 발전시키기 위해 본 발명자에 의해 기여된 개념들 및 본 발명을 판독자가 이해하는데 도움이 되는 교육학적 목적들을 위해 의도되며, 이러한 구체적으로 인용된 예들 및 조건들로 제한되지 않는 것으로서 해석된다.
본 발명은 당업자가 이해할 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변형들, 개조들, 및 수정들을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우, 첨부된 청구항들은 당업자가 이해할 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변경들, 대체들, 변형들, 개조들, 및 수정들을 포함한다. 게다가, 첨부된 청구항들에서, 특정한 기능을 수행하도록 적응되거나, 배열되거나, 수행할 수 있거나, 구성되거나, 수행하는 것이 가능하게 되거나, 동작가능하거나, 동작하는 장치 또는 시스템 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 언급은, 그 장치, 시스템, 또는 구성요소가 그렇게 적응되거나, 배열되거나, 할 수 있거나, 구성되거나, 가능하게 되거나, 동작가능하거나, 동작하는 한, 그것 또는 그 특정한 기능이 활성화되거나, 턴 온되거나, 잠금해제되든 아니든 그 장치, 시스템, 또는 구성요소를 포함한다.

Claims (22)

  1. 능동 잡음 소거(active noise cancellation; ANC) 시스템에 있어서:
    오버샘플링된 디지털 입력을 수신하고 데시메이션 레이트를 선택하는 입력부를 갖는 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터(selectable decimation rate decimator);
    상기 데시메이터의 출력을 수신하는 필터;
    상기 필터의 출력을 수신하고 보간 레이트를 선택하는 입력부를 갖는 선택가능한 보간 레이트 보간기를 포함하고;
    상기 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 상기 선택가능한 보간 레이트 보간기는 상기 선택된 데시메이션 및 보간 레이트들에 기초하여 상기 필터에 선택가능한 샘플 레이트를 제공하도록 동작하고,
    상기 선택된 샘플 레이트가 제 2 샘플 레이트 미만인 제 1 샘플 레이트일 때, 상기 필터는 상기 선택된 샘플 레이트가 상기 제 2 샘플 레이트일 때보다 적은 전력을 소비하고;
    상기 선택된 샘플 레이트가 상기 제 2 샘플 레이트일 때, 상기 필터는 상기 선택된 샘플 레이트가 상기 제 1 샘플 레이트일 때보다 양호한 잡음 소거를 수행하는, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는 적응형 필터인, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 ANC 시스템은 상기 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 상기 선택가능한 보간 레이트 보간기를 보상하기 위해 하나 이상의 적응 업데이트 경로들에 부가적인 지연을 더 포함하는, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는 고정 필터인, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 ANC 시스템은: 피드포워드 ANC 시스템, 피드백 ANC 시스템, 및 하이브리드 ANC 시스템 중 하나인, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는: 잡음 방지 필터, 피드백 필터, 및 상기 ANC 시스템의 음향 전달 함수를 모델링하는 필터 중 하나인, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 상기 ANC 시스템에 대해 정적으로 선택되는, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 동적으로 제어되고;
    상기 데시메이션 레이트와 상기 보간 레이트의 비는 상기 선택된 데시메이션 및 보간 레이트들과 무관하게 고정되는, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 상기 ANC 시스템을 포함하는 휴대용 디바이스에서의 배터리 레벨에 기초하여 동적으로 제어되는, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 상기 ANC 시스템이 소거하려고 시도하는 주변 잡음의 레벨에 기초하여 동적으로 제어되는, 능동 잡음 소거(ANC) 시스템.
  11. 삭제
  12. 능동 잡음 소거(ANC) 시스템에 의해 수행되는 방법에 있어서:
    선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터에 의해, 오버샘플링된 디지털 입력을 수신하고 데시메이션 레이트를 선택하는 단계;
    상기 데시메이터에 의해, 상기 선택된 데시메이션 레이트에 기초하여 선택된 샘플 레이트의 출력을 생성하기 위해 상기 선택된 데시메이션 레이트의 오버샘플링된 디지털 입력을 데시메이팅하는 단계;
    필터에 의해, 필터링된 출력을 생성하기 위해 상기 선택된 샘플 레이트의 데시메이터의 출력을 필터링하는 단계;
    선택가능한 보간 레이트 보간기에 의해, 상기 필터링된 출력을 수신하고 보간 레이트를 선택하는 단계; 및
    상기 보간기에 의해, 상기 선택된 보간 레이트의 필터링된 출력을 보간하는 단계를 포함하고,
    상기 선택된 샘플 레이트가 제 2 샘플 레이트 미만인 제 1 샘플 레이트일 때, 상기 필터에 의한 상기 필터링은 상기 선택된 샘플 레이트가 상기 제 2 샘플 레이트일 때보다 적은 전력을 소비하고;
    상기 선택된 샘플 레이트가 상기 제 2 샘플 레이트일 때, 상기 필터에 의한 상기 필터링은 상기 선택된 샘플 레이트가 상기 제 1 샘플 레이트일 때보다 양호한 잡음 소거를 수행하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 필터는 적응형 필터인, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 선택가능한 데시메이션 레이트 데시메이터 및 상기 선택가능한 보간 레이트 보간기를 보상하기 위해 상기 ANC 시스템의 하나 이상의 적응 업데이트 경로들에 지연을 부가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 필터는 고정 필터인, 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 ANC 시스템은: 피드포워드 ANC 시스템, 피드백 ANC 시스템, 및 하이브리드 ANC 시스템 중 하나인, 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 필터는: 잡음 방지 필터, 피드백 필터, 및 상기 ANC 시스템의 음향 전달 함수를 모델링하는 필터 중 하나인, 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 상기 ANC 시스템에 대해 정적으로 선택되는, 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 동적으로 제어되고;
    상기 데시메이션 레이트와 상기 보간 레이트의 비는 상기 선택된 데시메이션 및 보간 레이트들과 무관하게 고정되는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 상기 ANC 시스템을 포함하는 휴대용 디바이스에서 배터리 레벨에 기초하여 동적으로 제어되는, 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 데시메이션 및 보간 레이트들은 상기 ANC 시스템이 소거하려고 시도하는 주변 잡음의 레벨에 기초하여 동적으로 제어되는, 방법.
  22. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201804129D0 (en) * 2017-12-15 2018-05-02 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd Proximity sensing
US10867594B1 (en) * 2019-10-02 2020-12-15 xMEMS Labs, Inc. Audio apparatus and audio method thereof
US11223891B2 (en) * 2020-02-19 2022-01-11 xMEMS Labs, Inc. System and method thereof
CN114125616B (zh) * 2020-07-31 2023-07-11 华为技术有限公司 无线耳机的低功耗方法、装置、无线耳机及可读存储介质
EP4432701A4 (en) * 2021-12-29 2025-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device and method for controlling same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150325229A1 (en) 2009-04-28 2015-11-12 Bose Corporation Dynamically Configurable ANR Filter Block Topology
WO2016167040A1 (ja) 2015-04-17 2016-10-20 ソニー株式会社 信号処理装置、信号処理方法、及びプログラム

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1015296A (en) 1908-11-23 1912-01-23 William B Chapman Gas-producer.
US1001396A (en) 1911-02-14 1911-08-22 Bill H Herman Cattle-guard.
US5341249A (en) * 1992-08-27 1994-08-23 Quantum Corporation Disk drive using PRML class IV sampling data detection with digital adaptive equalization
US5388080A (en) * 1993-04-27 1995-02-07 Hughes Aircraft Company Non-integer sample delay active noise canceller
WO2001039174A1 (en) * 1999-11-25 2001-05-31 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd. Low memory digital audio effects using down-sampling up-sampling technique
US7856464B2 (en) * 2006-02-16 2010-12-21 Sigmatel, Inc. Decimation filter
US8094046B2 (en) * 2007-03-02 2012-01-10 Sony Corporation Signal processing apparatus and signal processing method
JP5439707B2 (ja) * 2007-03-02 2014-03-12 ソニー株式会社 信号処理装置、信号処理方法
GB0725111D0 (en) * 2007-12-21 2008-01-30 Wolfson Microelectronics Plc Lower rate emulation
GB0725108D0 (en) * 2007-12-21 2008-01-30 Wolfson Microelectronics Plc Slow rate adaption
GB0725115D0 (en) * 2007-12-21 2008-01-30 Wolfson Microelectronics Plc Split filter
US8472637B2 (en) * 2010-03-30 2013-06-25 Bose Corporation Variable ANR transform compression
US8849883B2 (en) * 2011-03-23 2014-09-30 Analog Devices, Inc. Method and apparatus for adaptive control of the decimation ratio in asynchronous sample rate converters
US9020157B2 (en) 2012-03-16 2015-04-28 Cirrus Logic International (Uk) Limited Active noise cancellation system
GB2506908B (en) 2012-10-12 2015-01-21 Wolfson Microelectronics Plc Noise cancellation
US9324311B1 (en) 2013-03-15 2016-04-26 Cirrus Logic, Inc. Robust adaptive noise canceling (ANC) in a personal audio device
US9462376B2 (en) 2013-04-16 2016-10-04 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for hybrid adaptive noise cancellation
US9460701B2 (en) 2013-04-17 2016-10-04 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for adaptive noise cancellation by biasing anti-noise level
US9620101B1 (en) 2013-10-08 2017-04-11 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for maintaining playback fidelity in an audio system with adaptive noise cancellation
US9741333B2 (en) * 2014-01-06 2017-08-22 Avnera Corporation Noise cancellation system
CN104796151B (zh) * 2014-01-21 2017-10-27 成都国恒空间技术工程有限公司 一种带宽连续可变的采样率转换装置及方法
US20160365084A1 (en) 2015-06-09 2016-12-15 Cirrus Logic International Semiconductor Ltd. Hybrid finite impulse response filter
US10152960B2 (en) 2015-09-22 2018-12-11 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for distributed adaptive noise cancellation
US10656254B2 (en) * 2015-11-19 2020-05-19 Analog Devices, Inc. Analog ultrasound beamformer
US9812114B2 (en) 2016-03-02 2017-11-07 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for controlling adaptive noise control gain
US10013966B2 (en) 2016-03-15 2018-07-03 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for adaptive active noise cancellation for multiple-driver personal audio device
JP7282761B2 (ja) * 2017-10-31 2023-05-29 グーグル エルエルシー 低遅延デシメータ及びインターポレータフィルタ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150325229A1 (en) 2009-04-28 2015-11-12 Bose Corporation Dynamically Configurable ANR Filter Block Topology
WO2016167040A1 (ja) 2015-04-17 2016-10-20 ソニー株式会社 信号処理装置、信号処理方法、及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200112863A (ko) 2020-10-05
US20190237058A1 (en) 2019-08-01
CN111801727B (zh) 2024-07-23
US10810990B2 (en) 2020-10-20
EP3747004A1 (en) 2020-12-09
WO2019152458A1 (en) 2019-08-08
CN111801727A (zh) 2020-10-20

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