KR20110046382A - 액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법 - Google Patents

액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110046382A
KR20110046382A KR1020100106358A KR20100106358A KR20110046382A KR 20110046382 A KR20110046382 A KR 20110046382A KR 1020100106358 A KR1020100106358 A KR 1020100106358A KR 20100106358 A KR20100106358 A KR 20100106358A KR 20110046382 A KR20110046382 A KR 20110046382A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
anc
microphone
digital
signal
filter
Prior art date
Application number
KR1020100106358A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101816667B1 (ko
Inventor
케리 델라노
Original Assignee
페어차일드 세미컨덕터 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 filed Critical 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션
Publication of KR20110046382A publication Critical patent/KR20110046382A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101816667B1 publication Critical patent/KR101816667B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G10K11/17854—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter the filter being an adaptive filter
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17855—Methods, e.g. algorithms; Devices for improving speed or power requirements
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Processing of the speech or voice signal to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/108—Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/111—Directivity control or beam pattern
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Processing of the speech or voice signal to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
    • G10L2021/02161—Number of inputs available containing the signal or the noise to be suppressed

Abstract

본 발명은 다른 것 중에서도 액티브 노이즈 제거를 위한 시스템 및 방법을 개시한다. 일례의 액티브 노이즈 제거 시스템은, 제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 제1 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 디지털 안티-노이즈 신호를 발생하는 디지털 ANC 회로와, 제2 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하고, 제2 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 아날로그 안티-노이즈 신호를 발생하는 아날로그 ANC 회로를 포함하며, 이 액티브 노이즈 제거 시스템은, 전용 오디오 신호를 수신하고, 전용 오디오 신호, 아날로그 안티-노이즈 신호, 및 디지털 안티-노이즈 신호를 이용하여 스피커에 출력 신호를 제공하도록 구성된다.

Description

액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법{ACTIVE NOISE CANCELLATION}
본 특허 출원은 2009년 10월 28일자로 Delano Cary에 의해 "ACTIVE NOISE CANCELLATION"을 명칭으로 하여 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/255,535를 35 U.S.C. Section 119(e) 하에서 우선권으로 주장하며, 이 특허 출원의 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
본 출원은 액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액티브 노이즈 제거(ANC)는 어떠한 영역에서 존재하는 노이즈(예컨대, 원하지 않는 사운드)를 감쇄시키도록 스피커로부터 사운드를 발생하는 공정을 지칭한다. 노이즈를 감쇄시키기 위해, 스피커는 노이즈에 대해 진폭은 유사하지만 위상(phase)이 반대로 되는 사운드를 발생하도록 구성된다. 그러므로, 스피커에 의해 발생된 사운드는 반대 위상의 노이즈와 혼합되고, 파의 중첩에 의해 반대 위상의 노이즈의 진폭을 감소시킬 것이다.
일반적으로, ANC를 달성하는 두 가지 방법이 있으며, 그 첫 번째는 피드백 방식(통상적으로 아날로그)의 것이고, 두 번째는 피드포워드 방식(통상적으로 아날로그 또는 디지털)의 것이다. 피드백 해법은 스피커 가까이에 위치되어 스피커에 의해 발생된 후의 사운드가 노이즈와 혼합되었다는 것을 감지하는 오류 검출(예컨대, 근거리 음장(near-field)) 마이크를 포함한다. 오류 검출 마이크로부터의 오디오 정보가 컨트롤러에 전송되고, 이 컨트롤러가 이를 기반으로 스피커에 의해 발생되는 사운드를 조절한다. 피드포워드 해법에서는, 기준(예컨대, 원거리 음장(far-field)) 마이크가 노이즈를 스피커에 의해 발생된 사운드와 혼합되기 전에 감지한다. 기준 마이크로부터의 오디오 정보는 컨트롤러에 전송되고, 그 후 이 컨트롤러는 스피커로 하여금 기준 마이크에 의해 감지된 노이즈와 진폭이 유사하지만 위상이 반대로 되는 사운드를 발생하도록 한다. 피드포워드 해법은 고정형(fixed)과 적응형(adaptive) 중의 하나가 될 수 있으며, 적응형 해법은 일반적으로 고정형 해법보다 더욱 효과적이다. 스테레오 ANC 헤드셋에는 다양한 피드백 또는 피드포워드 ANC 해법이 이용되고 있다.
본 명세서에서는 다른 사항 중에서도 액티브 노이즈 제거를 위한 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 일례의 액티브 노이즈 제거 시스템은, 제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 상기 제1 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 디지털 안티-노이즈 신호를 발생하는 디지털 ANC 회로; 및 제2 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하고, 상기 제2 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 아날로그 안티-노이즈 신호를 발생하는 아날로그 ANC 회로를 포함하며, 상기 액티브 노이즈 제거 시스템은, 전용 오디오 신호(intended audio signal)를 수신하고, 상기 전용 오디오 신호, 상기 아날로그 안티-노이즈 신호, 및 상기 디지털 안티-노이즈 신호를 이용하여 스피커에 출력 신호를 제공하도록 구성된다.
구현예 1은 액티브 노이즈 제거(ANC)를 제공하는 시스템을 포함하며, 상기 시스템은, 제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 상기 제1 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 디지털 안티-노이즈 신호를 발생하는 디지털 ANC 회로; 및 제2 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하고, 상기 제2 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 아날로그 안티-노이즈 신호를 발생하는 아날로그 ANC 회로를 포함하며, 상기 시스템은, 전용 오디오 신호를 수신하고, 상기 전용 오디오 신호, 상기 아날로그 안티-노이즈 신호, 및 상기 디지털 안티-노이즈 신호를 이용하여 스피커에 출력 신호를 제공하도록 구성된다.
구현예 2에서, 구현예 1의 상기 제1 마이크는 주변 노이즈를 감지하도록 구성되어, 상기 디지털 ANC 회로가 피드포워드 ANC 회로(feedforward ANC circuit)를 포함하며, 구현예 1의 상기 제2 마이크는 필요한 경우 스피커로부터의 출력을 감지하도록 구성되어, 상기 아날로그 ANC 회로가 피드백 ANC 회로(feedback ANC circuit)를 포함할 수도 있다.
구현예 3에서, 구현예 1 또는 2의 상기 디지털 ANC 회로는 제1 집적회로(IC) 상에 구현되고, 상기 아날로그 ANC 회로는 제2 집적회로 상에 구현될 수도 있다.
구현예 4에서, 구현예 1 내지 3 중의 어느 하나에서의 상기 제1 집적회로가 제1 오디오 정보를 상기 디지털 ANC 회로를 위한 디지털 신호로 변환하기 위해 아날로그-디지털 변환기(ADC)에 연결되도록 구성될 수도 있다.
구현예 5에서, 구현예 1 내지 4 중의 어느 하나에서의 상기 디지털 ANC 회로는, 상기 전용 오디오 신호를 수신하고, 상기 디지털 안티-노이즈 신호와 상기 전용 오디오 신호를 이용하여 복합 오디오 신호를 제공하도록 구성될 수도 있으며, 상기 액티브 노이즈 제거 시스템은 상기 복합 오디오 신호를 상기 아날로그 ANC 회로를 위한 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 더 포함한다.
구현예 6에서, 구현예 1 내지 5 중의 어느 하나에서의 상기 디지털 ANC 회로 및 상기 DAC는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 구현될 수도 있다.
구현예 7에서, 구현예 1 내지 6 중의 어느 하나에서의 상기 디지털 ANC 회로는 복수의 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하도록 구성되며, 상기 디지털 ANC 회로는, 상기 복수의 마이크의 제1 서브세트에 연결된 제1 필터와, 상기 복수의 마이크의 제2 서브세트에 연결된 제2 필터를 포함할 수도 있다.
구현예 8에서, 구현예 1 내지 7 중의 어느 하나에서의 상기 복수의 마이크의 각각은 이들과 관련된 별도의 필터를 가질 수도 있다.
구현예 9에서, 구현예 1 내지 8 중의 어느 하나에서의 상기 제1 필터 또는 상기 제2 필터는 적응형 필터(adaptive filter)를 포함할 수도 있다.
구현예 10에서, 구현예 1 내지 9 중의 어느 하나에서의 상기 디지털 ANC 회로는 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 응답을 업데이트하기 위해 상기 제2 오디오 정보를 이용할 수도 있다.
구현예 11에서, 구현예 1 내지 10 중의 어느 하나에서의 상기 디지털 ANC 회로는 상기 제1 마이크 및 상기 제2 마이크의 감지 패턴에 동적 빔스티어링(dynamic beamsteering)을 제공하기 위해 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 조절하도록 구성될 수도 있다.
구현예 12에서, 구현예 1 내지 11 중의 어느 하나에서의 스피커는 압전 스피커(piezoelectric speaker)를 포함할 수도 있다.
구현예 13에서, 구현예 1 내지 12 중의 어느 하나에서의 스피커는 제1 압전 스피커 및 제2 다이나믹 스피커를 포함할 수도 있다.
구현예 14는 액티브 노이즈 제거(ANC)를 제공하는 방법을 포함하며, 상기 방법은, 제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 아날로그 ANC 회로를 이용하여 제1 ANC 정보를 제공하는 단계; 제2 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하고, 디지털 ANC 회로를 이용하여 제2 ANC 정보를 제공하는 단계; 및 상기 제1 ANC 정보 및 상기 제2 ANC 정보를 이용하여 합성 ANC 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
구현예 15에서, 구현예 1 내지 14 중의 어느 하나에서의 액티브 노이즈 제거 시스템 또는 액티브 노이즈 제거 방법은, 전용 오디오 신호를 제1 ANC 정보 및 제2 ANC 정보와 합성하여 스피커에 출력 신호를 제공하는 것을 포함할 수도 있다.
구현예 16에서, 구현예 1 내지 15 중의 어느 하나에서의 합성 동작은, 상기 제2 ANC 정보와 전용 오디오 신호를 합성하여 복합 오디오 신호를 형성하는 단계; 및 상기 복합 오디오 신호와 상기 제1 ANC 정보를 합성하여 출력 신호를 발생하는 단계를 포함할 수도 있다.
구현예 17에서, 구현예 1 내지 16 중의 어느 하나에서의 상기 제1 오디오 정보는 스피커로부터의 출력을 감지하도록 구성된 제1 마이크에 의해 감지되며, 상기 제2 오디오 정보는 주변 노이즈를 감지하도록 구성된 제2 마이크에 의해 감지될 수도 있다.
구현예 18에서, 구현예 1 내지 17 중의 어느 하나에서의 액티브 노이즈 제거 시스템 또는 액티브 노이즈 제거 방법은, 상기 제2 오디오 정보를 적응식으로 필터링하는 단계를 포함할 수도 있다.
구현예 19에서, 구현예 1 내지 18 중의 어느 하나에서의 상기 적응식으로 필터링하는 단계는, 상기 제1 오디오 정보에 기초하여 필터 응답을 업데이트하는 단계를 포함할 수도 있다.
구현예 20에서, 구현예 1 내지 19 중의 어느 하나에서의 상기 제2 오디오 정보를 수신하는 것은, 복수의 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하는 것을 포함하며, 상기 액티브 노이즈 제거 방법은, 상기 복수의 마이크의 제3 마이크로부터의 제1 신호를 제1 필터를 이용하여 필터링하는 단계; 및 상기 복수의 마이크의 제4 마이크로부터의 제2 신호를 제2 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
구현예 21에서, 구현예 1 내지 20 중의 어느 하나에서의 액티브 노이즈 제거 시스템 또는 액티브 노이즈 제거 방법은, 상기 제3 마이크 및 상기 제4 마이크의 감지 패턴에 동적 빔스티어링을 제공하기 위해 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 조절하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
구현예 22는 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템을 포함하며, 상기 시스템은, 제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 상기 제1 오디오 정보에서 노이즈를 감쇄하도록 구성된 안티-노이즈 신호를 발생하는 디지털 ANC 회로; 상기 디지털 ANC 회로로부터의 안티-노이즈 신호를 전용 오디오 신호와 합성하여 복합 오디오 신호를 형성하도록 구성된 가산 회로; 및 제2 마이크로부터의 제2 오디오 정보 및 상기 복합 오디오 신호를 수신하도록 구성된 아날로그 ANC 회로를 포함하며, 상기 아날로그 ANC 회로는, 상기 제2 오디오 정보에서 노이즈를 감쇄하고, 상기 제2 오디오 정보 및 상기 복합 오디오 신호에 기초하여 스피커에 대한 출력 신호를 발생하도록 구성된다.
구현예 23에서, 구현예 1 내지 22 중의 어느 하나에서의 디지털 ANC 회로는, 제3 마이크로부터 제3 오디오 정보를 수신하도록 구성되어, 상기 제1 오디오 정보를 제1 필터로 적응식으로 필터링하고, 상기 제3 오디오 정보를 제2 필터로 적응식으로 필터링하며, 상기 제1 및 제3 마이크는 주변 노이즈를 감지하도록 구성되며, 상기 안티-노이즈 신호는 상기 제3 오디오 정보에서 노이즈를 감쇄하도록 구성된다.
구현예 24에서, 구현예 1 내지 23 중의 어느 하나에서의 디지털 ANC 회로는, 제1 및 제2 마이크의 감지 패턴에 동적 빔스티어링을 제공하기 위해 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 동적으로 조절하도록 구성될 수도 있다.
구현예 25에서, 액티브 노이즈 제거 시스템 및 액티브 노이즈 제거 방법은, 구현예 1 내지 24 중의 임의의 부분 또는 임의의 부분들의 조합을 포함하거나 조합되어, 구현예 1 내지 24의 기능 중의 하나 이상을 수행하기 위한 수단, 또는 기기에 의해 수행될 시에 이 기기로 하여금 구현예 1 내지 24의 기능 중의 하나 이상을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 기계 판독 가능 매체를 포함할 수도 있다.
이상의 본 발명의 개요는 본 특허 출원의 기술 요지의 개요를 제공하기 위한 것으로, 본 발명을 배타적으로 설명하거나 본 발명의 모든 것을 설명하는 것은 아니다. 이하의 상세한 설명에서는 본 특허 출원에 대한 추가의 정보가 제공되어 있다.
도 1은 통신 시스템의 예시 블록도이다.
도 2는 피드백 ANC 방법 및 피드포워드 ANC 방법 양자를 이용하는 휴대 전화의 ANC 시스템의 일례의 블록도이다.
도 3은 노이즈가 적응식으로 추출되는 오디오 신호 및 그 결과의 요구된 데이터의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 피드포워드 ANC 방법을 수행하는 디지털 ANC 회로의 지향성 강점(directional strength) 및 약점(weakness)의 예를 예시하는 도면이다.
도 5는 ANC 시스템의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 2개의 원거리 음장 마이크에 대한 응답의 예를 예시하는 도면이다.
도 7은 원거리 음장 노이즈 억제 마이크 증폭기의 예를 예시하는 도면이다.
도 8은 디지털 원거리 음장 마이크 증폭기 해법의 예를 예시하는 도면이다.
도 9는 3개의 원거리 음장 마이크에 대한 응답의 예를 예시하는 도면이다.
도 10은 노이즈가 적응식으로 제거되는 오디오 신호 및 그 결과의 요구된 데이터의 예를 예시하는 도면이다.
도 11은 각종 스피커 레이턴시의 예를 예시하는 도면이다.
도 12는 ANC 시스템에 사용하기 위한 다른 아날로그 ANC 회로의 예를 예시하는 도면이다.
도 13은 다른 ANC 시스템의 예를 예시하는 도면이다.
본 발명의 발명자는 다른 것 중에서도 피드백 및 피드포워드 액티브 노이즈 제거(ANC)가 하나의 해법으로 조합될 수 있다는 것을 인지하였다. 일례로, 조합된 피드백 및 피드포워드 해법은 구체적으로 휴대 전화 어플리케이션을 위해 설계되거나 휴대 전화 어플리케이션에 이용될 수 있다.
도 1은 통신 시스템(100)의 일례의 블록도를 예시하고 있다. 통신 시스템(100)은 제1 휴대 전화(104)와 통신(예컨대, 무선으로)하도록 구성된 제1 휴대 전화(102)를 포함할 수 있다. 제1 휴대 전화(102)는 오디오 정보를 제2 휴대 전화(104)에 전송(예컨대, 업링크)하고, 제2 휴대 전화로부터 오디오 정보를 수신(예컨대, 다운링크)할 수 있다. 제1 휴대 전화(102)에 의해 수신된 다운링크 오디오 정보는 제1 휴대 전화(102) 상의 하나 이상의 스피커(106, 108)에 의해 발생될 수 있다. 일례로, 제1 휴대 전화(102)는, 사용자의 귀 가까이에 위치되도록(예컨대, 사용자가 제1 휴대 전화(102)를 자신의 귀에 대고 유지하고 있을 때) 구성된 하나 이상의 단대역(short range) 스피커(106)와, 사용자의 귀로부터 떨어져 위치되도록(예컨대, 사용자가 제1 휴대 전화(102)를 스피커폰 모드로 사용하고 있을 때) 구성된 하나 이상의 장대역(long range) 스피커(108)를 포함할 수 있다.
제1 휴대 전화(102)는 또한 사운드를 감지하고 감지된 사운드에 관한 오디오 정보를 발생하는 복수의 마이크(110, 112)를 포함할 수 있다. 마이크(110, 112)는 지향성 마이크 또는 무지향성 마이크를 포함할 수 있다. 일례로, 제1 휴대 전화(102)는 단대역 스피커(106)로부터의 출력을 감지하도록 구성된 하나 이상의 근거리 음장 마이크(110)를 포함한다. 이에 따라, 일례로, 근거리 음장 마이크(110)는 단대역 스피커(106) 가까이에 위치된다. 통상적으로, 단대역 스피커(106)를 사용하는 동안, 제1 휴대 전화(102)는 사용자에 대하여 압박되거나 또는 사용자에게 매우 근접하게 되어, 단대역 스피커(106)가 반폐쇄 영역(semi-enclosed area)에 사운드를 발생한다. 일례로, 근거리 음장 마이크(110)가 스피커에 의해 발생된 사운드와 사용자의 귀에 의해 청취되는 것과 같은 노이즈의 조합을 감지하기 위해 반폐쇄 영역 내에 위치된다. 제1 휴대 전화(102)는 또한 주변 노이즈(예컨대, 원거리 음장 사운드)를 감지하도록 구성된 하나 이상의 원거리 음장 마이크(112)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 일례로, 원거리 음장 마이크(112)는 스피커(106, 108)로부터 감지되는 사운드의 양을 감소시키면서 주변 노이즈를 감지하기 위해 스피커(106, 108)로부터 떨어져 위치될 수 있다.
도 2는 피드백 ANC 방법 및 피드포워드 ANC 방법 양자를 이용하는 휴대 전화(102)의 ANC 시스템(200)의 일례의 블록도이다. 도 1에 관련하여 설명한 바와 같이, 휴대 전화(102)는 근거리 음장 마이크(110)가 가까이에 위치되는 단대역 스피커(106)를 포함할 수 있다. 휴대 전화(102)는 또한 스피커(106)로부터 떨어져 위치된 2개의 원거리 음장 마이크(112)를 포함할 수 있다.일례로, ANC 시스템은 디지털 ANC 회로(202) 및 아날로그 ANC 회로(204)를 포함한다. 일례로, 디지털 ANC 회로(202)는 디지털(예컨대, 하이(1) 비트와 로우(0) 비트) 오디오 정보에 대해 ANC를 수행하며, 아날로그 ANC 회로(204)는 아날로그(예컨대, 파형) 오디오 정보에 대해 ANC를 수행한다. 일례로, 아날로그 ANC 회로(204)는 근거리 음장 마이크(110)로부터의 오디오 정보를 이용하여 피드백 ANC 방법을 수행한다. 디지털 ANC 회로(202)는 원거리 음장 마이크(112)로부터의 오디오 정보를 이용하여 피드포워드 ANC 방법을 수행한다. 일례로, 디지털 ANC 회로(202)는 아래에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 근거리 음장 마이크(110)로부터의 오디오 정보를 이용하기도 한다.
ANC 시스템은 디지털 ANC 회로(202)로부터의 출력, 아날로그 ANC 회로(204)로부터의 출력, 및 스피커(106)에 대해 출력을 발생시키도록 하는 전용 오디오 신호(intended audio signal)를 합성한다. 전용 오디오 신호는 사용자가 듣게 되도록 하는 신호(예컨대, 제2 휴대 전화(104)로부터 수신된 오디오 정보)를 포함한다. 전용 오디오 신호는 스피커(106)에 대한 출력을 발생시키기 위해 디지털 ANC 회로(202)로부터의 안티-노이즈 신호(예컨대, 노이즈를 감쇄시키기 위한 목적의) 및 아날로그 ANC 회로(204)로부터의 안티-노이즈 신호와 함께 포함된다.
디지털 ANC 회로(202)는 피드포워드 ANC를 수행하기 위해 원거리 음장 스피커(112)로부터 오디오 정보를 수신한다. 일례로, 스피커(112)로부터의 오디오 정보는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(206)에 의해 아날로그에서 디지털로 변환된다. ADC(206)로부터의 디지털 오디오 정보는 필터(208)에 의해 필터링된다. 도 2는 2개의 원거리 음장 마이크(112)를 예시하고 있지만, 다른 예에서는 하나 또는 2개보다 많은 원거리 음장 마이크(112)가 이용될 수도 있다. 또한, 도 2는 각각의 마이크(112)에 대해 하나씩 2개의 필터(208)(w1(n), w2(n))를 예시하고 있지만, 다른 예에서는 하나 또는 2개보다 많은 필터(208)가 이용될 수 있고, 하나보다 많은 마이크(112)에 하나의 필터(208)가 연결될 수 있다. 어떠한 경우에도, 복수의 필터(208)가 존재할 때에는, 필터(208)로부터의 출력은 디지털 안티-노이즈 신호를 형성하도록 합성된다. 디지털 안티-노이즈 신호는 원거리 음장 마이크(112)에 의해 감지되는 노이즈를 감쇄시키도록 스피커(106)로부터 사운드를 발생하도록 구성된다.
일례로, 디지털 안티-노이즈 신호는 가산 회로(210)를 이용하여 전용 오디오 신호와 합성된다. 일례로, 전용 오디오 신호는 디지털 신호를 포함하며, 이와 같이 가산 회로(210)에서 디지털 안티-노이즈 신호와 디지털 방식으로 합성된다. 일례로, 디지털 안티-노이즈 신호는 원거리 음장 마이크(112)에 의해 감지된 노이즈(예컨대, 모든 사운드에서 스피커(106, 108)로부터의 사운드를 뺀 것)의 정확한 표시(representation)를 포함하며, 이와 같이 디지털 안티-노이즈 신호는 전용 오디오 신호로부터 추출된다(예컨대, 반전되거나 합성된다). 디지털 안티-노이즈 신호와 전용 오디오 신호를 합성한 것을 본 명세서에서는 복합 오디오 신호로 지칭한다.
일례로, 복합 오디오 신호는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(212)에 의해 아날로그 형태로 변환된다. 아날로그 복합 오디오 신호는 아날로그 ANC 회로(204)에 전송된다. 아날로그 복합 오디오 신호와 함께, 아날로그 ANC 회로(204)는 근거리 음장 스피커(110)로부터 오디오 정보를 수신한다. 아날로그 ANC 회로(204)는 하나 이상의 증폭기(214)를 갖는 피드백 루프를 이용하여 아날로그 안티-노이즈 신호를 형성한다. 아날로그 안티-노이즈 신호는 근거리 음장 마이크(112)에 의해 감지되는 노이즈를 감쇄시키도록 스피커(106)로부터 사운드를 발생하도록 구성된다. 아날로그 ANC 회로(204)는 아날로그 안티-노이즈 신호를 스피커(106)에 대한 출력 신호를 발생하기 위해 디지털 ANC 회로(202)로부터 수신된 복합 오디오 신호와 합성한다. 이에 따라, 출력 신호는 스피커(106)를 전용 오디오 신호에 대응하는 사운드뿐만 아니라 피드포워드 방법(디지털 ANC 회로(202)) 및 피드백 방법(아날로그 ANC 회로(204))에 기초하여 노이즈를 감쇄시키기 위한 목적의 사운드를 발생하도록 구성한다.
일 예에서, 아날로그 ANC 회로(202)는 디지털 ANC 회로(202)와 아날로그 ANC 회로(204)의 조합으로 구현하는 것보다 비용이 저렴할 수 있지만, 디지털 ANC 회로(202)와 아날로그 ANC 회로(204)의 조합은 전체 노이즈 제거가 우수할 수 있다. 따라서, 일 예에서, 도 2에 나타낸 ANC 시스템은 제1 IC에 아날로그 ANC 회로(204)를, 그리고 제2 IC에 디지털 ANC 회로(202)를 구비한, 두 개의 개별 집적회로(IC)로 구현될 수 있다. 따라서, 하이 엔드 제품은 디지털 ANC 회로(202)와 아날로그 ANC 회로(204)의 조합을 구현하기 위해 제1 IC와 제2 IC를 모두 사용할 수 있고, 로우 엔드 제품은 제2 IC 없이 제1 IC를 사용하여 아날로그 ANC 회로(204)만을 구현할 수 있다.
또, 일 예에서, 원거리 음장 스피커(far-field speaker)(112)로부터의 오디오 정보를 디지털 형태로 변환하는 하나 이상의 ADC(206)는 디지털 ANC 회로(202)를 포함하는 제2 IC로부터 분리되어 있다. 예를 들면, 마이크(112)가 디지털 마이크를 포함하는 경우, ADC(206)는 제2 IC와는 별개의 IC에 집적될 수 있다. 따라서, ADC(206)는 아날로그 ANC 회로(204)의 증폭기로부터 물리적으로 떨어져 위치될 수 있다. 다른 예에서, 마이크(112)가 아날로그 마이크를 포함하는 경우, ADC(206)는 제2 IC에 통합된다.
일 예에서, ADC(206)는 시그마-델타(Sigma-Delta) ADC를 포함할 수 있다. 시그마-델타 ADC를 사용함으로써 시스템 레이턴시(system latency)를 줄일 수 있고 적응 필터(adaptive filter)(208)를 단순화시킬 수 있다. 예를 들면, 시그마-델타 ADC를 사용하는 경우, 적응 필터(208)는 24비트 대신에 1 비트 승산기(PDM 출력)를 포함할 수 있다. 그러나 1 비트 승산기의 사용은 적응 필터(208)의 탭의 수를 증가시킬 수 있다. 스피커(106)가 다이나믹 스피커를 포함하는 예에서는, 스피커(106)의 레이턴시가 전체 시스템 레시턴시에 있어 두드러질 수 있다. 따라서, 일 예에서, 스피커(106)는 지연을 줄이기 위해 압전 스피커(piezoelectric speaker)를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 스피커(106)는 압전 스피커와 다이나믹 스피커(하이브리드 해법)를 포함하여 지연 및 우수한 음향 응답을 제공할 수 있다.
일 예에서, 개별로 또는 조합으로 각 마이크(112)의 추가 필터링이 적응 필터(208) 후에 제공될 수 있다(예컨대, 대역(OOB) 노이즈를 제거하기 위해).
일 예에서, 디지털 ANC 회로(202)는 FPGA(field programmable gate array)로 구현된다. 끝으로, 앞서 언급한 바와 같이, 디지털 ANC 회로(202)는 전용 오디오 신호의 복제본과 결합된 근거리 마이크(near-field microphone)(110)로부터의 오디오 정보를 사용하여, 필터 응답 제어기(216)를 사용하여 적응 필터(208)의 응답을 갱신할 수 있다. 필터 응답 제어기(216)에 관한 더욱 자세한 것은 이하에 설명한다.
일 예에서, 디지털 ANC 회로(202)의 적응 필터(208)는 시간 경과에 따른 노이즈를 조정는 적응 필터들을 포함한다. 도 3은 적응식으로 감산된 노이즈와 그 결과 원하는 데이터를 갖는 오디오 신호(300)의 예를 개괄적으로 나타낸다.
앞서 언급한 바와 같이, 도 2의 ANC 시스템은 피드포워드 방법(feedforward method)을 구현하는 디지털 ANC 회로(202)와 피드백 방법(feedback method)을 구현하는 아날로그 ANC 회로(204)의 조합을 포함한다. 이 조합은 각각의 약점을 보상하면서 양 ANC 회로의 강점을 활용할 수 있다.
도 4는 ANC의 포워드 방법을 구현하는 디지털 ANC 회로(202)의 지향성 강점(directional strength)과 약점의 예를 개괄적으로 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 디지털 ANC 회로(202)는 감쇠되는 노이즈의 지향성에 따라 상이한 ANC 능력을 제공한다. 예를 들면, 두 개의 원거리 마이크(112)을 연결하는 라인에 수직인 방향의 경로에 노이즈가 도달하는 경우, 노이즈는 디지털 ANC 회로(202)에 의해 매우 잘 감쇠될 수 있다. 그러나 조절가능한 마이크 응답 없이는, 노이즈 스트레이(noise stray)가 이 방향으로부터 멀어질수록, 디지털 ANC 회로(202)는 노이즈를 감쇠시키는 데 덜 효과적이다.
그러나, 디지털 ANC 회로(202)와 아날로그 ANC 회로(204)의 조합은 양(兩) 접근법의 약점을 없앨 수 있다. 예를 들면, ANC의 피드백 방법을 구현하는 아날로그 ANC 회로(204)는 노이즈의 방향에 무관하게 적절한 노이즈 감쇠를 제공할 수 있지만, 방향이 아주 잘 잡은 디지털 ANC 회로(202)에 의해 제공된 노이즈 감쇠만큼은 양호하지는 않다. 따라서, 디지털 ANC 회로(202)와 아날로그 ANC 회로(204)의 조합은 대부분의 방향에서 양호한 노이즈 감쇠를 제공할 수 있고 전술한 바와 같이 원거리 마이크(112)과 정렬된 방향에서 굉장한 노이즈 감쇠를 제공할 수 있다. 또, 어떤 특정한 예에서, 디지털 ANC 회로(202)는 아날로그 ANC 회로(204)의 간섭을 조정할 수 있고, 아날로그 ANC 회로(204)는 디지털 ANC 회로(202)로부터의 성능 요건을 완화시킬 수 있어, FPGA의 더 많은 디지털 부분을 가능하게 한다.
도 5는 ANC 시스템(500)의 예를 개괄적으로 나타낸다. ANC 시스템(500)은 앞서 도 2와 관련하여 설명한 구성요소들을 포함한다. 나타낸 바와 같이, ANC 시스템(500)은 두 개의 원거리 마이크(112)를 포함한다. 두 개의 원거리 마이크(112)을 사용함으로써 디지털 ANC 회로(202)에 지향성 응답을 제공한다. 또, 도 5에 나타낸 바와 같이, 개별의 적응 필터(208)가 각 마이크(112)마다 사용된다. 개별의 적응 필터(208)는 디지털 ANC 회로의 지향성 응답이 조종[예컨대, 빔스티어링(beamsteering) 사용]될 수 있게 하여 더 나은 ANC를 만든다. 일 예에서, 적응 필터(208)는 동적으로 조정되어 마이크(112)에 동적 빔스티어링을 제공할 수 있다. 일 예에서, 적응 필터(208)는 원하는 신호(예컨대, 노이즈 수신) 경로에의 널(null) 조종을 피하도록 조정될 수 있다.
도 6은 두 개의 원거리 마이크(112)의 응답(600)의 예를 개괄적으로 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 응답(600)은 두 개의 널을 포함한다. 따라서, 적응 필터(208)를 조정함으로써, 널을 적절한 방향으로 조종할 수 있다. 일 예에서, 빔스티어링 능력(예컨대, 두 개의 마이크가 결합될(묶일) 때 가짐)이 없으면, 널은 존재할 것이고 불가피하다. 그러나, 조정에 의해, 널을 관리하거나 회피할 수 있다.
도 7은 원거리 노이즈 억제 마이크 증폭기(700)의 예를 개괄적으로 나타낸 것이다. 도 7의 예에서, 마이크 증폭기(700)는 순수 아날로그 해법이고, 민감한 아날로그 마이크 신호는 칩에 도달하기까지 주목할 만한 PCB 거리를 이동해야 하므로, 노이즈 픽업(noise pickup)의 위험이 있다. 올바른 마이크 분리가 최적의 빔스티어링에 중요할 수 있으며, 주목할 만한 PCB 거리는 문제가 많을 수 있다.
도 8은 디지털 원거리 마크로폰 증폭기 해법(이하, 간략하게 디지털 증폭기 해법이라고 함)(800)의 예를 개괄적으로 나타낸다. 일 예에서, 디지털 증폭기 해법(800)은 디지털 마이크들 사이의 디지털 핸드쉐이킹을 이용하여 디지털 마이크 IC의 원거리에 대해 근거리를 최적화하기 위해 디지털 마이크의 빔스티어링을 제공하도록 구성된다. 일 예에서, 디지털 증폭기 해법(800)은 대역폭 제한 데이메이션 이전에 디지털 방식으로 문제(issue)들을 관리함으로써 민감한 아날로그 마이크 신호를 단일 칩에 라우팅하는 문제를 해결할 수 있다. 디지털 필터는 광대역 널 및 적응을 가능하게 할 수 있다.
도 9는 근거리 마이크(112)의 응답(900)을 개괄적으로 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 추가적인 원거리 마이크(112)를 사용하여, 널의 깊이를 줄이지만, 응답을 빔스티어링할 때 고려해야 할 추가적인 널이 존재한다.
일 예에서, 결합된 피드백 및 피드포워드 ANC 해법은 여분의 "콘 오브 사일런스(cone of silence)" 마이크를 사용하는 스피커폰과 함께 사용될 수 있다((예컨대, 3개의 사용가능한 위치 배치). 또, 3개의 마이크의 빔스티어링은 스피커를 더 잘 선택하도록 더 작은 로브(lobe)를 만들 수 있다. 일 예에서, 결합형 피드백 및 피드포워드 ANC 해법은 말하는 중간의 침묵(speaking silence)중에 원치 않은 소스로의 다이얼링을 피하기 위해 임계 검출을 필요로 할 수 있거나, 또는 로브가 소스를 가리키고 있지 않은 경우 노치 응답을 이용하여 원거리 노이즈를 억제할 수 있다.
일 예에서, 근거리 마이크(110)으로부터의 오디오 정보는 적응 필터(208)의 응답을 갱신하기 위해 필터 응답 제어기(216)에 제공된다. 일 예에서, 적응 필터(208)의 응답은 응답의 부호(sign)를 갱신하는 최소 제곱법(least mean squared(LMS) method)을 사용하여 갱신된다.
도 10은 ANC 시스템(500)에 의해 적응식으로 제거되는 노이즈를 가지고 그 결과 원하는 데이터를 나타내는 오디오 신호(1000)의 예를 개괄적으로 나타낸다. 여기서, Matlab(매트랩)에서의 최소 평균제곱(LMS) 파라미터, mu를 조정함으로써, 고주파수에서 >30dB 제거(rejection)를 달성할 수 있다. 도 10의 예에서는, e(n) 신호를 필터링하며, 적응 필터가 밴드 내의 에너지에 집중하게 하고 풀 데시메이터(full decimator)의 추가 없이 피드백 ADC OOB 에너지를 무시하게 하여, 정확한 영역(correct area)에서의 적응 결과를 강조한다.
어떤 특정한 예에서, 데시메이션 필터를 사용하지 않고, 마이크 ADC로부터의 OOB 노이즈를 모니터링할 수 있다. 이 노이즈는 OOB이기 때문에, 들리지는 않지만, 출력 증폭기 및 스피커에서의 소비 전력을 증가시킬 수 있다. 이 잔류 에너지(residual energy)의 전범위의 1%가 좋은 목표이다. 일 예에서, 종래의 데시메이션 필터는 적응 필터가 이 에너지의 많은 부분을, 어떤 특정한 예에서는 양호한 초기화 직후에 사실상 그 전부를 제거할 수 있는 것처럼, 과잉 제거할 수 있다. 그러나, 필터가 적응함에 따라, e(n) 필터가 OOB 에너지를 무시하게 만들기 때문에 이 영역에서는 효과가 덜해질 수 있다. 일 예에서, W1(n)과 W2(n)의 가산 이후에 간단한 필터를 추가할 수 있는데, 어떤 특정한 예에서는, 데시메이터보다 지연이 덜하다. 또, DAC DSM 및 DAC 필터링이 상당한 필터링을 더할 수 있지만, DAC는 잔류 OOB 노이즈를 다시 더할 수 있으며, 어떤 특정한 예에서, DAC DSM는 OOB 에너지에 의해 과부하가 걸릴 수 있고 DAC DSM 필터에 대한 요건을 증가시킨다.
일 예에서, LMS 알고리즘은 넓은 범위의 스피커 지연을 조절하기 위하여 파라미터(est_speaker_delay)를 사용하여 스피터 지연을 조절할 수 있다. 어떤 특정한 예에서, e(n) 필터가 스피커의 그룹 지연 변화를 등화할 수 있거나, 또는 간단한 시간 지연이 사용될 수 있다.
일 예에서, LMS 알고리즘은 완전한 에러 신호 대신에 (예컨대, 계산을 단수화하기 위해) 에러 신호의 부호를 사용하는, 부호-에러(sign-error)-LMS 알고리즘을 포함할 수 있다. 일 예에서, 데이터가 1 비트 포맷인 경우, 부호-데이터는 불필요할 수 있다. 어떤 특정한 예에서, 부호-LMS 알고리즘에 대한 변화는 잔류 적응 에너지(residual adaptation energy)를 증가시킬 수 있는데, 이것은 mu를 줄이고(shrinking) 적응 시간을 증가(예컨대, 다이 면적 및 전력 절약)시킴으로써 보상될 수 있다.
일 예에서, mu 파라미터는 I2C에 의해 또는 e(n) 잔류 에너지의 검토에 의해 갱신될 수 있다. 다른 예에서는, 둘 다(하이브리드 버전 포함)를 지원할 수 있다.
어떤 특정한 예에서는, FPGA를 피드백 ADC를 사용하거나 간단한 신호-에러 알고리즘으로 인해 그것 없이 동작하도록 구성할 수 있다. 일 예에서는, 피드백 ADC 없이 동작하도록 보드에서 전용 오디오 신호를 뺄 수 있다. 또, 일 예에서, ANC 해법은 트림 포트(trim pot) 대신에 AGC 회로를 사용할 수 있다.
다른 예에서는, 추가적인 적응 필터(예컨대, 2개보다 많음)를 코드에 추가할 수 있다(에컨대, 코드를 1개의 필터에서 2개의 필터로 복제함). LMS 알고리즘은 최소 평균제곱 에러(minimum mean square error, MMSE)를 제공하도록 적응시킴으로써 빔스티어링 작업을 제공할 수 있다. 일 예에서, 고급 해법은 그 알고리즘을 할 수 있다.
또, 어떤 특정한 예에서는, 상이한 W1(n) 및 W2(n) 초기화를 사용할 수 있다. 예리한 필터가 자연적인 지연이 클 수는 있지만, 매우 예리한 필터를 만들기에 충분한 탭(tap)들이 있다. 이 탭들을 데시메이션 필터 대신에 활용하였을 경우, 매우 예리한 필터는 무음인 시간 동안에는 응답을 느슨하게 할 수 있다.
어떤 특정한 예에서는, 무음인 시간 동안에는 (예컨대, W1(n)과 W2(n)의 출력에 대해 에너지를 모니터링함으로써, 그리고 신호 에너지가 낮은 경우에 mu를 영(zero)으로 하기 위해) 적응 알고리즘을 턴오프하여 LMS 알고리즘이 무음의 시간 동안에 원치않는 파라미터에 대해 드리프트하거나 또는 적응하지 않도록 보장한다.
도 11은 여러 스피커 레이턴시(1100)의 예를 개괄적으로 나타낸다.
도 12는 ANC 시스템에 사용하는 다른 아날로그 ANC 회로(1200)의 예를 개괄적으로 나타낸다.
도 13은 다른 ANC 시스템(1300)의 예를 개괄적으로 나타낸다.
이상에서는 ANC 시스템 및 방법을 이동전화에 대해 설명하였지만, 다른 예에서는, ANC 시스템 및 방법을 다른 전자 기기와 함께 사용할 수 있다. 예를 들면, ANC 시스템 및 방법은 헤드폰, 차량용 스피커, 가정용 스피커, 비이동 전화, 스피커폰 등에 사용될 수도 있다. 또, 이상에서 설명한 ANC 시스템 및 방법은 에코 제거 등과 같은 다른 ANC 시스템 및 방법과 결합하여 사용될 수도 있다.
추기 사항
이상의 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 구성하는 첨부 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면들은, 실례로서, 본 발명의 실시할 수 있는 구체적인 실시예(embodiment)를 나타낸 것이다. 본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허, 및 특허문헌은 원용에 의해 각기 포함되는 것처럼, 그 전체가 원용에 의해 여기에 포함된다. 본 명세서와 원용에 의해 포함되는 상기한 문헌들 사이에 용법(usage)이 불일치하는 경우, 포함되는 문헌(들)의 용법은 본 명세서의 용법에 대한 보충으로 생각되어야 하며, 양립할 수 없는 불일치(irreconcilable inconsistencies)가 있는 경우, 본 명세서에서의 용법이 적용된다(control).
본 명세서에서, "일(a or an)"이라는 용어는, 특허문헌에 공통인 것처럼, 하나 이상의, 독립적인 임의의 다른 사례 또는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 용법을 포함하기 위해 사용된다. 본 명세서에서, "또는"이라는 용어는 비배타적인 것, 즉 달리 명시되지 않는 한, "A 또는 B"는 "B가 아니라 A", "A가 아니라 B", 그리고 "A 및 B"를 포함한다는 것을 가리키기 위해 사용된다. 또한 아래의 특허청구범위에서, "포함하는"이라는 용어는 제한을 두지 않는 것(open-ended)이다, 즉, 특허청구범위에서 이 용어 앞에 열거된 것 이외의 요소들을 포함하는 시스템, 디바이스, 물품(article), 또는 프로세스가 여전히 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 간주된다. 게다가, 아래의 특허청구범위에서 "제1", "제2", 및 "제3" 등의 용어는 단지 라벨로서 사용된 것이고, 그 대상에 수치적 요건을 부가하기 위한 것은 아니다.
이상의 설명은 예시를 위한 것이고, 한정하려는 것은 아니다. 다른 예들에서는, 전술한 예들(또는 하나 이상의 그 측면들)은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면 해당 기술분야의 당업자가 이상의 설명을 검토에 따라, 다른 실시예들을 사용할 수 있다. 요약서는 37 C.F.R, §1.72(b)에 따라 독자로 하여금 개시된 기술 내용(technical disclosure)을 신속하게 알 수 있도록 하기 위해 제공된다. 요약서는 청구항들의 범위 또는 의미를 해석하거나 한정하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해를 바탕으로 제출된다. 또한, 이상의 상세한 설명에서, 여러 특징들을 함께 그룹으로 묶어 개시내용을 간단하게 할 수 있다. 이것은 청구되지 않은 개시된 특징(unclaimed disclosed feature)은 모든 청구항에 필수적임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 발명의 내용은 특정한 개시된 실시예의 모든 특징보다 더 적을 수 있다. 따라서, 다음의 특허청구범위는, 개별 실시예인 그 자체에 의거하는 각 청구항과 함께, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 포함된다. 본 발명의 범위는 청구항들의 등가물(equivalent)의 전 범위와 함께, 첨부된 특허청구범위를 참조하여 정해져야 한다.

Claims (15)

  1. 액티브 노이즈 제거(ANC)를 제공하는 시스템에 있어서,
    제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 상기 제1 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 디지털 안티-노이즈 신호를 발생하는 디지털 ANC 회로; 및
    제2 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하고, 상기 제2 마이크에 의해 감지된 노이즈를 감쇄시키도록 구성된 아날로그 안티-노이즈 신호를 발생하는 아날로그 ANC 회로
    를 포함하며,
    전용 오디오 신호(intended audio signal)를 수신하고, 상기 전용 오디오 신호, 상기 아날로그 안티-노이즈 신호, 및 상기 디지털 안티-노이즈 신호를 이용하여 스피커에 출력 신호를 제공하도록 구성되는,
    액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크는 주변 노이즈를 감지하도록 구성되어, 상기 디지털 ANC 회로가 피드포워드 ANC 회로(feedforward ANC circuit)를 포함하며,
    상기 제2 마이크는 스피커로부터의 출력을 감지하도록 구성되어, 상기 아날로그 ANC 회로가 피드백 ANC 회로(feedback ANC circuit)를 포함하는,
    액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디지털 ANC 회로는 제1 집적회로(IC) 상에 구현되고, 상기 아날로그 ANC 회로는 제2 집적회로 상에 구현되는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 ANC 회로는, 상기 전용 오디오 신호를 수신하고, 상기 디지털 안티-노이즈 신호와 상기 전용 오디오 신호를 이용하여 복합 오디오 신호를 제공하도록 구성되며,
    상기 액티브 노이즈 제거 시스템은 상기 복합 오디오 신호를 상기 아날로그 ANC 회로를 위한 아날로그 신호로 변환하도록 구성된 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 더 포함하는,
    액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 ANC 회로는 복수의 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하도록 구성되며, 상기 디지털 ANC 회로는, 상기 복수의 마이크의 제1 서브세트에 연결된 제1 필터와, 상기 복수의 마이크의 제2 서브세트에 연결된 제2 필터를 포함하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 마이크의 각각은 이들과 관련된 별도의 필터를 갖는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터는 적응형 필터(adaptive filter)를 포함하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디지털 ANC 회로는 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터의 응답을 업데이트하기 위해 상기 제2 오디오 정보를 이용하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 ANC 회로는 상기 제1 마이크 및 상기 제2 마이크의 감지 패턴에 동적 빔스티어링(dynamic beamsteering)을 제공하기 위해 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 조절하도록 구성되는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 시스템.
  10. 액티브 노이즈 제거(ANC)를 제공하는 방법에 있어서,
    제1 마이크로부터 제1 오디오 정보를 수신하고, 아날로그 ANC 회로를 이용하여 제1 ANC 정보를 제공하는 단계;
    제2 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하고, 디지털 ANC 회로를 이용하여 제2 ANC 정보를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 ANC 정보 및 상기 제2 ANC 정보를 이용하여 합성 ANC 신호를 제공하는 단계
    를 포함하는 액티브 노이즈 제거(ANC) 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 합성 ANC 신호를 제공하는 단계는,
    상기 제2 ANC 정보와 전용 오디오 신호를 합성하여 복합 오디오 신호를 형성하는 단계; 및
    상기 복합 오디오 신호와 상기 제1 ANC 정보를 합성하여 출력 신호를 발생하는 단계
    를 포함하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1 오디오 정보는 스피커로부터의 출력을 감지하도록 구성된 제1 마이크에 의해 감지되며,
    상기 제2 오디오 정보는 주변 노이즈를 감지하도록 구성된 제2 마이크에 의해 감지되는,
    액티브 노이즈 제거(ANC) 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 오디오 정보를 적응식으로 필터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 적응식으로 필터링하는 단계는 상기 제1 오디오 정보에 기초하여 필터 응답을 업데이트하는 단계를 포함하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 오디오 정보를 수신하는 것은 복수의 마이크로부터 제2 오디오 정보를 수신하는 것을 포함하며,
    상기 액티브 노이즈 제거 방법은,
    상기 복수의 마이크의 제3 마이크로부터의 제1 신호를 제1 필터를 이용하여 적응식으로 필터링하는 단계; 및
    상기 복수의 마이크의 제4 마이크로부터의 제2 신호를 제2 필터를 이용하여 적응식으로 필터링하는 단계
    를 더 포함하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3 마이크 및 상기 제4 마이크의 감지 패턴에 동적 빔스티어링을 제공하기 위해 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 조절하는 단계를 더 포함하는, 액티브 노이즈 제거(ANC) 방법.
KR1020100106358A 2009-10-28 2010-10-28 액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법 KR101816667B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25553509P 2009-10-28 2009-10-28
US61/255,535 2009-10-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110046382A true KR20110046382A (ko) 2011-05-04
KR101816667B1 KR101816667B1 (ko) 2018-01-09

Family

ID=43959895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100106358A KR101816667B1 (ko) 2009-10-28 2010-10-28 액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8750531B2 (ko)
KR (1) KR101816667B1 (ko)
CN (1) CN102056050B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220001747A (ko) * 2020-06-30 2022-01-06 (주) 번영 아날로그 신호합성부 및 전압분배부를 이용한 능동소음제어시스템

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2446966B (en) * 2006-04-12 2010-07-07 Wolfson Microelectronics Plc Digital circuit arrangements for ambient noise-reduction
AU2011312135A1 (en) 2010-10-07 2013-05-30 Concertsonics, Llc Method and system for enhancing sound
US8908877B2 (en) 2010-12-03 2014-12-09 Cirrus Logic, Inc. Ear-coupling detection and adjustment of adaptive response in noise-canceling in personal audio devices
WO2012075343A2 (en) 2010-12-03 2012-06-07 Cirrus Logic, Inc. Oversight control of an adaptive noise canceler in a personal audio device
US9318094B2 (en) * 2011-06-03 2016-04-19 Cirrus Logic, Inc. Adaptive noise canceling architecture for a personal audio device
US9824677B2 (en) 2011-06-03 2017-11-21 Cirrus Logic, Inc. Bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
US8948407B2 (en) 2011-06-03 2015-02-03 Cirrus Logic, Inc. Bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
US9214150B2 (en) 2011-06-03 2015-12-15 Cirrus Logic, Inc. Continuous adaptation of secondary path adaptive response in noise-canceling personal audio devices
US8958571B2 (en) * 2011-06-03 2015-02-17 Cirrus Logic, Inc. MIC covering detection in personal audio devices
US9325821B1 (en) * 2011-09-30 2016-04-26 Cirrus Logic, Inc. Sidetone management in an adaptive noise canceling (ANC) system including secondary path modeling
US10966014B2 (en) * 2011-10-07 2021-03-30 Texas Instruments Incorporated Method and system for hybrid noise cancellation
US9014387B2 (en) 2012-04-26 2015-04-21 Cirrus Logic, Inc. Coordinated control of adaptive noise cancellation (ANC) among earspeaker channels
US9142205B2 (en) 2012-04-26 2015-09-22 Cirrus Logic, Inc. Leakage-modeling adaptive noise canceling for earspeakers
US9318090B2 (en) 2012-05-10 2016-04-19 Cirrus Logic, Inc. Downlink tone detection and adaptation of a secondary path response model in an adaptive noise canceling system
US9082387B2 (en) 2012-05-10 2015-07-14 Cirrus Logic, Inc. Noise burst adaptation of secondary path adaptive response in noise-canceling personal audio devices
US9319781B2 (en) 2012-05-10 2016-04-19 Cirrus Logic, Inc. Frequency and direction-dependent ambient sound handling in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
US9123321B2 (en) 2012-05-10 2015-09-01 Cirrus Logic, Inc. Sequenced adaptation of anti-noise generator response and secondary path response in an adaptive noise canceling system
US9183844B2 (en) * 2012-05-22 2015-11-10 Harris Corporation Near-field noise cancellation
US9264524B2 (en) 2012-08-03 2016-02-16 The Penn State Research Foundation Microphone array transducer for acoustic musical instrument
WO2014022280A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 The Penn State Research Foundation Microphone array transducer for acoustic musical instrument
US9058801B2 (en) * 2012-09-09 2015-06-16 Apple Inc. Robust process for managing filter coefficients in adaptive noise canceling systems
US9532139B1 (en) 2012-09-14 2016-12-27 Cirrus Logic, Inc. Dual-microphone frequency amplitude response self-calibration
US9330652B2 (en) 2012-09-24 2016-05-03 Apple Inc. Active noise cancellation using multiple reference microphone signals
US9107010B2 (en) 2013-02-08 2015-08-11 Cirrus Logic, Inc. Ambient noise root mean square (RMS) detector
US9369798B1 (en) 2013-03-12 2016-06-14 Cirrus Logic, Inc. Internal dynamic range control in an adaptive noise cancellation (ANC) system
US9414150B2 (en) 2013-03-14 2016-08-09 Cirrus Logic, Inc. Low-latency multi-driver adaptive noise canceling (ANC) system for a personal audio device
US9215749B2 (en) 2013-03-14 2015-12-15 Cirrus Logic, Inc. Reducing an acoustic intensity vector with adaptive noise cancellation with two error microphones
US9502020B1 (en) 2013-03-15 2016-11-22 Cirrus Logic, Inc. Robust adaptive noise canceling (ANC) in a personal audio device
US9467776B2 (en) 2013-03-15 2016-10-11 Cirrus Logic, Inc. Monitoring of speaker impedance to detect pressure applied between mobile device and ear
US9208771B2 (en) 2013-03-15 2015-12-08 Cirrus Logic, Inc. Ambient noise-based adaptation of secondary path adaptive response in noise-canceling personal audio devices
US9635480B2 (en) 2013-03-15 2017-04-25 Cirrus Logic, Inc. Speaker impedance monitoring
US10206032B2 (en) 2013-04-10 2019-02-12 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for multi-mode adaptive noise cancellation for audio headsets
US9462376B2 (en) 2013-04-16 2016-10-04 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for hybrid adaptive noise cancellation
US9478210B2 (en) 2013-04-17 2016-10-25 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
US9578432B1 (en) 2013-04-24 2017-02-21 Cirrus Logic, Inc. Metric and tool to evaluate secondary path design in adaptive noise cancellation systems
US9264808B2 (en) 2013-06-14 2016-02-16 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for detection and cancellation of narrow-band noise
CN104282314A (zh) * 2013-07-02 2015-01-14 华为终端有限公司 一种声音信号传输方法及通信设备
CN104299607A (zh) * 2013-07-15 2015-01-21 Ge医疗系统环球技术有限公司 用于计算机断层扫描设备的主动降噪的装置和方法
US9392364B1 (en) 2013-08-15 2016-07-12 Cirrus Logic, Inc. Virtual microphone for adaptive noise cancellation in personal audio devices
US9666176B2 (en) 2013-09-13 2017-05-30 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for adaptive noise cancellation by adaptively shaping internal white noise to train a secondary path
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
US10219071B2 (en) 2013-12-10 2019-02-26 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation
US10382864B2 (en) 2013-12-10 2019-08-13 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for providing adaptive playback equalization in an audio device
US9704472B2 (en) 2013-12-10 2017-07-11 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for sharing secondary path information between audio channels in an adaptive noise cancellation system
US9369557B2 (en) 2014-03-05 2016-06-14 Cirrus Logic, Inc. Frequency-dependent sidetone calibration
US9479860B2 (en) 2014-03-07 2016-10-25 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for enhancing performance of audio transducer based on detection of transducer status
US9648410B1 (en) 2014-03-12 2017-05-09 Cirrus Logic, Inc. Control of audio output of headphone earbuds based on the environment around the headphone earbuds
US9319784B2 (en) 2014-04-14 2016-04-19 Cirrus Logic, Inc. Frequency-shaped noise-based adaptation of secondary path adaptive response in noise-canceling personal audio devices
US9325434B2 (en) * 2014-05-13 2016-04-26 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for reducing digital interference of external signals
US9609416B2 (en) 2014-06-09 2017-03-28 Cirrus Logic, Inc. Headphone responsive to optical signaling
US10181315B2 (en) 2014-06-13 2019-01-15 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for selectively enabling and disabling adaptation of an adaptive noise cancellation system
US9478212B1 (en) 2014-09-03 2016-10-25 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for use of adaptive secondary path estimate to control equalization in an audio device
US9552805B2 (en) 2014-12-19 2017-01-24 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for performance and stability control for feedback adaptive noise cancellation
CN105810187A (zh) * 2014-12-29 2016-07-27 联想(北京)有限公司 一种噪声消除方法及装置
US9905216B2 (en) * 2015-03-13 2018-02-27 Bose Corporation Voice sensing using multiple microphones
EP3091750B1 (en) 2015-05-08 2019-10-02 Harman Becker Automotive Systems GmbH Active noise reduction in headphones
EP3130897B1 (en) * 2015-08-10 2022-10-19 Harman Becker Automotive Systems GmbH Noise and vibration sensing
KR20180044324A (ko) 2015-08-20 2018-05-02 시러스 로직 인터내셔널 세미컨덕터 리미티드 피드백 적응적 잡음 소거(anc) 제어기 및 고정 응답 필터에 의해 부분적으로 제공되는 피드백 응답을 갖는 방법
US9578415B1 (en) 2015-08-21 2017-02-21 Cirrus Logic, Inc. Hybrid adaptive noise cancellation system with filtered error microphone signal
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
EP3226580B1 (en) * 2016-03-31 2020-04-29 Harman Becker Automotive Systems GmbH Automatic noise control for a vehicle seat
US10803857B2 (en) * 2017-03-10 2020-10-13 James Jordan Rosenberg System and method for relative enhancement of vocal utterances in an acoustically cluttered environment
CN107331407B (zh) * 2017-06-21 2020-10-16 深圳市泰衡诺科技有限公司 下行通话降噪方法及装置
JP2021131434A (ja) * 2020-02-19 2021-09-09 ヤマハ株式会社 音信号処理方法および音信号処理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2400279A1 (fr) * 1977-08-09 1979-03-09 Simeau Bernard Dispositifs d'analyse et de traitement de signaux
US7103188B1 (en) 1993-06-23 2006-09-05 Owen Jones Variable gain active noise cancelling system with improved residual noise sensing
JP2007004600A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Toshiba Corp 電子機器およびスピーカ駆動制御方法
JP5401760B2 (ja) * 2007-02-05 2014-01-29 ソニー株式会社 ヘッドフォン装置、音声再生システム、音声再生方法
EP2023664B1 (en) * 2007-08-10 2013-03-13 Oticon A/S Active noise cancellation in hearing devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220001747A (ko) * 2020-06-30 2022-01-06 (주) 번영 아날로그 신호합성부 및 전압분배부를 이용한 능동소음제어시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US8750531B2 (en) 2014-06-10
CN102056050A (zh) 2011-05-11
CN102056050B (zh) 2015-12-16
US20110129098A1 (en) 2011-06-02
KR101816667B1 (ko) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101816667B1 (ko) 액티브 노이즈 제거 시스템 및 방법
EP3410431B1 (en) Low-latency multi-driver adaptive noise canceling (anc) system for a personal audio device
EP2793225B1 (en) Bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
KR102134564B1 (ko) 개인용 오디오 디바이스, 개인용 오디오 디바이스의 트랜스듀서의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법, 및 개인용 오디오 디바이스의 적어도 일 부분을 구현하기 위한 집적 회로
EP3080801B1 (en) Systems and methods for bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation
TWI734176B (zh) 具有低潛時的聲波處理器
US20190043469A1 (en) Noise cancellation system
EP2715720B1 (en) Personal audio device having adaptive noise cancellation
US20160365084A1 (en) Hybrid finite impulse response filter
US20090154736A1 (en) Apparatus for generating directional sound and mobile terminal using the same
CN112399301A (zh) 耳机及降噪方法
EP3977443B1 (en) Multipurpose microphone in acoustic devices
US10013966B2 (en) Systems and methods for adaptive active noise cancellation for multiple-driver personal audio device
US10390135B2 (en) Acoustic processor having low latency
US8369252B2 (en) Method and system for time division duplex hum noise cancellation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant