KR20150143800A - 잡음 방지 레벨의 바이어싱에 의한 적응적 잡음 소거를 위한 방법들 및 시스템들 - Google Patents

잡음 방지 레벨의 바이어싱에 의한 적응적 잡음 소거를 위한 방법들 및 시스템들 Download PDF

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Abstract

프로세싱 회로는 기준 마이크로폰 신호로부터 잡음 방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 적응형 필터, 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하는 2차 경로 추정 필터, 스케일링 팩터 및 2차 경로 추정 필터의 응답을 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 바이어싱 부분, 및 에러 마이크로폰 신호에서 주변 오디오 사운드들을 최소화하도록 적응형 필터의 응답을 적응시킴으로써 수정된 재생 정정 에러 신호 및 기준 마이크로폰 신호에 대응하여 적응형 필터의 응답을 성형하는 계수 제어 블록을 포함할 수 있고, 재생 정정 에러는 에러 마이크로폰 신호와 소스 오디오 신호 사이의 차이에 기초하고, 수정된 재생 정정 에러 신호는 재생 정정 에러 신호와 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초한다.

Description

잡음 방지 레벨의 바이어싱에 의한 적응적 잡음 소거를 위한 방법들 및 시스템들{SYSTEMS AND METHODS FOR ADAPTIVE NOISE CANCELLATION BY BIASING ANTI-NOISE LEVEL}
관련 출원들
본 개시는 2013년 4월 17일에 출원된, 미국 가 특허 출원 일련 번호 제61/812,842호에 대한 우선권을 주장하며, 그 각각은 여기에서 전체적으로 참조로서 통합된다.
본 개시는 2013년 7월 16일에 출원된, 미국 정규 특허 출원 일련 번호 제13/943,454호에 대한 우선권을 주장하며, 그 각각은 여기에서 전체적으로 참조로서 통합된다.
본 개시의 분야
본 개시는 일반적으로 음향 트랜듀서와 관련되어 적응적 잡음 소거에 관한 것이며, 보다 특히 적응식 잡음 소거에 의해 발생된 잡음 방지를 위해 잡음 방지 레벨을 바이어싱하는 것을 포함하는 음향 트랜듀서의 부근에 존재하는 주변 잡음의 검출 및 소거에 관한 것이다.
이동/셀룰러 전화들, 코드리스 전화들, 및 mp3 플레이어들과 같은 다른 소비자 오디오 디바이스들과 같은 무선 전화들이 널리 사용되고 있다. 명료도에 대하여 이러한 디바이스들의 성능은 주변 음향 이벤트들을 측정하기 위해 마이크로폰을 사용하여 및 그 후 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 잡음-방지 신호를 디바이스의 출력에 삽입하기 위해 신호 프로세싱을 사용하여 잡음 소거를 제공함으로써 개선될 수 있다.
무선 전화들과 같은, 개인용 오디오 디바이스들 주위에서의 음향 환경은 존재하는 잡음의 소스들 및 디바이스 자체의 위치에 의존하여 극적으로 변할 수 있기 때문에, 이러한 환경적 변화들을 고려하도록 잡음 소거를 적응시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 많은 적응적 잡음 소거 시스템들은 전기 음향 트랜듀서(예를 들면, 라우드스피커)의 출력에 인접한 음압을 감지하고, 트랜듀서의 음향 출력 및 트랜듀서에서 주변 오디오 사운드들을 표시하는 에러 마이크로폰 신호를 발생시키기 위해 에러 마이크로폰을 이용한다. 트랜듀서가 청취자의 귀에 가까울 때, 에러 마이크로폰 신호는 청취자의 고막(고막 기준점이라고 알려진 위치)에서 실제 음압에 근사할 수 있다. 그러나, 고막 기준점과 에러 마이크로폰의 위치(에러 기준점으로 알려짐) 사이의 거리 때문에, 에러 마이크로폰 신호는 단지 근사이고 고막 기준점에서 음압의 완전한 표시가 아니다. 따라서, 잡음 소거가 에러 마이크로폰 신호에 존재하는 주변 오디오 사운드들을 감소시키는 것을 시도하기 때문에, 고막 기준점과 에러 기준점 사이의 거리가 작을 때 잡음 소거 시스템의 성능이 가장 클 수 있다. 거리가 증가함에 따라(예를 들면, 더 낮은 압력에서 귀에 부착된 트랜듀서), 부분적으로 에러 기준점으로부터 고막 기준점으로의 전송 함수의 이득이 이러한 증가된 거리에 따라 감소되기 때문에, 잡음 소거 시스템의 성능은 열화될 수 있다. 이러한 열화는 종래의 적응적 잡음 소거 시스템들에서 고려되지 않는다.
본 발명의 목적은 적응식 잡음 소거에 의해 발생된 잡음 방지를 위해 잡음 방지 레벨을 바이어싱하는 것을 포함하는 음향 트랜듀서의 부근에 존재하는 주변 잡음의 검출 및 소거를 위한 방법들 및 시스템들을 제공하는 것이다.
본 개시의 교시들에 따르면, 적응적 잡음 소거에 대한 기존 방식들과 연관된 특정한 단점들 및 문제점들이 감소되거나 또는 제거될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 개인용 오디오 디바이스는 개인용 오디오 디바이스 하우징, 트랜듀서, 기준 마이크로폰, 에러 마이크로폰, 및 프로세싱 회로를 포함할 수 있다. 트랜듀서는 하우징상에 장착될 수 있고 청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 트랜듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대응하기 위한 잡음 방지 신호 양쪽 모두를 포함하는 오디오 신호를 재생하도록 구성될 수 있다. 기준 마이크로폰은 하우징상에 장착될 수 있고 주변 오디오 사운드들을 표시하는 기준 마이크로폰 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 에러 마이크로폰은 트랜듀서에 근접하여 하우징상에 장착될 수 있고 트랜듀서의 음향 출력 및 트랜듀서에서 주변 오디오 사운드들을 표시하는 에러 마이크로폰 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 회로는 기준 마이크로폰 신호로부터 잡음 방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 적응형 필터, 소스 오디오로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 응답을 갖는 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하도록 구성된 2차 경로 추정 필터, 2차 경로 추정 필터의 응답 및 스케일링 팩터를 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 바이어싱 부분, 및 에러 마이크로폰 신호에서 주변 오디오 사운드들을 최소화하도록 적응형 필터의 응답을 적응시킴으로써 기준 마이크로폰 신호 및 수정된 재생 정정 에러 신호에 따라 적응형 필터의 응답을 성형하는 계수 제어 블록을 포함할 수 있고, 재생 정정 에러는 에러 마이크로폰 신호와 소스 오디오 신호 사이의 차이에 기초하고 수정된 재생 정정 에러 신호는 재생 정정 에러 신호와 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초한다.
본 개시의 이들 및 다른 실시예들에 따르면, 개인용 오디오 디바이스의 트랜듀서의 부근에서 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법은 기준 마이크로폰 신호를 생성하기 위해 기준 마이크로폰에 의해 주변 오디오 사운드들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 또한 에러 마이크로폰 신호를 생성하기 위해 에러 마이크로폰에 의해 트랜듀서의 출력 및 트랜듀서에서 주변 오디오 사운드들을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호를 발생시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 에러 마이크로폰에서 주변 오디오 사운드들을 최소화하기 위해 기준 마이크로폰 신호 및 수정된 재생 정정 에러 신호에 따라 기준 마이크로폰 신호를 필터링하는 적응형 필터의 응답을 적응시킴으로써 트랜듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대응하는, 기준 마이크로폰에 의한 측정의 결과로부터 잡음 방지 신호를 적응적으로 발생시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 방법은 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하는 2차 경로 추정 필터에 의해 소스 오디오 신호를 필터링함으로써 소스 오디오 신호로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 방법은 2차 경로 추정 필터의 응답 및 스케일링 팩터를 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 트랜듀서에 제공된 오디오 신호를 발생시키기 위해 잡음 방지 신호를 소스 오디오 신호와 결합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 재생 정정 에러는 에러 마이크로폰 신호와 소스 오디오 신호 사이의 차이에 기초할 수 있고 수정된 재생 정정 에러 신호는 재생 정정 에러 신호와 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 실시예들에 따르면, 개인용 오디오 디바이스의 적어도 일 부분을 구현하기 위한 집적 회로는 출력, 기준 마이크로폰 입력, 에러 마이크로폰 입력, 및 프로세싱 회로를 포함할 수 있다. 출력은 청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 트랜듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과에 대응하기 위한 잡음 방지 신호 양쪽 모두를 포함하는 신호를 트랜듀서에 제공하도록 구성될 수 있다. 기준 마이크로폰 입력은 주변 오디오 사운드들을 표시하는 기준 마이크로폰 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 에러 마이크로폰 입력은 트랜듀서의 출력 및 트랜듀서에서 주변 오디오 사운드들을 표시하는 에러 마이크로폰 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 회로는 기준 마이크로폰 신호로부터 잡음 방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 적응형 필터, 소스 오디오로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 응답을 갖는 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하도록 구성된 2차 경로 추정 필터, 2차 경로 추정 필터의 응답 및 스케일링 팩터를 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 바이어싱 부분, 및 에러 마이크로폰 신호에서 주변 오디오 사운드들을 최소화하도록 적응형 필터의 응답을 적응시킴으로써 기준 마이크로폰 신호 및 수정된 재생 정정 에러 신호에 따라 적응형 필터의 응답을 성형하는 계수 제어 블록을 포함할 수 있고, 재생 정정 에러는 에러 마이크로폰 신호 및 소스 오디오 신호 사이의 차이에 기초하고 수정된 재생 정정 에러 신호는 재생 정정 에러 신호와 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초한다.
본 개시의 기술적 이점들은 여기에 포함된 도면들, 설명 및 청구항들로부터 이 기술분야의 숙련자에게 쉽게 명백할 수 있다. 실시예들의 목표들 및 이점들은 적어도 특히 청구항들에 언급된 요소들, 특징들, 및 조합들에 의해 실현되며 달성될 것이다.
앞서 말한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 양쪽 모두는 예들이며 설명적이고 본 개시에 제시된 청구항들을 제한하지 않는다는 것이 이해될 것이다.
본 발명은 적응식 잡음 소거에 의해 발생된 잡음 방지를 위해 잡음 방지 레벨을 바이어싱하는 것을 포함하는 음향 트랜듀서의 부근에 존재하는 주변 잡음의 검출 및 소거를 위한 방법들 및 시스템들을 제공한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 무선 이동 전화의 예시를 도시하는 도면.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른, 도 1에 묘사된 무선 전화 내에서의 선택 회로들의 블록도.
도 3는 본 개시의 실시예들에 따른, 도 3의 코더-디코더(CODEC) 집적 회로의 예시적인 적응적 잡음 소거(ANC) 회로 내에서의 기능 블록들 및 선택 신호 프로세싱 회로들을 묘사한 블록도.
본 실시예들 및 그것의 이점들의 보다 완전한 이해는 첨부한 도면들과 함께 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 획득될 수 있으며, 여기에서 유사한 참조 번호들은 유사한 특징들을 나타낸다.
본 개시는 무선 전화와 같은, 개인용 오디오 디바이스에서 구현될 수 있는 잡음 소거 기술들 및 회로들을 포함한다. 개인용 오디오 디바이스는 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 주변 음향 환경을 측정하며 스피커(또는 다른 트랜듀서) 출력에 주입되는 신호를 발생시킬 수 있는 ANC 회로를 포함한다. 기준 마이크로폰은 주변 음향 환경을 측정하기 위해 제공될 수 있으며 에러 마이크로폰은 주변 오디오 사운드들을 소거하도록 잡음-방지 신호의 적응화를 제어하기 위해 및 트랜듀서를 통해 프로세싱 회로의 출력으로부터 전기-음향 경로에 대해 정정하기 위해 포함될 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따라 예시된 바와 같이 무선 전화(10)는 인간 귀(5)에 근접하여 도시된다. 무선 전화(10)는 본 개시의 실시예들에 따른 기술들이 이용될 수 있는 디바이스의 예이지만, 예시된 무선 전화(10)에, 또는 후속 예시들에 묘사된 회로들에 구체화된 요소들 또는 구성들 모두가 청구항들에 나열된 본 발명들을 실시하기 위해 요구되는 것은 아니라는 것이 이해된다. 무선 전화(10)는 신호음들과 같은 다른 로컬 오디오 이벤트들, 저장된 오디오 프로그램 자료, 균형 잡힌 대화 지각을 제공하기 위한 근단 스피치(즉, 무선 전화(10)의 사용자의 스피치)의 주입, 및 무선 전화(10)에 의해 수신된 웹페이지들 또는 다른 네트워크 통신들로부터의 소스들 및 낮은 배터리 표시 및 다른 시스템 이벤트 통지들과 같은 오디오 표시들과 같은, 무선 전화(10)에 의한 재생을 요구하는 다른 오디오와 함께, 무선 전화(10)에 의해 수신된 원거리 스피치를 재생하는 스피커 (SPKR)와 같은 트랜듀서를 포함할 수 있다. 근거리-스피치 마이크로폰(NS)은 무선 전화(10)로부터 다른 대화 참여자(들)로 송신되는, 근단 스피치를 캡처하기 위해 제공될 수 있다.
무선 전화(10)는 스피커(SPKR)에 의해 재생된 원거리 스피치 및 다른 오디오의 명료도를 개선하기 위해 스피커(SPKR)로 잡음-방지 신호를 주입하는 ANC 회로들 및 피처들을 포함할 수 있다. 기준 마이크로폰(R)은 주변 음향 환경을 측정하기 위해 제공될 수 있으며, 사용자의 입의 통상적인 위치로부터 떨어져 위치될 수 있고, 따라서 근단 스피치는 기준 마이크로폰(R)에 의해 생성된 신호에서 최소화될 수 있다. 또 다른 마이크로폰인, 에러 마이크로폰(E)은, 무선 전화(10)가 귀(5)에 매우 근접할 때, 에러 마이크로폰 기준 위치(ERP)에서 귀(5)에 가까운 스피커(SPKR)에 의해 재생된 오디오와 조합된 주변 오디오의 측정을 제공함으로써 ANC 동작을 추가로 개선하기 위해 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 부가적인 기준 및/또는 에러 마이크로폰들이 이용될 수 있다. 무선 전화(10) 내에서의 회로(14)는 기준 마이크로폰(R), 근거리-스피치 마이크로폰(NS), 및 에러 마이크로폰(E)으로부터 신호들을 수신하며, 무선 전화 트랜시버를 가진 라디오-주파수(RF) 집적 회로(12)와 같은 다른 집적 회로들과 인터페이스하는 오디오 CODEC 집적 회로(IC)(20)를 포함할 수 있다. 본 개시의 몇몇 실시예들에서, 여기에 개시된 회로들 및 기술들은 MP3 플레이어-온-칩 집적 회로와 같은, 개인용 오디오 디바이스의 전체를 구현하기 위해 제어 회로들 및 다른 기능을 포함하는 단일 집적 회로에 통합될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 여기에 개시된 회로들 및 기술들은 컴퓨터-판독 가능한 매체에 구체화되며 제어기 또는 다른 프로세싱 디바이스에 의해 실행 가능한 소프트웨어 및/또는 펌웨어에서 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있다.
일반적으로, 본 개시의 ANC 기술들은 기준 마이크로폰(R)에 충돌하는 주변 음향 이벤트들(스피커(SPKR)의 출력 및/또는 근단 스피치와 대조적으로)을 측정하며, 또한 에러 마이크로폰(E)에 충돌하는 동일한 주변 음향 이벤트들을 측정함으로써, 무선 전화(10)의 ANC 프로세싱 회로들은 에러 마이크로폰(E)(예를 들면, 에러 마이크로폰 기준 위치(ERP))에서 주변 음향 이벤트들의 진폭을 최소화하는 특성을 갖도록 기준 마이크로폰(R)의 출력으로부터 발생된 잡음-방지 신호를 적응시킨다. 음향 경로(P(z))가 기준 마이크로폰(R)으로부터 에러 마이크로폰(E)으로 확장되기 때문에, ANC 회로들은, 무선 전화(10)가 귀(5)에 단단히 눌려지지 않을 때, 무선 전화(10)에 근접할 수 있는 귀(5) 및 다른 물리적 오브젝트들 및 사람 머리 구조들의 근접성 및 구조에 의해 영향을 받을 수 있는, 특정한 음향 환경에서 스피커(SPKR) 및 에러 마이크로폰(E) 사이에서의 결합을 포함한 스피커(SPKR)의 음향/전기 전송 기능 및 CODEC IC(20)의 오디오 출력 회로들의 응답을 표현하는 전기-음향 경로(S(z))의 효과들을 제거하면서 음향 경로(P(z))를 효과적으로 추정한다. 무선 전화의 청취자들이 고막 기준점(DRP)에서 스피커(SPKR)의 출력을 실제로 듣기 때문에, 에러 마이크로폰에 의해 생성된 에러 마이크로폰 기준 신호와 청취자에 의해 실제로 들리는 것 사이의 차이들은 적어도 고막의 응답, 및 에러 마이크로폰 기준 위치(ERP)와 고막 기준 위치(DRP) 사이의 공간 거리에 의해 성형된다.
예시된 무선 전화(10)는 제 3 근거리-스피치 마이크로폰(NS)을 가진 2-마이크로폰 ANC 시스템을 포함하지만, 본 발명의 몇몇 양상들은 별개의 에러 및 기준 마이크로폰들을 포함하지 않는 시스템, 또는 기준 마이크로폰(R)의 기능을 수행하기 위해 근거리-스피치 마이크로폰(NS)을 사용하는 무선 전화에서 실시될 수 있다. 또한, 단지 오디오 재생을 위해 설계된 개인용 오디오 디바이스들에서, 근거리-스피치 마이크로폰(NS)은 일반적으로 포함되지 않을 것이며, 본 개시의 범위를 변경하지 않고, 이하에서 추가로 상세히 설명된 회로들에서의 근거리-스피치 신호 경로들은 생략될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 무선 전화(10) 내에서의 선택 회로들이 블록도에 도시된다. CODEC IC(20)는 기준 마이크로폰 신호를 수신하며 기준 마이크로폰 신호의 디지털 표현(ref)을 발생시키기 위한 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(21A), 에러 마이크로폰 신호를 수신하며 에러 마이크로폰 신호의 디지털 표현(err)을 발생시키기 위한 ADC(21B), 및 근거리 스피치 마이크로폰 신호를 수신하며 근거리 스피치 마이크로폰 신호의 디지털 표현(ns)을 발생시키기 위한 ADC(21C)를 포함할 수 있다. CODEC IC(20)는, 결합기(26)의 출력을 수신하는 디지털-대-아날로그 변환기(DAC)(23)의 출력을 증폭시킬 수 있는, 증폭기(A1)로부터 스피커(SPKR)를 구동하기 위한 출력을 발생시킬 수 있다. 결합기(26)는 내부 오디오 소스들(24)로부터의 오디오 신호들(ia), 관례상 기준 마이크로 신호(ref)에서의 잡음과 동일한 극성을 가지며 그러므로 결합기(26)에 의해 감해지는 ANC 회로(30)에 의해 발생된 잡음-방지 신호, 및 무선 전화(10)의 사용자가 라디오 주파수(RF) 집적 회로(22)로부터 수신될 수 있으며 또한 결합기(26)에 의해 결합될 수 있는, 다운링크 스피치(ds)와 적절한 관계에 있는 그 또는 그녀 자신의 음성을 들을 수 있도록 하는 근거리 스피치 마이크로폰 신호(ns)의 부분을 결합할 수 있다. 근거리 스피치 마이크로폰 신호(ns)는 또한 RF 집적 회로(22)에 제공될 수 있으며 안테나(ANT)를 통해 서비스 제공자에게 업링크 스피치로서 송신될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, ANC 회로(30)의 세부사항들이 본 개시의 실시예들에 따라 도시된다. 적응형 필터(32)는 기준 마이크로폰 신호(ref)를 수신할 수 있으며, 이상적인 상황들에서, 도 2의 결합기(26)에 의해 예시된 바와 같이, 트랜듀서에 의해 재생될 오디오와 잡음-방지 신호를 결합하는 출력 결합기에 제공될 수 있는, 잡음-방지 신호를 발생시키기 위해 P(z)/S(z)가 되도록 그것의 전달 함수(W(z))를 적응시킬 수 있다. 적응형 필터(32)의 계수들은 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 기준 마이크로폰 신호(ref)의 이들 구성요소들 사이에서, 최소-평균 제곱들의 의미로, 일반적으로 에러를 최소화시키는, 적응형 필터(32)의 응답을 결정하기 위해 신호들의 상관을 사용하는 W 계수 제어 블록(31)에 의해 제어될 수 있다. W 계수 제어 블록(31)에 의해 비교된 신호들은 필터(34B)에 의해 제공된 경로(S(z))의 응답의 추정의 사본 및 에러 마이크로폰 신호(err)에 적어도 부분적으로 기초한 수정된 재생 정정 에러에 의해 성형된 바와 같은 기준 마이크로폰 신호(ref)일 수 있다. 수정된 재생 정정 에러는 이하에 더 상세히 기술된 바와 같이 발생될 수 있다.
응답(SECOPY(z))인, 경로(S(z))의 응답의 추정의 사본을 갖고 기준 마이크로폰 신호(ref)를 변환하며, 결과 신호 및 에러 마이크로폰 신호(err) 사이에서의 차이를 최소화함으로써, 적응형 필터(32)는 P(z)/S(z)의 원하는 응답에 적응할 수 있다. 에러 마이크로폰 신호(err) 외에, W 계수 제어 블록(31)에 의해 필터(34B)의 출력에 비교된 신호는 응답(SECOPY(z))이 사본인, 필터 응답(SE(z))에 의해 프로세싱되는 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 반전된 양을 포함할 수 있다. 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 반전된 양을 주입함으로써, 적응형 필터(32)는 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 비교적 많은 양의 다운링크 오디오 및/또는 내부 오디오 신호에 적응하는 것으로부터 방지될 수 있다. 그러나, 경로(S(z))의 응답의 추정을 갖고 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 반전된 사본을 변환함으로써, 에러 마이크로폰 신호(err)로부터 제거되는 다운링크 오디오 및/또는 내부 오디오는, 전기 및 음향 경로(S(z))가 에러 마이크로폰(E)에 도달하기 위해 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)에 의해 취해진 경로이기 때문에, 에러 마이크로폰 신호(err)에서 재생된 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 예상된 버전과 일치해야 한다. 필터(34B)는 그 자체로, 적응형 필터가 아닐 수 있지만, 적응형 필터(34A)의 응답과 일치하도록 튜닝되는 조정 가능한 응답을 가질 수 있으며, 따라서, 필터(34B)의 응답은 적응형 필터(34A)의 적응을 추적한다.
상기를 구현하기 위해, 적응형 필터(34A)는 SE 계수 제어 블록(33)에 의해 제어된 계수들을 가질 수 있으며, 이것은 소스 오디오 신호(예를 들면, 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)) 및 재생 정정 에러를 비교할 수 있고, 재생 정정 에러는 결합기(36)에 의해 (에러 마이크로폰(E)에 전달된 예상된 소스 오디오 신호를 표현하기 위해 적응형 필터(34A)에 의해 필터링된) 소스 오디오 신호의 제거 후 에러 마이크로폰 신호(err)와 동일하다. SE 계수 제어 블록(33)은 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 소스 오디오 신호의 구성요소들과 실제 소스 오디오 신호를 상관시킬 수 있다. 적응형 필터(34A)는 그에 의해, 재생 정정 에러를 발생시키기 위해 에러 마이크로폰 신호(err)로부터 감산될 때, 소스 오디오 신호에 기인하지 않는 에러 마이크로폰 신호(err)의 콘텐트를 포함하는, 소스 오디오 신호로부터 2차 추정 신호를 발생시키도록 적응될 수 있다.
수정된 재생 정정 에러는 W 계수 제어 블록(31)에 전달되고 필터링된 기준 마이크로폰 신호(ref)와 비교될 수 있고, 수정된 재생 정정 에러는 이득 요소(46) 및 필터(34C)를 포함하는 바이어싱 부분에 의해 발생된 스케일링된 잡음 방지 신호의 (예를 들면, 결합기(38)에 의해) 제거 후 재생 정정 에러와 동일하다. 필터(34C)는 그 자체로 적응형 필터가 아닐 수 있지만, 적응형 필터(34A)의 응답에 일치하도록 튜닝되는 적응 가능한 응답을 가질 수 있어서, 필터(34C)의 응답은 적응형 필터(34A)의 적응을 추적한다. 이득 요소(46)는 배수의 스케일링 팩터를 적용할 수 있고, 필터(34A)는 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키기 위해 필터(32)에 의해 발생된 잡음 방지 신호에 응답(SECOPY(z))(SE(z)의 사본인)을 적용할 수 있다. 따라서, ANC 시스템(30)의 이득(G)(이득(G)은 도 3에 묘사된 ANC 회로(30)의 필터(32)에 의해 발생된 잡음 방지에 대한 이득 요소(46) 및 필터(34C) 없는 일반적인 ANC 시스템에 의해 발생된 잡음 방지 신호의 비이다)은 그것이 변경될 때 이득(G)에서 변경을 보상 및 무효화하는 ANC 회로(30)의 다른 부분들 없이 이득 요소(46)의 스케일링 팩터를 수정함으로써 변경될 수 있다. 필터(32)의 이득(G) 및 이득 요소(46)의 스케일링 팩터(k) 사이의 관계는 다음 식으로 주어질 수 있다.
G = 1/(1-k)
에러 마이크로폰 기준점(EPR)과 고막 기준점(DRP) 사이의 거리에서 변경들에 대해 보상하기 위해, ANC 회로(30)는 에러 마이크로폰 기준점(EPR)과 고막 기준점(DRP) 사이의 거리의 추정 또는 다른 표시에 기초하여, 스케일링 팩터, 및 그에 따른 이득(G)을 변경할 수 있다. 이러한 거리는, 예를 들면, 발명의 명칭이 "Monitoring of Speaker Impedance to Detect Pressure Applied Between Mobile Device in Ear"인 2013년 3월 15일에 출원된 미국 특허출원 일련번호 제 13/844,602호에 기술되고, 발명의 명칭이 "Ear-Coupling Detection and Adjustment of Adaptive Response in Noise-Cancelling in Personal Audio Devices"인 2011년 12월 2일에 출원된 미국 특허출원 일련번호 제 13/310,380호에 기술되는, 임의의 적절한 방식으로 추정될 수 있고, 여기서 거리가 추정될 수 있고 및/또는 압력은 특정한 개인용 오디오 디바이스들에서, 응답(SE(z))이 스피커(SPKR)와 청취자의 귀(5) 사이의 압력에 기초하여 특정 주파수들 내(예를 들면, 1-2 킬로헤르츠 미만) 진폭에서 변경될 수 있고, 이와 같이, 이러한 주파수들, 압력 및/또는 거리를 검사함으로써 추정될 수 있다.
본 개시는 이 기술분야의 숙련자가 이해할 여기서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변화들, 대체들, 변형들, 변경들, 및 수정들을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우에, 첨부된 청구항들은 이 기술분야의 숙련자가 이해할 여기에서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변화들, 대체들, 변형들, 변경들, 및 수정들을 포함한다. 게다가, 특정한 기능을 수행하도록 적응되고, 배열되고, 가능하고, 구성되고, 활성화되고, 동작 가능하거나 또는 동작적인 장치, 시스템, 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 첨부된 청구항들에서의 참조는, 상기 장치, 시스템, 또는 구성요소가 그렇게 적응되고, 배열되고, 가능하고, 구성되고, 활성화되고, 동작 가능하거나, 또는 동작적인 한, 그렇든 아니든 상기 특정한 기능이 활성화되고, 턴 온되거나, 또는 언록되는 상기 장치, 시스템, 또는 구성요소를 포함한다.
여기에 나열된 모든 예들 및 조건부 언어는 교육적인 목표들로, 이 기술분야를 발전시키기 위해 본 발명자에 의해 기여된 개념들 및 본 발명을 이해하도록 판독자를 돕기 위해 의도되며, 이러한 구체적으로 나열된 예들 및 조건들에 대한 제한이 없는 것으로서 해석된다. 본 발명의 실시예들이 상세히 설명되었지만, 다양한 변화들, 대체들, 및 변경들이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 그것에 대해 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
30 : ANC 회로 31 : W 계수 제어 블록
32 : 적응형 필터 33 : SE 계수 제어 블록
34A : 적응형 필터 36 : 결합기
46 : 이득 요소

Claims (27)

  1. 개인용 오디오 디바이스에 있어서,
    개인용 오디오 디바이스 하우징;
    트랜듀서로서, 청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 상기 트랜듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대응하는 잡음 방지 신호 양쪽 모두를 포함하는 오디오 신호를 재생하기 위해 상기 하우징에 결합된, 상기 트랜듀서;
    상기 주변 오디오 사운드들을 표시하는 기준 마이크로폰 신호를 제공하기 위해 상기 하우징에 결합된 기준 마이크로폰;
    상기 트랜듀서의 상기 음향 출력을 표시하는 에러 마이크로폰 신호 및 상기 트랜듀서에서 상기 주변 오디오 사운드들을 제공하기 위해 상기 트랜듀서에 근접하여 상기 하우징에 결합된 에러 마이크로폰; 및
    프로세싱 회로로서:
    상기 기준 마이크로폰 신호로부터 잡음 방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 적응형 필터;
    상기 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하고 상기 소스 오디오 신호로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 응답을 갖도록 구성되는 2차 경로 추정 필터;
    스케일링 팩터 및 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 상기 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 바이어싱 부분; 및
    상기 에러 마이크로폰 신호에서 상기 주변 오디오 사운드들을 최소화하도록 상기 적응형 필터의 응답을 적응시킴으로써 상기 기준 마이크로폰 신호 및 수정된 재생 정정 에러 신호에 따라 상기 적응형 필터의 상기 응답을 성형하는 계수 제어 블록으로서, 상기 재생 정정 에러는 상기 에러 마이크로폰 신호와 상기 소스 오디오 신호 사이의 차이에 기초하고, 상기 수정된 재생 정정 에러 신호는 상기 재생 정정 에러 신호와 상기 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초하는, 상기 계수 제어 블록을 포함하는, 상기 프로세싱 회로를 포함하는, 개인용 오디오 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 0과 1 사이의 값을 갖는, 개인용 오디오 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 이득을 규정하고, 상기 이득은 상기 바이어싱 부분을 갖고 필터에 의해 발생된 상기 잡음 방지에 대해 상기 바이어싱 부분 없이 필터에 의해 발생되는 잡음 방지 신호의 비율인, 개인용 오디오 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터의 상기 값은 상기 개인용 오디오 디바이스와 상기 청취자의 부분 사이의 거리의 함수인, 개인용 오디오 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 거리는 상기 트랜듀서와 상기 청취자의 고막 사이의 추정된 거리인, 개인용 오디오 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 2차 경로 추정 필터는 적응형 필터이고, 상기 프로세싱 회로는 또한 상기 재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 적용시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 성형하는 2차 계수 제어 블록을 구현하고,
    상기 거리는 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에 기초하여 결정되는, 개인용 오디오 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터의 상기 값은 상기 청취자에 의해 상기 개인용 오디오 디바이스에 적용된 압력의 함수인, 개인용 오디오 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압력은 상기 개인용 오디오 디바이스와 상기 청취자의 귀 사이에 적용된 압력인, 개인용 오디오 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 2차 경로 추정 필터는 적응적이고, 상기 프로세싱 회로는 또한 상기 재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 적응시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 성형하는 2차 계수 제어 블록을 구현하고,
    상기 압력은 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에 기초하여 결정되는, 개인용 오디오 디바이스.
  10. 개인용 오디오 디바이스의 트랜듀서의 부근에서 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법에 있어서,
    상기 주변 오디오 사운드들을 표시하는 기준 마이크로폰 신호를 수신하는 단계;
    상기 트랜듀서의 출력 및 상기 트랜듀서에서 상기 주변 오디오 사운드들을 표시하는 에러 마이크로폰 신호를 수신하는 단계;
    청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호를 발생시키는 단계;
    상기 에러 마이크로폰에서 상기 주변 오디오 사운드들을 최소화하도록 기준 마이크로폰 신호 및 수정된 재생 정정 에러 신호에 따라 상기 기준 마이크로폰 신호를 필터링하는 적응형 필터의 응답을 적응시킴으로써 상기 트랜듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대응하는, 상기 기준 마이크로폰에 의한 측정의 결과로부터 잡음 방지 신호를 적응적으로 발생시키는 단계;
    상기 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하는 2차 경로 추정 필터에 의해 상기 소스 오디오 신호를 필터링함으로써 상기 소스 오디오 신호로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 단계;
    스케일링 팩터 및 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 상기 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 트랜듀서에 제공된 오디오 신호를 발생시키기 위해 상기 잡음 방지 신호를 소스 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 재생 정정 에러는 상기 에러 마이크로폰 신호와 상기 소스 오디오 신호의 차이에 기초하고, 상기 수정된 재생 정정 에러 신호는 상기 재생 정정 에러 신호와 상기 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초하는, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 0과 1 사이의 값을 갖는, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 이득을 규정하고, 상기 이득은 상기 바이어싱 부분 없이 필터에 의해 발생되는 상기 잡음 방지 신호 대 상기 바이어싱 부분을 갖고 필터에 의해 발생된 상기 잡음 방지의 비인, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터의 값은 상기 개인용 오디오 디바이스와 상기 청취자의 일 부분 사이의 거리의 함수인, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 거리는 상기 트랜듀서와 상기 청취자의 고막 사이의 추정된 거리인, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 적응시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 성형하는 단계; 및
    상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에 기초하여 상기 거리를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터의 상기 값은 상기 청취자에 의해 상기 개인용 오디오 디바이스에 적용된 압력의 함수인, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 압력은 상기 개인용 오디오 디바이스와 상기 청취자의 귀 사이에 적용된 압력인, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 적응시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 성형하는 단계; 및
    상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에 기초하여 상기 압력을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  19. 개인용 오디오 디바이스의 적어도 일 부분을 구현하기 위한 집적 회로에 있어서,
    청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 트랜듀서의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 상기 효과에 대응하기 위한 잡음 방지 신호 양쪽 모두를 포함하는 신호를 상기 트랜듀서에 제공하기 위한 출력;
    상기 주변 오디오 사운드들을 표시하는 기준 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 기준 마이크로폰 입력;
    상기 트랜듀서의 상기 음향 출력을 표시하는 에러 마이크로폰 신호 및 상기 트랜듀서에서 상기 주변 오디오 사운드들을 수신하기 위한 에러 마이크로폰 입력;
    프로세싱 회로로서:
    상기 기준 마이크로폰 신호로부터 잡음 방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 적응형 필터;
    상기 소스 오디오 신호의 전기 음향 경로를 모델링하고 상기 소스 오디오 신호로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 응답을 갖도록 구성되는 2차 경로 추정 필터;
    스케일링 팩터 및 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 상기 잡음 방지 신호에 적용함으로써 스케일링된 잡음 방지 신호를 발생시키는 바이어싱 부분; 및
    상기 에러 마이크로폰 신호에서 상기 주변 오디오 사운드들을 최소화하도록 상기 적응형 필터의 상기 응답을 적응시킴으로써 상기 기준 마이크로폰 신호 및 수정된 재생 정정 에러 신호에 따라 상기 적응형 필터의 상기 응답을 성형하는 계수 제어 블록으로서, 상기 재생 정정 에러는 상기 에러 마이크로폰 신호와 상기 소스 오디오 신호 사이의 차이에 기초하고, 상기 수정된 재생 정정 에러 신호는 상기 재생 정정 에러 신호와 상기 스케일링된 잡음 방지 신호 사이의 차이에 기초하는, 상기 계수 제어 블록을 포함하는, 상기 프로세싱 회로를 포함하는, 집적 회로.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 0과 1 사이의 값을 갖는, 집적 회로.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 이득을 규정하고, 상기 이득은 상기 바이어싱 부분 없이 필터에 의해 발생되는 상기 잡음 방지 신호 대 상기 바이어싱 부분을 갖고 필터에 의해 발생된 상기 잡음 방지의 비인, 집적 회로.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 상기 개인용 오디오 디바이스와 상기 청취자의 일 부분 사이의 거리의 함수인, 집적 회로.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 거리는 상기 트랜듀서와 상기 청취자의 고막 사이의 추정된 거리인, 집적 회로.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 2차 경로 추정 필터는 적응형 필터이고, 상기 프로세싱 회로는 또한 상기 재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 적응시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 성형하는 2차 계수 제어 블록을 구현하고;
    상기 거리는 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에 기초하여 결정되는, 집적 회로.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 상기 청취자에 의해 상기 개인용 오디오 디바이스에 적용된 압력의 함수인, 집적 회로.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 압력은 상기 개인용 오디오 디바이스와 상기 청취자의 귀 사이에 적용된 압력인, 집적 회로.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 2차 경로 추정 필터는 적응적이고, 상기 프로세싱 회로는 또한 상기 재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 적응시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답을 성형하는 2차 계수 제어 블록을 구현하고;
    상기 압력은 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에 기초하여 결정되는, 집적 회로.
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