RU2545384C2 - Активное подавление аудиошумов - Google Patents

Активное подавление аудиошумов Download PDF

Info

Publication number
RU2545384C2
RU2545384C2 RU2011129656/28A RU2011129656A RU2545384C2 RU 2545384 C2 RU2545384 C2 RU 2545384C2 RU 2011129656/28 A RU2011129656/28 A RU 2011129656/28A RU 2011129656 A RU2011129656 A RU 2011129656A RU 2545384 C2 RU2545384 C2 RU 2545384C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
gain
secondary path
noise reduction
test signal
Prior art date
Application number
RU2011129656/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011129656A (ru
Inventor
Адриан Й ВАН ЛЕСТ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
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
Priority to EP08172126.8 priority Critical
Priority to EP08172126 priority
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority to PCT/IB2009/055686 priority patent/WO2010070561A1/en
Publication of RU2011129656A publication Critical patent/RU2011129656A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2545384C2 publication Critical patent/RU2545384C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Processing 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
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods 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
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods 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
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods 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
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Processing 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
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering
    • G10L21/0216Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
    • G10L21/0232Processing in the frequency domain
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3026Feedback
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3056Variable gain

Abstract

Изобретение относится к области акустических средств активного шумоподавления. Система подавления шумов содержит микрофон, формирующий зарегистрированный сигнал, и преобразователь звука, излучающий звуковой сигнал подавления звука в аудиосреде. А также цепь обратной связи от микрофона к преобразователю звука, содержащую неадаптивный фильтр подавления и переменное усиление. Шумоподавитель содержит детектор усиления, который определяет усиление вторичного тракта, по меньшей мере, для части вторичного тракта в контуре обратной связи. Вторичный тракт может включать в себя микрофон, преобразователь звука и акустический тракт между ними, но не включает в себя неадаптивный фильтр подавления или переменное усиление. Регулятор усиления регулирует усиление у переменного усиления в ответ на усиление вторичного тракта. Технический результат - повышение эффективности шумоподавления. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к системе подавления аудиошумов и, в частности, но не только, к системе активного подавления аудиошумов для наушников (головных телефонов).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Активное подавление шумов становится все более популярным во многих аудиосредах, в которых нежелательный звук воспринимается пользователями. Например, наушники, содержащие функциональные возможности активного подавления шумов, стали популярными и часто используются во многих аудиосредах, например в шумных производственных помещениях, в самолетах и людьми, управляющими шумным оборудованием.

Наушники с активным подавлением шумов и аналогичные системы основываются на микрофоне, регистрирующем (воспринимающем) аудиосреду, обычно близкую к уху пользователя (например, в пределах акустического объема, созданного наушниками вокруг уха). Сигнал подавления шумов затем излучается в аудиосреду, чтобы снизить результирующий уровень шума. В частности, сигнал подавления шумов стремится предоставить сигнал с противоположной фазой звуковой волны, поступающей в микрофон, посредством этого приводя к деструктивной интерференции, которая по меньшей мере частично уравновешивает шум в аудиосреде. Как правило, система активного подавления шумов реализует контур обратной связи, который формирует сигнал подавления звука на основе звукового сигнала, измеренного микрофоном в присутствии как шума, так и сигнала подавления шумов.

Параметры таких циклов подавления шумов управляются фильтром подавления, реализованным как часть контура обратной связи. Предпринимаются попытки спроектировать такой фильтр подавления, чем можно достичь оптимального эффекта подавления шумов. Известны различные алгоритмы и подходы для проектирования фильтра подавления. Например, подход для проектирования фильтра подавления на основе кепстральной области описывается в J. Laroche "Optimal Constraint-Based Loop-Shaping in the Cepstral Domain", IEEE Signal process letters, 14(4): 225-227, апрель 2007.

Однако, поскольку контур обратной связи по существу представляет фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ), исполнение фильтра подавления ограничивается требованием стабильности контура обратной связи. Стабильность фильтра общего замкнутого цикла обеспечивается путем использования теоремы устойчивости Найквиста, которая требует, чтобы передаточная функция общего замкнутого цикла не окружала точку z=-1 в комплексной плоскости для z=exp(jθ) при 0≤θ<2π.

Однако, тогда как фильтр подавления стремится быть неизменным неадаптивным фильтром, чтобы уменьшить сложность и упростить процесс проектирования, передаточные функции частей контура обратной связи имеют обыкновение существенно меняться. В частности, контур обратной связи содержит вторичный тракт, который представляет другие элементы контура, помимо фильтра подавления, включающие отклик аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей, фильтры защиты от наложения спектров, усилитель мощности, громкоговоритель, микрофон и передаточную функцию акустического тракта от громкоговорителя к микрофону ошибок. Передаточная функция вторичного тракта существенно меняется в зависимости от текущей конфигурации наушников. Например, передаточная функция вторичного тракта может существенно изменяться в зависимости от того, находятся ли наушники в нормальной рабочей конфигурации (то есть надеты пользователем), не надеты пользователем, прижаты к голове пользователя и т.д.

Поскольку контур обратной связи должен быть стабильным во всех сценариях, фильтр подавления ограничивается необходимостью обеспечивать стабильность для всех разных возможных передаточных функций во вторичном тракте. Поэтому исполнение фильтра подавления стремится быть основанным на предположении наихудшего случая для передаточной функции вторичного тракта. Однако, хотя такой подход может обеспечить стабильность системы, он имеет тенденцию к сниженной эффективности, так как идеальная функция подавления шумов для определенной текущей передаточной функции вторичного тракта не реализуется фильтром подавления.

Поэтому была бы полезной усовершенствованная система подавления шумов и, в частности, была бы полезной система подавления шумов, обеспечивающая повышенную гибкость, улучшенное подавление шумов, уменьшенную сложность, улучшенный показатель и характеристики стабильности и/или повышенную эффективность.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, изобретение стремится предпочтительно смягчить, ослабить или устранить один или несколько вышеупомянутых недостатков поодиночке или в любом сочетании.

Система подавления шумов, содержащая: микрофон для формирования зарегистрированного сигнала, представляющего звук в аудиосреде; преобразователь звука для излучения звукового сигнала подавления звука в аудиосреде; средство обратной связи от микрофона к преобразователю звука, причем средство обратной связи принимает зарегистрированный сигнал и формирует управляющий сигнал для преобразователя звука и содержит неадаптивный фильтр подавления и переменное усиление; средство определения усиления для определения усиления вторичного тракта по меньшей мере для части вторичного тракта в контуре обратной связи, причем контур обратной связи содержит микрофон, преобразователь звука и средство обратной связи, при этом вторичный тракт не включает в себя неадаптивный фильтр подавления и переменное усиление; и средство настройки усиления для регулирования усиления у переменного усиления в ответ на усиление вторичного тракта.

Подход может обеспечить повышенную эффективность для системы подавления шумов. Сложность может оставаться низкой, позволяя при этом гибкую адаптацию к разным рабочим конфигурациям. В частности, автор изобретения убедился, что изменения во вторичном тракте и, в частности, в передаточной функции для акустической секции от преобразователя звука к микрофону могут преимущественно компенсироваться путем регулирования всего лишь усиления у средства обратной связи. В частности, частотная и фазовая характеристики передаточной функции в фильтре подавления могут поддерживаться постоянными, добиваясь при этом улучшенного подавления шумов. Кроме того, автор изобретения убедился, что определение усиления с небольшой сложностью для вторичного тракта с последующей регулировкой усиления контура обратной связи может быть достаточным, чтобы повысить эффективность подавления шумов для изменений во вторичном тракте. Также автор изобретения убедился, что путем измерения усиления вторичного тракта и соответственного регулирования усиления у средства обратной связи можно уменьшить ограничения стабильности для фильтра подавления, посредством этого позволяя реализацию более оптимального фильтра подавления.

Система подавления шумов выполнена с возможностью регулировки усиления у средства обратной связи, однако не проводятся никакие другие модификации в передаточной функции средства обратной связи в ответ на измеренную характеристику вторичного тракта.

Передаточная функция вторичного тракта может соответствовать передаточной функции всех остальных элементов в контуре обратной связи, помимо фильтра подавления и переменного усиления, и может включать в себя, в частности, акустический тракт от преобразователя звука к микрофону.

Средство определения усиления содержит: средство для введения тестового (измерительного) сигнала в контур обратной связи; средство для определения первого уровня сигнала, соответствующего тестовому сигналу на входе по меньшей мере части вторичного тракта; средство для определения второго уровня сигнала, соответствующего тестовому сигналу на выходе по меньшей мере части вторичного тракта; и средство для определения усиления вторичного тракта в ответ на первый уровень сигнала и второй уровень сигнала.

Это может обеспечить эффективную и высокопроизводительную систему подавления шумов. Тестовый сигнал может вводиться на вход по меньшей мере части вторичного тракта путем сложения (или другого сочетания) сигнала контура обратной связи и тестового сигнала. Первый уровень сигнала может определяться путем измерения объединенного сигнала (из тестового сигнала и сигнала контура обратной связи) на входе по меньшей мере в часть вторичного тракта, например, объединенного с помощью сопоставления с характеристиками тестового сигнала (например, путем полосовой фильтрации). В некоторых вариантах осуществления первый уровень сигнала может определяться как уровень сигнала у тестового сигнала. Например, если уровень сигнала у тестового сигнала существенно превышает сигнал контура обратной связи, то уровень сигнала на входе по меньшей мере части вторичного тракта (например, на выходе блока суммирования/комбинатора, используемого для ввода сигнала) может определяться как уровень сигнала у тестового сигнала, вводимого в блок суммирования/комбинатор.

Второй уровень сигнала может определяться путем непосредственного измерения уровня сигнала на выходе по меньшей мере части вторичного тракта (объединенного с помощью сопоставления с характеристиками тестового сигнала, например в виде полосовой фильтрации) или может определяться, например, путем измерения другого сигнала в контуре обратной связи и определения уровня сигнала на выходе по меньшей мере части его вторичного тракта.

Усиление вторичного тракта может определяться, в частности, в ответ на отношение между вторым уровнем сигнала и первым уровнем сигнала.

В соответствии с необязательным признаком изобретения выход по меньшей мере части вторичного тракта соответствует по меньшей мере одному из входа переменного усиления 117 и входа неадаптивного фильтра подавления.

Это может повысить производительность. В частности, это может обеспечить улучшенную характеризацию контура обратной связи и может позволить, например, учитывать влияние всех элементов вторичного тракта. В частности, это может соответствовать определению усиления для целого вторичного тракта.

В соответствии с необязательным признаком изобретения средство для определения первого уровня сигнала выполнено с возможностью определения первого уровня сигнала в ответ на уровень сигнала у тестового сигнала и без измерения сигнала контура обратной связи.

Это может обеспечить уменьшенную сложность и/или упрощенную работу наряду с сохранением точного определения усиления вторичного тракта во многих вариантах осуществления. Подход может быть пригодным, в частности, для вариантов осуществления, где уровень сигнала у тестового сигнала задается существенно выше сигнала контура обратной связи в точке, где вводится тестовый сигнал.

В соответствии с необязательным признаком изобретения тестовый сигнал является узкополосным сигналом, имеющим полосу пропускания по уровню 3 дБ менее 10 Гц.

Автор изобретения убедился, что типичные изменения в усилении вторичного тракта во многих вариантах осуществления таковы, что колебание усиления на разных частотах достаточно слабое, чтобы позволить полезной компенсации изменений во вторичном тракте основываться на измерении усиления, выполненном в очень узкой полосе частот. Использование узкополосного сигнала может снизить воспринимаемость сигнала для пользователя и может уменьшить влияние тестового сигнала на поведение контура обратной связи и эффективность подавления шумов. Кроме того, это может помочь или позволить тестовому сигналу располагаться на частоте, где его с меньшей вероятностью воспримет пользователь (например, за пределами частотного диапазона обычного человеческого слуха).

В соответствии с необязательным признаком изобретения тестовый сигнал по существу является синусоидой.

Это может обеспечить, в частности, подходящую производительность и/или может облегчить работу и/или уменьшить сложность.

В соответствии с необязательным признаком изобретения тестовый сигнал имеет центральную (несущую) частоту в интервал от 10 Гц до 40 Гц.

Это может обеспечить, в частности, подходящее проведение испытаний и может обеспечить улучшенный компромисс между сигналом, заметным для пользователя и подходящим для точных измерений. В частности, это может позволить преобразователю звука воспроизводить тестовый сигнал, одновременно позволяя, чтобы этот сигнал не воспринимался пользователем (или воспринимался на низком уровне).

В соответствии с необязательным признаком изобретения тестовый сигнал является шумовым сигналом.

Это может обеспечить повышенную эффективность, и/или облегченную реализацию, и/или работу во многих вариантах осуществления.

В соответствии с необязательным признаком изобретения система подавления шумов дополнительно содержит средство для измерения третьего уровня сигнала для сигнала, соответствующего входу по меньшей мере части вторичного тракта при отсутствии тестового сигнала; и средство для настройки уровня сигнала у тестового сигнала в ответ на третий уровень сигнала.

Этот может обеспечить улучшенное определение усиления вторичного тракта и соответственно улучшенные характеристики подавления шумов и/или стабильности. Например, уровень сигнала у тестового сигнала может устанавливаться для обеспечения того, что тестовый сигнал преобладает над вторым уровнем сигнала (например, в полосе пропускания тестового сигнала).

В соответствии с необязательным признаком изобретения ослабление составляющей сигнала, соответствующей тестовому сигналу, посредством неадаптивного фильтра подавления составляет по меньшей мере 6 дБ.

Это может обеспечить облегченную реализацию, и/или работу, и/или повышенную точность при определении усиления вторичного тракта, а соответственно, и улучшенное подавление шумов. Например, это может позволить снизить влияние обратной связи на тестовый сигнал до уровня, где его можно игнорировать, посредством этого облегчая измерение усиления вторичного тракта.

В соответствии с необязательным признаком изобретения система подавления шумов дополнительно содержит средство для подачи пользовательского звукового сигнала в преобразователь звука, и средство определения усиления содержит: средство для определения первого уровня сигнала, соответствующего пользовательскому звуковому сигналу на входе по меньшей мере части вторичного тракта; средство для определения второго уровня сигнала, соответствующего пользовательскому звуковому сигналу на выходе по меньшей мере части вторичного тракта и средство для определения усиления вторичного тракта в ответ на первый уровень сигнала и второй уровень сигнала.

Это может обеспечить повышенную эффективность, и/или облегченную реализацию, и/или работу во многих вариантах осуществления.

В соответствии с необязательным признаком изобретения средство настройки усиления выполнено с возможностью задания усиления у переменного усиления таким образом, что объединенное усиление в составе усиления вторичного тракта и усиления у переменного усиления имеет заранее установленное значение.

Это может обеспечить очень выгодную компенсацию изменений во вторичном тракте во многих вариантах осуществления.

В соответствии с необязательным признаком изобретения вторичный тракт содержит цифровую секцию, и по меньшей мере часть вторичного тракта содержит по меньшей мере один из аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя.

Система подавления шумов может быть реализована с использованием цифровых методик, а компенсация применяется, например, для частично цифровых контуров обратной связи.

В соответствии с признаком изобретения предоставляется способ работы для системы подавления шумов, включающей: микрофон для формирования зарегистрированного сигнала, представляющего звук в аудиосреде; преобразователь звука для излучения звукового сигнала подавления звука в аудиосреде; средство обратной связи от микрофона к преобразователю звука, причем средство обратной связи принимает зарегистрированный сигнал и формирует управляющий сигнал для преобразователя звука и содержит неадаптивный фильтр подавления и переменное усиление; при этом способ содержит: определение усиления вторичного тракта по меньшей мере для части вторичного тракта в контуре обратной связи, причем контур обратной связи содержит микрофон, преобразователь звука и средство обратной связи, при этом вторичный тракт не включает в себя неадаптивный фильтр подавления и переменное усиление и регулирование усиления у переменного усиления в ответ на усиление вторичного тракта, причем определение усиления вторичного тракта содержит: введение тестового сигнала в контур обратной связи; определение первого уровня сигнала, соответствующего тестовому сигналу на входе по меньшей мере части вторичного тракта; определение второго уровня сигнала, соответствующего тестовому сигналу на выходе по меньшей мере части вторичного тракта; и определение усиления вторичного тракта в ответ на первый уровень сигнала и второй уровень сигнала.

Эти и другие особенности, признаки и преимущества изобретения станут очевидными и будут разъяснены со ссылкой на вариант (варианты) осуществления, описываемый ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения будут описываться только в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 иллюстрирует пример системы подавления шумов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

фиг.2 иллюстрирует пример пассивной передаточной функции для комплекта закрытых наушников;

фиг.3 иллюстрирует пример аналитической модели для системы подавления шумов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

фиг.4 иллюстрирует пример аналитической модели для системы подавления шумов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

фиг.5 иллюстрирует примеры амплитудно-частотных характеристик, измеренных для вторичного тракта в наушниках с подавлением шумов для разных конфигураций;

фиг.6 иллюстрирует пример передаточной функции амплитуды для системы подавления шумов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения; и

фиг.7 иллюстрирует пример системы подавления шумов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее описание сосредоточено на вариантах осуществления изобретения, применимых к системе подавления аудиошумов для наушников. Однако нужно будет принять во внимание, что изобретение не ограничивается этим применением, а может применяться ко многим другим прикладным задачам, включающим, например, подавление шумов для транспортных средств.

Фиг.1 иллюстрирует пример системы подавления шумов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. В конкретном примере система подавления шумов является системой подавления шумов для наушников. Нужно будет принять во внимание, что фиг.1 иллюстрирует типовые функциональные возможности для одного уха и что те же самые функциональные возможности можно реализовать для другого уха.

Система подавления шумов содержит преобразователь звука, который в конкретном примере является динамиком 101 наушников. Система, кроме того, содержит микрофон 103, который расположен близко к уху пользователя. В конкретном примере наушники могут быть полноразмерными наушниками, которые окружают ухо пользователя, и с установленным микрофоном, чтобы регистрировать звуковой сигнал в акустическом пространстве, образованном вокруг уха пользователя полноразмерными наушниками.

Цель системы подавления шумов - ослабить или нейтрализовать звук, воспринимаемый пользователем, и соответственно система стремится минимизировать сигнал ошибки e, измеренный микрофоном 103. Использование закрытых наушников, кроме того, может обеспечить пассивное ослабление шума, которое имеет тенденцию стать особенно эффективным на высоких частотах. Пример типичной пассивной передаточной функции для комплекта закрытых наушников показан на фиг.2. Кроме того, система активного подавления шумов из фиг.1 особенно подходит для подавления шума на низких частотах. Это достигается путем формирования противофазного сигнала для звукового сигнала и передачи этого сигнала в динамик 101 для излучения в акустическую среду, воспринимаемую пользователем. Таким образом, микрофон 103 регистрирует сигнал ошибки, который соответствует акустическому сочетанию аудиошума N, который нужно подавить, и сигналу подавления шумов, предоставленному динамиком 101.

Чтобы сформировать сигнал подавления шумов, система из фиг.1 содержит цепь обратной связи от выхода микрофона 103 до входа в динамик 101, посредством этого создавая замкнутый контур обратной связи.

В примере на фиг.1 контур обратной связи обычно реализуется в цифровой области и соответственно микрофон 103 соединяется с фильтром 105 защиты от наложения спектров (обычно включающим в себя малошумящий усилитель), который дополнительно соединяется с аналого-цифровым преобразователем 107.

Оцифрованный сигнал поступает в цифровую цепь 109 обратной связи, которая дополнительно соединяется с цифроаналоговым преобразователем 111. Результирующий аналоговый сигнал подается в задающую схему 113 (обычно включающую в себя усилитель мощности), которая соединяется с динамиком 101 и которая возбуждает динамик 101 для излучения сигнала подавления шумов.

В этой системе соответственно создается контур обратной связи, который включает в себя цепь 109 обратной связи и вторичный тракт, который содержит элементы, которые не являются частью цепи 109 обратной связи. Вторичный тракт соответственно содержит передаточную функцию, соответствующую объединенной передаточной функции компонентов контура обратной связи за исключением цепи 109 обратной связи. Поэтому передаточная функция вторичного тракта соответствует передаточной функции (разомкнутого контура) тракта от выхода цепи 109 обратной связи до входа цепи 109 обратной связи. В конкретном примере вторичный тракт содержит цифроаналоговый преобразователь 111, задающую схему 113, динамик 101, акустический тракт от динамика 101 к микрофону 103, фильтр 105 защиты от наложения спектров и аналого-цифровой преобразователь 107.

Система подавления шумов из фиг.1, кроме того, содержит функциональные возможности для динамической адаптации контура обратной связи в ответ на изменения в передаточной функции по меньшей мере для части вторичного тракта. Однако адаптация контура обратной связи ограничивается адаптацией усиления обратной связи и отсутствует адаптация какой-либо частотной характеристики (фазовой или амплитудной характеристики). Таким образом, в конкретном примере цепь 109 обратной связи содержит фильтр 115 подавления и переменное усиление 117.

Нужно будет принять во внимание, что в некоторых других вариантах осуществления переменное усиление 117 и фильтр 115 подавления могут быть реализованы вместе, например, путем достижения переменного усиления с помощью изменения коэффициентов фильтра, обеспечивающего фильтр подавления (для того, чтобы изменить усиление, но не частотную характеристику, например, все коэффициенты масштабируются одинаково). Кроме того, нужно будет принять во внимание, что в некоторых вариантах осуществления переменное усиление 117 и фильтр 115 подавления могут быть реализованы в виде отдельных функциональных элементов и могут располагаться по-разному в контуре обратной связи. Например, переменное усиление 117 может располагаться перед фильтром 115 подавления или, например, в аналоговой области (например, оно может быть реализовано как часть задающей схемы 113).

Фиг.3 иллюстрирует аналитическую модель системы из фиг.1. В модели суммирование звуков, выполненное микрофоном 103, представляется сумматором 301, тракт от микрофона к фильтру 115 подавления представляется первым фильтром 303 вторичного тракта (s1), фильтр 115 подавления представляется соответствующей характеристикой 305 фильтра, переменное усиление 117 - функцией 307 усиления, а часть вторичного тракта от переменного усиления 117 до микрофона 103 - вторым фильтром 309 вторичного тракта (s2).

В модели порядок элементов в цепи обратной связи может чередоваться, и соответственно первый фильтр 303 вторичного тракта (s1) и второй фильтр 309 вторичного тракта (s2) могут объединяться в единый фильтр 401 вторичного тракта (s=s1·s2), как показано на фиг.4.

Передаточную функцию замкнутого цикла E(f)/N(f) для шумового сигнала N можно соответственно определить как:

H ( f ) = E ( f ) N ( f ) = 1 1 G C ( f ) s 1 ( f ) s 2 ( f ) = 1 1 G C ( f ) s ( f )

Figure 00000001

или в цифровой области z-преобразования:

H ( z ) = E ( z ) N ( z ) = 1 1 G C ( z ) s 1 ( z ) s 2 ( z ) = 1 1 G C ( z ) s ( z )

Figure 00000002

Цель системы подавления шумов - предоставить результирующую передаточную функцию H(f) (или H(z)), которая ослабляет входящий сигнал насколько возможно (то есть приводя к как можно более слабому сигналу e, зарегистрированному микрофоном 103).

Автор данного изобретения убедился, что высокоэффективная адаптация контура обратной связи для компенсации изменений в передаточных функциях вторичного тракта и, в частности, в акустическом тракте от динамика 101 к микрофону 103 может достигаться без необходимости выполнять сложную адаптацию фильтра 115 подавления и особенно без необходимости какой-либо адаптации частотной характеристики этого фильтра. Таким образом используется неадаптируемый фильтр 115 подавления. Вместо сложной адаптации частотной характеристики фильтра подавления может использоваться изменение усиления с небольшой сложностью для обеспечения повышенной эффективности, сохраняя при этом небольшую сложность.

Система из фиг.1 содержит детектор 119 усиления, который выполнен с возможностью определения усиления по меньшей мере для части вторичного тракта в контуре обратной связи. В конкретном примере такое усиление вторичного тракта определяется для передаточной функции от выхода цепи 109 обратной связи до входа цепи 109 обратной связи, которое в конкретном примере соответствует усилению вторичного тракта от входа цифроаналогового преобразователя 111 до выхода аналого-цифрового преобразователя 107. Таким образом, в конкретном примере детектор 119 усиления соединяется с выходом аналого-цифрового преобразователя 107 и входом цифроаналогового преобразователя 111.

В этом примере усиление соответственно определяется для всего вторичного тракта, однако нужно будет принять во внимание, что в других вариантах осуществления усиление может определяться только для части вторичного тракта. Например, элементы, которые маловероятно повлияют на усиление или повлияют на него только статически, можно исключить из определения и можно соответственно проигнорировать или компенсировать. В наиболее типичных системах над изменениями передаточной функции для вторичного тракта будут преобладать изменения в акустическом тракте от динамика 101 к микрофону 103, и определенное усиление вторичного тракта во многих вариантах осуществления будет преимущественно определяться для части второго тракта, которая включает в себя этот акустический тракт.

В конкретном примере детектор 119 усиления может определить усиление путем измерения первого уровня сигнала x1 на выходе цепи 109 обратной связи и второго уровня сигнала x2 на входе цепи 109 обратной связи. Усиление вторичного тракта тогда может определяться как отношение между этими уровнями, то есть

g S P = x 2 x 1

Figure 00000003

Нужно будет принять во внимание, что такое определение может быть практически невозможным во многих вариантах осуществления. В частности, наличие шума N во входном сигнале в микрофон вместе с контуром обратной связи приведет к вышеупомянутому отношению, которое, вероятно, не является точным отражением усиления вторичного тракта. Таким образом, этот конкретный подход для определения усиления вторичного тракта может использоваться, в частности, в сценариях, в которых шумовой сигнал N можно удалить или компенсировать. Например, если система подавления шумов используется для подавления шума от источника шума, который можно выключить (например, машина, которую можно временно выключить), то это может выполняться временно, а вместо этого можно ввести известный шумовой сигнал, чтобы определить усиление вторичного тракта для текущей конфигурации наушников. В качестве другого примера второй микрофон (например, за пределами наушников) может использоваться для оценки шумового сигнала N, и эта оценка может использоваться для компенсации вклада от N во второй уровень сигнала x2.

Однако во многих примерах желательно, чтобы подавление шумов адаптировалось динамически и непрерывно для отражения динамических изменений во вторичном тракте и без необходимости специальных операций калибровки (например, выключения источника шума). Разные подходы, полезные для определения усиления вторичного тракта для таких примеров, будут описываться позднее.

Детектор 119 усиления дополнительно соединяется с регулятором 121 усиления, который дополнительно соединяется с переменным усилением 117. Регулятор 121 усиления принимает определенное усиление вторичного тракта и управляет усилением переменного усиления 117 в зависимости от усиления вторичного тракта.

В частности, регулятор 121 усиления может задать усиление у переменного усиления таким, что оно компенсирует отклонение усиления вторичного тракта от номинального значения. В частности, регулятор усиления может задать переменное усиление таким, что объединенное усиление в составе усиления вторичного тракта и переменного усиления является по существу постоянным. Например,

g V G = g N g S P

Figure 00000004

где gVG - усиление у переменного усиления 117, gN - номинальное усиление, а gSP - усиление вторичного тракта.

В других вариантах осуществления переменное усиление может определяться путем подходящего преобразования из усиления вторичного тракта. Преобразование может быть представлено справочной таблицей или может задаваться, например, функцией от x1 и x2.

Полезный подход по адаптации всего лишь усиления контура обратной связи без адаптации частотной характеристики на основе одного определенного усиления для (по меньшей мере части) вторичного тракта основывается на понимании автора изобретения, что типичные изменения вторичного тракта (и, в частности, акустического тракта) для разных конфигураций использования полностью относятся к обеспечению улучшенных характеристик производительности и стабильности без включения подробной частотной характеризации или адаптации.

Например, фиг.5 иллюстрирует примеры изменений в амплитудно-частотной характеристике, измеренной для вторичного тракта наушников с подавлением шумов для четырех разных конфигураций:

- Обычное использование.

- Наушники плотно прижаты к ушам пользователя.

- Наушники на столе (не используются).

- Небольшие утечки между наушниками и головой пользователя.

Как видно, имеются большие колебания частоты в амплитудной характеристике, особенно вплоть до примерно 2 кГц. Соответственно, эффективность подавления шумов может сильно зависеть от конкретной конфигурации и будет стремиться ухудшаться в различных конфигурациях. Кроме того, во всех конфигурациях должна обеспечиваться стабильность, и соответственно значительные ограничения налагаются на исполнение фильтра 115 подавления.

Например, проектирование и реализация фильтра 115 подавления, который подходит для всех четырех вторичных трактов из примера на фиг.5, может привести к значительному ухудшению в некоторых конфигурациях. Например, фиг.6 иллюстрирует результирующую передаточную функцию 601 амплитуды для H(f) для ситуации, где наушники плотно прижаты к голове пользователя. Амплитудная характеристика 601 объединяется с таковой у пассивной передаточной функции наушников (соответствующей кривой 603 на фиг.6). Как видно, существенное улучшение достигается для нижних частот, но на частотах около 800 Гц и выше получается значительное усиление, посредством этого приводя к усилению шума на этих слышимых частотах.

Однако фиг.5 указывает, что изменения во вторичном тракте обладают сильной корреляцией, а именно, что, несмотря на то, что усиление может меняться, форма кривых относительно сходная. Этот эффект используется в системе из фиг.1, чтобы обеспечить компенсацию только на основе усиления в контуре обратной связи, приводящую к значительно усиленной эффективности подавления шумов как из-за уменьшенных функциональных изменений в результирующей передаточной функции H(f), так и благодаря увеличенной свободе в оптимизации фильтра 115 подавления.

Фиг.7 иллюстрирует пример системы из фиг.1, в которой усиление вторичного тракта измеряется путем введения тестового сигнала и измерения уровней сигналов для введенного тестового сигнала. В примере система содержит генератор 701 сигналов, который формирует тестовый сигнал, который добавляется в контур обратной связи между переменным усилением 117 и цифроаналоговым преобразователем 111 с помощью блока объединения, которым является, в частности, блок 703 суммирования.

Таким образом, система вводит тестовый сигнал, и детектор 119 усиления может быть выполнен с возможностью определения уровня сигнала для этого тестового сигнала на выходе блока 703 суммирования x1 и на входе фильтра 115 подавления x2. Усиление вторичного тракта тогда может формироваться в виде отношения между этими значениями. Нужно будет принять во внимание, что в других примерах сигналы в других местах в контуре обратной связи могут измеряться и использоваться для определения усиления вторичного тракта. Например, элементы, которые обладают постоянным усилением, могут не включаться в измерения.

Детектор 119 усиления в некоторых вариантах осуществления может просто измерять уровни сигналов у сигналов x1 и x2. Например, если тестовый сигнал значительно больше, чем любой вклад от шумового сигнала N, то непосредственно измеренные уровни сигналов могут считаться по существу такими же, как уровни сигналов у составляющих сигнала, относящихся к тестовому сигналу.

Однако в других вариантах осуществления измерения могут быть направлены, в частности, на определение уровней сигналов для составляющих сигнала, которые соответствуют тестовому сигналу (происходят из него). Например, тестовый сигнал может быть псевдошумовым сигналом, который известен детектору 119 усиления. Соответственно, детектор усиления может сопоставить сигналы x1 и x2 с известной псевдошумовой последовательностью и может использовать корреляционное значение в качестве оценки уровня сигнала для составляющих сигнала в x1 и x2, которые обусловлены введенным тестовым сигналом.

Использование введенного сигнала во многих сценариях может обеспечить улучшенное и упрощенное определение усиления вторичного тракта. Например, в сценариях, в которых нельзя выключить источник шума или он изолирован от акустического тракта от динамика 101 к микрофону 103, ввод сигнала может позволить точно определить усиление вторичного тракта путем введения тестового сигнала, который, например, значительно сильнее шумового сигнала N.

Тестовый сигнал, в частности, может быть узкополосным сигналом. Более того, автор изобретения убедился, что точная адаптация системы подавления шумов может достигаться путем простого регулирования усиления контура обратной связи на основе усиления вторичного тракта, оцененного в узкой полосе пропускания. Таким образом, путем введения тестового сигнала, который имеет узкую полосу пропускания, усиление вторичного тракта, определенное только для этой небольшой полосы пропускания, расширяется, чтобы обеспечить компенсацию усиления, которая постоянна для всего частотного диапазона.

Использование тестового сигнала с узкой полосой пропускания может использоваться для снижения воспринимаемости тестового сигнала пользователем. На самом деле тестовый сигнал может иметь полосу пропускания по уровню 3 дБ не более 10 Гц (то есть полоса пропускания, заданная спектральной плотностью сигнала, уменьшаемой на 3дБ, равна 10 Гц или меньше). В частности, подходящая производительность может достигаться с использованием однотонального сигнала (синусоиды), что может реально облегчить определение и измерение уровня сигнала у составляющей тестового сигнала. В частности, детектор 119 усиления может просто выполнить дискретное преобразование Фурье над измеренными сигналами x1 и x2 и определить уровень сигнала из величины элемента (элементов) дискретизации, соответствующих частоте тестового сигнала. В качестве альтернативы (или эквивалентно) детектор 119 усиления может сопоставить измеренные сигналы с синусоидой (соответствующей синусоидальному или косинусоидальному сигналу), имеющей такую же частоту, что и тестовый сигнал (и, в частности, может сопоставить измеренные сигналы непосредственно с цифровым тестовым сигналом путем выравнивания тайминга/фазы у микрофонного сигнала с тестовым сигналом и измерения корреляции). В качестве другого примера комплексные значения для синусоиды на тестовой частоте (соответствующие коэффициентам соответствующей строки в матрице DFT) можно сопоставить с микрофонным сигналом и определить результирующую величину. Кроме того, использование синусоиды может упростить формирование тестового сигнала.

Кроме того, узкополосный тестовый сигнал формируется в виде низкочастотного сигнала. В частности, центральная частота тестового сигнала выбирается имеющей центральную частоту в интервале от 10 Гц до 40 Гц (включаются оба значения). Это обеспечивает очень выгодный компромисс, так как позволяет определять показательное усиление для характеристики вторичного тракта обычно вплоть до по меньшей мере 2 кГц на основе одного узкополосного сигнала. Кроме того, в частотном диапазоне предоставляется низкая частота, которую нелегко воспринять слушателю, и соответственно устраняется или уменьшается любое неудобство для пользователя. Также это достигается наряду с разрешением присоединения тестового сигнала на всем акустическом тракте от динамика 101 к микрофону 103. Другими словами, частота является достаточно высокой, чтобы типичные динамики, например, для наушников могли излучать сигнал с приемлемыми уровнями сигналов.

В конкретном примере используется тестовый сигнал, состоящий из одного тона между 15 Гц и 25 Гц (включаются оба значения), с типичной частотой около 20 Гц. Таким образом, подход использует понимание того, что если усиление вторичного тракта известно для одной частоты ниже 2 кГц, то соответствующее усиление вторичного тракта для частот вплоть до 2 кГц известно с достаточной точностью, чтобы обеспечить повышенную эффективность путем выполнения простой адаптации усиления. Таким образом, в контур обратной связи добавляется синусоида с частотой, при которой человеческое ухо невосприимчиво (при условии, что амплитуда не слишком большая), и результирующие уровни сигналов измеряются и используются для оценки усилений вторичного тракта.

Нужно будет принять во внимание, что если шумовой сигнал N не равен нулю, то вклад шумового сигнала N в уровни сигналов x1 и x2 будет влиять на определенное усиление вторичного тракта. Для узкополосного тестового сигнала измеренные сигналы x1 и x2 могут фильтроваться по полосе пропускания (например, используя дискретное преобразование Фурье или путем сопоставления сигналов с тестовым сигналом) с помощью детектора 119 усиления и вклад составляющих сигнала в шумовом сигнале N в этой полосе пропускания может влиять на определенное усиление вторичного тракта.

Однако вклад можно уменьшить до приемлемых или даже незначительных уровней путем обеспечения того, что тестовый сигнал в заданной полосе пропускания обладает уровнем сигнала значительно выше, чем вклад от шумового сигнала N. Например, уровень сигнала для введенного тестового сигнала может быть установлен на уровне, который гораздо выше типичного уровня шума окружающей среды в полосе пропускания, в которой измеряется тестовый сигнал. Кроме того, при использовании узкополосного сигнала вклад тестового сигнала над шумом окружающей среды должен преобладать только в очень небольшой полосе пропускания, которая, кроме того, может выбираться вне частотного диапазона, который обычно является воспринимаемым для пользователя.

В некоторых вариантах осуществления уровень сигнала у тестового сигнала может динамически адаптироваться в зависимости от соответствующего уровня сигнала для шума окружающей среды.

В частности, детектор 119 усиления может сначала измерить уровень сигнала в точке, где вводится тестовый сигнал, но при отсутствии тестового сигнала. Например, детектор 119 усиления может выключить генератор 701 тестового сигнала и перейти к измерению уровня сигнала для составляющей сигнала x1, которая соответствует тестовому сигналу, то есть в конкретном примере он может перейти к измерению уровня сигнала в узкой полосе пропускания, используемой для измерения вклада тестового сигнала в x1. Уровень сигнала у тестового сигнала тогда может определяться в зависимости от этого измеренного уровня сигнала. В частности, уровень сигнала может быть установлен значительно выше, например по меньшей мере в десять раз выше измеренного уровня при отсутствии тестового сигнала. Это будет гарантировать, что детектор 119 усиления преимущественно определяет уровни сигналов у составляющих тестового сигнала и что эти составляющие преобладают над вкладом от шума окружающей среды N в определенной полосе пропускания. Кроме того, так как эта полоса пропускания находится вне частотного диапазона, который является слышимым для слушателя, добавление сильного тестового сигнала не ухудшает (неприемлемо) восприятие пользователем.

В некоторых вариантах осуществления шум окружающей среды может использоваться для маскирования тестового сигнала и уровень тестового сигнала можно увеличить для большей точности. Например, может определяться частотный спектр у шума окружающей среды, и эффект маскировки, соответствующий этому спектру, может использоваться для задания характеристики тестового сигнала. Например, уровень сигнала можно установить на уровне, который значительно выше уровня шума окружающей среды на той частоте, но который по-прежнему маскируется, например высокоуровневой составляющей шума окружающей среды на близкой частоте. В некоторых вариантах осуществления частота тестового сигнала дополнительно может выбираться для попадания в область с низким шумом окружающей среды, но с сильным эффектом маскировки. Таким образом, может определяться характеристика маскирования у шума окружающей среды, и характеристика тестового сигнала может быть установлена в ответ на эту характеристику (например, уровень сигнала и/или частота).

В примере на фиг.7 усиление вторичного тракта определяется путем измерения сигналов контура до и после (части) вторичного тракта, для которого нужно определить усиление. Нужно будет принять во внимание, что из-за влияния контура обратной связи на введенный тестовый сигнал обычно недостаточно основывать усиление вторичного тракта просто на сравнении одного измеренного уровня сигнала в контуре обратной связи и уровня сигнала у введенного тестового сигнала (то есть известного уровня сигнала на выходе генератора 701 тестового сигнала, подаваемого в блок 703 суммирования).

Однако в некоторых вариантах осуществления уровень сигнала для сигнала x1 может определяться из уровня сигнала у тестового сигнала, а не путем специального измерения любого сигнала контура. В частности, тестовый сигнал может выбираться таким, что он значительно ослабляется фильтром 115 подавления. Ослабление составляющей сигнала на входе в неадаптивный фильтр 115 подавления, которое происходит от наличия тестового сигнала, может составлять, в частности, 6 дБ или больше (например, в некоторых вариантах осуществления сигнал может ослабляться предпочтительно на 10 дБ или даже на 20 дБ).

Таким образом, система может быть спроектирована так, что тестовый сигнал попадает в полосу затухания фильтра 115 подавления. Например, 90% или больше тестового сигнала может находиться вне полосы пропускания фильтра 115 подавления, где полоса пропускания задается как полоса пропускания, в которой усиление фильтра 115 подавления находится в пределах примерно 7дБ максимального усиления фильтра 115 подавления. Таким образом, составляющая тестового сигнала будет ослабляться примерно на 6 дБ фильтром 115 подавления (во многих сценариях могут использоваться даже более высокие значения, например ослабление на 10-20 дБ). В результате над вкладом в x1 (в рамках полосы пропускания тестового сигнала) преобладает вклад от генератора 701 тестового сигнала при малом и во многих сценариях незначительном вкладе от цепи 109 обратной связи. По существу этот сценарий соответствует системе, в которой фильтр 115 подавления ослабляет (или даже блокирует) сигнал обратной связи для тестового сигнала, так что система в сущности соответствует конфигурации без контура обратной связи для тестового сигнала.

Таким образом, в таком варианте осуществления уровень сигнала у сигнала x1 в соответствующей узкой полосе пропускания (приблизительно) такой же, как и уровень сигнала у тестового сигнала. Таким образом, в таких вариантах осуществления детектор 119 усиления может непосредственно использовать настройку уровня сигнала для тестового сигнала при определении усиления вторичного тракта.

В некоторых системах громкоговоритель 101 также может использоваться для предоставления пользовательского звукового сигнала пользователю. Например, пользователь может слушать музыку с использованием наушников. В таких системах пользовательский звуковой сигнал объединяется с сигналом контура обратной связи (например, на входе в цифроаналоговый преобразователь 111), а сигнал ошибки от микрофона 103 компенсируется путем вычитания вклада, соответствующего предполагаемому пользовательскому звуковому сигналу, зарегистрированному микрофоном 103. В таких системах музыкальный сигнал может использоваться для определения усиления вторичного тракта, и, в частности, значения сигнала x1 и x2 могут измеряться и сопоставляться с пользовательским звуковым сигналом (при этом x2 измеряется перед компенсацией предполагаемого пользовательского звукового сигнала). Таким образом, в таких примерах пользовательский звуковой сигнал также может использоваться в качестве тестового сигнала. Другими словами, в некоторых примерах тестовый сигнал может быть пользовательским звуковым сигналом.

Нужно будет принять во внимание, что вышеприведенное описание для ясности описало варианты осуществления изобретения со ссылкой на разные функциональные блоки и процессоры. Однако станет очевидно, что может использоваться любое подходящее распределение функциональных возможностей между разными функциональными блоками или процессорами без приуменьшения изобретения. Например, функциональные возможности, проиллюстрированные как выполняемые отдельными процессорами или контроллерами, могут выполняться одним процессором или контроллером. Поэтому ссылки на конкретные функциональные блоки нужно рассматривать только в качестве ссылок на подходящее средство для обеспечения описанных функциональных возможностей, а не указания на строгую логическую или физическую структуру или организацию.

Изобретение может быть реализовано в любой подходящей форме, включая аппаратные средства, программное обеспечение, микропрограммное обеспечение или любое их сочетание. Изобретение при желании может быть реализовано, по меньшей мере частично, в виде компьютерного программного обеспечения, выполняемого на одном или нескольких процессорах данных и/или цифровых процессорах сигналов. Элементы и компоненты из варианта осуществления изобретения могут быть физически, функционально и логически реализованы любым подходящим способом. В действительности функциональные возможности могут быть реализованы в одном модуле, во множестве модулей или как часть других функциональных модулей. По существу изобретение может быть реализовано в одном модуле или может быть физически и функционально распределено между разными модулями и процессорами.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к некоторым вариантам осуществления, оно не предназначено, чтобы ограничиваться конкретной формой, изложенной в этом документе. Наоборот, объем настоящего изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения. Более того, хотя признак может казаться описанным по отношению к конкретным вариантам осуществления, специалист в данной области техники признал бы, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут объединяться в соответствии с изобретением. В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов.

Кроме того, хотя и не перечислено отдельно, множество средств, элементов или этапов способа могут быть реализованы, например, одиночным модулем или процессором. Более того, хотя отдельные признаки могут включаться в разные пункты формулы изобретения, они могут по возможности выгодно объединяться, и включение в разные пункты формулы не подразумевает, что сочетание признаков не является осуществимым и/или выгодным. Также включение признака в одну категорию пунктов формулы не подразумевает ограничение этой категорией, а скорее указывает, что при необходимости признак в равной степени применим к другим категориям пунктов формулы. Кроме того, порядок признаков в формуле изобретения не подразумевает никакого конкретного порядка, в котором должны обрабатываться признаки, и, в частности, порядок отдельных этапов в пункте формулы изобретения на способ не подразумевает, что этапы должны выполняться в этом порядке. Скорее, этапы могут выполняться в любом подходящем порядке. К тому же единичные ссылки не исключают множественности. Таким образом, ссылки на "первый", "второй" и т.д. не препятствуют множественности. Ссылочные позиции в формуле изобретения предоставляются лишь в качестве поясняющего примера и не должны толковаться как ограничивающие объем формулы изобретения каким-либо образом.

Claims (15)

1. Система подавления шумов, содержащая:
микрофон, выполненный с возможностью формирования первого сигнала, представляющего звук в аудиосреде;
преобразователь звука для излучения второго сигнала, представляющего аудио для подавления звука в аудиосреде;
цифровую схему обратной связи, выполненную с возможностью подключения микрофона к преобразователю звука, приема первого сигнала и формирования управляющего сигнала для преобразователя звука, причем цифровая схема обратной связи содержит
неадаптивный фильтр подавления, подключенный к микрофону, и переменное усиление, подключенное между неадаптивным фильтром подавления и преобразователем звука, причем микрофон, преобразователь звука и цифровая схема обратной связи образуют контур обратной связи;
детектор усиления, соединенный с входом и выходом цифровой схемы обратной связи для определения первого усиления для вторичного тракта контура обратной связи, причем вторичный тракт не включает в себя цифровую схему обратной связи; и
блок настройки усиления для регулирования усиления у переменного усиления в ответ на первое усиление.
2. Система подавления шумов по п.1, дополнительно содержащая сумматор, соединенный с генератором сигналов для введения тестового сигнала в контур обратной связи, причем детектор усиления выполнен с возможностью определения первого уровня сигнала, соответствующего тестовому сигналу на входе вторичного тракта, второго уровня сигнала, соответствующего тестовому сигналу на выходе вторичного тракта, и первого усиления в ответ на первый уровень сигнала и второй уровень сигнала.
3. Система подавления шумов по п.2, в которой выход вторичного тракта соответствует по меньшей мере одному из входа переменного усиления и входа неадаптивного фильтра подавления.
4. Система подавления шумов по п.2, в которой детектор усиления дополнительно выполнен с возможностью определения первого уровня сигнала в ответ на уровень сигнала у тестового сигнала и без измерения сигнала контура обратной связи.
5. Система подавления шумов по п.2, в которой тестовый сигнал является узкополосным сигналом, имеющим полосу пропускания по уровню 3 дБ менее 10 Гц.
6. Система подавления шумов по п.2, в которой тестовый сигнал по существу является синусоидой.
7. Система подавления шумов по п.2, в которой тестовый сигнал имеет центральную частоту в интервале от 10 Гц до 40 Гц.
8. Система подавления шумов по п.2, в которой тестовый сигнал является шумовым сигналом.
9. Система подавления шумов по п.2, в которой детектор усиления дополнительно выполнен с возможностью:
измерения третьего уровня сигнала для сигнала, соответствующего входу вторичного тракта при отсутствии тестового сигнала; и
настройки уровня сигнала у тестового сигнала в ответ на третий уровень сигнала.
10. Система подавления шумов по п.2, в которой ослабление составляющей сигнала, соответствующей тестовому сигналу, посредством неадаптивного фильтра подавления составляет по меньшей мере 6 дБ.
11. Система подавления шумов по п.1, в которой преобразователь сигнала выполнен с возможностью подачи пользовательского аудиосигнала пользователю, и детектор усиления выполнен с возможностью определения первого уровня сигнала, соответствующего пользовательскому аудиосигналу на входе вторичного тракта, второго уровня сигнала, соответствующего пользовательскому аудиосигналу на выходе вторичного тракта; и первого усиления в ответ на первый уровень сигнала и второй уровень сигнала.
12. Система подавления шумов по п.1, в которой блок настройки усиления выполнен с возможностью задания второго усиления у переменного усиления таким образом, что объединенное усиление первого усиления и второго усиления имеет заранее установленное значение.
13. Система подавления шумов по п.1, в которой вторичный тракт содержит акустический тракт от преобразователя звука к микрофону.
14. Система подавления шумов по п.1, в которой вторичный тракт содержит по меньшей мере один из аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя.
15. Способ работы системы подавления шумов, содержащий этапы, на которых:
регистрируют в микрофоне первый сигнал, представляющий звук в аудиосреде;
излучают посредством преобразователя звука второй сигнал, представляющий аудио для подавления звука в аудиосреде;
генерируют управляющий сигнал для преобразователя звука посредством цифровой схемы, выполненной с возможностью подключения микрофона к преобразователю звука на основании первого сигнала, причем указанная генерация управляющего сигнала содержит неадаптивную фильтрацию подавления с последующей регулировкой усиления;
определяют первое усиление для вторичного тракта контура обратной связи, причем контур обратной связи содержит микрофон, преобразователь звука и цифровую схему обратной связи, причем вторичный тракт не включает в себя цифровую схему обратной связи;
настраивают усиление в ответ на первое усиление.
RU2011129656/28A 2008-12-18 2009-12-11 Активное подавление аудиошумов RU2545384C2 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08172126.8 2008-12-18
EP08172126 2008-12-18
PCT/IB2009/055686 WO2010070561A1 (en) 2008-12-18 2009-12-11 Active audio noise cancelling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011129656A RU2011129656A (ru) 2013-01-27
RU2545384C2 true RU2545384C2 (ru) 2015-03-27

Family

ID=42035923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011129656/28A RU2545384C2 (ru) 2008-12-18 2009-12-11 Активное подавление аудиошумов

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8948410B2 (ru)
EP (1) EP2380163B1 (ru)
JP (1) JP5709760B2 (ru)
KR (1) KR101625361B1 (ru)
CN (1) CN102257560B (ru)
RU (1) RU2545384C2 (ru)
TR (1) TR201905080T4 (ru)
WO (1) WO2010070561A1 (ru)

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101909432B1 (ko) 2010-12-03 2018-10-18 씨러스 로직 인코포레이티드 개인용 오디오 디바이스에서 적응형 잡음 제거기의 실수 제어
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
JP2012169828A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Sony Corp 音声信号出力装置、スピーカ装置、音声信号出力方法
US9325821B1 (en) * 2011-09-30 2016-04-26 Cirrus Logic, Inc. Sidetone management in an adaptive noise canceling (ANC) system including secondary path modeling
US9214150B2 (en) 2011-06-03 2015-12-15 Cirrus Logic, Inc. Continuous adaptation of secondary path adaptive response in noise-canceling personal audio devices
US9318094B2 (en) 2011-06-03 2016-04-19 Cirrus Logic, Inc. Adaptive noise canceling architecture for a personal audio device
US8848936B2 (en) 2011-06-03 2014-09-30 Cirrus Logic, Inc. Speaker damage prevention in adaptive noise-canceling personal audio devices
US8948407B2 (en) 2011-06-03 2015-02-03 Cirrus Logic, Inc. Bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
US9824677B2 (en) 2011-06-03 2017-11-21 Cirrus Logic, Inc. Bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation (ANC)
US8958571B2 (en) 2011-06-03 2015-02-17 Cirrus Logic, Inc. MIC covering detection in personal audio devices
US9076431B2 (en) 2011-06-03 2015-07-07 Cirrus Logic, Inc. Filter architecture for an adaptive noise canceler in a personal audio device
FR2983026A1 (fr) * 2011-11-22 2013-05-24 Parrot Casque audio a controle actif de bruit de type non-adaptatif, pour l'ecoute d'une source musicale audio et/ou pour des fonctions de telephonie "mains-libres"
US9142205B2 (en) 2012-04-26 2015-09-22 Cirrus Logic, Inc. Leakage-modeling adaptive noise canceling for earspeakers
US9014387B2 (en) 2012-04-26 2015-04-21 Cirrus Logic, Inc. Coordinated control of adaptive noise cancellation (ANC) among earspeaker channels
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
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
US9076427B2 (en) * 2012-05-10 2015-07-07 Cirrus Logic, Inc. Error-signal content controlled adaptation of secondary and leakage path models in noise-canceling personal audio devices
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)
US9129586B2 (en) 2012-09-10 2015-09-08 Apple Inc. Prevention of ANC instability in the presence of low frequency noise
US9532139B1 (en) 2012-09-14 2016-12-27 Cirrus Logic, Inc. Dual-microphone frequency amplitude response self-calibration
CN103905959A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 上海航空电器有限公司 基于飞行员耳机的有源噪声控制装置
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
US9106989B2 (en) 2013-03-13 2015-08-11 Cirrus Logic, Inc. Adaptive-noise canceling (ANC) effectiveness estimation and correction in a personal audio device
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
US9066176B2 (en) 2013-04-15 2015-06-23 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for adaptive noise cancellation including dynamic bias of coefficients of an adaptive noise cancellation system
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
US9478210B2 (en) 2013-04-17 2016-10-25 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for hybrid adaptive noise cancellation
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
CN105453169A (zh) * 2013-08-12 2016-03-30 美国亚德诺半导体公司 噪声消除的系统和方法
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
US9402132B2 (en) 2013-10-14 2016-07-26 Qualcomm Incorporated Limiting active noise cancellation output
US10382864B2 (en) 2013-12-10 2019-08-13 Cirrus Logic, Inc. Systems and methods for providing adaptive playback equalization in an audio device
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
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
US20150248879A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Texas Instruments Incorporated Method and system for configuring an active noise cancellation unit
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
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
CN105049979B (zh) * 2015-08-11 2018-03-13 青岛歌尔声学科技有限公司 提高反馈型有源降噪耳机降噪量的方法及有源降噪耳机
JP2018530940A (ja) 2015-08-20 2018-10-18 シーラス ロジック インターナショナル セミコンダクター リミテッド 固定応答フィルタによって部分的に提供されるフィードバック応答を有するフィードバック適応雑音消去(anc)コントローラおよび方法
US9578415B1 (en) 2015-08-21 2017-02-21 Cirrus Logic, Inc. Hybrid adaptive noise cancellation system with filtered error microphone signal
US9773491B2 (en) * 2015-09-16 2017-09-26 Bose Corporation Estimating secondary path magnitude in active noise control
US9923550B2 (en) 2015-09-16 2018-03-20 Bose Corporation Estimating secondary path phase in active noise control
KR101744749B1 (ko) * 2015-10-20 2017-06-08 현대자동차주식회사 소음 측정 장치, 및 소음 측정 방법
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
US10383769B1 (en) * 2016-03-30 2019-08-20 Juanita Miller Eye cover with audio transmitter
CN107240404A (zh) * 2017-06-08 2017-10-10 福建省电力勘测设计院 用于预制舱式变电站的降噪方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU349011A1 (ru) * Арм нский научно исследовательский институт стройматериалов Устройство для подавления шума
WO1999031956A3 (en) * 1997-12-19 1999-11-11 Lsi Logic Corp Automated servo gain adjustment using fourier transform
US6278786B1 (en) * 1997-07-29 2001-08-21 Telex Communications, Inc. Active noise cancellation aircraft headset system
US20050207585A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Markus Christoph Active noise tuning system
EP1453358B1 (de) * 2003-02-27 2007-09-05 Siemens Audiologische Technik GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Einstellung eines Hörgeräts
US20070217619A1 (en) * 2003-09-26 2007-09-20 Velodyne Acoustics, Inc. Adjustable speaker systems and methods

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE435783B (sv) 1983-03-23 1984-10-22 Brio Toy Ab Plugg for hopsettning av leksakselement
GB8328997D0 (en) 1983-10-31 1983-11-30 Secr Defence Active noise reduction
GB8506860D0 (en) 1985-03-16 1985-04-17 Plessey Co Plc Noise reduction arrangements
US5175698A (en) 1990-07-23 1992-12-29 Dz Company Method and system for transfer function measurement
JPH0511777A (ja) * 1991-06-28 1993-01-22 Honda Motor Co Ltd 能動騒音制御方法
JP2882170B2 (ja) * 1992-03-19 1999-04-12 日産自動車株式会社 能動型騒音制御装置
JP3209466B2 (ja) 1993-03-15 2001-09-17 日本電信電話株式会社 分光方法及び分光装置
ES2281160T3 (es) 1993-06-23 2007-09-16 Noise Cancellation Technologies, Inc. Sistema de anulacion de ruido activo de ganancia variable con deteccion de ruido residual mejorada.
US6594365B1 (en) * 1998-11-18 2003-07-15 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Acoustic system identification using acoustic masking
JP4524242B2 (ja) 2005-10-14 2010-08-11 シャープ株式会社 騒音キャンセルヘッドフォン、及びそのばらつき調整方法
JP4887060B2 (ja) 2006-03-07 2012-02-29 シャープ株式会社 騒音キャンセルヘッドフォン
JP5007561B2 (ja) * 2006-12-27 2012-08-22 ソニー株式会社 ノイズ低減装置、ノイズ低減方法、ノイズ低減処理用プログラム、ノイズ低減音声出力装置およびノイズ低減音声出力方法
JP4569576B2 (ja) * 2007-01-18 2010-10-27 ヤマハ株式会社 音響測定装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU349011A1 (ru) * Арм нский научно исследовательский институт стройматериалов Устройство для подавления шума
US6278786B1 (en) * 1997-07-29 2001-08-21 Telex Communications, Inc. Active noise cancellation aircraft headset system
WO1999031956A3 (en) * 1997-12-19 1999-11-11 Lsi Logic Corp Automated servo gain adjustment using fourier transform
EP1453358B1 (de) * 2003-02-27 2007-09-05 Siemens Audiologische Technik GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Einstellung eines Hörgeräts
US20070217619A1 (en) * 2003-09-26 2007-09-20 Velodyne Acoustics, Inc. Adjustable speaker systems and methods
US20050207585A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-22 Markus Christoph Active noise tuning system

Also Published As

Publication number Publication date
KR101625361B1 (ko) 2016-05-30
TR201905080T4 (tr) 2019-05-21
EP2380163A1 (en) 2011-10-26
US8948410B2 (en) 2015-02-03
US20110249826A1 (en) 2011-10-13
JP2012513035A (ja) 2012-06-07
RU2011129656A (ru) 2013-01-27
CN102257560B (zh) 2013-11-20
EP2380163B1 (en) 2019-02-20
CN102257560A (zh) 2011-11-23
JP5709760B2 (ja) 2015-04-30
WO2010070561A1 (en) 2010-06-24
KR20110110775A (ko) 2011-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103597540B (zh) 个人音频设备中耳朵耦合检测以及噪声消除中的自适应响应的调节
Kuo et al. Active noise control system for headphone applications
JP6042420B2 (ja) 適合的ノイズキャンセレーション(anc)を有するパーソナルオーディオデバイスにおける帯域制限アンチノイズ
CN104751839B (zh) 具有低速率仿真的噪声消除系统
EP1312162B1 (en) Voice enhancement system
JP5937611B2 (ja) パーソナルオーディオデバイスにおける適応ノイズキャンセラの監視制御
DE602004004242T2 (de) System und Verfahren zur Verbesserung eines Audiosignals
US8355512B2 (en) Active noise reduction adaptive filter leakage adjusting
US8903101B2 (en) Active noise reduction system
US5251263A (en) Adaptive noise cancellation and speech enhancement system and apparatus therefor
CN1193644C (zh) 用频谱减少来降低双送话器信号噪声的系统和方法
Harrison et al. A new application of adaptive noise cancellation
JP4697267B2 (ja) ハウリング検出装置およびハウリング検出方法
US20080063229A1 (en) Band-limited adaptive feedback canceller for hearing aids
US20100105447A1 (en) Ambient noise reduction
EP2237573A1 (en) Adaptive feedback cancellation method and apparatus therefor
JP5762956B2 (ja) ヌル処理雑音除去を利用した雑音抑制を提供するシステム及び方法
CN102461206B (zh) 便携式通信设备和其中处理信号的方法
US10219071B2 (en) Systems and methods for bandlimiting anti-noise in personal audio devices having adaptive noise cancellation
US20110150257A1 (en) Adaptive feedback cancellation based on inserted and/or intrinsic characteristics and matched retrieval
US20070223733A1 (en) Ambient Noise Sound Level Compensation
EP3081006B1 (en) Systems and methods for providing adaptive playback equalization in an audio device
EP1216598B1 (en) Audio signal processing
JP2016519906A (ja) オーディオ・ヘッドセット用のマルチモード適応雑音消去のためのシステム及び方法
US20110293103A1 (en) Systems, methods, devices, apparatus, and computer program products for audio equalization