TWI805114B - 低延遲混合式降噪系統 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種低延遲混合式降噪系統，包括基準音訊接收裝置、誤差音訊接收裝置、音訊輸出裝置、以及音訊處理裝置。該音訊處理裝置包括一前饋降噪濾波模組、一反饋降噪濾波模組、一混合器。其中該前饋降噪濾波模組包括前饋最小均方濾波器、短階數有限脈衝響應濾波器、以及1至N階雙二階濾波器，該1至N階雙二階濾波器設置於該短階數有限脈衝響應濾波器的輸入將接收到的該基準音源訊號進行低延時濾波並輸出至該短階數有限脈衝響應濾波器以經由該短階數有限脈衝響應濾波器輸出前饋降噪訊號。

Description

低延遲混合式降噪系統
本發明有關於一種低延遲混合式降噪系統，尤指一種同時具低延遲及高效能效果的低延遲混合式降噪系統。
傳統的混合式主動雜訊控制(Active Noise Control, ANC)在面臨系統的群組延遲(group delay)時會和有限脈衝響應濾波器(Finite impulse response filter)的階數成正比的影響，在階數(taps)較大的時候會影響消噪的性能以及效能。
因此有進一步的作法是將前饋降噪電路(Feed Forward, FF)改成通過無限脈衝響應濾波器(Infinite impulse response filter)來實現，所述的作法是犧牲一部分的自適應作法，降低延時並提高效能。然而無限脈衝響應濾波器的作法，基於無限脈衝響應濾波器自身的穩定性，較難對係數做適應性修正，造成即便效能增加了，自適應的效果不佳會讓性能無法更進一步提升。
本發明的主要目的，在於提供一種低延遲混合式降噪系統，包括一基準音訊接收裝置、一誤差音訊接收裝置、一音訊輸出裝置、以及一音訊處理裝置。該基準音訊接收裝置接收一基準音源並依據該基準音源輸出一基準音源訊號。該誤差音訊接收裝置接收一誤差音源並依據該誤差音源輸出一誤差音源訊號。該音訊輸出裝置依據所接收到的音訊訊號輸出聲音。該音訊處理裝置連接至該基準音訊接收裝置、該誤差音訊接收裝置、以及該音訊輸出裝置。該音訊處理裝置包括一前饋降噪濾波模組、一反饋降噪濾波模組、一混合器。該前饋降噪濾波模組係將該基準音訊接收裝置接收到的該基準音源訊號經由前饋降噪後獲得一前饋降噪訊號，該反饋降噪濾波模組係將該誤差音訊接收裝置接收到的該誤差音源訊號經由反饋降噪後獲得一反饋降噪訊號，並將該前饋降噪訊號及該反饋降噪訊號傳送至該混合器進行混波，並將混波後的降噪訊號輸出至該音訊輸出裝置。其中，該前饋降噪濾波模組包括前饋最小均方濾波器、短階數有限脈衝響應濾波器、以及1至N階雙二階濾波器，該前饋最小均方濾波器依據所接收到的該基準音源訊號與誤差音源訊號更新該短階數有限脈衝響應濾波器的權係數，該雙二階濾波器將接收到的該基準音源訊號進行低延時濾波並輸出至該短階數有限脈衝響應濾波器，該短階數有限脈衝響應濾波器依據更新後的權係數將該基準音源訊號進行自適應調變以輸出該前饋降噪訊號。
是以，本發明比起傳統混合式主動雜訊控制而言，除了可以有效的降低群組延遲的問題，且更進一步地可以提升降噪的性能及效能，此外，基於處理系統延時的問題時更進一步提升了彈性。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。
本發明可實施於包括有線頭戴式耳機、智慧型電話手機、無線耳機或其他頭部佩戴式音訊裝置的個人收聽系統中之降噪裝置或降噪控制器；或是其它實施例中，實施於一定空間之有限隔音系統例如隔音室、飛航器、宇航器、電器產品或其他類此的裝置或設備，於本發明中不予以限制。
於本發明中所述的「裝置」、「器」、「模組」及其對應執行的功能，可以由單一晶片或複數個晶片的組合協同執行，該等晶片配置的數量非屬本發明所欲限定的範圍。此外，所述的晶片可以為但不限定於處理器（Processor）、中央處理器（Central Processing Unit, CPU）、微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor, DSP）、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits, ASIC） 、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device, PLD）等裝置的組合，於本發明中不予以限制。本發明另一實施例中，該「裝置」、「器」、「模組」或其組合可以為裝置（例如行動裝置、穿戴式裝置）內建的晶片、或是為整合或分離於裝置本體的晶片所構成，該等變化非屬本發明所欲限制的範圍。
以下針對本發明的其中一實施例進行說明，請一併參閱「圖1」及「圖2」，為本發明低延遲混合式降噪系統的方塊示意圖(一)及方塊示意圖(二)，如圖所示。
本實施例揭示低延遲混合式降噪系統100主要包括基準音訊接收裝置10、誤差音訊接收裝置20、音訊輸出裝置30、以及音訊處理裝置40。
所述的基準音訊接收裝置10主要用於接收基準音源並依據該基準音源輸出一基準音源訊號，該基準音源例如可以是環境噪聲。於一實施例中，該基準音訊接收裝置10可以包括麥克風、拾音器、及配合其設置的音訊處理晶片等，類此可以用以接收聲音並進一步轉換為類比、數位音訊的裝置。於一實施例中，該基準音訊接收裝置10包括一基準麥克風12、一連接於該基準麥克風12後端的前置放大器14、一連接於該前置放大器14後端的抗混疊濾波器16、以及連接於該抗混疊濾波器16後端的類比-數位轉換器18，該類比-數位轉換器18所輸出的基準音源訊號將輸出至該音訊處理裝置40。
所述的誤差音訊接收裝置20主要用於接收誤差音源並依據該誤差音源輸出一誤差音源訊號。該誤差音訊接收裝置20設置於抗噪區域範圍內，用於偵測抗噪區域範圍內的聲音。基於該誤差音訊接收裝置20設置的位置，所接收到的誤差音源相當於基準音源與揚聲器38輸出聲音之間的差值。於一實施例中，該誤差音訊接收裝置20可以包括麥克風、拾音器、及配合其設置的音訊處理晶片等，類此可以用以接收聲音並進一步轉換為類比、數位音訊的裝置。於一實施例中，該誤差音訊接收裝置20包括一誤差麥克風22、一連接於該誤差麥克風22後端的前置放大器24、一連接於該前置放大器後端24的抗混疊濾波器26、以及一連接於該抗混疊濾波器26後端的類比-數位轉換器28，該類比-數位轉換器28所輸出的誤差音源訊號將輸出至該音訊處理裝置40。
所述的音訊輸出裝置30依據所接收到的音訊訊號輸出聲音。於一實施例中，該音訊輸出裝置30可以包括揚聲器、喇叭及配合其設置的音訊處理晶片等，類此用以輸出聲音的裝置。於一實施例中，音訊輸出裝置30依序包括一揚聲器38、一連接於揚聲器38前端的功率放大器36、一連接於功率放大器36前端的重建濾波器34、以及一連接於重建濾波器34前端的數位-類比轉換器32。其中，數位-類比轉換器32連接至該音訊處理裝置40，將該音訊處理裝置40輸出的數位訊號轉換成可供揚聲器38撥放的類比訊號。
所述的音訊處理裝置40連接至該基準音訊接收裝置10、該誤差音訊接收裝置20、以及該音訊輸出裝置30，用以處理經由該基準音訊接收裝置10、該誤差音訊接收裝置20所接收到的基準音源訊號、以及誤差音源訊號，輸出一訊號至該音訊輸出裝置30，以經由該音訊輸出裝置30輸出用於降噪的聲音。該音訊處理裝置40包括一前饋降噪濾波模組41、一反饋降噪濾波模組42、以及一混合器43。
所述的前饋降噪濾波模組41係將該基準音訊接收裝置10接收到的基準音源訊號經由前饋降噪後獲得一前饋降噪訊號。具體而言，該前饋降噪濾波模組41將所接收的基準音源訊號進行自適應運算並利用所生成的訊號與環境噪聲中的噪音抵消藉以達到降噪效果。如「圖2」所示，該前饋降噪濾波模組41包括前饋最小均方濾波器411（Least Mean Square Filter, LMS filter）、短階數有限脈衝響應濾波器412、以及1至N階雙二階濾波器413。該前饋最小均方濾波器411依據所接收到的該基準音源訊號與該誤差音源訊號更新該短階數有限脈衝響應濾波器412的權係數，該1至N階雙二階濾波器413將接收到的基準音源訊號進行低延時濾波並輸出至該短階數有限脈衝響應濾波器412，該短階數有限脈衝響應濾波器412依據更新後的權係數將該基準音源訊號進行自適應調變以輸出該前饋降噪訊號。於一實施例中，該短階數有限脈衝響應濾波器412的階數為8階或16階，於本發明中不予以限制。
於本實施例中，該基準音訊接收裝置10與該前饋最小均方濾波器411之間配置有一前饋次級路徑濾波器414用以預先對基準音源訊號進行濾波。所述前饋次級路徑濾波器414用以估測實際上路徑的轉移函數，使前饋最小均方濾波器411調整該短階數有限脈衝響應濾波器412的權係數後能產生與環境噪聲中的噪聲大小相同、相位相反的降噪訊號至混合器43。
所述的反饋降噪濾波模組42係將該誤差音訊接收裝置20接收到的誤差音源訊號經由反饋降噪後獲得一反饋降噪訊號。具體而言，該反饋降噪濾波模組42用以將所接收的誤差音源訊號進行自適應運算並利用所生成的訊號與環境噪聲中的高頻噪音抵消藉以達到降噪效果。在此定義反饋降噪濾波模組42所輸出用於抵消環境噪聲中高頻噪音的訊號為高頻降噪訊號。如「圖2」所示，反饋降噪濾波模組42包括一反饋混合器421（Mixer）、一反饋最小均方濾波器422（Least Mean Square Filter）、以及一反饋有限脈衝響應濾波器423（FIR filter）。該反饋混合器421將該音訊訊號及該誤差音源訊號混合後輸出一混合訊號，該反饋混合器421所接收到的音訊訊號係經由輸入揚聲器38的回授訊號而獲得；該反饋最小均方濾波器422依據所接收到的該混合訊號與該誤差音源訊號更新該反饋自適應濾波器423的權係數。
於一實施例中，輸入至該揚聲器38的音源訊號回授至該反饋混合器421的路徑上具有一混合前次級路徑濾波器424用以預先對輸入揚聲器38的回授訊號進行濾波。於一實施例中，該反饋混合器421與該反饋最小均方濾波器422之間配置有一反饋次級路徑濾波器425用以預先對反饋混合訊號進行濾波。所述混合前次級路徑濾波器424、反饋次級路徑濾波器425作為估測實際上路徑的轉移函數，使該反饋最小均方濾波器422依據所接收到的該反饋混合訊號與該誤差音源訊號更新反饋該有限脈衝響應濾波器423的權係數，該有限脈衝響應濾波器423依據更新後的權係數將該反饋混合訊號進行降噪以輸出該反饋降噪訊號至混合器43。
所述的混合器43（Mixer）用於將該前饋降噪訊號與反饋降噪訊號混合，並輸出降噪訊號，並將混合該前饋降噪訊號與反饋降噪訊號的降噪訊號輸出至該音訊輸出裝置30。
以下針對前饋降噪濾波模組41中1至N階雙二階濾波器413的其中一實施例進行說明，該1至N階雙二階濾波器413係以串聯的方式配置其所包括的複數個雙二階濾波器，使雙二階濾波器的輸入與前一階雙二階濾波器的輸出相連(例如第N階雙二階濾波器的輸入與第N-1階雙二階濾波器的輸入相連)；該雙二階濾波器的階層數可依據實際需求配置，於本發明中不予以限制。
於一實施例中，前述前饋降噪濾波模組41的1至N階雙二階濾波器413的階層配置如下，請一併參酌「圖3」及「圖4」，係為本發明中1至N階雙二階濾波器的方塊示意圖、以及本發明中雙二階濾波器的方塊示意圖，如圖所示：1階雙二階濾波器B1的輸出連接至2階雙二階濾波器B2的另一輸入；2階雙二階濾波器B2的輸出端連接至3階雙二階濾波器B3的另一輸入端，依此類推…最終，N-1階雙二階濾波器BN-1的輸出端連接至N階雙二階濾波器BN的另一輸入端。
如「圖4」所示，該1至N階雙二階濾波器413的每一階雙二階濾波器係依據下列的式子對該誤差音源訊號進行濾波：
Figure 02_image001
；
其中，
Figure 02_image003
、
Figure 02_image005
、
Figure 02_image007
係為第
Figure 02_image009
階、第
Figure 02_image011
階、及第
Figure 02_image013
階時點輸入至該雙二階濾波器的訊號，
Figure 02_image015
、
Figure 02_image017
係為第
Figure 02_image009
階、第
Figure 02_image011
階、及第
Figure 02_image013
階時點由該雙二階濾波器輸出的訊號，
Figure 02_image019
、
Figure 02_image021
、
Figure 02_image023
、
Figure 02_image025
、
Figure 02_image027
係為該雙二階濾波器的係數。
於一實施例中，該前饋降噪濾波模組41包括一連接至該1至N階雙二階濾波器413的係數調整器A以及一連接至該基準音訊接收裝置10以偵測該基準音源訊號中心頻率並將其傳送至該係數調整器A的頻寬偵測器B。頻寬偵測器B係偵測基準音源訊號的雜訊頻帶分布，以追蹤該誤差音源訊號的狀態，並輸出與誤差音源訊號的中心頻率相同頻寬的雜訊頻寬訊號至係數調整器A該係數調整器A依據基準音訊接收裝置10所接受的聲音決定係數，於本發明中不予以限制。頻寬偵測器B輸出與基準音源訊號的中心頻率相同頻寬的頻寬訊號至係數調整器A，該係數調整器A係依據該頻寬訊號修改該1至N階雙二階濾波器413的係數。
以上針對本發明硬體架構的一具體實施例進行說明，有關於本發明的工作方式將於下面進行更進一步的說明。
於一實施例中，為了讓短階數有限脈衝響應濾波器412用於濾除低頻訊號，可以將該1至N階雙二階濾波器413依據係數設定為低通濾波器（Low Pass Filter），讓短階數有限脈衝響應濾波器412對應於低頻訊號進行自適應調整。該係數調整器A依據下列式子修正該雙二階濾波器各階的係數：
Figure 02_image029
Figure 02_image031
Figure 02_image033
Figure 02_image035
Figure 02_image037
其中，
Figure 02_image039
為中心角頻率數值，
Figure 02_image041
為固有頻率參數，
Figure 02_image019
、
Figure 02_image021
、
Figure 02_image023
、
Figure 02_image025
、
Figure 02_image027
為該雙二階濾波器的係數。
於另一實施例中，在對應短階數有限脈衝響應濾波器412用於濾除高頻訊號的功能上，可以將該1至N階雙二階濾波器413依據係數設定為高通濾波器（High Pass Filter），讓短階數有限脈衝響應濾波器412對應於高頻訊號進行自適應調整。該係數調整器依據下列式子修正該雙二階濾波器各階的係數：
Figure 02_image043
Figure 02_image045
Figure 02_image047
Figure 02_image035
Figure 02_image037
其中，
Figure 02_image039
為中心角頻率數值，
Figure 02_image041
為固有頻率參數，
Figure 02_image019
、
Figure 02_image021
、
Figure 02_image023
、
Figure 02_image025
、
Figure 02_image027
為該雙二階濾波器的係數。
於另一實施例中，可以依據實際需求，將該1至N階雙二階濾波器413依據係數設定為峰型均衡濾波器（Peaking EQ Filter）。該係數調整器A依據下列式子修正該雙二階濾波器各階的係數：
Figure 02_image049
Figure 02_image051
Figure 02_image053
Figure 02_image055
Figure 02_image057
其中，
Figure 02_image039
為中心角頻率數值，
Figure 02_image041
為固有頻率參數，
Figure 02_image019
、
Figure 02_image021
、
Figure 02_image023
、
Figure 02_image025
、
Figure 02_image027
為該雙二階濾波器的係數，A為振幅縮放係數。
於一實施例中，該中心角頻率數值以及該固有頻率參數依據下列的式子獲得：
Figure 02_image059
Figure 02_image061
其中，
Figure 02_image063
為由頻寬偵測器B獲得的中心頻率，
Figure 02_image065
為由該基準收訊裝置10輸入的頻率，
Figure 02_image067
為預設的品質參數，
Figure 02_image039
為該中心角頻率數值，
Figure 02_image041
為該固有頻率參數。
於一實施例中，該中心頻率由該頻寬偵測器B依據下列的式子經由該誤差訊號獲得：
Figure 02_image069
Figure 02_image071
其中，
Figure 02_image073
為n階段由該基準音訊接收裝置10輸入的基準音源訊號，
Figure 02_image063
為該頻寬偵測器B輸出的該中心頻率，
Figure 02_image075
共有
Figure 02_image077
個輸出，
Figure 02_image077
為預設的輸出數量。
綜上所述，本發明比起傳統混合式主動雜訊控制而言，除了可以有效的降低群組延遲的問題，且更進一步地可以提升降噪的性能及效能，此外，基於處理系統延時的問題時更進一步提升了彈性。
以上已將本發明做一詳細說明，惟，以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
100:低延遲混合式降噪系統 10:基準音訊接收裝置 12:基準麥克風 14:前置放大器 16:抗混疊濾波器 18:類比-數位轉換器 20:誤差音訊接收裝置 22:誤差麥克風 24:前置放大器 26:抗混疊濾波器 28:類比-數位轉換器 30:音訊輸出裝置 40:音訊處理裝置 32:數位-類比轉換器 34:重建濾波器 36:功率放大器 38:揚聲器 41:前饋降噪濾波模組 411:前饋最小均方濾波器 412:短階數有限脈衝響應濾波器 413:1至N階雙二階濾波器 414:前饋次級路徑濾波器 B1~BN:雙二階濾波器 A:係數調整器 42:反饋降噪濾波模組 421:反饋混合器 422:反饋最小均方濾波器 423:反饋有限脈衝響應濾波器 424:混合前次級路徑濾波器 425:反饋次級路徑濾波器 43:混合器
圖1，為本發明低延遲混合式降噪系統的方塊示意圖(一)。
圖2，為本發明低延遲混合式降噪系統的方塊示意圖(二)。
圖3，為本發明中1至N階雙二階濾波器的方塊示意圖。
圖4，為本發明中雙二階濾波器的方塊示意圖。
10:基準音訊接收裝置
20:誤差音訊接收裝置
30:音訊輸出裝置
411:前饋最小均方濾波器
412:短階數有限脈衝響應濾波器
413:1至N階雙二階濾波器
414:前饋次級路徑濾波器
421:反饋混合器
422:反饋最小均方濾波器
423:反饋有限脈衝響應濾波器
424:混合前次級路徑濾波器
425:反饋次級路徑濾波器
43:混合器
A:係數調整器

Claims (9)

  1. 一種低延遲混合式降噪系統，包括：一基準音訊接收裝置，接收一基準音源並依據該基準音源輸出一基準音源訊號；一誤差音訊接收裝置，接收一誤差音源並依據該誤差音源輸出一誤差音源訊號；一音訊輸出裝置，依據所接收到的音訊訊號輸出聲音；以及一音訊處理裝置，連接至該基準音訊接收裝置、該誤差音訊接收裝置、以及該音訊輸出裝置，該音訊處理裝置包括一前饋降噪濾波模組、一反饋降噪濾波模組、一混合器，該前饋降噪濾波模組係將該基準音訊接收裝置接收到的該基準音源訊號經由前饋降噪後獲得一前饋降噪訊號，該反饋降噪濾波模組係將該誤差音訊接收裝置接收到的誤差音源訊號經由反饋降噪後獲得一反饋降噪訊號，並將該前饋降噪訊號及該反饋降噪訊號傳送至該混合器進行混波，並將混波後的降噪訊號輸出至該音訊輸出裝置；其中，該前饋降噪濾波模組包括前饋最小均方濾波器、短階數有限脈衝響應濾波器、以及1至N階雙二階濾波器，該前饋最小均方濾波器依據所接收到的該基準音源訊號與該誤差音源訊號更新該短階數有限脈衝響應濾波器的權係 數，該1至N階雙二階濾波器將接收到的該基準音源訊號進行低延時濾波並輸出至該短階數有限脈衝響應濾波器，該短階數有限脈衝響應濾波器依據更新後的權係數將該基準音源訊號進行自適應調變以輸出該前饋降噪訊號；其中，該短階數有限脈衝響應濾波器的階數為8階或16階。
  2. 如請求項1所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該1至N階雙二階濾波器係以串聯的方式配置其所包括的複數個雙二階濾波器，該雙二階濾波器係依據下列的式子對該誤差音源訊號進行濾波：y[n]=b0×x[n]+b1×x[n-1]+b2×x[n-2]-a1×y[n-1]-a2×y[n-2]；其中，x[n]、x[n-1]、x[n-2]係為第n階、第n-1階、及第n-2階時點輸入至該雙二階濾波器的訊號，y[n]、y[n-1]、y[n-2]係為第n階、第n-1階、及第n-2階時點由該雙二階濾波器輸出的訊號，b0、b1、b2、a1、a2係為該雙二階濾波器的係數。
  3. 如請求項2所述的低延遲混合式降噪系統，該前饋降噪濾波模組包括一連接至該雙二階濾波器的係數調整器以及一連接至該基準音訊接收裝置以偵測該基準音源訊號中心頻 率並將其傳送至該係數調整器的頻寬偵測器。
  4. 如請求項3所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該係數調整器依據下列式子修正該雙二階濾波器各階的係數：
    Figure 110145646-A0305-02-0017-1
     其中，w0為中心角頻率數值，α為固有頻率參數，b0、b1、b2、a1、a2為該雙二階濾波器的係數。
  5. 如請求項3所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該係數調整器依據下列式子修正該雙二階濾波器各階的係數：
    Figure 110145646-A0305-02-0017-3
    Figure 110145646-A0305-02-0018-4
     其中，w0為中心角頻率數值，α為固有頻率參數，b0、b1、b2、a1、a2為該雙二階濾波器的係數。
  6. 如請求項3所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該係數調整器依據下列式子修正該雙二階濾波器各階的係數：
    Figure 110145646-A0305-02-0018-5
     其中，w0為中心角頻率數值，α為固有頻率參數，b0、b1、b2、a1、a2為該雙二階濾波器的係數，A為振幅縮放係數。
  7. 如請求項4至6中任一項所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該中心角頻率數值以及該固有頻率參數依據下列的式子獲得：
    Figure 110145646-A0305-02-0018-6
    Figure 110145646-A0305-02-0019-7
     其中，fk為由該頻寬偵測器獲得的中心頻率，Fs為由該基準音訊接收裝置輸入的頻率，Q為預設的品質參數，w0為該中心角頻率數值，α為該固有頻率參數。
  8. 如請求項7所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該中心頻率由該頻寬偵測器依據下列的式子經由該誤差訊號獲得：
    Figure 110145646-A0305-02-0019-9
     k=0,.....,M-1；其中，x[n]為n階段由該基準音訊接收裝置輸入的基準音源訊號，fk為該頻寬偵測器輸出的該中心頻率，fk共有M個輸出，M為預設的輸出數量。
  9. 如請求項8所述的低延遲混合式降噪系統，其中，該反饋降噪濾波模組包括反饋混合器、反饋最小均方濾波器、以及反饋有限脈衝響應濾波器，該反饋混合器將該降噪訊號及該誤差音源訊號混合後輸出一混合訊號，該反饋最小均方濾波器依據所接收到的該混合訊號與該誤差音源訊號更新該反饋有限脈衝響應濾波器的權係數，該反饋有限脈衝響應濾波器依據更新後的權係數將該混合訊號進行自適應調變 以輸出該反饋降噪訊號。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449687A (zh) * 2009-04-28 2012-05-09 伯斯有限公司 具有自适应增益的anr
TW201346892A (zh) * 2012-03-30 2013-11-16 Apple Inc 用於主動雜訊消除可調適性濾波器之預成形串聯濾波器
US20130322641A1 (en) * 2009-04-28 2013-12-05 Ricardo F. Carreras Frequency-dependent anr reference sound compression
TW201804816A (zh) * 2016-07-15 2018-02-01 驊訊電子企業股份有限公司 自調式主動噪聲消除方法、系統及耳機裝置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8208650B2 (en) * 2009-04-28 2012-06-26 Bose Corporation Feedback-based ANR adjustment responsive to environmental noise levels

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449687A (zh) * 2009-04-28 2012-05-09 伯斯有限公司 具有自适应增益的anr
US20130322641A1 (en) * 2009-04-28 2013-12-05 Ricardo F. Carreras Frequency-dependent anr reference sound compression
TW201346892A (zh) * 2012-03-30 2013-11-16 Apple Inc 用於主動雜訊消除可調適性濾波器之預成形串聯濾波器
TW201804816A (zh) * 2016-07-15 2018-02-01 驊訊電子企業股份有限公司 自調式主動噪聲消除方法、系統及耳機裝置

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