TWI840100B - 主動降雜訊音訊設備、方法和儲存媒體 - Google Patents
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Abstract
本發明實施例公開了一種主動降雜訊音訊設備、方法和儲存媒體。所述設備包括:揚聲器、麥克風、類比濾波器和處理電路。揚聲器用於產生降雜訊聲音,麥克風用於採集環境雜訊和降雜訊聲音,並產生第一類比信號。類比濾波器用於為第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,其中,第二類比信號驅動揚聲器產生降雜訊聲音。處理電路用於根據第一類比信號和第二類比信號,向類比濾波器發送控制指令,以調整類比濾波器的增益和相移。本說明書通過使用類比濾波器來調整類比信號的幅值和相位,並以此產生降雜訊聲音,可以減少信號變換環節以及數位濾波器處理帶來的時間延遲,使得音訊設備可以及時地進行降雜訊響應,從而提高降雜訊效果。
Description
本發明案涉及涉及音訊降雜訊領域,特別涉及一種主動降雜訊音訊設備、方法和儲存媒體。
本發明案主張於2022年02月08日提交之申請號為PCT/CN2022/075569的國際專利申請案的優先權,其全部內容通過引用的方式併入本文。
音訊設備中往往會通過主動降雜訊技術降低環境雜訊。例如,音訊設備可以通過麥克風採集並分析外界環境雜訊,產生與外界環境雜訊相位相反的降雜訊聲音,從而在音訊設備發出的聲音進入人耳時,外界環境雜訊和降雜訊聲音的相互抵消,達到消除雜訊效果。
音訊設備中通常會採用數位濾波器組來調整信號的增益和相位,但數位濾波器組在處理信號時往往會產生較大的時間延遲,導致無法及時處理外界環境雜訊,造成降雜訊的響應過慢,影響音訊設備的降雜訊效果。
因此,有必要提出一種能夠快速響應的主動降雜訊音訊設備。
本發明實施例之一提供一種主動降雜訊音訊設備。該設備包括:揚聲器、麥克風、類比濾波器和處理電路。揚聲器用於產生降雜訊聲音,麥克風用於採集環境雜訊和降雜訊聲音,並產生第一類比信號。類比濾波器用於為第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,其中,第二類比信號驅動揚聲器產生降雜訊聲音。處理電路用於根據第一類比信號和第二類比信號,向類比濾波器發送控制指令,以調整類比濾波器的增益和相移。
本發明實施例通過使用類比濾波器來調整類比信號的幅值和相位,並以此產生降雜訊聲音,可以減少信號變換(如數位類比轉換等)環節以及數位濾波器處理帶來的時間延遲,使得音訊設備可以及時地進行降雜訊響應,從而提高降雜訊效果。
並且,本說明書實施例提供的主動降雜訊音訊設備還可以設置處理電路,通過處理電路根據環境雜訊和降雜訊聲音對應的類比信號,調整類比濾波器的增益和相移,以使類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,進一步提高降雜訊效果。
在一些實施例中,處理電路調整類比濾波器的增益和相移,包括:在特定時間範圍內,隨著第一類比信號幅值的變化,處理電路控制類比濾波器動態調整其增益。
在一些可選的實施例中,處理電路包括第一類比數位轉換器和第二類比數位轉換器。第一類比數位轉換器對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,第二類比數位轉換器對第二類比信號取樣以產生第二數位信號。處理電路向類比濾波器發送控制指令,包括:處理電路根據第一數位信號和第二數位信號,向類比濾波器發送控制指令。
在一些實施例中,類比濾波器包括開關閘控電路和響應調節器,開關閘控電路根據控制指令,調整響應調節器的阻值或容值,以改變類比濾波器的振幅頻率響應和相位頻率響應。
在一些實施例中,響應調節器包括一個或多個調相單元,每個調相單元包括至少一個可調電阻或至少一個可調電容。開關閘控電路根據控制指令,調整響應調節器的阻值或容值,包括:開關閘控電路根據控制指令,調整可調電阻的阻值或可調電容的容值。
在一些可選的實施例中,主動降雜訊音訊設備還包括第一類比加法器、第一類比數位轉換器和第三類比數位轉換器。其中,第一類比加法器用於根據第一類比信號,第二類比信號,以及與第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,次級響應為揚聲器到麥克風的響應。第一類比數位轉換器對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,第三類比數位轉換器對第三類比信號取樣以產生第三數位信號。以及處理電路向類比濾波器發送控制指令,包括:處理電路根據第一數位信號和第三數位信號,向類比濾波器發送控制指令。
在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備還包括固定結構,固定結構將揚聲器和麥克風分別固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置。
在一些可選的實施例中,主動降雜訊音訊設備還包括第一類比加法器、第三類比數位轉換器和第四類比數位轉換器。其中,第一類比加法器用於根據第一類比信號,第二類比信號,以及與第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,次級響應為揚聲器到麥克風的響應。第三類比數位轉換器對第三類比信號取樣以產生第三數位信號,第四類比數位轉換器對添加次級響應後的第二類比信號取樣以產生第四數位信號。以及處理電路向類比濾波器發送控制指令,包括:處理電路根據第三數位信號,以及使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,確定第五數位信號,並根據第四數位信號和第五數位信號,向類比濾波器發送控制指令。
在一些實施例中,使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數通過實驗測試獲得,或基於統計模型或神經網路模型獲得。
在一些實施例中,處理電路週期性地向類比濾波器發送控制指令。
本發明實施例之一提供一種主動降雜訊方法。該方法包括:產生降雜訊聲音。採集環境雜訊和降雜訊聲音,並產生第一類比信號。利用類比濾波器為第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,第二類比信號用於產生降雜訊聲音。以及根據第一類比信號和第二類比信號,發送控制指令,以調整類比濾波器的增益和相移。
在一些實施例中,所述調整類比濾波器的增益和相移,包括:在特定時間範圍內,隨著第一類比信號幅值的變化,控制類比濾波器動態調整其增益。
在一些實施例中,還包括:對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,對第二類比信號取樣以產生第二數位信號。以及所述發送控制指令,包括:根據第一數位信號和第二數位信號,發送控制指令。
在一些實施例中,還包括:根據控制指令,調整類比濾波器中的響應調節器的阻值或容值,以改變類比濾波器的振幅頻率響應和相位頻率響應。
在一些實施例中,響應調節器包括一個或多個調相單元,每個調相單元包括至少一個可調電阻或至少一個可調電容。所述根據控制指令,調整類比濾波器中的響應調節器的阻值或容值,包括:根據控制指令,調整可調電阻的阻值或可調電容的容值。
在一些實施例中,還包括:根據第一類比信號,第二類比信號,以及與第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,次級響應為揚聲器到麥克風的響應。對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,對第三類比信號取樣以產生第三數位信號。以及所述發送控制指令,包括:根據第一數位信號和第三數位信號,發送控制指令。
在一些實施例中,還包括:根據第一類比信號,第二類比信號,以及與第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號。其中,次級響應為揚聲器到麥克風的響應。對第三類比信號取樣以產生第三數位信號,對添加次級響應後的第二類比信號取樣以產生第四數位信號。以及所述發送控制指令,包括:根據第三數位信號,以及使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,確定第五數位信號。根據第四數位信號和第五數位信號,發送控制指令。
在一些實施例中,使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數通過實驗測試獲得,或基於統計模型或神經網路模型獲得。
在一些實施例中,該方法還包括:週期性地發送控制指令。
本發明實施例之一提供一種電腦可讀取儲存媒體,儲存媒體儲存電腦指令,當電腦讀取儲存媒體中的電腦指令後,電腦執行如下方法,包括:產生降雜訊聲音。採集環境雜訊和降雜訊聲音,並產生第一類比信號。利用類比濾波器為第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,第二類比信號用於產生降雜訊聲音。以及根據第一類比信號和第二類比信號,發送控制指令,以調整類比濾波器的增益和相移。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些示例或實施例,對於所屬技術領域中具有通常知識者來講,在不付出進步性努力的前提下,還可以根據這些附圖將本發明應用於其它類似情景。除非從語言環境中顯而易見或另做說明,圖式中相同的元件符號代表相同結構或操作。
應當理解,本文使用的「系統」、「裝置」、「單元」和/或「模組」是用於區分不同級別的不同元件、組件、部件、部分或裝配的一種方法。然而,如果其他詞語可實現相同的目的,則可通過其他表達來替換所述詞語。
如本發明和申請專利範圍中所示,除非上下文明確提示例外情形,「一」、「一個」、「一種」和/或「該」等詞並非特指單數,也可包括複數。一般說來,術語「包括」與「包含」僅提示包括已明確標識的步驟和元素,而這些步驟和元素不構成一個排它性的羅列,方法或者設備也可能包含其它的步驟或元素。
本發明和申請專利範圍中使用了流程圖用來說明根據本說明書的實施例的系統所執行的操作。應當理解的是,前面或後面操作不一定按照順序來精確地執行。相反,可以按照倒序或同時處理各個步驟。同時,也可以將其他操作添加到這些過程中,或從這些過程移除某一步或數步操作。
本發明一個或多個實施例的主動降雜訊音訊設備可以根據環境雜訊提供降雜訊聲音,以便應用於各種需要避免環境雜訊干擾的場景,如可以為音訊輸出設備(如音響、耳機等)提供降雜訊聲音,以提高音訊輸出的品質;又如可以為聲音輸入裝置(如拾音器、傳聲器等)提供降雜訊聲音,以提高音訊採集的品質。在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備可以根據環境雜訊的大小,即時調整輸出的降雜訊聲音的大小,以便主動降雜訊音訊設備可以對環境雜訊進行最優響應,提高降雜訊效果。
在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備可以為回饋式主動降雜訊音訊設備或前饋式主動降雜訊音訊設備。前饋式主動降雜訊音訊設備中的麥克風主要接收環境雜訊,再由揚聲器產生對應的降雜訊聲音進行降雜訊。回饋式主動降雜訊音訊設備中的麥克風可以同時採集環境雜訊和揚聲器產生的降雜訊聲音,再由處理電路根據環境雜訊和降雜訊聲音的疊加效果,產生驅動揚聲器調整降雜訊聲音的回饋信號,以此達到降雜訊效果。在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備也可以採用其他降雜訊方式,如前饋與回饋結合式的主動降雜訊等。
目前,主動降雜訊音訊設備可以包括數位濾波器組、類比數位轉換器和數位類比轉換器。類比數位轉換器可以將由麥克風接收到的聲音(環境雜訊、或者環境雜訊和降雜訊聲音疊加後的聲音)轉換為數位信號,數位濾波器組對數位信號進行處理,產生對應的降雜訊數位信號,再由數位類比轉換器將降雜訊數位信號轉換為類比信號後經揚聲器輸出,以抵消環境雜訊。然而,採用數位濾波器組進行信號處理的方式會產生較大的時間延遲,容易導致主動降雜訊音訊設備無法及時處理外界環境雜訊,造成降雜訊的響應過慢,影響音訊設備的即時降雜訊效果。
本發明實施例提供的主動降雜訊音訊設備採用類比濾波器直接對降雜訊聲音對應的類比信號進行處理(例如,增益或移相),可以減少信號變換(如數位類比轉換等)環節以及數位濾波器處理帶來的時間延遲,使得音訊設備可以及時地進行降雜訊處理,從而提高降雜訊效果。
並且,本發明實施例提供的主動降雜訊音訊設備還可以設置處理電路,通過處理電路根據環境雜訊和降雜訊聲音對應的類比信號,調整類比濾波器的增益和相移,以使類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,進一步提高降雜訊效果。
圖1是根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的結構方塊圖。在一些實施例中,如圖1所示,主動降雜訊音訊設備100可以包括:揚聲器110、麥克風120、類比濾波器130和處理電路140。
揚聲器110為一種把電信號轉變為聲信號的換能器件。在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備100為開放式耳機,揚聲器110可以位於使用者耳朵附近但不堵塞使用者耳朵的位置。例如,開放式耳機的支撐結構可以通過懸掛或者夾持的方式將揚聲器(或者容納揚聲器的殼體)固定在使用者耳廓的周側(例如,耳屏前側)或者耳廓輪廓內部(例如,三角窩附近)。在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備100為非開放式耳機(例如,入耳式耳機或者耳罩式耳機),非開放耳機的支撐結構可以將揚聲器110可以設置在使用者耳道內,或者設置在由殼體結構環繞使用者耳朵形成的封閉空間內。在一些實施例中,支撐結構可以為耳掛式支架、頭掛式支架等固定件。示例性的,主動降雜訊音訊設備100可以為外放式耳機、音箱、骨傳導耳機、氣傳導耳機、AR設備、VR設備、頭戴式音訊設備、車載音訊設備、助聽器等,或者可選地,主動降雜訊音訊設備100可以作為車載音訊系統或者室內音響系統的一部分,用來對空間中特定位置進行主動降雜訊。
在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備100可以被替換為主動降雜訊系統。主動降雜訊系統中也可以包括一個或多個揚聲器、麥克風、類比濾波器和處理電路,從而可以分別實現與主動降雜訊音訊設備100中揚聲器110、麥克風120、類比濾波器130和處理電路140相同的功能。當然,主動降雜訊系統中的揚聲器、麥克風、類比濾波器和處理電路中的一個或多個可以整合設置在同一個設備中,也可以各自作為獨立器件分別存在,以便對空間中特定位置進行主動降雜訊。示例性的,主動降雜訊系統可以包括車載降雜訊系統,其中的揚聲器與麥克風可以分別獨立設置在不同器件中,類比濾波器和處理電路可以整合設置在同一處理模組中。
在一些實施例中,揚聲器110可以輸出與環境雜訊具有相反相位的降雜訊聲音,以使降雜訊聲音可以與環境雜訊抵消。進一步的,降雜訊聲音與環境雜訊在使用者耳道處的相位差可以為180度。在一些實施例中,揚聲器110還可以輸出其他音訊,如提醒聲音、根據使用者需求播放的音訊等。
麥克風120為一種把聲信號轉變為電信號的換能器件。在一些實施例中,麥克風120可以同時採集環境雜訊和降雜訊聲音,並將採集到的聲音傳遞到類比濾波器130或處理電路140進行處理,對降雜訊聲音的大小和相位進行回饋,使得麥克風120所採集到的聲音盡可能小,此時麥克風可以被稱為回饋麥克風。回饋麥克風可以設置在靠近使用者耳道的位置,以使接收到的聲音儘量接近使用者耳朵實際接收到的聲音。在一些實施例中,麥克風120可以主要用於採集環境雜訊,盡可能較少地採集揚聲器110產生的降雜訊聲音,此時麥克風可以被稱為前饋麥克風。為了減少揚聲器110對前饋麥克風的影響,前饋麥克風與揚聲器110之間可以設置隔絕聲音傳遞的物理結構,或者前饋麥克風可以設置在遠離揚聲器110的位置,或者前饋麥克風位於揚聲器110的聲學零點附近。
在一些實施例中,當麥克風為回饋麥克風時,可以同時採集環境雜訊和降雜訊聲音,並產生與環境雜訊和降雜訊聲音對應的第一類比信號。第一類比信號的幅值可以反映環境雜訊和降雜訊聲音相互抵消的程度。為了達到理想的降雜訊效果,第一類比信號的幅值應盡可能地小,甚至降低至0。
需要說明的是,相較於封閉式或半開放式音訊設備,開放式音訊設備中麥克風沒有設置在使用者耳道處,導致使用者耳道接收的聲音與麥克風接收到的聲音不一致。在一些實施例中,可以構建使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,表示使用者耳道接收的聲音信號與麥克風接收到的聲音信號的對應關係。開放式音訊設備的具體實現方式,可以參考下述圖6的相關內容,此處不再贅述。
為了更好地描述揚聲器110與麥克風120之間的關係,圖2以示例的方式描述揚聲器和麥克風的具體實現方式。
圖2是根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的簡化結構示意圖。
如圖2所示,y(t)表示揚聲器110接收到的與降雜訊聲音對應的類比信號,也稱為第二類比信號,揚聲器110可以據此產生降雜訊聲音;p(t)表示環境雜訊被麥克風120接收時對應的類比信號;e(t)是麥克風120根據同時接收到的環境雜訊和降雜訊聲音,產生的第一類比信號。由此,上述三種信號的關係可以表示為:
在一些實施例中,為了使產生的降雜訊聲音可以與環境雜訊相互抵消,第一類比信號e(t)會經過一定的處理(如經過移項器移相和放大器放大等處理)後,產生第二類比信號y(t)。在理想情況下,第二類比信號y(t)與環境雜訊對應的類比信號p(t)會相互抵消,從而實現第一類比信號e(t)的幅值降低至0。需要注意的是,這裡對第一類比信號e(t)處理的描述僅僅是出於說明的目的,並不限制本領域技術人員在理解原理的基礎上進行的相應改進。例如,對第一類比信號e(t)可以分別經由放大器和移相器等不同的電子器件進行移相或放大的處理,也可以由同一電子器件(例如,類比濾波器)同時實現對第一類比信號e(t)的移相和放大。
類比濾波器130是一種對類比或連續時間信號進行濾波的電路器件。在一些實施例中,類比濾波器130可以對類比信號進行信號處理。示例性的,類比濾波器130可以同時對類比信號進行移相和放大,以調整類比信號的相位和幅值。
在一些實施例中,類比濾波器130可以用於為第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,第二類比信號驅動揚聲器110產生降雜訊聲音。示例性的,繼續參考上述圖2,類比濾波器130的增益在時域上可以表示為h(t),在頻域上可以表示為H(s),類比濾波器130可以為第一類比信號e(t)提供增益h(t)並產生第二類比信號y(t)。由此,上述三種信號的關係在時域上可以表示為:
其中,*為卷積操作。在一些實施例中,根據上述公式(1)和公式(2),第一類比信號e(t)與類比濾波器130的增益h(t)分別在時域上和頻域上的對應關係,可以表示為:
其中,
為第一類比信號在頻域上的表示,
為環境雜訊對應的類比信號在頻域上的表示,
為類比濾波器130在頻域上的增益。
如公式(3)所示,類比濾波器130的增益
越大,第一類比信號
的值越接近於0,越接近於主動降雜訊的理想狀態(即,第二類比信號
與環境雜訊對應的類比信號
可以相互抵消)。由此,主動降雜訊音訊設備100可以設置具有大增益
的類比濾波器130,以提高降雜訊效果。
在一些實施例中,類比濾波器130可以根據來自處理電路140的控制指令,調整自身的增益和相移,以避免增益過大或過小導致主動降雜訊音訊設備100的降雜訊效果不穩定。示例性的,在主動降雜訊音訊設備100處於初始狀態時,第一類比信號的值主要來源於環境雜訊的貢獻(即,初始狀態的第二類比信號較小或近似為0),此時類比濾波器130可以被設定為具有較小的增益,避免第一類比信號被過度放大而在下一時刻產生幅值過大的第二類比信號,導致揚聲器發出過大的降雜訊聲音造成器件損壞。在特定時間範圍內,隨著第一類比信號的幅值的變化,處理電路140可以控制類比濾波器130動態調整其增益。例如,從主動降雜訊音訊設備100處於初始狀態開始的一段時間內,隨著第一類比信號幅值的減小,類比濾波器130的增益可以不斷提高,從而避免增益過小導致第二類比信號無法與環境雜訊對應的類比信號相互抵消。類比濾波器130的具體調節方式,可以參考下述處理電路的相關內容,此處不再贅述。在一些實施例中,在主動降雜訊音訊設備100的工作過程中,當環境雜訊出現波動時,類比濾波器130也可以在處理電路140的控制下動態調整類比濾波器130的增益,以此適應環境雜訊的變化。例如,在某一時刻,當環境雜訊變大時,第一類比信號的幅值會相應變大,處理電路140可以控制類比濾波器130減小其增益,避免第一類比信號被過度放大而造成揚聲器損壞。
在一些實施例中,類比濾波器130可以包括開關閘控電路和響應調節器,開關閘控電路根據控制指令,調整響應調節器的阻值或容值,以改變類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應,從而實現對第一類比信號的移相處理和/或放大處理。
在一些實施例中,開關閘控電路可以通過類比開關調整響應調節器的阻值或容值。進一步的,響應調節器的不同的通道對應的阻值或容值不同,類比開關可以通過位置變換改變響應調節器的通道,實現調整響應調節器的阻值或容值。示例性的,響應調節器包括電位器,可以通過變化類比開關的位置,改變電位器接入電路的通道,從而改變響應調節器的阻值。
在一些實施例中,開關閘控電路可以根據控制指令,調整開關自身的狀態。示例性的,在控制指令為脈衝信號的情況下,開關閘控電路可以根據脈衝信號的頻率調整類比開關的位置。在一些實施例中,開關閘控電路可以週期性地接收來自處理電路140的控制指令,控制指令的具體實現細節,可以參看下述處理電路中的相關描述,此處不再贅述。
響應調節器可以為處理信號的電路器件。示例性的,響應調節器可以對輸入的第一類比信號進行信號處理(如,移相處理和放大處理等),得到第二類比信號。在一些實施例中,響應調節器的阻值或容值可以影響類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應,從而影響信號處理的效果。示例性的,在第一類比信號不發生變化,而響應調節器的阻值或容值發生變化的情況下,會導致類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應發生變化,使得類比濾波器130輸出的第二類比信號的幅值和相位隨之變化。下面以調相單元為例,詳細說明響應調節器的具體實現方式。
在一些實施例中,響應調節器可以包括一個或多個調相單元,每個調相單元可以包括至少一個可調電阻或至少一個可調電容。相對應的,開關閘控電路可以根據控制指令,調整可調電阻的阻值或可調電容的容值。
調相單元可以為多個參數可調的器件的電路集合。在一些實施例中,響應調節器可以通過改變調相單元中可調電阻的阻值或可調電容的容值的方式,改變響應調節器的阻值或容值。可調電阻可以為滑動變阻器、電位器、電阻器等,可調電阻的具體類型可以根據開關閘控電路的類型進行選擇。可調電容可以為貼片可調電容、外掛程式可調電容等,可調電容的具體類型可以根據開關閘控電路的類型進行選擇。圖3A和圖3B以示例的方式描述調相單元的具體實現方式。
圖3A是根據本發明一些實施例所示的調相單元的結構示意圖。
如圖3A所示,調相單元310可以包括電容C1、電阻R1和電壓跟隨器Q1。電容C1和電阻R1串聯,電容C1的一端接地,電容C1和電阻R1的連接點與電壓跟隨器Q1的正相輸入端連接,電壓跟隨器Q1的反相輸入端與輸出端連接,調相單元310可以將信號Ui
1進行信號處理,得到信號Uo
1。本發明實施例中,電壓跟隨器Q1可以避免調相單元310受到後級電路的影響,保持調相單元310的穩定工作。
圖3B是根據本發明一些實施例所示的調相單元的結構示意圖。
如圖3B所示,多個調相單元320串聯,其中,一個調相單元320可以包括串聯的一個電容(如電容C2)和一個電阻(如電阻R2),且該調相單元320中的電阻(如電容C2)與其他調相單元320的電阻(如,電阻R3、R4)串聯,該調相單元320中的電容(如電容C2)與其他調相單元320的電容(如,電容C3、C4)並聯。多個調相單元320可以將信號Ui
2進行信號處理,得到信號Uo
2。
在一些實施例中,可以通過調節串聯的調相單元320的數量,調節響應調節器的相位頻率響應的範圍。示例性的,串聯的調相單元320的數量越多,響應調節器的相位頻率響應的範圍越大。
由此,調相單元(如上述調相單元310、調相單元320)的傳遞函數可以表示為:
其中,
為調相單元中電阻的阻值,
為調相單元中電容的容值,相對應的,一個調相單元的相位頻率響應可以表示為:
,則相位頻率響應的範圍可以為[-90°, 0°]。
在一些實施例中,電容C1- C4可以為可調電容,或電阻R1-R4為可調電阻。需要說明的是,圖3A-圖3B中僅示出電阻R1-R4為可調電阻。調整可調電容(如電容C1- C4)的容值或可調電阻(如電阻R1-R4)的阻值,可以使得調相單元的相位頻率響應在[-90°, 0°]之內發生變化。相對應的,開關閘控電路可以根據控制指令,利用與可調器件對應的類比開關調節接入電路的通路,實現電容C1- C4的容值或電阻R1-R4的阻值的調整。
在本發明實施例中,通過開關閘控電路和響應調節器的配合,使得類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應可以調節,避免類比濾波器130在特定時刻提供的增益過大或過小,以實現類比濾波器130達到對環境雜訊的最優響應,從而提高主動降雜訊音訊設備100的降雜訊效果。
處理電路140可以為具有資料處理控制功能的電路單元。在一些實施例中,處理電路140可以包括積體電路ASIC、可程式邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、複雜可程式邏輯器件(Complex Programmable logic device,CPLD)、微控制單元(Microcontroller Unit,MCU)、運算邏輯部件(Central Processing Unit,CPU)、數位訊號處理器(Digital Signal Process,DSP)或圖形處理器(graphics processing unit,GPU)等電路模組。
在一些實施例中,在特定時間範圍內,隨著第一類比信號幅值的變化,處理電路140可以控制類比濾波器130動態調整其增益。示例性的,特定時間範圍可以為主動降雜訊音訊設備100開始工作後的時間段,隨著主動降雜訊音訊設備100開始工作,處理電路140可以隨著第一類比信號的幅值減小發送控制指令,逐漸提高類比濾波器130的增益,從而保持第二類比信號的幅值與環境雜訊對應的類比信號相接近,提高設備的降雜訊效果。
需要說明的是,在主動降雜訊音訊設備100處於初始狀態(即,主動降雜訊音訊設備100開始工作的狀態)時,由於外界環境雜訊大部分未被抵消,導致第一類比信號的幅值較大,此時,處理電路140可以發出控制指令,控制類比濾波器130具有較小的增益,避免第二類比信號的幅值過大,確保主動降雜訊音訊設備100可以在初始狀態下穩定工作。
在一些實施例中,處理電路140可以根據第一類比信號和第二類比信號,向所述類比濾波器130發送控制指令,以調整類比濾波器130的增益和相移。
第一類比信號可以反映環境雜訊和降雜訊聲音相互抵消的程度,第二類比信號可以反映降雜訊聲音的大小。在一些實施例中,控制指令可以為高電平信號或脈衝信號等,控制指令的具體類型可以根據處理電路140的類型進行選擇。
在一些實施例中,處理電路140可以通過調節控制指令的頻率,調整類比濾波器130的增益和相移。圖4以示例的方式詳細說明處理電路140的具體實現方式。
圖4是根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備100的結構示意圖。
如圖4所示,y(t)表示第二類比信號,e(t)表示第一類比信號,處理電路140可以根據第一類比信號e(t)和第二類比信號y(t),計算需要的類比濾波器130的係數(如增益和相移),並計算類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應,產生與振幅頻率響應和相位頻率響應對應的控制指令,併發送給類比濾波器130。類比濾波器130可以根據該控制指令,調整自身的增益和相移,以使類比濾波器130的實際的增益和相移接近計算得到的增益和相移。調節類比濾波器130的具體實現方式,可以參考上述圖3A-圖3B的相關內容,此處不再贅述。
在本發明實施例中,通過處理電路140根據環境雜訊和降雜訊聲音對應的類比信號產生控制指令,以調整類比濾波器130的增益和相移,使得類比濾波器130達到對環境雜訊的最優響應,進一步提高降雜訊效果。
在一些實施例中,處理電路140可以包括第一類比數位轉換器和第二類比數位轉換器,第一類比數位轉換器對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,第二類比數位轉換器對第二類比信號取樣以產生第二數位信號。相對應的,處理電路140可以根據第一數位信號和第二數位信號,向類比濾波器130發送控制指令。
在一些實施例中,類比數位轉換器(如,第一類比數位轉換器、第二類比數位轉換器)可以根據預先設定的取樣速率,對類比信號(如,第一類比信號、第二類比信號)進行取樣,以產生離散的數位信號(如,第一數位信號、第二數位信號)。相對應的,處理電路140可以根據第一數位信號和第二數位信號,產生控制指令。示例性的,如圖4所示,第一類比數位轉換器141對第一類比信號e(t)取樣以產生第一數位信號e(n),第二類比數位轉換器142對第二類比信號y(t)取樣以產生第二數位信號y(n)。
在一些實施中,處理電路140可以基於自我調整濾波演算法(Least Mean Square,LMS)、濾波x最小均方演算法(filtered-x least mean square,FXLMS)等降雜訊演算法,根據第一數位信號和第二數位信號,計算得到類比濾波器130的係數(如增益和相移),從而產生與係數對應的控制指令。
在本發明實施例中,通過類比數位轉換器將類比信號轉換為數位信號,可以相容在類比域進行信號處理的類比濾波器130,以及在數位域進行信號處理的處理電路140,實現類比數位結合,從而擴寬主動降雜訊音訊設備100的應用場景。
由於類比數位轉換以及信號處理需要時間,在一些實施例中,處理電路140可以週期性地向所述類比濾波器130發送控制指令。相對應的,開關閘控電路可以在每個週期內,調整響應調節器的阻值或容值,以調控類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應。
在一些實施例中,處理電路140可以根據類比數位轉換器130的取樣速率以及信號轉換的時間、開關閘控電路更新時間以及處理電路140處理信號的時間等一種或多種延時影響因素,確定發送控制指令的週期。示例性的,當類比數位轉換器的取樣速率為16 kHz,且開關閘控電路逐點更新大約需要0.06ms,類比濾波器130處理信號需要1ms,類比數位轉換以及開關閘控電路延時等需要約5ms的延時,確定發送控制指令的週期可以為1s。上述提供的具體時間參數僅作為示例參考,本發明對此不作具體限定。
在一些實施例中,在主動降雜訊音訊設備100工作穩定時,處理電路140可以停止向類比濾波器130發送控制指令,以停止調控類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應。進一步的,在第一類比信號的幅值在預設幅值範圍內時,處理電路140可以停止向類比濾波器130發送控制指令。第一類比信號的幅值在預設幅值範圍內時,反映第一類比信號接近於0,也就是說,可以反映主動降雜訊音訊設備100處於主動降雜訊的理想狀態,工作穩定。
在一些實施例中,如圖4所示,主動降雜訊音訊設備100還可以包括放大器150,放大器150可以結合類比濾波器130,對第一類比信號e(t)進行放大處理。在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備100也可以不設置放大器150,僅通過類比濾波器130,對第一類比信號e(t)進行放大處理。
在一些實施例中,由於音訊設備中存在次級通道的響應會影響降雜訊效果,因此,主動降雜訊音訊設備100可以對次級響應進行補償。次級響應為音訊設備中次級通道的響應,其可以反映從揚聲器到麥克風的聲音傳遞路徑對聲音信號的影響。圖5以示例的方式詳細說明對次級響應進行補償的具體實現方式。
圖5是根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備100的結構示意圖。
如圖5所示,y(t)表示第二類比信號,
表示次級響應,即揚聲器到麥克風的傳遞函數,
表示次級響應信號,其可以理解為添加次級響應
後的第二類比信號y(t)。
類比加法器為一種對多個類比信號進行運算的電子器件。在一些實施例中,類比加法器可以為基於運算放大器的加法電路,如反相加法器電路、同相加法器電路等。在一些實施例中,第一類比加法器可以根據對第一類比信號和反向的次級響應信號進行加法運算,產生第三類比信號,以補償次級響應。第三類比信號可以反映環境雜訊和降雜訊聲音抵消後的聲波,與經過次級通道後反向的降雜訊聲音的疊加聲波,即經過次級響應補償後的環境雜訊。
示例性的,繼續參考上述圖5,
表示經過次級響應補償後的環境雜訊對應的類比信號,即類比加法器160輸出的第三類比信號。在一些實施例中,次級響應,第一類比信號、第二類比信號和第三類比信號之間的關係可以表示為:
, (5)
其中,
為第三類比信號,
為次級響應信號,即添加揚聲器到麥克風的響應
的第二類比信號
,
為第一類比信號。
相對應的,在一些實施例中,第一類比數位轉換器對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,第三類比數位轉換器對第三類比信號取樣以產生第三數位信號。處理電路140可以根據第一數位信號和第三數位信號,向所述類比濾波器130發送控制指令,以在補償次級響應的情況下調整類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應。
示例性的,繼續參考上述圖5,第一類比數位轉換器141對第一類比信號e(t)取樣以產生第一數位信號e(n),第三類比數位轉換器143對第三類比信號
取樣以產生第三數位信號
。處理電路140可以根據第一數位信號e(n)和第三數位信號
,確定類比濾波器130的係數。在補償次級響應的情況下,更新類比濾波器130的係數可以表示為:
, (6)
其中,
為類比濾波器130當前需要更新的係數,
為類比濾波器130上一次更新的係數,
為第三數位信號,
為第一數位信號,
為類比濾波器130的調整值,其可以通過降雜訊演算法(如LMS演算法、FXLMS演算法)對第一數位信號和第三數位信號進行信號處理後得到。
在一些實施例中,處理電路140在補償次級響應的情況下,確定類比濾波器130的係數之後,向類比濾波器130發送發出控制指令,以使類比濾波器130的實際的增益和相移接近計算得到的更新係數,使得類比濾波器130可以接近對環境雜訊的最優響應。調節類比濾波器130的具體實現方式,可以參考上述圖3A-圖3B的相關內容,此處不再贅述。
在本發明實施例中,利用類比加法器補償次級響應,可以實現在類比域進行信號補償,避免在數位域處理信號導致時間延遲,從而在確保類比濾波器130可以及時處理外界環境雜訊的同時,提升降雜訊的準確性,進一步提高主動降雜訊音訊設備100的降雜訊效果。
在一些實施例中,當主動降雜訊音訊設備100為開放式音訊設備(即揚聲器靠近但不堵塞耳朵)時,使用者耳道與麥克風之間的通道的響應會影響降雜訊效果,因此,主動降雜訊音訊設備100可以構建使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數以進行補償,即進行開放式響應補償。
使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數可以表示聲音在使用者耳道與麥克風之間傳遞所受到的影響。在一些實施例中,使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數可以通過實驗測試獲得,或基於統計模型或神經網路模型獲得。
示例性的,可以通過測試(如人工頭測試等)得到揚聲器到麥克風之間的響應
,以及揚聲器到使用者耳道處的響應
,再基於響應
與響應
之間的關係式
,得到使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數
。或者,可以根據揚聲器到麥克風之間的響應
,運行統計模型(如混合高斯模型等)或神經網路模型,得到模型輸出的傳遞函數
。
在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備100還可以包括第一類比加法器、第三類比數位轉換器和第四類比數位轉換器。第四類比數位轉換器可以對次級響應信號取樣以產生第四數位信號,以便於處理電路140進行信號處理。類比加法器和類比數位轉換器的具體實現方式,可以參考上述圖4-圖5中的相關描述,此處不再贅述。處理電路140可以根據第三數位信號,以及使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,確定第五數位信號,並根據第四數位信號和第五數位信號,向類比濾波器130發送控制指令,以在補償次級響應以及開放式響應的情況下調整類比濾波器130的振幅頻率響應和相位頻率響應。進一步的,在一些實施例中,處理電路140可以對第四數位信號和第五數位信號進行加法運算,得到第六數位信號,並根據第三數位信號以及第六數位信號,向類比濾波器130發送控制指令。
第三數位信號可以反映經過次級響應補償後的環境雜訊,第四數位信號可以反映添加次級響應之後的降雜訊聲音,第五數位信號可以反映在開放式響應影響下對降雜訊聲音進行次級響應補償後得到的聲波。第六數位信號可以反映對降雜訊聲音進行次級響應補償以及開放式響應補償後得到的聲波。圖6以示例的方式詳細說明開放式響應補償的具體實現方式。
圖6是根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備100的結構示意圖。
如圖6所示,
表示使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,第四類比數位轉換器144可以對次級響應信號
取樣以產生第四數位信號
,
表示在開放式響應影響下的第五數位信號,
表示經過次級響應補償以及開放式響應補償後的第六數位信號。由此,根據使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,第五數位信號、第四數位信號以及第三數位信號之間的關係可以表示為:
, (7)
其中,
為第六數位信號,
為第五數位信號,
為第四數位信號,且
,*表示卷積操作,
為次級響應對應的傳遞函數。也就是說,處理電路140可以對第四數位信號
和第五數位信號
進行加法運算,得到第六數位信號
。處理電路140還可以根據第三數位信號以及第六數位信號,確定類比濾波器130的係數。在補償次級響應以及開放式響應的情況下,更新類比濾波器130的係數可以表示為:
, (8)
其中,
為類比濾波器130本次需要更新的係數,
為類比濾波器130上一次更新的係數,
為第三數位信號,
為第六數位信號,
為類比濾波器130的調整值,其可以通過降雜訊演算法(如LMS演算法、FXLMS演算法)對第三數位信號和第六數位信號進行信號處理後得到。
在一些實施例中,處理電路140在補償次級響應以及開放式響應的情況下,確定類比濾波器130的係數之後,向類比濾波器130發送發出控制指令,以使類比濾波器130的實際的增益和相移接近計算得到的更新係數,類比濾波器130可以接近對環境雜訊的最優響應。調節類比濾波器130的具體實現方式,可以參考上述圖3A-圖3B的相關內容,此處不再贅述。
在本發明實施例中,在主動降雜訊音訊設備100為開放式音訊設備時,對使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數進行補償,可以提升降雜訊的準確性,確保主動降雜訊音訊設備100的降雜訊效果。
圖7是根據本發明一些實施例所述的主動降雜訊方法的流程示意圖。在一些實施例中,流程700可以由主動降雜訊音訊設備100實現。
在一些實施例中,流程700可以包括:
步驟710,主動降雜訊音訊設備產生降雜訊聲音。在一些實施例中,降雜訊聲音可以用於抵消環境雜訊,以實現降雜訊效果。步驟710可以由上述揚聲器110執行,具體實現方式可以參看圖1-圖6的相關描述,此處不再贅述。
步驟720,主動降雜訊音訊設備採集環境雜訊和降雜訊聲音,並產生第一類比信號。在一些實施例中,第一類比信號可以反映環境雜訊和降雜訊聲音相互抵消的程度。步驟710可以由上述麥克風120執行,具體實現方式可以參看圖1-圖6的相關描述,此處不再贅述。
步驟730,主動降雜訊音訊設備利用類比濾波器為第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,第二類比信號用於產生降雜訊聲音。在一些實施例中,第二類比信號可以用於驅動揚聲器產生降雜訊聲音。步驟730可以由上述類比濾波器130執行,具體實現方式可以參看圖1-圖6的相關描述,此處不再贅述。
步驟740,主動降雜訊音訊設備根據第一類比信號和第二類比信號,發送控制指令,以調整類比濾波器的增益和相移。在一些實施例中,主動降雜訊音訊設備可以向類比濾波器發送控制指令,驅使類比濾波器調整增益和相移。步驟740可以由上述類比濾波器130執行,具體實現方式可以參看圖1-圖6的相關描述,此處不再贅述。
本發明實施例中,通過使用類比濾波器來調整類比信號的幅值和相位,並以此產生降雜訊聲音,可以減少信號變換(如數位類比轉換等)環節以及數位濾波處理帶來的時間延遲,能夠及時地進行降雜訊響應,從而提高降雜訊效果。
並且,本發明實施例提供的主動降雜訊方法還可以根據環境雜訊和降雜訊聲音對應的類比信號,調整類比濾波器的增益和相移,以使類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,進一步提高降雜訊效果。
在一些實施例中,所述調整類比濾波器的增益和相移,可以包括:在特定時間範圍內,主動降雜訊音訊設備隨著第一類比信號幅值的變化,控制類比濾波器動態調整其增益。如此,可以避免類比濾波器在特定時刻提供的增益過大或,以實現類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,從而提高主動降雜訊音訊設備的降雜訊效果。
在一些實施例中,流程700還可以包括:主動降雜訊音訊設備對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,對第二類比信號取樣以產生第二數位信號。以及上述步驟740,可以包括:主動降雜訊音訊設備根據第一數位信號和第二數位信號,發送控制指令。取樣的步驟可以分別由上述第一類比數位轉換器和第二類比數位轉換器執行,具體的實現方式可以參考圖1-圖6中的相關內容,此處不再贅述。
在本發明實施例中,通過根據環境雜訊和降雜訊聲音對應的類比信號產生控制指令的方式,以調整類比濾波器的增益和相移,使得類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,進一步提高降雜訊效果。
在一些實施例中,流程700還可以包括:主動降雜訊音訊設備可以根據控制指令,調整類比濾波器中的響應調節器的阻值或容值,以改變類比濾波器的振幅頻率響應和相位頻率響應。該步驟可以由類比濾波器中的開關閘控電路執行,具體的實現方式可以參看圖3A-圖3B中的相關描述,此處不再贅述。
在一些實施例中,響應調節器可以包括一個或多個調相單元,每個調相單元可以包括至少一個可調電阻或至少一個可調電容。相對應的,所述根據控制指令,調整類比濾波器中的響應調節器的阻值或容值,可以包括:根據控制指令,調整可調電阻的阻值或可調電容的容值。該步驟可以由類比濾波器中的開關閘控電路執行,具體的實現方式可以參看圖3A-圖3B中的相關描述,此處不再贅述。
在本發明實施例中,通過調節可調電阻的阻值或可調電容的容值,可以控制類比濾波器的振幅頻率響應和相位頻率響應,避免類比濾波器在特定時刻提供的增益過大或過小,以實現類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,從而提高主動降雜訊音訊設備的降雜訊效果。
在一些實施例中,流程700還可以包括:主動降雜訊音訊設備可以根據第一類比信號,第二類比信號,以及與第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,其中,次級響應為揚聲器到麥克風的響應。主動降雜訊音訊設備還可以對第一類比信號取樣以產生第一數位信號,對第三類比信號取樣以產生第三數位信號。以及上述步驟740,可以包括:根據第一數位信號和第三數位信號,發送控制指令。
在一些實施例中,上述產生第三類比信號的步驟可以由類比加法器執行,上述對第三類比信號進行取樣的步驟可以由第三類比數位轉換器執行,具體的實現方式可以參看圖5-圖6中的相關描述,此處不再贅述。
在本發明實施例中,通過在類比域中補償次級響應,可以避免在數位域處理信號導致時間延遲,從而在確保主動降雜訊音訊設備可以及時處理外界環境雜訊的同時,提升降雜訊的準確性,進一步提高降雜訊效果。
在一些實施例中,當主動降雜訊音訊設備為開放式音訊設備時,主動降雜訊音訊設備可以構建使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數以進行補償,即進行開放式響應補償。
在一些實施例中,流程700還可以包括:主動降雜訊音訊設備可以根據第一類比信號,第二類比信號,以及與第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號。其中,次級響應為揚聲器到麥克風的響應。主動降雜訊音訊設備可以對第三類比信號取樣以產生第三數位信號,對添加次級響應後的第二類比信號取樣以產生第四數位信號。以及上述步驟740,可以包括:主動降雜訊音訊設備根據第三數位信號,以及使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數,確定第五數位信號。主動降雜訊音訊設備可以根據第四數位信號和第五數位信號,發送控制指令。
在一些實施例中,上述對添加次級響應後的第二類比信號取樣的步驟可以由第四類比數位轉換器執行,上述確定第五數位信號的步驟可以由處理電路執行,具體的實現方式可以參看圖6中的相關描述,此處不再贅述。
在一些實施例中,使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數通過實驗測試獲得,或基於統計模型或神經網路模型獲得。在一些實施例中,流程700還可以包括:主動降雜訊設備可以週期性地發送控制指令。
在本發明實施例中,在主動降雜訊音訊設備為開放式音訊設備時,主動降雜訊音訊設備對使用者耳道處和麥克風之間的傳遞函數進行補償,可以提升降雜訊的準確性,確保降雜訊效果。
本發明實施例可能帶來的有益效果包括但不限於:(1)採用類比濾波器直接對降雜訊聲音對應的類比信號進行處理(例如,增益或移相),可以減少信號變換(如數位類比轉換等)環節以及數位濾波器處理帶來的時間延遲,使得音訊設備可以及時地進行降雜訊響應,從而提高降雜訊效果。(2)處理電路根據環境雜訊和降雜訊聲音對應的類比信號,調整類比濾波器的增益和相移,以使類比濾波器達到對環境雜訊的最優響應,進一步提高降雜訊效果。
上文已對基本概念做了描述,顯然,對於所屬技術領域中具有通常知識者來說,上述詳細揭露內容僅僅作為示例,而並不構成對本發明的限定。雖然此處並沒有明確說明,所屬技術領域中具有通常知識者可能會對本發明進行各種修改、改進和修正。該類修改、改進和修正在本發明中被建議,所以該類修改、改進、修正仍屬於本發明示範實施例的精神和範圍。
同時,本發明案使用了特定詞語來描述本發明的實施例。如「一個實施例」、「一實施例」、和/或「一些實施例」意指與本發明至少一個實施例相關的某一特徵、結構或特點。因此,應強調並注意的是,本說明書中在不同位置兩次或多次提及的「一實施例」或「一個實施例」或「一個替代性實施例」並不一定是指同一實施例。此外,本發明的一個或多個實施例中的某些特徵、結構或特點可以進行適當的組合。
此外,除非申請專利範圍中明確說明,本發明中處理元素和序列的順序、數字字母的使用、或其他名稱的使用,並非用於限定本發明流程和方法的順序。儘管上述揭露內容中通過各種示例討論了一些目前認為有用的發明實施例,但應當理解的是,該類細節僅作為說明的目的,附加的申請專利範圍並不僅限於揭露的實施例,相反地,申請專利範圍旨在覆蓋所有符合本發明實施例實質和範圍的修正和等價組合。例如,雖然以上所描述的系統元件可以通過硬體設備實現,但是也可以只通過軟體的解決方案得以實現,如在現有的伺服器或行動設備上安裝所描述的系統。
同理,應當注意的是,為了簡化本發明揭露內容的表述,從而幫助對一個或多個發明實施例的理解,前文對本發明實施例的描述中,有時會將多種特徵歸併至一個實施例、附圖或對其的描述中。但是,這種揭露方式並不意味著本發明物件所需要的特徵比申請專利範圍中提及的特徵多。實際上,實施例的特徵要少於上述揭露的單個實施例的全部特徵。
一些實施例中使用了描述成分、屬性數量的數字,應當理解的是,此類用於實施例描述的數字,在一些示例中使用了修飾詞「大約」、「近似」或「大體上」來修飾。除非另外說明,「大約」、「近似」或「大體上」表明所述數字允許有±20%的變化。相應地,在一些實施例中,說明書和申請專利範圍中使用的數值參數均為近似值,該近似值根據個別實施例所需特點可以發生改變。在一些實施例中,數值參數應考慮規定的有效位數並採用一般位數保留的方法。儘管本發明一些實施例中用於確認其範圍廣度的數值域和參數為近似值,在具體實施例中,此類數值的設定在可行範圍內盡可能精確。
針對本發明案引用的每個專利、專利申請案、公開的專利申請案和其他材料,如文章、書籍、說明書、出版物、文件等,特此將其全部內容併入本發明案作為參考。與本發明案內容不一致或產生衝突的申請歷史文件除外,對本發明案申請專利範圍最廣範圍有限制的文件(當前或之後附加於本發明案中的)也除外。需要說明的是,如果本發明案附屬材料中的描述、定義、和/或術語的使用與本發明案所述內容有不一致或衝突的地方,以本發明案的描述、定義和/或術語的使用為準。
最後,應當理解的是,本發明中所述實施例僅用以說明本發明實施例的原則。其他的變形也可能屬於本發明的範圍。因此,作為示例而非限制,本發明實施例的替代配置可視為與本發明的教導一致。相應地,本發明的實施例不僅限於本發明明確介紹和描述的實施例。
100:主動降雜訊音訊設備
110:揚聲器
120:麥克風
130:類比濾波器
140:處理電路
310:調相單元
320:調相單元
141:第一類比數位轉換器
142:第二類比數位轉換器
143:第三類比數位轉換器
144:第四類比數位轉換器
160:類比加法器
700:流程
710:步驟
720:步驟
730:步驟
740:步驟
本發明將以示例性實施例的方式進一步說明,這些示例性實施例將通過圖式進行詳細描述。這些實施例並非限制性的,在這些實施例中,相同的編號表示相同的結構,其中:
[圖1]係根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的結構方塊圖;
[圖2]係根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的簡化結構示意圖;
[圖3A]係根據本發明一些實施例所示的調相單元的結構示意圖;
[圖3B]係根據本發明一些實施例所示的調相單元的結構示意圖;
[圖4]係根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的結構示意圖;
[圖5]係根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的結構示意圖;
[圖6]係根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊音訊設備的結構示意圖;
[圖7]係根據本發明一些實施例所示的主動降雜訊方法的流程示意圖。
100:主動降雜訊音訊設備
110:揚聲器
120:麥克風
130:類比濾波器
140:處理電路
Claims (18)
- 一種主動降雜訊音訊設備,包括:揚聲器,用於產生降雜訊聲音;麥克風,用於採集環境雜訊和所述降雜訊聲音,並產生第一類比信號;類比濾波器,用於為所述第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,所述第二類比信號驅動所述揚聲器產生所述降雜訊聲音;以及處理電路,用於根據所述第一類比信號和所述第二類比信號,向所述類比濾波器發送控制指令,以調整所述類比濾波器的增益和相移,其中所述處理電路週期性地向所述類比濾波器發送所述控制指令。
- 如請求項1之主動降雜訊音訊設備,其中所述處理電路調整所述類比濾波器的所述增益和所述相移,包括:在特定時間範圍內,隨著所述第一類比信號之幅值的變化,所述處理電路控制所述類比濾波器,藉以動態調整所述類比濾波器的所述增益。
- 如請求項1之主動降雜訊音訊設備,其中所述處理電路包括第一類比數位轉換器和第二類比數位轉換器;所述第一類比數位轉換器對所述第一類比信號取樣以產生第一數位信號,所述第二類比數位轉換器對所述第二類比信號取樣以產生第二數位信號;所述處理電路向所述類比濾波器發送所述控制指令,包括:所述處理電路根據所述第一數位信號和所述第二數位信號,向所述類比濾波器發送所述控制指令。
- 如請求項3之主動降雜訊音訊設備,其中所述類比濾波器包括開關閘控電路和響應調節器,所述開關閘控電路根據所述控制指令,調整所述響應調節器的阻值或容值,以改變所述類比濾波器的振幅頻率響應和相位頻率響應。
- 如請求項4之主動降雜訊音訊設備,其中所述響應調節器包括一 個或多個調相單元,每個調相單元包括至少一個可調電阻或至少一個可調電容;所述開關閘控電路根據所述控制指令,調整所述響應調節器的阻值或容值,包括:所述開關閘控電路根據所述控制指令,調整所述至少一個可調電阻的阻值或所述至少一個可調電容的容值。
- 如請求項1之主動降雜訊音訊設備,還包括第一類比加法器、第一類比數位轉換器和第三類比數位轉換器,其中,所述第一類比加法器用於根據所述第一類比信號,所述第二類比信號,以及與所述第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,所述次級響應為所述揚聲器到所述麥克風的響應;所述第一類比數位轉換器對所述第一類比信號取樣以產生第一數位信號;所述第三類比數位轉換器對所述第三類比信號取樣以產生第三數位信號;以及所述處理電路向所述類比濾波器發送所述控制指令,包括:所述處理電路根據所述第一數位信號和所述第三數位信號,向所述類比濾波器發送所述控制指令。
- 如請求項1之主動降雜訊音訊設備,還包括固定結構,所述固定結構將所述揚聲器和所述麥克風分別固定在使用者耳朵附近且不堵塞使用者耳道的位置。
- 如請求項7之主動降雜訊音訊設備,還包括第一類比加法器、第三類比數位轉換器和第四類比數位轉換器,其中,所述第一類比加法器用於根據所述第一類比信號,所述第二類比信號,以及與所述第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,所述次級響應為所述揚聲器到所述麥克風的響應; 所述第三類比數位轉換器對所述第三類比信號取樣以產生第三數位信號;所述第四類比數位轉換器對添加所述次級響應後的所述第二類比信號取樣以產生第四數位信號;以及所述處理電路向所述類比濾波器發送所述控制指令,包括:所述處理電路根據所述第三數位信號,以及使用者耳道處和所述麥克風之間的傳遞函數,確定第五數位信號;所述處理電路根據所述第四數位信號和所述第五數位信號,向所述類比濾波器發送所述控制指令。
- 如請求項8之主動降雜訊音訊設備,其中所述使用者耳道處和所述麥克風之間的所述傳遞函數通過實驗測試獲得,或基於統計模型或神經網路模型獲得。
- 一種主動降雜訊方法,所述方法包括:產生降雜訊聲音;採集環境雜訊和所述降雜訊聲音,並產生第一類比信號;利用類比濾波器為所述第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,所述第二類比信號用於產生所述降雜訊聲音;以及根據所述第一類比信號和所述第二類比信號,週期性地發送控制指令,以調整所述類比濾波器的增益和相移。
- 如請求項10所述的主動降雜訊方法,其中,調整所述類比濾波器的所述增益和所述相移,包括:在特定時間範圍內,隨著所述第一類比信號之幅值的變化,控制所述類比濾波器,藉以動態調整所述類比濾波器的所述增益。
- 如請求項10所述的主動降雜訊方法,其中,所述方法還包括:對所述第一類比信號取樣以產生第一數位信號; 對所述第二類比信號取樣以產生第二數位信號;且其中,發送所述控制指令,包括:根據所述第一數位信號和所述第二數位信號,發送所述控制指令。
- 如請求項12所述的主動降雜訊方法,其中,所述方法還包括:根據所述控制指令,調整所述類比濾波器中的響應調節器的阻值或容值,以改變所述類比濾波器的振幅頻率響應和相位頻率響應。
- 如請求項13所述的主動降雜訊方法,其中,所述響應調節器包括一個或多個調相單元,每個調相單元包括至少一個可調電阻或至少一個可調電容;其中,根據所述控制指令,調整所述類比濾波器中的所述響應調節器的阻值或容值,包括:根據所述控制指令,調整所述至少一個可調電阻的阻值或所述至少一個可調電容的容值。
- 如請求項10所述的主動降雜訊方法,其中,所述方法還包括:根據所述第一類比信號,所述第二類比信號,以及與所述第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,所述次級響應為揚聲器到麥克風的響應;對所述第一類比信號取樣以產生第一數位信號;對所述第三類比信號取樣以產生第三數位信號;且其中,發送所述控制指令,包括:根據所述第一數位信號和所述第三數位信號,發送所述控制指令。
- 如請求項10所述的主動降雜訊方法,其中,所述方法還包括:根據所述第一類比信號,所述第二類比信號,以及與所述第二類比信號對應的次級響應,產生第三類比信號,所述次級響應為揚聲器到麥克風的響應;對所述第三類比信號取樣以產生第三數位信號; 對添加所述次級響應後的所述第二類比信號取樣以產生第四數位信號;以及其中,發送所述控制指令,包括:根據所述第三數位信號,以及使用者耳道處和所述麥克風之間的傳遞函數,確定第五數位信號;根據所述第四數位信號和所述第五數位信號,發送所述控制指令。
- 如請求項16所述的主動降雜訊方法,其中,所述使用者耳道處和所述麥克風之間的傳遞函數通過實驗測試獲得,或基於統計模型或神經網路模型獲得。
- 一種電腦可讀取儲存媒體,所述電腦可讀取儲存媒體儲存電腦指令,當電腦讀取所述電腦可讀取儲存媒體中的所述電腦指令後,所述電腦執行如下方法,包括:產生降雜訊聲音;採集環境雜訊和所述降雜訊聲音,並產生第一類比信號;利用類比濾波器為所述第一類比信號提供增益並產生第二類比信號,所述第二類比信號用於產生所述降雜訊聲音;以及根據所述第一類比信號和所述第二類比信號,週期性地發送控制指令,以調整所述類比濾波器的增益和相移。
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