自动校准的噪音消除头戴式耳机制造技术

本发明专利技术提供一种声音系统，其具有头戴式耳机，所述头戴式耳机包括换能器和至少一个麦克风。所述声音系统还包括均衡滤波器和环路滤波器电路。所述均衡滤波器适合基于至少一个预定系数来均衡音频输入信号。所述环路滤波器电路包括泄漏积分器电路，所述泄漏积分器电路适合基于所述均衡的音频输入信号和表示由所述至少一个麦克风接收的声音的反馈信号来生成滤波后的音频信号，并且将所述滤波后的音频信号提供到所述换能器。

Automatic calibration of noise canceling head worn headphones

The present invention provides a sound system having a headset that includes a transducer and at least one microphone. The sound system also includes an equalizer filter and a loop filter circuit. The equalization filter is adapted to equalize the audio input signal based on at least one predetermined factor. The loop filter circuit includes an integrator circuit leakage of the leakage, the integrator circuit suitable for audio input signals of the equalization and representation based on the at least one voice from microphone receives the feedback signal to generate a filtered audio signal, the audio signal and the filtered to provide the transducer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动校准的噪音消除头戴式耳机
一个或多个实施方案大体上涉及有源噪声消除头戴式耳机和自动校准的噪声消除头戴式耳机。
技术介绍
电子设备持续小型化已导致经由头戴式耳机将音频传递给收听者的各种各样的便携式音频设备。电子器件的小型化也已导致产生高品质声音的越来越小的头戴式耳机。一些头戴式耳机现在包括噪声消除系统，噪声消除系统包括用于获取外部声音数据的麦克风和用于降低或消除在用户环境中生成的外部声音的控制器。
技术实现思路
在一个实施方案中，提供一种头戴式耳机，其具有：外壳，所述外壳中形成有孔口；以及换能器，所述换能器设置在所述孔口中并且由所述外壳支撑。头戴式耳机还包括麦克风阵列，所述麦克风阵列耦合到外壳并且设置在换能器上方，以接收由换能器辐射的声音以及噪声。在另一实施方案中，提供一种声音系统，其具有头戴式耳机，所述头戴式耳机包括换能器和至少一个麦克风。声音系统还包括均衡滤波器和环路滤波器电路。均衡滤波器适合基于至少一个预定系数来均衡音频输入信号。环路滤波器电路包括泄漏积分器电路，所述泄漏积分器电路适合基于均衡的音频输入信号和表示由至少一个麦克风接收的声音的反馈信号来生成滤波后的音频信号，并且将滤波后的音频信号提供到换能器。在另一实施方案中，提供一种体现在非瞬时计算机可读介质中的计算机程序产品，所述计算机程序产品经过编程以自动校准头戴式耳机内的有源噪声消除控制系统。计算机程序产品包括用于进行下列项的指令：生成表示测试信号的第一音频输入信号；使用均衡滤波器和环路滤波器对第一音频输入信号进行滤波；以及将第一滤波后的音频信号提供到头戴式耳机的换能器，其中换能器适合响应于第一音频信号而辐射测试声音。计算机程序产品还包括用于进行下列项的指令：接收表示由头戴式耳机的至少一个麦克风接收的测试声音的空间平均值的第一反馈信号；以及基于第一反馈信号来更新均衡滤波器的系数。因此，通过生成直接逼近头戴式耳机的感知声输出的麦克风信号，声音系统提供优于现有ANC声音系统的优点。头戴式耳机通过将至少两个麦克风的阵列包括在每个头戴式耳机内来生成此类麦克风信号，从而导致基于两个麦克风的空间平均值的麦克风信号。此外，换能器包括纸膜，所述纸膜形成贯穿可听频带的精确活塞式运动。这些特征允许简化的ANC控制系统。例如，由于麦克风信号直接逼近头戴式耳机的感知声输出，因此，ANC控制系统消除滤波器和它们的相关联软件/硬件，诸如，用于对次级路径进行建模或评估的次级链路滤波器。另外，ANC控制系统包括控制器，所述控制器被配置成通过降低或消除耳腔和软垫中的剩余反射来自动校准与具体用户对应的均衡滤波器的系数，以提供平滑响应。附图说明图1是示出根据一个或多个实施方案的声音系统的示意图，所述声音系统包括连接到头戴式耳机并且对用户生成声波的噪声消除控制系统；图2是现有技术噪声消除控制系统的示意性框图；图3是示出图2的控制系统的声路径的频率响应的曲线图；图4是根据一个或多个实施方案的图1的噪声消除控制系统的示意性框图；图5是根据一个实施方案的实施图4的控制系统的一部分的装置；图6是示出图4的控制系统的环路滤波器的开环频率响应的曲线图；图7是图1的头戴式耳机中的一个的内部部分的侧视图，所示头戴式耳机没有耳部衬垫；图8是图7的头戴式耳机组件的侧视透视图，所示头戴式耳机带有耳部衬垫并且安装到测试板；图9是示出第一换能器的频率响应和第二换能器的频率响应的曲线图；图10是示出如使用测试装置测量到的图4的控制系统的频率响应和由内部麦克风测量到的图4的控制系统的频率响应的曲线图；图11是示出图4的控制系统的开环频率响应和闭环频率响应的波特图；图12是示出与换能器的开环失真相比，图4的控制系统的声输出的闭环失真的频率响应的曲线图；图13是根据另一实施方案的图1的噪声消除控制系统的示意性框图；图14是示出根据一个或多个实施方案的用于自动校准声音系统的方法的流程图，所述声音系统包括图13的噪声消除控制系统；图15是示出图13的控制系统的频率响应的曲线图；以及图16是示出图13的控制系统的脉冲响应的曲线图。具体实施方式根据需要，本文中公开了本专利技术的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是可用各种替代形式体现的本专利技术的示例。附图不必按比例绘制；一些特征可放大或最小化，以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而是仅为教示本领域的技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基础。参考图1，示出根据一个或多个实施方案的声音系统，并且所述声音系统一般由数字100表示。声音系统100包括有源噪声消除(ANC)控制系统110和头戴式耳机组件112。控制系统110接收来自音频源114的音频输入信号并且将音频输出信号提供到头戴式耳机组件112。头戴式耳机组件112包括一对头戴式耳机116。每个头戴式耳机116包括在用户的耳部附近安置的换能器118或驱动器。换能器118接收音频输出信号并且生成可听声音。每个头戴式耳机116还包括安置在换能器118与耳部之间的一个或多个麦克风120。图2是现有技术ANC控制系统(第一控制系统210)的示意性框图。第一控制系统210可以在硬件和/或软件控制逻辑中实施，如本文中更详细地描述。第一控制系统210接收来自音频源(例如，音频源114)的音频输入信号(V)，并且将滤波后的音频信号(V滤波)提供到每个头戴式耳机的换能器(例如，换能器118)，所述滤波后的音频信号作为声音从换能器中辐射。声音沿着次级路径或链路从换能器传递到头戴式耳机内的麦克风(例如，麦克风120)，这由传递函数(Hs)222进行建模。麦克风接收从换能器中辐射的声音和头戴式耳机内的噪声(N)，这由求和节点224表示，并且生成麦克风输出信号(MIC)。从换能器中辐射的声音和N的频率响应被用户的耳腔和头戴式耳机与用户耳部之间的软垫的形状更改，这由初级链路滤波器(Hp)226进行建模。如用户感知到的头戴式耳机的声响应由音频输出信号(Y)表示。第一控制系统210包括预均衡滤波器(He)228。He滤波器228对音频输入信号(V)进行滤波，使得声输出(Y)逼近预定目标函数。目标函数由经验确定或者使用主观测试来确定。第一控制系统210还包括基于预定数据来提供次级链路的估计的滤波器滤波器230评估因换能器的结构、头戴式耳机与用户头部之间的软垫以及用户耳腔的轮廓而由换能器辐射的声音的传递函数。第一控制系统210是反馈ANC控制系统的实例。麦克风输出信号(MIC)出现在反馈路径232处。在求和节点234处，第一控制系统210基于滤波器230的输出与麦克风输出信号(MIC)之间的差异来生成误差信号(e)。误差信号(e)提供到增益236并且提供到环路滤波器(H环路)238。H环路滤波器238在误差信号的峰值中心频率下将附加增益添加到误差信号(e)，所述峰值中心频率在100到150Hz之间，并且所述H环路滤波器被设计成维持误差信号(e)的足够稳定裕度。第一控制系统210在求和节点240处生成滤波后的音频信号(V滤波)。均衡的音频输入信号(Veq)沿着侧链或前馈路径242提供到求和节点240。求和节点240将Veq与滤波后的误差信号进行组合，以确定V滤波。如上文所述，求和节点224将噪声信号(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式耳机，其包括：外壳，所述外壳中形成有孔口；换能器，其设置在所述孔口中并且由所述外壳支撑；以及麦克风阵列，其耦合到所述外壳并且设置在所述换能器上方，以接收由所述换能器辐射的声音和噪声。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种头戴式耳机，其包括：外壳，所述外壳中形成有孔口；换能器，其设置在所述孔口中并且由所述外壳支撑；以及麦克风阵列，其耦合到所述外壳并且设置在所述换能器上方，以接收由所述换能器辐射的声音和噪声。2.如权利要求1所述的头戴式耳机，其中所述换能器还包括由纸或其它合适的材料形成的刚性膜。3.如权利要求1所述的头戴式耳机，其中所述麦克风阵列包括径向布置并且并联电连接的至少两个麦克风。4.一种声音系统，其包括：根据权利要求1所述的头戴式耳机；以及有源噪声消除(ANC)控制系统，其被编程以：接收来自音频源的音频输入信号；使用均衡滤波器来均衡所述音频输入信号；基于所述均衡的音频输入信号和表示由所述麦克风阵列接收的声音的空间平均值的反馈信号，使用环路滤波器生成滤波后的音频信号；以及将所述滤波后的音频信号提供到所述换能器。5.如权利要求4所述的声音系统，其中所述ANC控制系统还被编程以：生成表示测试信号的第二音频输入信号；使用所述均衡滤波器和所述环路滤波器对所述第二音频输入信号进行滤波；将所述第二滤波后的音频信号提供到所述换能器，其中所述换能器适合响应于所述第二音频信号来辐射测试声音；接收表示由所述麦克风阵列接收的所述测试声音的空间平均值的第二反馈信号；以及基于所述第二反馈信号来更新所述均衡滤波器的系数。6.如权利要求4所述的声音系统，其中所述ANC控制系统还被编程以生成所述滤波后的音频信号，而无需评估表示所述换能器与所述麦克风阵列之间的声音传播的次级路径的传递函数。7.一种声音系统，其包括：头戴式耳机，其包括换能器和至少一个麦克风；均衡滤波器，其适合基于至少一个预定系数来均衡音频输入信号；以及环路滤波器电路，其包括泄漏积分器电路，所述泄漏积分器电路适合基于所述均衡的音频输入信号和表示由所述至少一个麦克风接收的声音的反馈信号来生成滤波后的音频信号，并且将所述滤波后的音频信号提供到所述换能器。8.如权利要求7所述的声音系统，其中所述至少一个预定系数在对应于所述头戴式耳机的预定目标函数之后进行建模。9.如权利要求7所述的声音系统，其还包括：控制器；以及开关，其适合在第一位置与第二位置之间切换，在所述第一位置，所述均衡滤波器连接到音频源以接收第一音频输入信号，在所述第二位置，所述均衡滤波器连接到所述控制器以接收第二音频输入信号；其中所述控制器被编程以通过更新所述均衡滤波器的所述至少一个系数来校准所述头戴式耳机。10.如权利要求9所述的声音系统，其中所述控制器还被编程以：控制所述开关布置在所述第二位置；生成表示测试信号的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：U霍尔巴赫，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US