在ANR耳机中提供环境自然度制造技术

技术编号:19438580 阅读:34 留言:0更新日期:2018-11-14 13:45
本公开涉及在ANR耳机中提供环境自然度。在主动噪声降低耳机中,信号处理器应用滤波器并且控制前馈和反馈主动噪声消除信号路径两者的增益。该信号处理器被配置为在提供环境声音的有效消除的第一操作模式期间向前馈信号路径应用第一前馈滤波器并且向反馈信号路径应用第一反馈滤波器,并且在提供具有环境自然度的环境声音的主动透听的第二操作模式期间向前馈信号路径应用第二前馈滤波器。

【技术实现步骤摘要】
在ANR耳机中提供环境自然度本申请是优先权日为2012年11月02日、国际申请日为2013年10月30日、国际申请号为PCT/US2013/067389、国家申请号为201380067660.5、专利技术名称为“在ANR耳机中提供环境自然度”的中国专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
本公开涉及在主动噪声降低(ANR)耳机中提供自然的透听(hear-through),与ANR耳机中的透听同时再现音频信号,并且排除ANR耳机中的闭塞效应(occlusioneffect)。噪声降低耳机被用来阻止环境噪声到达用户的耳朵。噪声降低耳机可以是主动的,即ANR耳机,在其中电子电路被用来生成与环境噪声相消干涉从而消除它的抗噪声信号,或者噪声降低耳机可以是被动的,在其中耳机物理地阻塞及减弱环境声音。大多数主动耳机还提供被动噪声降低措施。用于通信或者用于收听娱乐音频的耳机可以包括主动和被动噪声降低能力中的一者或两者。ANR耳机可以针对音频(其包括通信和娱乐两者)和消除使用相同的扬声器,或者可以针对每个具有单独的扬声器。一些耳机提供了通常称为“透讲(talk-through)”或“监听(monitoring)”的特征,在其中外部麦克风被用来检测用户可能想听见的外部声音。那些声音被耳机内部的扬声器再现。在具有透讲功能的ANR耳机中,用于透讲的扬声器可以是与用于噪声消除的相同的扬声器,或者可以是附加的扬声器。外部麦克风还可以被用于前馈主动噪声消除,用于通信的目的拾取用户自己的嗓音,或者外部麦克风可以专用于提供透讲。典型的透讲系统仅向外部信号应用最小信号处理,并且我们将这些称为“直接透讲”系统。有时直接透讲系统使用带通滤波器以限制外部声音至嗓音带或感兴趣的一些其它带。直接透讲特征可以是手动触发的或者可以被诸如嗓音或警报之类的感兴趣的声音的检测触发。一些ANR耳机包括临时地减弱噪声消除使得用户可以听见环境的特征,但它们并不同时提供透讲,反而,它们依赖于被动地穿过耳机的足够声音以使得环境可听见。我们将该特征称为被动监听。
技术实现思路
通常,在一些方面,主动噪声降低耳机包括被配置为耦合至佩戴者的耳朵以定义包括佩戴者的耳道以内的空气的体积以及耳杯以内的体积的声体积的耳杯,声耦合至外部环境并且电耦合至前馈主动噪声消除信号路径的前馈麦克风,被声耦合至声体积并且被电耦合至反馈主动噪声消除信号路径的反馈麦克风,经由耳杯以内的体积被声耦合至声体积并且被电耦合至前馈和反馈主动噪声消除信号路径两者的输出换能器,以及被配置为应用滤波器和控制前馈和反馈主动噪声消除信号路径两者的增益的信号处理器。该信号处理器被配置为在提供环境声音的有效消除的第一操作模式向前馈信号路径应用第一前馈滤波器并且向反馈信号路径应用第一反馈滤波器,并且在提供具有环境自然度的环境声音的主动透听的第二操作模式向前馈信号路径应用第二前馈滤波器。各个实施方式可以包括以下中的一个或多个。前馈滤波器可以致使耳机具有在佩戴者的耳朵处的可以是平滑及分段线性的总系统响应。在第一操作模式与第二操作模式之间的语音噪声的总噪声降低之差可以至少为12dBA。第二前馈滤波器可以具有被选择为致使公式与预定目标值大致相等的值Kht。信号处理器可以进一步被配置为在第二操作模式期间向反馈信号路径应用与第一反馈滤波器不同的第二反馈滤波器。反馈信号路径和耳杯的结合可以在100Hz与10kHz之间的所有频率处以最少8dB减小到达耳道的入口的环境噪声。反馈信号路径可以在高于500Hz延伸的频率范围是操作的。第二前馈滤波器可以致使总系统响应在延伸到高于3kHz的频率的区域中是平滑的及分段线性的。第二前馈滤波器可以致使总系统响应在延伸到低于300Hz的频率的区域中是平滑的及分段线性的。反馈信号路径可以在数字信号处理器中被实施并且可以具有小于250μs的时延。第二前馈滤波器定义在特征化前馈信号路径的传递函数中的非最小相位零点。信号处理器可以进一步被配置为在提供具有与可以在第二操作模式中提供的总响应不同的总响应的环境噪声的主动透听期间向所述前馈信号路径应用第三前馈滤波器。可以提供用户输入,使得信号处理器被配置为基于所述用户输入在第一、第二或第三前馈滤波器之间进行选择。用户输入可以包括音量控制。信号处理器可以被配置为在第二和第三前馈滤波器之间自动进行选择。信号处理器可以被配置为基于环境噪声的水平的时间平均测量在第二和第三前馈滤波器之间进行选择。信号处理器可以被配置为当接收到用于激活透听模式的用户输入调用时在第二和第三前馈滤波器之间做出选择。信号处理器可以被配置为周期性地在第二和第三前馈滤波器之间做出选择。信号处理器可以是第一信号处理器并且前馈信号路径可以是第一前馈信号路径,使得耳机包括被配置为耦合至佩戴者的第二耳朵以定义包括佩戴者的第二耳道以内的空气的体积以及第二耳杯以内的体积的第二声体积的第二耳杯,声耦合至外部环境并且电耦合至第二前馈主动噪声消除信号路径的第二前馈麦克风,被声耦合至第二声体积并且被电耦合至第二反馈主动噪声消除信号路径的第二反馈麦克风,经由第二耳杯以内的体积被声耦合至第二声体积并且被电耦合至第二前馈和第二反馈主动噪声消除信号路径两者的第二输出换能器,以及被配置为应用滤波器和控制第二前馈和第二反馈主动噪声消除信号路径两者的增益的第二信号处理器。该第二信号处理器可以被配置为在第一信号处理器的第一操作模式期间向第二前馈信号路径应用第三前馈滤波器并且向第二反馈信号路径应用第一反馈滤波器,并且在第一信号处理器的第二操作模式期间向第二前馈信号路径应用第四前馈滤波器。第一和第二信号处理器可以是单个信号处理设备的部分。第三前馈滤波器可以不与第一前馈滤波器相同。第一或第二信号处理器中的唯一一个可以在第三操作模式期间向对应的第一或第二前馈信号路径应用相应的第二或第四前馈滤波器。第三操作模式可以响应于用户输入被激活。第一信号处理器可以被配置为从第二前馈麦克风接收交叉信号,向该交叉信号应用第五前馈滤波器,并且将滤波的交叉信号插入至第一前馈信号路径中。信号处理器可以进一步被配置为在第二操作模式期间向第一前馈信号路径应用单通道噪声降低滤波器。信号处理器可以被配置为检测在前馈信号路径中的高频信号,将检测到的高频信号的幅度与指示正反馈回路的阈值比较,并且如果检测到的高频信号的幅度大于阈值则激活压缩限幅器。信号处理器可以被配置为当检测到的高频信号的幅度不再高于阈值时逐渐减小由限幅器应用的压缩的量,并且如果检测到的高频信号的幅度在减小压缩的量之后回到高于该阈值的水平则增大压缩的量至检测到的高频信号的幅度保持低于该阈值的最低水平。信号处理器可以被配置为使用监视在前馈信号路径中的信号的锁相回路检测高频信号。该耳杯可以提供包围前馈麦克风的体积,使得网屏覆盖介于包围前馈麦克风的体积与外部环境之间的孔。在包围前馈麦克风的体积与外部环境之间的孔至少为10mm2。在包围前馈麦克风的体积与外部环境之间的孔至少为20mm2。网屏和前馈麦克风可以分开至少1.5mm的距离。通常,在一个方面,主动噪声降低耳机包括被配置为耦合至佩戴者的耳朵以定义包括佩戴者的耳道以内的空气的体积以及耳杯以内的体积的声体积的耳杯,被声耦合至声体积并且被电耦合至反馈主动噪声消除信号路径的反馈麦克风,本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种计算机实现的方法,包括:从降噪设备的麦克风接收第一外部音频信号;生成噪声消除信号,用以消除所述第一外部音频信号;使得所述降噪设备的扬声器在主动降噪(ANR)模式中生成与所述噪声消除信号对应的音频;从所述降噪设备的所述麦克风接收第二外部音频信号;确定所述第二外部音频信号的至少第一部分指示所述降噪设备应当从所述ANR模式转换到透听模式;转换到所述透听模式,所述转换包括通过针对所述第二外部音频信号的至少第二部分修改噪声消除,来促进所述第二外部音频信号的至少所述第二部分在所述降噪设备处的呈现。

【技术特征摘要】
2012.11.02 US 13/667,1031.一种计算机实现的方法,包括:从降噪设备的麦克风接收第一外部音频信号;生成噪声消除信号,用以消除所述第一外部音频信号;使得所述降噪设备的扬声器在主动降噪(ANR)模式中生成与所述噪声消除信号对应的音频;从所述降噪设备的所述麦克风接收第二外部音频信号;确定所述第二外部音频信号的至少第一部分指示所述降噪设备应当从所述ANR模式转换到透听模式;转换到所述透听模式,所述转换包括通过针对所述第二外部音频信号的至少第二部分修改噪声消除,来促进所述第二外部音频信号的至少所述第二部分在所述降噪设备处的呈现。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二外部音频信号包括语音或警报。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二外部音频信号包括所述降噪设备的用户的语音。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述透听模式包括以下至少一项:被动监测、直接通话和主动透听。5.根据权利要求1所述的方法,其中针对所述第二外部音频信号的至少所述第二部分修改噪声消除包括:修改针对以下至少一项的一个或多个滤波器系数:所述降噪设备的前馈路径和反馈路径,其中经修改的所述滤波器系数导致:人类语音带内的声音的衰减比所述人类语音带外的声音的衰减小。6.根据权利要求5所述的方法,其中经修改的所述滤波器系数使得对应滤波器在所述人类语音带内的声音与所述人类语音带外的声音之间的转换的附近具有至少一个右半平面零点。7.根据权利要求3所述的方法,其中至少只要所述降噪设备的所述用户的所述语音被检测到,所述降噪设备就保持在所述透听模式中,并且在所述降噪设备的所述用户的所述语音最后被检测到之后,所述降噪设备保持在所述透听模式中达预定时间段。8.根据权利要求1所述的方法,还包括:从多个透听模式中选择所述透听模式。9.根据权利要求8所述的方法,其中从多个透听模式中选择所述透听模式包括:检测环境噪声水平;以及基于所述环境噪声水平,从所述多个透听模式中选择所述透听模式。10.一种降噪设备,包括:耳件,被配置为耦合到佩戴者的耳朵,所述耳件提供进入到所述佩戴者的耳朵的环境声音的被动衰减;第一麦克风,声学地耦合到外部环境,并且电耦合到第一主动噪声消除信号路径,所述第一主动噪声消除信号路径具有第一滤波器,所述第一滤波器具有可配置的系数;输出换能器,在所述耳件耦合到所述佩戴者的耳朵并且电耦合到所述第一主动噪声消除信号路径时,所述输出换能器声学地耦合到所述佩戴者的耳道;以及信号处理器,被配置为应用所述第一滤波器的所述系数,其中:在主动降噪(ANR)模式中,所述第一麦克风被配置为接收第一外部音频信号,所述第一主动噪声消除信号路径被配置为生成噪声消除信号,用以消除所述第一外部音频信号,并且所述输出换能器被配置为生成与所述噪声消除信号对应的音频;所述第一麦克风被配置为接收第二外部音频信号;并且所述信号处理器被配置为:确定所述第二外部音频信号的至少第一部分指示所述降噪设备应当从所述ANR模式转换到透听模式;以及将所述降噪设备转换到所述透听模式,所述转换包括:通过针对所述第二外部音频信号的至少第二部分修改噪声消除,来促进所述第二外部音频信号的至少所述第二部分在所述降噪设备处的呈现。11.根据权利要求10所述的降噪设备,其中所述第二外部音频信号包括语音或警报。12.根据权利要求10所述的降噪设备,其中所述第二外部音频信号包括所述降噪设备的所述佩戴者的语音。13.根据权利要求10所述的降噪设备,其中所述透听模式包括以下至少一项:被动监测、直接通话以及主动透听。14.根据权利要求10所述的降噪设备,其中针对所述第二外部音频信号的至少所述第二部分修改噪声消除包括:修改应用于所述第一滤波器的所述系数中的一个或多个,其中经修改的所述滤波器系数导致人类语音带内的声音的衰减比所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·M·小高格尔R·F·卡雷拉斯J·哈洛N·A·兰尼M·D·林R·萨派诸斯基V·辛
申请(专利权)人:伯斯有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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