自适应噪声消除系统中的反馈啸声管理技术方案

一种集成电路可包括：输出，用于向换能器提供输出信号，该输出信号既包括用于向收听者回放的源音频信号又包括用于抵消换能器的声学输出中的周围音频声音的影响的抗噪信号；周围麦克风输入，用于接收表示周围音频声音的周围麦克风信号；误差麦克风输入，用于接收表示换能器的输出和换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号；和处理电路，该处理电路实现具有反馈响应的反馈路径，该反馈路径由误差麦克风信号生成反馈抗噪信号，其中反馈路径的信号增益是周围麦克风信号的函数，其中抗噪信号至少包括反馈抗噪信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自适应噪声消除系统中的反馈啸声管理相关申请交叉引用本公开主张于2016年10月28日提交的美国非临时专利申请序列号15/337223的优先权，美国非临时专利申请序列号15/337223主张于2015年11月6日提交的美国临时专利申请序列号62/252,058的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中。
本公开大体上涉及与声学换能器有关的自适应噪声消除，更特定地，涉及自适应噪声消除系统中的反馈啸叫的消除或减少。
技术介绍
无线电话(诸如移动电话/蜂窝电话)、无绳电话以及其他消费类音频设备(诸如mp3播放器)有着广泛应用。通过使用麦克风来测量周围声学事件，然后使用信号处理把抗噪信号注入到设备的输出中以消除周围声学事件来进行噪声消除，此类设备就可懂度的性能可以得到改良。使用反馈噪声消除的噪声消除系统可能受到称为“啸叫”的效应影响。当具有噪声消除的设备的用户把耳塞放入该用户的耳朵并紧靠耳朵的耳廓调整耳塞时经常发生啸叫。啸叫通常自身可听地显现为短时间内持续快速增长的窄带声音。当用如此大的压力把耳塞这样紧紧地压靠在用户的耳廓上以至于耳塞的扬声器的响应在特定频带中变得比设计该设备的反馈噪声消除系统时预计的响应更强时可能经常发生啸声。一旦用户减小耳塞对耳廓的压力，啸声可能就消失。因为啸叫导致客户体验不佳，所以期望用于减少或消除啸叫的系统及方法。
技术实现思路
根据本公开的教导，可以减少或消除与反馈自适应噪声消除的现有方法相关联的某些缺点和问题。根据本公开的实施例，一种用于实现个人音频设备的至少一部分的集成电路可包括：输出，用于向换能器提供输出信号，该输出信号既包括用于向收听者回放的源音频信号又包括用于抵消换能器的声学输出中的周围音频声音的影响的抗噪信号；周围麦克风输入，用于接收表示周围音频声音的周围麦克风信号；误差麦克风输入，用于接收表示换能器的输出和换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号；和处理电路，该处理电路实现具有反馈响应的反馈路径，该反馈路径由误差麦克风信号生成反馈抗噪信号，其中反馈路径的信号增益是周围麦克风信号的函数，其中抗噪信号至少包括反馈抗噪信号。根据本公开的这些和其他实施例，一种用于消除换能器附近的周围音频声音的方法可包括：接收表示周围音频声音的周围麦克风信号；接收表示换能器的输出和换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号；生成用于抵消换能器的声学输出处的周围音频声音的影响的抗噪信号，其中生成抗噪信号包括用具有反馈响应的反馈路径由误差麦克风信号生成反馈抗噪信号，其中反馈路径的信号增益是周围麦克风信号的函数，其中抗噪信号至少包括反馈抗噪信号；把抗噪信号与源音频信号进行合并以生成提供给换能器的音频信号。本公开的技术优点对于本领域普通技术人员而言从本文中所包括的附图、说明书和权利要求书中可以很容易看出。实施例的目的和优点将至少通过权利要求范围中特别指出的要素、特征及组合来实现和达到。应当理解，上面大致说明和下面详细说明都是示例且是解释性的，而不是对本公开中所述的权利要求范围的限制。附图说明通过结合附图参照下面说明，可以获得对本专利技术实施例及其优点的更完整的理解，其中相同附图标记表示相同特征，其中：图1A示出根据本公开的实施例的示例性无线移动电话；图1B示出根据本公开的实施例的示例性无线移动电话，头戴式受话器组件耦合到该示例性无线移动电话；图2是图1所示根据本公开的实施例的无线移动电话内的选定电路的方块图；图3是示出图2中根据本公开的实施例使用前馈滤波和反馈滤波来生成抗噪信号的编码器-解码器(CODEC)集成电路的示例性自适应噪声消除(ANC)电路内的选定信号处理电路和功能模块的方块图；图4是示出图3所示根据本公开的实施例的压缩器的示例性压缩器响应的曲线图；图5是示出图3所示根据本公开的实施例的压缩器的选定部件的方块图。具体实施方式本公开包括在诸如无线电话的个人音频设备中可以实现的噪声消除技术和电路。个人音频设备包括ANC电路，该ANC电路可测量周围声学环境并生成信号，该信号被注入扬声器(或其他换能器)输出中以消除周围声学事件。基准麦克风可被设置成测量周围声学环境，且个人音频设备可包括误差麦克风，用于控制抗噪信号的调整以消除周围音频声音以及用于对自处理电路的输出通过换能器的电声路径进行校正。现在参照图1A，如根据本公开的实施例所示的无线电话10被示出为靠近人耳5。无线电话10是可以采用根据本公开的实施例的技术的设备示例，但应当理解，在所示无线电话10中或在随后图示中所示的电路中体现的元件或构成并非全部需要，以便实施在权利要求范围中所述的本专利技术。无线电话10可包括换能器，诸如扬声器SPKR，该扬声器SPKR再现被无线电话10接收到的远话音以及其他本地音频事件，诸如铃声、存储音频节目资料、注入以提供平衡交谈感知的近端话音(即，无线电话10的用户的话音)以及需要通过无线电话10再现的其他音频(诸如网页或被无线电话10接收到的其他网络通信的源)以及声音提示(诸如电池电量低提示和其他系统事件通知)。近话音麦克风NS可被设置成捕捉近端话音，该近端话音从无线电话10发送给其他(多个)交谈参与者。无线电话10可包括把抗噪信号注入到扬声器SPKR中以改良远话音以及由扬声器SPKR再现的其他音频的可懂度的ANC电路和特征。基准麦克风R可被设置成测量周围声学环境，且可被定位成远离用户嘴巴的典型位置，使得近端话音在由基准麦克风R产生的信号中可以减到最小。可设置另一个麦克风，误差麦克风E，以当无线电话10紧靠耳朵5时，通过测量与由离耳朵5近的扬声器SPKR再现的音频合并的周围音频来进一步改良ANC操作。在其他实施例中，可以采用另外基准麦克风和/或误差麦克风。无线电话10内的电路14可包括音频CODEC集成电路(IC)20，该音频CODEC集成电路20接收来自基准麦克风R、近话音麦克风NS和误差麦克风E的信号并与诸如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12的其他集成电路相联。在本公开的一些实施例中，本文中所公开的电路和技术可以并入包括控制电路以及用于实现整个个人音频设备的其他功能的单个集成电路中，诸如MP3播放器片上集成电路。在这些和其他实施例中，本文中所公开的电路和技术可部分地或全部地以具体表现为计算机可读介质且可由控制器或其他处理设备执行的软件和/或固件实现。通常，本公开的ANC技术测量撞击在基准麦克风R上的周围声学事件(相对于扬声器SPKR的输出和/或近端话音)，并通过还测量撞击在误差麦克风E上的相同周围声学事件，无线电话10的ANC处理电路把由基准麦克风R的输出生成的抗噪信号调整成具有使误差麦克风E处的周围声学事件的振幅减到最小的特性。因为声学路径P(z)从基准麦克风R延伸到误差麦克风E，所以ANC电路在消除电声路径S(z)的影响的同时有效地估计声学路径P(z)，该电声路径S(z)表示CODECIC20的音频输出电路的响应以及扬声器SPKR的声/电传递函数，包括在特定声学环境下扬声器SPKR和误差麦克风E之间的耦合，当无线电话10未紧贴耳朵5时，该耦合可能受到耳朵5的靠近及结构以及可靠近无线电话10的其他物体和人体头部结构影响。虽然所示无线电话10包括具有第三近话音麦克风NS的双麦克风ANC系统，但是本专利技术的一些方面可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实现个人音频设备的至少一部分的集成电路，所述集成电路包括：输出，用于向换能器提供输出信号，该输出信号既包括用于向收听者回放的源音频信号又包括用于抵消所述换能器的声学输出中的周围音频声音的影响的抗噪信号；周围麦克风输入，用于接收表示周围音频声音的周围麦克风信号；误差麦克风输入，用于接收表示所述换能器的输出和所述换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号；和处理电路，该处理电路实现具有反馈响应的反馈路径，该反馈路径由所述误差麦克风信号生成反馈抗噪信号，其中所述反馈路径的信号增益是周围麦克风信号的函数，其中所述抗噪信号至少包括反馈抗噪信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.06 US 62/252,0581.一种用于实现个人音频设备的至少一部分的集成电路，所述集成电路包括：输出，用于向换能器提供输出信号，该输出信号既包括用于向收听者回放的源音频信号又包括用于抵消所述换能器的声学输出中的周围音频声音的影响的抗噪信号；周围麦克风输入，用于接收表示周围音频声音的周围麦克风信号；误差麦克风输入，用于接收表示所述换能器的输出和所述换能器处的周围音频声音的误差麦克风信号；和处理电路，该处理电路实现具有反馈响应的反馈路径，该反馈路径由所述误差麦克风信号生成反馈抗噪信号，其中所述反馈路径的信号增益是周围麦克风信号的函数，其中所述抗噪信号至少包括反馈抗噪信号。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述反馈路径包括：具有滤波器响应的反馈滤波器，该反馈滤波器由所述误差麦克风信号生成未压缩反馈抗噪信号；和具有压缩器响应的压缩器，该压缩器由所述未压缩反馈抗噪信号生成反馈抗噪信号，其中所述压缩器响应是周围麦克风信号的函数。3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述压缩器响应包括至少一个增益衰减阈值，该至少一个增益衰减阈值是周围麦克风信号的函数。4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述至少一个增益衰减阈值包括所述未压缩反馈抗噪信号的第一阈值幅度和所述未压缩反馈抗噪信号的第二阈值幅度，高于第一阈值幅度施加第一增益衰减，高于第二阈值幅度施加第二增益衰减，其中所述第一阈值和所述第二阈值是周围麦克风信号的函数。5.根据权利要求4所述的集成电路，其中当周围麦克风信号具有高于周围阈值的周围幅度时，所述第一阈值和所述第二阈值基于高于周围阈值的周围幅度的增加量来增加。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述第一阈值和所述第二阈值对于高于周围阈值的周围幅度的给定增加量增加大致相等的量。7.根据权利要求3所述的集成电路，其中当周围麦克风信号中存在机械噪声时，所述压缩器停止更新所述至少一个增益衰减阈值。8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述处理电路还实现具有前馈响应的前馈滤波器，该前馈滤波器由周围麦克风信号生成抗噪信号的至少一部分。9.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述处理电路还实现前馈系数控制部，该前馈系数控制部通过调整所述前馈滤波器的前馈响应以使误差麦克风信号中的周围音频声音减到最小来对所述前馈滤波器的前馈响应进行整形。10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述处理电路还实现：次级路径估计滤波器，被配置成对源音频信号的电声路径进行建模并具有次级响应，该次级路径估计滤波器由源音频信号生成次级路径估计；和次级路径估计系数控制部，该次级...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·D·亨德里克斯，杰弗瑞·D·阿尔德森，雍琴黄，莱恩·A·赫尔曼，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB