噪声降低的声音再现制造技术

公开了一种噪声降低的声音再现系统和方法，其中声音再现方法包括：将输入信号提供给扬声器，通过扬声器声学传播输入信号；通过麦克风接收通过扬声器传播的信号，麦克风通过次级路径被声学耦合到扬声器，且麦克风提供麦克风输出信号；从麦克风输出信号减去有用信号以生成滤波器输入信号；在有源噪声降低滤波器中对滤波器输入信号进行滤波以生成误差信号；以及有用信号减去误差信号以生成扬声器输入信号；以及在有用信号减去麦克风输出信号或误差信号中的至少一个之前，通过一个或多个频谱整形滤波器对有用信号进行滤波，当有源噪音降低滤波器的噪音降低是有源噪声降低时，滤波器输入信号接近零。

【技术实现步骤摘要】
噪声降低的声音再现本申请是申请日为2012年7月26日、申请号为201210261625.4、专利技术名称为“噪声降低的声音再现”的专利申请的分案申请。
本文公开了一种噪声降低的声音再现系统，特别地，公开了一种包括耳机的噪声降低系统，其中耳机用于允许使用者享受具有降低的环境噪声的声音，例如再现的音乐等。
技术介绍
在有源噪声降低系统，也称作有源噪声消除/控制(ANC)系统中，经常使用相同的扬声器，特别地，配置在头戴式耳机的两个耳机中的扬声器，进行噪声降低和期望的声音如音乐或言语的再现。但是，由于普通的噪声降低系统也在一定程度上降低期望声音的事实，在使用有源噪声降低所产生的声音效果和不使用有源噪声降低所产生的声音效果之间存在显著区别。因此，需要先进的电子信号处理来补偿这种影响，或者听众必须接受根据噪声降低打开或关闭而不同的声音效果。因此，需要一种改进的噪声降低系统来克服这个缺点。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，公开了一种噪声降低的声音再现系统，包括：扬声器，与扬声器输入路径连接；麦克风，通过次级路径被声学耦合到所述扬声器，且与麦克风输出路径连接；第一减法器，与所述麦克风输出路径的下游和第一有用信号路径连接；有源噪声降低滤波器，与所述第一减法器的下游连接；第二减法器，连接在所述有源噪声降低滤波器和所述扬声器输入路径之间，并且与第二有用信号路径连接；其中，两个有用信号路径均提供有将被再现的有用信号，并且所述有用信号路径中的至少一个包括一个或多个频谱整形滤波器。在本专利技术的第二方面中，公开了一种噪声降低的声音再见方法，其中：将输入信号提供给扬声器，通过所述扬声器声学传播所述输入信号；通过麦克风接收通过所述扬声器传播的信号，所述麦克风通过次级路径被声学耦合到所述扬声器，且所述麦克风提供麦克风输出信号；所述麦克风输出信号减去有用信号以生成滤波器输入信号；在有源噪声降低滤波器中对所述滤波器输入信号进行滤波以生成误差信号；以及所述有用信号减去所述误差信号以生成所述扬声器输入信号；在所述有用信号减去所述麦克风输出信号或所述扬声器输入信号或上述两者之前，通过一个或多个频谱整形滤波器对所述有用信号进行滤波。附图说明下面基于附图中所示的示例性实施方案详细描述各种具体的实施方案。除非另有说明，否则在所有的附图中使用相同的参考数字标记类似的或相同的组件。图1是总的反馈类型的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号提供给扬声器信号路径；图2是总的反馈类型的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号提供给麦克风信号路径；图3是总的反馈类型的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号提供给扬声器信号路径和麦克风信号路径；图4是图3的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号通过频谱整形滤波器提供给扬声器路径；图5是图3的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号通过频谱整形滤波器提供给麦克风路径；图6是可结合图3-6的有源噪声降低系统应用的耳机的示意图；图7是图5的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号通过两个频谱整形滤波器提供给麦克风路径；图8是表示可应用在图7的系统中的斜率滤波器的传输特性的振幅频率响应图；图9是表示可应用在图7的系统中的均衡滤波器的传输特性的振幅频率响应图；图10是图5的有源噪声降低系统的框图，其中有用信号通过频谱整形滤波器提供给麦克风路径和扬声器路径。具体实施方式反馈ANC系统意图通过在收听点提供噪声降低信号以降低或甚至消除干扰信号，其中随时间流逝，噪声降低信号与噪声信号相比，理想地具有相同的振幅但是相反的相位。通过叠加噪声信号和噪声降低信号，所产生的信号，也称作误差信号，理论上趋近于零。噪声降低的质量取决于所谓的次级路径，也就是扬声器和代表听众的耳朵的麦克风之间的声学路径的质量。噪声降低的质量进一步取决于连接在麦克风和扬声器之间的所谓的ANC滤波器的质量，ANC滤波器滤除通过麦克风提供的误差信号，从而当滤除的误差信号通过扬声器再现时，进一步降低误差信号。但是，当在收听点，特别地通过也再现滤除的误差信号的扬声器，为滤除的误差信号额外地提供有用信号如音乐或言语时，产生问题。然后，如前所述，有用信号可被系统恶化。为了简单起见，此处不在电子和声学信号之间做出区分。但是，通过扬声器提供的或通过麦克风接收的所有信号实际上都具有声学性质。所有其他信号本质上都是电子的。扬声器和麦克风可以是具有由扬声器3形成的输入阶段和由麦克风形成的输出阶段的声学子系统(即，扬声器-房间-麦克风系统)的一部分。子系统被提供有电子输入信号并提供电子输出信号。就这一点而言，“路径”表示可包括更多的元件如信号传导单元、放大器、滤波器等的电子或声学连接。频谱整形滤波器是输入信号和输出信号的频谱在各个频率点上不同的滤波器。现在参考图1，示出了普通的反馈类型的有源噪声降低(ANC)系统的框图，其中，干扰信号d[n]，也称作噪声信号，通过初级路径1传输(传播)至收听点，例如，听众的耳朵。初级路径1具有传输特性P(z)。此外，输入信号v[n]通过次级路径2从扬声器3传输(传播)至收听点。次级路径2具有传输特性S(z)。设置在收听点的麦克风4接收干扰信号d[n]和由扬声器3产生的信号。麦克风4提供表示这些接收到的信号的总和的麦克风输出信号y[n]。麦克风输出信号y[n]作为滤波器输入信号u[n]提供给ANC滤波器5，滤波器5输出误差信号e[n]至加法器6。ANC滤波器5可以为自适应滤波器，具有传输特性W(z)。加法器6还接收有用信号x[n]，例如音乐或言语，并提供输入信号v[n]至扬声器3，其中有用信号x[n]任选地被预滤波，例如通过频谱整形滤波器(图中未示出)。信号x[n]、y[n]、e[n]、u[n]和v[n]在离散时间域。为了下面的考虑，使用它们的频谱表示X(z)、Y(z)、E(z)、U(z)和V(z)。描述图1中示出的系统的微分方程如下：Y(z)＝S(z)·V(z)＝S(z)·(E(z)+X(z))(1)E(z)＝W(z)·U(z)＝W(z)·Y(z)(2)因此，在图1的系统中，有用信号传输特性M(z)＝Y(z)/X(z)为M(z)＝S(z)/(1-W(z)·S(z))(3)假设W(z)＝1，那么假设W(z)＝∞，那么如公式(4)-(7)所示，当滤波器5的传输特性W(z)增大，有用信号传输特性M(z)接近于0，而次路径传输函数S(z)保持中立，即，在大约1的水平，即，0[dB]。为此，必须相应地调整有用信号x[n]以保证不管ANC是打开还是关闭，听众感受到的有用信号x[n]是相同的。而且，有用信号传输特性M(z)也取决于次级路径2的传输特性S(z)，意思是，有用信号x[n]的调整也取决于传输特性S(z)及其由于衰老、温度和听众的改变等而引起的波动，由于所述波动，“打开”和“关闭”之间的区别将变得明显。尽管在图1的系统中，有用信号x[n]提供给在加法器6处的声学子系统(扬声器、房间、麦克风)，其中加法器6与扬声器3的上游连接，但是在图2的系统中，在麦克风4处提供有用信号x[n]。因此，在图2的系统中，省略加法器6，而在麦克风4的下游配置加法器7以总和如被预滤波的有用信号x[n]和麦克风输出信号y[n]。因此，扬声器输入信号v[n]是误差信号[e]，即，v[n]＝[e]，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种噪音降低的声音再现系统，包括：扬声器，与扬声器输入路径连接；麦克风，通过次级路径被声学耦合到所述扬声器，且与麦克风输出路径的第一端连接，次级路径具有次级路径传递函数；第一减法器，与所述麦克风输出路径的第二端和第一有用信号路径的第一端连接；有源噪声降低滤波器，与所述第一减法器的下游连接；第二减法器，连接在所述有源噪声降低滤波器(5)和所述扬声器输入路径之间，并且与第二有用信号路径的第一端连接；其中，第一有用信号路径的第二端和第二有用信号路径的第二端彼此连接并且被配置成接收将被扬声器再现的有用信号，有用信号是在第一或第二减法器进行减法之前的信号，第一有用信号路径或第二有用信号路径中的至少一个包括一个或多个频谱整形滤波器，并且滤波器输入信号通过第一减法器被提供到有源噪音降低滤波器，当有源噪音降低滤波器的噪音降低是有源噪声降低时，滤波器输入信号接近零。

【技术特征摘要】
2011.07.26 EP 11175344.81.一种噪音降低的声音再现系统，包括：扬声器，与扬声器输入路径连接；麦克风，通过次级路径被声学耦合到所述扬声器，且与麦克风输出路径的第一端连接，次级路径具有次级路径传递函数；第一减法器，与所述麦克风输出路径的第二端和第一有用信号路径的第一端连接；有源噪声降低滤波器，与所述第一减法器的下游连接；第二减法器，连接在所述有源噪声降低滤波器(5)和所述扬声器输入路径之间，并且与第二有用信号路径的第一端连接；其中，第一有用信号路径的第二端和第二有用信号路径的第二端彼此连接并且被配置成接收将被扬声器再现的有用信号，有用信号是在第一或第二减法器进行减法之前的信号，第一有用信号路径或第二有用信号路径中的至少一个包括一个或多个频谱整形滤波器，并且滤波器输入信号通过第一减法器被提供到有源噪音降低滤波器，当有源噪音降低滤波器的噪音降低是有源噪声降低时，滤波器输入信号接近零。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个频谱整形滤波器中的至少一个具有关于有用信号在麦克风输出路径上线性化麦克风信号的传输特性。3.根据权利要求1所述的系统，其中一个或多个频谱整形滤波器中的至少一个具有模拟所述次级路径传输特性的传输特性。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一有用信号路径包括第一频谱整形滤波器，所述第一频谱整形滤波器具有与所述次级路径传输特性相同的传输特性。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一频谱整形滤波器具有至少两个子滤波器。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一频谱整形滤波器或所述第一频谱整形滤波器的子滤波器中的至少一个包括均衡滤波器。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述一个均衡滤波器是高音消除均...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克里斯托夫，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE