用于校准和测试主动噪声消除(ANC)系统的系统和方法技术方案

一种通过与设备分离的测试站的已校准扬声器连续播放校准声音来校准具有麦克风的能够ANC的便携式音频设备的方法。对于所有麦克风中的每个麦克风，使用由麦克风响应于连续播放的校准声音而转换的音频信号的预定电平和测量电平的比较来计算麦克风校准值。校准是在不使用测试站的麦克风的情况下完成的。该设备的处理元件可以被编程以进行比较和计算。处理元件还使设备的扬声器产生第二校准声音，在计算的校准值被应用于麦克风之一(例如，误差麦克风)时测量第二电平，并且使用预定电平和第二电平的比较来计算设备扬声器的校准值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准和测试主动噪声消除(ANC)系统的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求基于2018年1月2日提交的题为“METHODFORCALIBRATINGANDTESTINGANANCSYSTEM”的美国临时申请序列号No.62624990的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
无线电话(比如移动/蜂窝电话)、无绳电话和其它消费音频设备(比如mp3播放器)被广泛使用。通过使用麦克风测量周边声学事件，并接着用信号处理将抗噪声信号插入到设备的输出中以消除所述周边声学事件来提供噪声消除(比如主动噪声消除(ANC))，可以改善这种设备关于可懂度的性能。部件公差和组装问题是采用ANC的电子设备的现代化制造中的重要考虑因素。ANC性能在很大程度上取决于电子设备(如耳机)中所包括的麦克风和扬声器的绝对灵敏度。麦克风的灵敏度是麦克风响应于已知的声音量(例如，以分贝为单位)而产生的电输出信号量(例如，以伏特为单位)的量度。相反，扬声器的灵敏度是扬声器响应于已知的电输入信号(例如，以瓦特为单位)而产生的声音量(例如，以分贝为单位)的量度。麦克风和扬声器可能具有较宽的制造公差。校准可能需要很长时间，并且在ANC系统的生产线上需要很大的复杂性。由于密封不良，从扬声器到参考麦克风的内部泄漏路径也可能影响ANC性能。
技术实现思路
在一个实施例中，本公开提供了用于校准具有麦克风的能够主动噪声消除(ANC)的便携式音频设备的方法。该方法包括通过与便携式音频设备分离的测试站的已校准扬声器来连续播放校准声音。该方法还包括，对于便携式音频设备的所有麦克风中的每个麦克风：测量由麦克风响应于连续播放的校准声音而转换的音频信号的电平，将预定电平与测量电平进行比较，并使用该比较来计算麦克风的校准值。不使用测试站的麦克风并且响应于连续播放的校准声音对便携式音频设备的所有麦克风执行测量、进行比较和计算校准值。在另一个实施例中，本公开提供了一种能够ANC的便携式音频设备。该设备包括扬声器、至少一个麦克风和处理元件。能够ANC的便携式音频设备内的处理元件被编程为测量由至少一个麦克风响应于校准声音而转换的音频信号，对预定电平和测量音频信号的电平进行比较，并使用该比较来计算至少一个麦克风的校准值。附图说明图1A是根据本公开的实施例的示例无线电话的图示。图1B是根据本公开的实施例的具有耦合到其上的头戴耳机组件的示例无线电话的图示。图2是根据本公开的实施例的可以包括在便携式音频设备中的ANC系统的示例框图。图3是示出根据本公开的实施例的最大噪声消除相对于组件灵敏度上的变化的曲线图。图4是示出根据本公开的实施例的用于校准和测试能够ANC的便携式音频设备的测试站和方法的图。图5A和5B，统称为图5，是示出根据本公开的实施例的能够ANC的便携式音频设备的校准的流程图。图6A和6B，统称为图6，是示出根据本公开的替代实施例的能够ANC的便携式音频设备的校准的流程图。具体实施方式现在参考图1A，根据本公开的实施例所示的无线电话10被示为靠近人耳5。无线电话10是可以在其中采用根据本公开的实施例的技术的能够ANC的便携式音频设备的示例，但是应当理解，并不是在所示无线电话10中或在随后图示中描绘的电路中包含的所有元件或配置都是为了实践权利要求中所述专利技术而必须的。无线电话10可以包括换能器，比如扬声器SPKR，其再现由无线电话10接收的远程语音和其他本地音频事件(比如铃声、存储的音频节目材料、近端语音(即，无线电话10的用户的语音)的注入)，以提供平衡的会话感知，以及需要由无线电话10再现的其他音频(比如来自由无线电话10接收的网页或其他网络通信的源的音频)和音频指示(例如低电量指示和其他系统事件通知)。可以提供近处语音麦克风NS来捕获近端语音，该近端语音从无线电话10传输到其他会话参与者。无线电话10可以包括将抗噪声信号注入到扬声器SPKR中的ANC电路和特征，以改善由扬声器SPKR再现的远程语音和其他音频的可懂度。可以提供参考麦克风R来测量周边声学环境，并且可以被定位成远离用户嘴部的典型位置，从而可以最小化由参考麦克风R产生的信号中的近端语音。可以提供另一个麦克风，误差麦克风E，以便当无线电话10靠近耳部5时，通过提供周边音频与由靠近耳部5的扬声器SPKR再现的音频的组合的测量，来进一步改善ANC操作。在其他实施例中，可以采用额外的参考麦克风和/或误差麦克风。无线电话10内的电路14可以包括音频CODEC集成电路(IC)20，其接收来自参考麦克风R、近处语音麦克风NS和误差麦克风E的信号，并与其他集成电路(比如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12)对接。在本公开的一些实施例中，本文公开的电路和技术可以被结合在包括用于实现整个便携式音频设备的控制电路和其他功能的单个集成电路中，比如MP3播放器的片上集成电路。在这些和其他实施例中，本文公开的电路和技术可以部分或全部在包含在计算机可读介质中的软件和/或固件中实现，并且可由控制器或其他处理设备执行，比如可以执行如本文描述的便携式音频设备的ANC系统的校准和测试的操作的IC20的处理元件PROC。处理元件是一种电子电路，其能够获取存储在编址存储器位置中的程序指令并执行所获取的指令。IC20还可以包括非易失性存储器，用于存储校准期间获得的校准值，如下面更详细描述的。通常，便携式音频设备10的ANC系统测量冲击在参考麦克风R上的周边声学事件(与扬声器SPKR的输出和/或近端语音相反)，并且无线电话10的ANC处理电路还通过测量冲击在误差麦克风E上的相同周边声学事件来调整由参考麦克风R的输出生成的抗噪声信号，从而具有使误差麦克风E处的周边声学事件的幅度最小化的特性。因为声学路径P(z)从参考麦克风R延伸到误差麦克风E，所以ANC电路有效地预估该声学路径P(z)，同时移除电声路径S(z)的影响，所述电声路径表示CODECIC20的音频输出电路的响应和扬声器SPKR的声/电传递函数，其包括特定声学环境中扬声器SPKR和误差麦克风E之间的耦合，当无线电话10没有被牢固地按压到耳部5上时，其可能受到耳部5和可能接近无线电话10的其他物理物体和人的头部结构的接近度和结构的影响。虽然所示的无线电话10包括具有第三近处语音麦克风NS的双麦克风ANC系统，但是本公开的一些方面和实施例可以在不包括单独的误差麦克风和参考麦克风的系统中实施，或者在使用近处语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功能的无线电话中实施。此外，在仅被设计用于音频回放的便携式音频设备中，通常不包括近处语音麦克风NS，并且在不改变本公开的范围的情况下，除了将被提供成用于输入的选项限制成涵盖检测方案的麦克风之外，可以省略下文进一步详细描述的电路中多个近处语音信号路径。现在参考图1B，无线电话10被描绘成具有经由音频端口15耦合到该无线电话的头戴耳机组件13。音频端口15可以通信地耦合到RF集成电路12和/或CODECIC20，从而允许头戴耳机组件13的组件与RF集成电路12和/或C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于校准具有麦克风的能够主动噪声消除(ANC)的便携式音频设备的方法，包括：/n通过与所述便携式音频设备分离的测试站的已校准扬声器连续播放校准声音；/n对于所述便携式音频设备的所有麦克风中的每个麦克风而言：/n测量由所述麦克风响应于所述连续播放的校准声音而转换的音频信号的电平；/n将预定电平和测量电平进行比较；以及/n使用所述比较计算所述麦克风的校准值；/n其中，在不使用所述测试站的麦克风的情况下，对所述便携式音频设备的所有麦克风执行所述测量、所述进行比较和所述计算校准值；以及/n其中，响应于所述连续播放的校准声音，对所述便携式音频设备的所有麦克风执行所述测量、所述进行比较和所述计算校准值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180201 US 62/624,9901.一种用于校准具有麦克风的能够主动噪声消除(ANC)的便携式音频设备的方法，包括：
通过与所述便携式音频设备分离的测试站的已校准扬声器连续播放校准声音；
对于所述便携式音频设备的所有麦克风中的每个麦克风而言：
测量由所述麦克风响应于所述连续播放的校准声音而转换的音频信号的电平；
将预定电平和测量电平进行比较；以及
使用所述比较计算所述麦克风的校准值；
其中，在不使用所述测试站的麦克风的情况下，对所述便携式音频设备的所有麦克风执行所述测量、所述进行比较和所述计算校准值；以及
其中，响应于所述连续播放的校准声音，对所述便携式音频设备的所有麦克风执行所述测量、所述进行比较和所述计算校准值。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述播放第一校准声音之后，播放来自所述便携式音频设备的扬声器的第二校准声音；
测量由所述至少一个麦克风响应于所述第二校准声音并且当所计算的校准值被应用于所述至少一个麦克风时转换的第二音频信号的第二电平；
将第二预定电平和所述第二测量电平进行第二比较；以及
使用所述第二比较来计算所述便携式音频设备的扬声器的第二校准值。


3.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述至少一个麦克风位于所述便携式音频设备中，靠近所述便携式音频设备的扬声器，用于提供指示所述便携式音频设备的扬声器的声学输出的麦克风信号。


4.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述计算扬声器的第二校准值是在没有来自与所述便携式音频设备分离的任何麦克风的信息的情况下执行的。


5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
由所述便携式音频设备向包括与所述便携式音频设备分离的校准扬声器的测试站通信，在所述播放来自便携式音频设备的扬声器的第二校准声音之前已经计算了所述第一校准值。


6.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述进行比较和所述计算校准值由所述便携式音频设备的处理元件执行。


7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
从与所述便携式音频设备分离的测试站向所述便携式音频设备提供校准参数，以供所述便携式音频设备的处理元件使用；以及，
其中，所述校准参数包括以下中的一个或更多个：
所述预定电平；
所述便携式音频设备的麦克风或扬声器的灵敏度容差；以及，
频率掩码。


8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
对于所述便携式音频设备的所有麦克风中的每个麦克风，通过所述便携式音频设备的处理元件：
将所述计算的校准值应用于所述麦克风；
测试从而确定已校准麦克风的灵敏度是否在容差范围内；以及，
基于所述测试向包括与所述便携式音频设备分离的已校准扬声器的测试站报告所述便携式音频设备通过或未通过。


9.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述进行比较和所述计算校准值由与所述便携式音频设备分离的测试站的处理元件执行。


10.根据权利要求1所述的方法，
其中，当所述便携式音频设备的所有麦克风处于自由场中时，由所述测试站的已校准扬声器执行所述连续播放校准声音。


11.一种能够主动噪声消除(ANC)的便携式音频设备，包括：
扬声器；
至少一个麦克风；
所述能够ANC的便携式音频设备内的处理元件，所述处理元件被编程为：
响应于校准声音，测量由所述至少一个麦克风转换的音频信号；
将预定电平与测量音频信号的电平进行比较；以及，
使用所述比较计算所述至少一个麦克风的校准值。


12.根据权利要求11所述的能够ANC的便携式音频设备，
其中，所述处理元件进一步被编程为：
使所述扬声器产生第二校准声音；
测量由所述至少一个麦克风响应于第二校准声音并同时在计算的校准值应用于所述至少一个麦克风时转换的第二音频信号的第二电平；
将第二预定电平和测量的第二电平进行第二比较；以及
使用所述第二比较计算所述扬声器的第二校准值...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·艾德森，李宁，罗纳德·卡欧斯迪克，
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