個人音頻裝置的低時延多驅(qū)動器自適應(yīng)消噪(anc)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及個人音頻裝置，所述個人音頻裝置包括自適應(yīng)消噪(ANC)及不同頻帶的多個驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]無線電話(諸如移動電話/蜂窩式電話、無繩電話)及其他消費音頻裝置(諸如MP3播放器)被廣泛應(yīng)用。通過使用參考麥克風(fēng)來測量周圍聲事件，然后使用信號處理將抗噪信號注入所述裝置的輸出中以抵消周圍聲事件來提供ANC，此類裝置的性能就清晰度而論可得到改良。
[0003]雖然適用于個人音頻裝置的大多數(shù)音頻系統(tǒng)依賴單一輸出換能器，但是在安裝于無線電話殼體上的換能器或一對換能器的情況下，當(dāng)使用耳用揚聲器時，或當(dāng)無線電話或其他裝置采用立體聲揚聲器時，為了高品質(zhì)音頻再現(xiàn)，可能期望提供單獨高頻換能器和低頻換能器，如在高品質(zhì)耳用揚聲器中。然而，當(dāng)在此類系統(tǒng)中實現(xiàn)ANC時，因分頻引入的時延引入了延遲，所述分頻將信號劃分在低頻換能器和高頻換能器之間，由于增加了操作時延，這降低了 ANC系統(tǒng)的有效性。
[0004]因此，期望提供一種個人音頻裝置，所述個人音頻裝置包括無線電話和/或耳用揚聲器，當(dāng)使用處理不同頻帶的多個輸出換能器時，所述耳用揚聲器提供低時延ANC操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供個人音頻裝置的上述目標在個人音頻系統(tǒng)、操作方法及集成電路中完成，所述個人音頻裝置具有ANC且采用多個輸出換能器，用于處理不同頻帶。
[0006]所述個人音頻裝置既包括低頻輸出換能器又包括高頻輸出換能器，用于再現(xiàn)回放給收聽者的源音頻信號及抗噪信號，所述抗噪信號用于應(yīng)對周圍音頻聲音在換能器的聲輸出中的影響。所述個人音頻裝置還包括集成電路，以提供自適應(yīng)消噪(ANC)功能。所述方法為所述個人音頻系統(tǒng)和集成電路的操作方法。參考麥克風(fēng)安裝于所述裝置殼體上以提供表示周圍音頻聲音的參考麥克風(fēng)信號。所述個人音頻系統(tǒng)還包括ANC處理電路，用于從參考麥克風(fēng)信號自適應(yīng)生成抗噪信號，使得所述抗噪信號使在它們對應(yīng)的換能器處的周圍音頻聲音基本抵消。自適應(yīng)濾波器被用來通過對參考麥克風(fēng)信號進行濾波來生成抗噪信號。
[0007]本發(fā)明的前述和其他目標、特征和優(yōu)點從以下如附圖所示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明可顯而易見。
【附圖說明】
[0008]圖1A示出了示例性無線電話10及一對耳塞EBl和EB2 ；
[0009]圖1B為在無線電話10內(nèi)的電路示意圖；
[0010]圖2為在無線電話10內(nèi)的電路方塊圖；
[0011]圖3為方塊圖，示出了可用來實現(xiàn)圖2中CODEC集成電路20A的ANC電路30的多種示例性ANC電路的信號處理電路及功能方塊；
[0012]圖4為方塊圖，示出了在CODEC集成電路20內(nèi)的信號處理電路及功能方塊。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明包括可在個人音頻系統(tǒng)中實現(xiàn)的消噪技術(shù)及電路，諸如無線電話及連接耳塞。個人音頻系統(tǒng)包括自適應(yīng)消噪(ANC)電路，所述自適應(yīng)消噪電路測量并試圖抵消在耳塞或其他輸出換能器位置處(諸如在個人音頻裝置的殼體上，所述個人音頻裝置接收或生成源音頻信號)的周圍聲環(huán)境。多個換能器被用來提供高品質(zhì)音頻輸出，所述多個換能器包括低頻換能器和高頻換能器，所述低頻換能器和高頻換能器再現(xiàn)源音頻的對應(yīng)頻帶。ANC電路生成單獨抗噪信號，所述抗噪信號被提供給所述多個換能器中的相應(yīng)換能器，以抵消在所述換能器處的周圍聲事件。參考麥克風(fēng)被設(shè)置為測量周圍聲環(huán)境，所述周圍聲環(huán)境提供輸入給單獨自適應(yīng)濾波器，所述自適應(yīng)濾波器生成抗噪信號，使得通過消除對所生成抗噪信號的分頻濾波的需要來保持低時延。源音頻分頻然后可置于源音頻頻帶特定分量與它們對應(yīng)的抗噪信號的總和前面，且自適應(yīng)濾波器可被控制為僅在適合它們對應(yīng)的換能器的頻率范圍內(nèi)生成抗噪信號。
[0014]圖1A示出了無線電話10及一對耳塞EBl和EB2，每個耳塞連接至收聽者的對應(yīng)耳朵5A，5B。所示無線電話10為可采用本文中所公開的技術(shù)的裝置實例，但應(yīng)當(dāng)理解，在無線電話10中或在隨后圖示中所示的電路中示出的元件或構(gòu)成并非全部需要。無線電話10通過有線或無線連接連接至耳塞EB1，EB2，例如，藍牙BLUETOOTH?連接(BLUETOOTH為Bluetooth SIG公司的商標)。耳塞EBl，EB2各分別具有一對對應(yīng)換能器SPKLH/SPKLL和SPKRH/SPKRL，該對換能器再現(xiàn)源音頻，所述源音頻包括從無線電話10接收的遠距離語音、鈴聲、所存儲的音頻節(jié)目材料及近端語音注入(即，無線電話10的用戶的語音)。換能器SPKLH和SPKRH為高頻換能器或“高頻揚聲器”，所述“高頻揚聲器”再現(xiàn)較高聲頻范圍，換能器SPKLL和SPKRL為低頻換能器或“低頻揚聲器”，所述“低頻揚聲器”再現(xiàn)較低音頻范圍。源音頻還包括無線電話10需要再現(xiàn)的任何其他音頻，諸如由無線電話10接收來自網(wǎng)頁或其他網(wǎng)絡(luò)通信的源音頻及音頻指示(諸如電池電量低及其他系統(tǒng)事件通知)。參考麥克風(fēng)R1，R2設(shè)置于相應(yīng)耳塞EB1，EB2的殼體表面上，用于測量周圍聲環(huán)境。另一對麥克風(fēng)，誤差麥克風(fēng)El，E2，被設(shè)置為當(dāng)耳塞EB1，EB2插入耳朵5A，5B的外部時，通過測量與由靠近對應(yīng)耳朵5A，5B的相應(yīng)換能器對SPKLH/SPKLL和SPKRH/SPKRL再現(xiàn)的音頻組合的周圍音頻，以進一步改良ANC操作。
[0015]無線電話10包括自適應(yīng)消噪(ANC)電路及功能，所述自適應(yīng)消噪電路及功能將抗噪信號注入換能器SPKLH、SPKLL、SPKRH和SPKRL中，以改良遠距離語音及由換能器SPKLH、SPKLUSPKRH和SPKRL再現(xiàn)的其他音頻的清晰度。在無線電話10內(nèi)的示例性電路14包括:音頻集成電路20，所述音頻集成電路20從參考麥克風(fēng)Rl，R2、近距離語音麥克風(fēng)NS及誤差麥克風(fēng)El，E2接收信號；及與其他集成電路的接口，諸如包括無線電話收發(fā)器的RF集成電路12。在其他實現(xiàn)中，本文中所公開的電路和技術(shù)可并入單個集成電路中，所述集成電路包括控制電路及用于實現(xiàn)整個個人音頻裝置的其他功能，諸如MP3播放器單芯片集成電路?？蛇x擇地，ANC電路可包括在耳塞EB1，EB2的殼體內(nèi)或包括在沿有線連接位于無線電話10與耳塞EBI，EB2之間的模塊中。為了說明目的，ANC電路會被說明為設(shè)置于無線電話10內(nèi)，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解以上變動，且需要時，對于這些變動可以很容易判定在耳塞EB1，EB2、無線電話10及第三模塊之間所需合乎邏輯的信號。近距離語音麥克風(fēng)NS設(shè)置于無線電話10的殼體處以捕捉近端語音，所述近端語音自無線電話10發(fā)送至其他(多個)會話參與者?？蛇x擇地，近距離語音麥克風(fēng)NS可設(shè)置于耳塞EBl，EB2中一者的殼體外表面上，設(shè)置于固定至耳塞EB1，EB2中一者的支臂上，或設(shè)置于位于無線電話10與耳塞EB1，EB2中任一者或兩者之間的掛件上。
[0016]圖1B示出了音頻集成電路20A，20B的簡化示意圖，所述音頻集成電路20A，20B包括ANC處理，所述ANC處理耦合至參考麥克風(fēng)Rl，R2，所述參考麥克風(fēng)Rl，R2測量位于對應(yīng)耳塞EBl，EB2內(nèi)的周圍音頻聲音Ambient 1，Ambient 2，所述周圍音頻聲音通過在音頻集成電路20A，20B內(nèi)的ANC處理電路進行濾波。音頻集成電路20A，20B可可選擇地合并在單個集成電路中，諸如在無線電話10內(nèi)的集成電路20。音頻集成電路20A，20B為它們對應(yīng)的信道生成輸出，所述輸出通過放大器A1-A4中的關(guān)聯(lián)放大器進行放大，且所述輸出被提供給對應(yīng)換能器對SPKLH/SPKLL和SPKRH/SPKRL。音頻集成電路20A，20B從參考麥克風(fēng)Rl，R2、近距離語音麥克風(fēng)NS及誤差麥克風(fēng)E1，E2接收信號(有線或無線，取決于特定構(gòu)成)。音頻集成電路20A，20B還與其他集成電路對接，諸如圖1A所示包括無線電話收發(fā)器的RF集成電路12。在其他構(gòu)成中，本文中所公開的電路和技術(shù)可并入單個集成電路中，所述集成電路包括控制電路及用于實現(xiàn)整個個人音頻裝置的其他功能，諸如MP3播放器單芯片集成電路。可選擇地，例如，當(dāng)無線連接自耳塞EB1，EB2各者提供至無線電話10時和/或當(dāng)ANC處理的一些或全部在耳塞EB1，EB2或沿電纜設(shè)置的模塊內(nèi)進行時，所述電纜連接無線電話10至耳塞EB1，EB2，可使用多個集成電路。
[0017]通常，本文中所示的ANC技術(shù)測量撞擊在參考麥克風(fēng)Rl，R2上的周圍聲事件(相對于換能器SPKLH、SPKLL, SPKRH和SPKRL的輸出和/或近端語音)，且還測量撞擊在誤差麥克風(fēng)E1，E2上的相同周圍聲事件。集成電路20A，20B的ANC處理電路單獨地調(diào)整從對應(yīng)參考麥克風(fēng)Rl，R2生成的抗噪信號以具有使在對應(yīng)誤差麥克風(fēng)El，E2處的周圍聲事件的振幅最小化的特性。因為聲路徑PJz)自參考麥克風(fēng)Rl延伸至誤差麥克風(fēng)E1，所以在音頻集成電路20A中的ANC電路基本上與消除電聲路徑Slh (z)和Sa (z)的影響相結(jié)合來估計聲路徑(z)，所述電聲路徑& (z)和Sa(Z)分別表示音頻集成電路20A的音頻輸出電路的響應(yīng)及換能器SPKLH和SPKLL的聲/電傳遞函數(shù)。所估計的響應(yīng)包括在特定聲環(huán)境下在換能器SPKLH，SPKLL與誤差麥克風(fēng)El之間的耦合，所述特定聲環(huán)境受到耳朵5A的接近及結(jié)構(gòu)以及可接近耳塞EBl的其他物理對象和人頭