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  • 穩健的自適應噪聲消除系統和方法與流程

    文檔序號:26102429發布日期:2021-07-30 18:13
    穩健的自適應噪聲消除系統和方法與流程

    aliabdollahzadehmilani、govindkannan、traustithormundsson、harihariharan、markmiller

    相關申請的交叉引用

    本申請要求于2019年12月19日提交的標題為“robustadaptivenoisecancelingsystemsandmethods(穩健的自適應噪聲消除系統和方法)”的美國臨時申請第62/782,299號;于2019年12月19日提交的標題為“noiseamplificationcontrolinadaptivenoisecancellingsystems(自適應噪聲消除系統中的噪聲放大控制)”的美國臨時申請第62/782,305號;以及于2019年12月19日提交的標題為“extendedbandwidthadaptivenoisecancellingsystemandmethods(擴展帶寬的自適應噪聲消除系統和方法)”的美國臨時申請第62/782,312號的優先權和權益,上述申請中的每一個都通過引用整體并入本文。

    本申請總體上涉及噪聲消除系統和方法,并且更具體地例如涉及用在(例如,罩耳式、貼耳式和入耳式)頭戴式耳機、耳塞式耳機、助聽器以及其它個人收聽設備中的自適應噪聲消除系統和方法。



    背景技術:

    自適應噪聲消除(anc)系統通常通過經由參考麥克風感測噪聲并生成與感測到的噪聲在幅度上近似相等但相位相反的對應抗噪聲信號來操作。噪聲和抗噪聲信號在聲學上相互抵消,從而允許用戶僅聽到期望的音頻信號。為了實現這種效果,可以實現從參考麥克風到輸出抗噪聲信號的揚聲器的低時延的可編程濾波器路徑。在操作中,傳統的抗噪聲濾波系統不能完全消除所有噪聲,從而留下殘余噪聲和/或生成可能分散用戶的注意力的可聽偽像(audibleartefact)。因此,繼續需要針對用于頭戴式耳機、耳塞式耳機和其它個人收聽設備的改進的自適應噪聲消除系統和方法。



    技術實現要素:

    公開了用于在音頻收聽設備中提供自適應噪聲消除的系統和方法。在各種實施例中,自適應噪聲消除系統和方法包括改進的瞬態有源噪聲檢測。

    在一個或多個實施例中,自適應噪聲消除系統包括:參考傳感器,所述參考傳感器能夠操作以感測環境噪聲并生成對應參考信號,誤差傳感器,所述誤差傳感器能夠操作以感測噪聲消除區域中的噪聲并生成對應誤差信號,噪聲消除濾波器,所述噪聲消除濾波器能夠操作以接收所述參考信號并生成抗噪聲信號以消除所述消除區域中的所述環境噪聲,自適應模塊,所述自適應模塊能夠操作以接收所述參考信號和所述誤差信號并且自適應地調整所述抗噪聲信號,以及,瞬態活動檢測模塊,所述瞬態活動檢測模塊能夠操作以接收所述參考信號,檢測瞬態噪聲事件,并且在所檢測到的瞬態噪聲事件期間選擇性地禁用所述自適應模塊。

    在一些實施例中,自適應模塊包括自適應增益控制塊,所述自適應增益控制塊能夠操作以更新可變增益組件。所述自適應增益控制塊的輸入可以使用可編程濾波器來調節,以防止環境噪聲中的低頻瞬態和/或高頻擾亂因素??删幊虨V波器可以包括:低通濾波器,所述低通濾波器濾除被確定為處于在所述消除區域與耳鼓參考點之間創建相長干擾的范圍內的高頻;和/或高通濾波器,所述高通濾波器濾除被確定為處于噪聲消除系統的用戶不能聽到的范圍內的低頻??梢允褂迷谠肼曄齾^域中感測到的誤差信號來調諧所述自適應模塊以消除所述耳鼓參考點處的噪聲。

    在一個或多個實施例中,一種方法包括:從第一傳感器接收參考信號,所述參考信號表示外部噪聲;通過包括噪聲消除濾波器和可變增益組件的噪聲消除路徑來處理所述參考信號,以生成抗噪聲信號;從第二傳感器接收誤差信號,所述誤差信號表示噪聲消除區域中的噪聲;以及響應于所述參考信號、所述誤差信號和自適應增益控制過程,自適應地調整所述噪聲消除濾波器,以消除耳鼓參考點處的所述外部噪聲。

    該方法還可以包括使用可編程濾波器來調節自適應增益控制過程的輸入,以防止外部噪聲中的低頻瞬態和/或高頻擾亂因素。所述調節還可以包括:低通濾除被確定為處于(i)在消除區域與耳鼓參考點之間創建相長干擾并且(ii)在所述消除區域和所述耳鼓參考點之間的噪聲消除性能方面不同的范圍內的高頻;和/或高通濾除被確定為處于用戶不能聽到的范圍內的低頻。所述方法還可以包括使用在噪聲消除區域中感測到的誤差信號來調諧噪聲消除路徑以消除在所述耳鼓參考點處的噪聲。

    本發明的范圍由權利要求限定,該權利要求通過引用并入本部分。通過考慮對一個或多個實施例的以下詳細描述,本領域技術人員將更全面地理解本發明的實施例以及實現其附加優點。將參考將首先簡要描述的附圖。

    附圖說明

    可以參考以下附圖和隨后的詳細描述來更好地理解本公開的方面及其優點。應當理解,相同附圖標記用于標識一幅或多幅圖中所示的相同元件,其中示出的目的是為了說明本公開的實施例而不是為了限制本公開。附圖中的組件不一定按比例繪制,而是重點放在清楚地說明本公開的原理上。

    圖1圖示了根據本公開的一個或多個實施例的自適應噪聲消除耳機。

    圖2圖示了根據本公開的一個或多個實施例的自適應噪聲消除系統。

    圖3圖示了根據本公開的一個或多個實施例的包括噪聲放大控制子系統的自適應噪聲消除系統。

    圖4a至圖4b圖示了根據本公開的一個或多個實施例的包括自適應增益控制子系統的自適應噪聲消除系統。

    圖5圖示了根據本公開的一個或多個實施例的用于自適應噪聲消除系統的瞬態活動檢測器。

    具體實施方式

    根據各種實施例,公開了改進的自適應噪聲消除(anc)系統和方法。一種用于耳機或其它個人收聽設備的anc系統可以包括:噪聲感測參考麥克風,該噪聲感測參考麥克風用于感測環境噪聲;誤差麥克風,該誤差麥克風用于感測噪聲和由anc設備生成的抗噪聲的聲學混合;以及信號處理子系統,該信號處理子系統生成抗噪聲以消除環境噪聲。信號處理子系統可以被配置為連續地調整抗噪聲信號以實現跨用戶、環境噪聲條件和設備單元的一致消除性能。在各種實施例中,本文公開的自適應系統和方法改進環境噪聲的消除并且減少可感知的自適應偽像。

    本公開解決了與通用自適應噪聲消除系統相關聯的許多挑戰,包括不想要的噪聲放大(例如,由于在環境噪聲和抗噪聲信號之間的相長干擾)、瞬態噪聲事件期間的噪聲消除性能、以及自適應期間產生的可聽偽像的減少。本文公開的系統和方法提供了穩健的、實用的anc解決方案,其很好地推廣到各種收聽設備和形狀因子。

    在各種實施例中,公開了用于減少當在一定頻率范圍內的噪聲和抗噪聲之間存在相長干擾時發生的噪聲放大的系統和方法。公開了自適應方法,該方法包括定義復合誤差信號,該復合誤差信號并入有噪聲整形濾波器,并且導出用于控制自適應的新權重更新規則。本文公開的解決方案是自適應的、計算上廉價的,并且可以被實現為對常規自適應框架的改進。

    在各種實施例中,本文公開的系統和方法減少了可能被收聽者感知的自適應性偽像。例如,由于抗噪聲源與聽者的耳鼓的接近,因此可能存在低聲壓級(spl)偽像。還認識到,一些偽像是由抗噪聲路徑的幅度和相位響應中的寬帶波動引起的。本文公開的改進的自適應系統和方法包括抗噪聲信號路徑中的自適應增益元件以生成穩健的誤差校正號。

    在各種實施例中,本文公開的系統和方法提供了對瞬態噪聲事件的改進的穩健性。許多間歇的和意外的噪聲事件(例如,相對于噪聲移動麥克風的頭/頜移動、關閉門、在空氣行進期間的湍流等)產生低頻瞬態,這些低頻瞬態可以潛在地破壞自適應環路,留下不想要的殘余噪聲或產生噪聲偽像。在各種實施例中,瞬態活動檢測器(tad)跟蹤瞬態行為并控制瞬態活動期間的自適應。

    現在將參考附圖描述本公開的自適應噪聲消除系統的示例實施例。參考圖1,自適應噪聲消除系統100包括音頻設備(諸如頭戴式耳機110)以及音頻處理電路(諸如數字信號處理器(dsp)120、數模轉換器(dac)130、放大器132、參考麥克風140、揚聲器150、誤差麥克風162和其它組件)。

    在操作中,收聽者可以通過耳機110的外殼和組件聽到外部噪聲d(n)。為了消除噪聲d(n),參考麥克風140感測外部噪聲,從而產生參考信號x(n),所述參考信號x(n)通過模/數轉換器(adc)142饋送到dsp120。dsp120生成抗噪聲信號y(n),該抗噪聲信號y(n)通過dac130和放大器132饋送到揚聲器150,以在噪聲消除區域160中生成抗噪聲。當抗噪聲在噪聲消除區域160中與噪聲d(n)在幅度上相等并且在相位上相反時,將在噪聲消除區域160中對噪聲d(n)進行消除。所得到的噪聲和抗噪聲的混合由誤差麥克風162捕獲,該誤差麥克風162生成誤差信號e(n)以測量噪聲消除的有效性。誤差信號e(n)通過adc164被饋送到dsp120,該dsp120調整抗噪聲信號y(n)的幅度和相位以最小化消除區域162內的誤差信號e(n)(例如,將誤差信號e(n)驅動到零)。在一些實施例中,揚聲器150還可以生成期望的音頻(例如,音樂),該期望的音頻由誤差麥克風162接收并且在處理期間從誤差信號e(n)中去除。將理解,圖1的實施例是自適應噪聲消除系統的一個示例,并且本文公開的系統和方法可以利用包括參考麥克風和誤差麥克風的其它自適應噪聲消除實現方式來實現。

    圖2示出了穩健的、可配置的自適應噪聲消除系統200,該自適應噪聲消除系統200實現了改進的噪聲消除性能,基本上沒有音頻偽像。系統200在外部麥克風(例如,圖1的麥克風140)處感測環境噪聲,該外部麥克風產生外部噪聲信號x(n)。環境噪聲還通過噪聲路徑p(z),該噪聲路徑p(z)包括收聽設備的外殼和組件,其中環境噪聲在誤差麥克風(例如,誤差麥克風162)處作為d(n)被接收。自適應濾波器202接收外部噪聲信號x(n)并且估計噪聲路徑p(z)以產生用于消除噪聲信號d(n)的抗噪聲信號y(n)??乖肼曅盘杫(n)由自適應增益控制204進行增益調節,并且由系統206進一步修改以考慮(toaccountfor)自適應濾波器202和誤差麥克風之間的次級路徑s(z)。

    系統200還包括自適應塊220,該自適應塊220包括噪聲放大控制(nac)塊222和自適應增益控制塊(adg)224。在各種實施例中,nac222能夠操作以使頻率相關相長干擾最小化,并且adg224能夠操作以使抗噪聲路徑中的寬帶波動最小化。系統200還包括瞬態活動檢測器(tad)226,該瞬態活動檢測器226能夠操作以響應于突然噪聲波動和脈沖環境事件來控制系統200。濾波器208、210、212、228、230、232提供附加濾波,如本文參考圖3至圖5進一步描述的。

    參考圖3,現在將描述噪聲放大控制(nac)子系統300的實施例。許多自適應噪聲消除系統的目標是估計收聽者的耳鼓處的噪聲。這通常通過使用來自參考麥克風和誤差麥克風的噪聲測量來實現,所述參考麥克風和誤差麥克風位于距耳鼓的較小距離處。然后,將估計的噪聲反轉成抗噪聲信號,該抗噪聲信號破壞性地干擾實際噪聲,從而導致噪聲的消除??乖肼曅盘柺褂脼V波器產生,該濾波器適于估計每個頻率的幅度和相位偏移以將抗噪聲與噪聲對準。取決于所討論的時延和物理傳遞函數,相消干擾可以被維持在某些帶寬中,而相長干擾可以超出這些帶寬而被體驗到。收聽者可以將這種相長干擾感知為環境噪聲(例如,“嘶聲”聲音)的窄帶放大。在許多anc產品設計中,在不犧牲消除的深度和帶寬的情況下減小或消除“嘶聲”聲音是一個挑戰。在傳統的低功率嵌入式系統(例如,消費者耳機)中,嘶聲的減少可能是極其難以計算的并且難以控制和調諧。

    圖3的nac子系統300提供了一種用于控制嘶聲和相關聲音偽像的方法,該方法自適應地控制嘶聲區域中的噪聲放大,同時有效地實現非嘶聲區域中的消除。nac塊320被配置成定義并入有噪聲整形濾波器c(z)(例如噪聲整形塊308和噪聲整形塊310)的復合誤差信號,并且導出用于自適應濾波器302的新權重更新規則。在一些實施例中,可以使用最小均方(lms)構架,包括并入有用于導出新權重更新規則的噪聲整形濾波器的復合誤差信號。

    在操作中,nac塊320基于誤差信號e(n)和參考信號x(n)的經濾波版本來更新自適應濾波器302w(z)。在所示實施例中,nac塊320接收來自濾波器的信號x1(n)和來自濾波器308c(z)的信號x2(n)。成本函數使均方誤差最小化:最小化在各種實施例中,抗噪聲信號使用噪聲整形濾波器c(z)(諸如噪聲整形濾波器308和噪聲整形濾波器310)來濾波,該噪聲整形濾波器c(z)可以被配置為增強嘶聲區域中的信號。在一些實施例中,在分銷之前的測試環境中,可以檢測特定耳機的嘶聲區域,并且可以調諧噪聲整形濾波器c(z)。在一些實施例中,可以在操作期間檢測嘶聲水平,并且可以在操作期間自適應地調諧噪聲整形濾波器c(z)。例如,可以通過將誤差信號e(n)與噪聲信號進行比較以確定相長干擾的區域,來確定嘶聲水平。

    成本函數適于使最小化,其中,e{.}是期望算子,γ是控制積極性的常數,并且e1(n)是經噪聲整形的抗噪聲信號y’(n)。在一些實施例中,nac320基于梯度方法導出權重更新規則。該方法的實施例可以應用于經濾波的最小均方方法、自適應反饋、自適應混合方法和其它噪聲消除方法。在各種實施例中,自適應以如下方式控制,即通過定義成本函數優化并且導出可實現該優化的自適應算法來使噪聲放大最小化。

    參考圖4a和圖4b,公開了自適應增益(adg)子系統400的實施例。在各種實施例中,自適應增益控制塊420持續地更新增益元件404以針對各種耦合路徑中的變化進行調整。使用可編程濾波器bg(z)(例如,可編程濾波器408和可編程濾波器410)來調節adg的輸入,該可編程濾波器bg(z)被設計為防止環境中的低頻瞬態和高頻擾亂因素。在一些實施例中,濾波器bg(z)可以包括低通濾波器和/或帶通濾波器,該低通濾波器和/或帶通濾波器進一步濾除非常低的頻率(例如,從揚聲器中不能聽到的<20hz)。

    將理解,耳機的物理幾何形狀和不同人之間的佩戴變化可以影響噪聲消除性能。例如,外耳的形狀和耳道的長度可以改變anc應用中感興趣的聲學傳遞函數。在一些實施例中,頭戴式耳機或其它個人收聽設備中的anc系統(例如,圖1的系統)使用噪聲感測參考麥克風、誤差麥克風以及dsp子系統,該dsp子系統生成適當的抗噪聲以消除如由誤差麥克風所測量的噪聲場。這導致如下的消除區域,其中消除程度在誤差麥克風位置處最大化并且與波長成反比地降級。結果,在耳鼓(其距誤差麥克風大約25mm)處的消除性能對于較高頻率(較低波長)顯著下降,從而導致如由噪聲消除系統的用戶感知的消除帶寬的損失。圖4a至圖4b的實施例通過在調諧階段期間使耳鼓處的消除帶寬最大化并且制定使用誤差麥克風以在操作期間自適應用戶特定特性的自適應方法來解決這些和其它問題。

    為了本公開的目的,將誤差麥克風位置稱為erp(誤差參考點),并且將耳鼓位置稱為drp(耳鼓參考點)。對于在drp處調諧的anc系統,誤差麥克風是drp處的低頻消除的良好指示器,因此可以從誤差麥克風信號的經低通的版本導出穩健的誤差校正信號。然后,該校正信號可以用于自適應抗噪聲信號路徑中的增益。

    為了使消除最大化,誤差麥克風的理想放置將在耳鼓處,但是該位置對于許多消費者設備是不現實的。因此,erp被用于提供大致指示drp處的消除性能的實際信號。自適應算法試圖使erp信號最小化,這導致(i)drp處的高頻信號的消除減少,以及(ii)由于drp處的高頻的相長干擾而導致的嘶聲聲音偽像的可能性更高。在傳統方法中,采用使用從erp到drp的傳遞函數的自適應算法。這些方法具有許多缺點,包括傳遞函數估計在高頻處不準確、低估計準確性可能影響寬帶消除性能并且導致瞬態嘶聲水平、高計算成本以及難以針對所有使用條件進行調諧和校準,使得部署對于許多設備而言是不切實際的。圖4a至圖4b的實施例提供了一種計算上廉價的方法,該方法克服了傳統系統的許多缺點,易于例如通過在系統設計期間測量某些傳遞函數來進行調諧并且是自校準的。

    圖4a示出了用于自適應增益子系統的校準和調諧布置。在此布置中,anc濾波器402被優化以在初始調諧階段期間消除drp處的噪聲。在一個實施例中,該設備被放置在頭部和軀干模擬器上,該模擬器在drp處具有第二誤差麥克風。pe2d(z),se2d(z)在所示的聲學路徑中對erp到drp的傳遞函數進行建模。然后,該系統可以使用最小均方塊422來優化,以執行anc調諧,從而基于誤差信號e(n)來導出最佳值wdrp(z)。以這種方式調諧有助于實現擴展的消除帶寬和在高頻帶中的更好性能。其次,如圖4b所示,自適應算法被設置成連續更新增益元件404,g,這使得所提出的方法能夠針對各種耦合路徑中的變化進行調整。在一些實施例中,對信號進行低通濾波和增益調整以用于良好的低頻消除。第三,使用可編程濾波器bg(z)來調節到自適應算法的輸入,該可編程濾波器bg(z)被編程為使得erp信號可以模仿drp處的消除性能。另外,bg(z)可以被編程以優化在環境中的低頻瞬態和高頻擾亂因素期間的性能。

    將理解,圖4a至圖b的實施例是示例實現方式,并且其中公開的方法可以針對反饋、前饋和混合anc解決方案的自適應版本進行修改。在一些實施例中,代替自適應增益元件,可以自適應有目的地約束的濾波器元件。計算出的增益可以具有附加非線性處理以進一步增加穩健性。

    參考圖5,示出了瞬態活動檢測器(tad)500的實施例。在操作中,tad500檢測聲音環境中的變化,并且在檢測到突然/間歇噪聲活動時使更新處理暫時停止。結果,使抗噪聲信號中的不想要的自適應偽像(例如,可能由快速自適應引起的偽像)最小化。瞬態事件的示例可以包括耳機佩戴者的談話、鳴響汽車喇叭、頭部移動以及其它類似的聲音事件??梢詫碜詀nc系統中的每個麥克風(例如,耳機中的總共4個麥克風,包括左誤差麥克風、左外部麥克風、右誤差麥克風、右外部麥克風)的輸入執行單獨的一組tad計算。四個麥克風中的每一個可獨立地啟用或停用。

    圖5示出了麥克風的瞬態活動檢測處理的實施例。檢測狀態機514用于斷言和解斷言“檢測”輸出。在各種實施例中,當經平滑的瞬時幅度(來自lpf506的輸出a)大于經縮放的平均噪聲幅度(本公開中的c)時,將斷言檢測輸出。在經平滑的瞬時幅度a降到經縮放的平均噪聲幅度c以下之后,釋放延遲計數器將使檢測輸出在被解除斷言之前持續可編程時間段。

    在所示實施例中,來自麥克風(例如,參考麥克風或誤差麥克風)的音頻樣本502被接收并且被饋送通過絕對值塊504隨后通過低通濾波器506,以生成經平滑的瞬時幅度a。在一個實施例中,輸出a包括音頻樣本502在某個時間段內的平均幅度并且表示瞬時噪聲值。該值a被提供給檢測狀態機514,并且被提供給具有飽和的低通濾波器508,該低通濾波器508具有表示a值在第二時間段內的平均值(即,平均噪聲幅度)的輸出b??删幊炭s放因子定義用于檢測瞬態的閾值(例如,平均噪聲幅度的5倍),并且在組件516處乘以平均噪聲幅度,以產生到檢測狀態機514的第二輸入c。

    在一個實施例中,如果經平滑的瞬時噪聲幅度a大于經縮放的平均噪聲幅度c,則檢測狀態機514能夠操作以指示自適應處理(例如,圖2的自適應塊220)停止。在各種實施例中,自適應將凍結,直到瞬時噪聲幅度a低于經縮放的平均噪聲幅度c。參考圖2,當停止自適應時,濾波器202和自適應增益控制204將繼續使用最近權重和增益值來修改噪聲輸入x(n)。在一些實施例中,可編程釋放延遲計數器能夠操作以在被解除斷言之前將檢測輸出維持可編程時間段。此外,攻擊和釋放組件512(attackandreleasecomponent512)能夠操作以控制低通濾波器508響應于瞬時噪聲幅度a多快地上升和下降??删幊坦魰r間常數(programmableattacktimeconstant)定義當瞬時噪聲大于平均噪聲幅度b時該平均噪聲幅度上升所花費的時間??删幊提尫艜r間常數定義當瞬時噪聲幅度a低于平均噪聲幅度b時平均噪聲幅度b下降所花費的時間。

    示例實施例

    現在將描述本公開的各種實施例。在一個或多個實施例中,穩健的自適應噪聲消除系統包括:參考傳感器,所述參考傳感器能夠操作以感測環境噪聲并生成對應參考信號;誤差傳感器,所述誤差傳感器能夠操作以感測噪聲消除區域中的噪聲并生成對應誤差信號;噪聲消除濾波器,所述噪聲消除濾波器能夠操作以接收所述參考信號并生成抗噪聲信號以消除所述消除區域中的所述環境噪聲;自適應模塊,所述自適應模塊能夠操作以接收所述參考信號和所述誤差信號并且自適應地調整所述抗噪聲信號;以及瞬態活動檢測模塊,所述瞬態活動檢測模塊能夠操作以接收所述參考信號,檢測瞬態噪聲事件,并且在所檢測到的瞬態噪聲事件期間選擇性地禁用所述自適應模塊。

    在穩健的自適應噪聲消除系統中,所述瞬態噪聲事件可以包括由所述自適應噪聲消除系統的操作者講話,并且所述瞬態活動檢測模塊可以包括狀態機,所述狀態機能夠操作以檢測所述瞬態噪聲事件并且將狀態命令傳送到所述自適應模塊。所述自適應模塊能夠操作以接收所述狀態命令并且根據所述狀態命令來啟用和/或禁用所述自適應。

    在穩健的自適應噪聲消除系統的一些實施例中,如果接收到的信號的經平滑的瞬時幅度大于所述接收到的信號的經縮放的平均噪聲幅度,則檢測到所述瞬態噪聲事件,并且在檢測到所述瞬態噪聲事件的結束之后,在啟用自適應之前應用延遲。當所述經平滑的瞬時幅度降到所述經縮放的平均噪聲幅度以下時,可以檢測到所述瞬態噪聲事件的結束。所述經縮放的平均噪聲幅度可以通過將可編程縮放因子應用于所述平均噪聲幅度來導出。

    在穩健的自適應噪聲消除系統的一些實施例中,噪聲消除濾波器還能夠操作以根據所存儲的濾波器系數來生成抗噪聲信號,并且自適應模塊還能夠操作以修改所存儲的濾波器系數。自適應噪聲消除系統還包括揚聲器,所述揚聲器能夠操作以接收抗噪聲信號并生成抗噪聲以對消除區域中的噪聲進行消除。自適應模塊還包括噪聲放大控制子系統和/或自適應增益控制子系統。

    在一個或多個實施例中,穩健的主動噪聲消除方法包括:從第一傳感器接收參考信號,所述參考信號表示外部噪聲;通過噪聲消除濾波器處理所述參考信號以生成抗噪聲信號;將所述抗噪聲信號輸出至揚聲器;從第二傳感器接收誤差信號,所述誤差信號表示噪聲消除區域中的噪聲;響應于所述參考信號、所述誤差信號和瞬態噪聲檢測狀態,自適應地調整所述噪聲消除濾波器;以及檢測瞬態噪聲事件并且選擇性地設置所述瞬態噪聲檢測狀態以相應地啟用和禁用自適應地調整所述噪聲消除。

    在主動噪聲消除方法的一些實施例中,設置所述瞬態噪聲檢測狀態包括傳送狀態命令,其中所述自適應地調整所述噪聲消除濾波器還包括接收所述狀態命令并且根據所述狀態命令來相應地啟用和禁用所述自適應。檢測所述瞬態噪聲事件可以包括將所述接收到的信號的經平滑的瞬時幅度與所述接收到的信號的經縮放的平均噪聲幅度進行比較。在一些實施例中,在檢測到所述瞬態噪聲事件的結束之后,在啟用自適應之前應用延遲。

    在一些實施例中,當所述經平滑的瞬時幅度降到所述經縮放的平均噪聲幅度以下時,檢測到所述瞬態噪聲事件。所述經縮放的平均噪聲幅度可以通過將可編程縮放因子應用于所述平均噪聲幅度來導出。所述自適應地調整所述噪聲消除濾波器可以包括噪聲放大控制過程和/或自適應增益控制過程。

    在一個或多個實施例中,具有噪聲放大控制的自適應噪聲消除系統包括:參考傳感器,所述參考傳感器能夠操作以感測環境噪聲并生成對應參考信號;誤差傳感器,所述誤差傳感器能夠操作以感測噪聲消除區域中的噪聲并生成對應誤差信號;噪聲消除濾波器,所述噪聲消除濾波器能夠操作以接收所述參考信號并生成抗噪聲信號以消除所述消除區域中的所述環境噪聲;以及自適應模塊,所述自適應模塊能夠操作以接收所述參考信號和所述誤差信號并且自適應地調整所述抗噪聲信號。所述自適應模塊包括噪聲放大控制模塊,所述噪聲放大控制模塊能夠操作以自適應地控制所述抗噪聲信號的至少一個嘶聲區域中的噪聲放大,同時實現所述抗噪聲信號的非嘶聲區域中的消除。

    在具有噪聲放大控制的自適應噪聲消除系統的一些實施例中,抗噪聲信號的嘶聲區域包括以下頻率帶寬,在所述頻率帶寬中檢測到所述環境噪聲和所述抗噪聲信號之間的相長干擾。所述噪聲放大控制模塊能夠操作以定義復合誤差信號,所述復合誤差信號并入有噪聲整形濾波器,并且導出用于所述噪聲消除濾波器的新權重更新規則,和/或使用最小均方算法導出新權重更新規則。所述噪聲整形濾波器可以在操作期間被自適應地調諧,和/或所述權重更新規則使用梯度來導出。

    在具有噪聲放大控制的自適應噪聲消除系統的一些實施例中,所述噪聲放大控制使成本函數適于將最小化,其中,e{.}是期望算子,γ是控制積極性的常數,并且e1(n)是經噪聲整形的抗噪聲信號y’(n)??梢蕴峁┧矐B活動檢測模塊,以接收所述參考信號,檢測瞬態噪聲事件并且在所檢測到的瞬態噪聲事件期間選擇性地禁用所述自適應模塊。所述噪聲消除濾波器還可以能夠操作以根據所存儲的濾波器系數來生成所述抗噪聲信號;并且其中所述自適應模塊還能夠操作以修改所存儲的濾波器系數。所述系統還可以包括揚聲器,所述揚聲器能夠操作以接收所述抗噪聲信號并生成抗噪聲以對消除區域中的所述噪聲進行消除。

    在一個或多個實施例中,一種用于具有噪聲放大控制的自適應噪聲消除的方法包括:從第一傳感器接收參考信號,所述參考信號表示外部噪聲;通過噪聲消除濾波器處理所述參考信號以生成抗噪聲信號;將所述抗噪聲信號輸出至揚聲器;從誤差傳感器接收誤差信號,所述誤差信號表示噪聲消除區域中的噪聲;以及響應于所述參考信號、所述誤差信號和噪聲放大控制過程,自適應地調整所述噪聲消除濾波器。所述噪聲放大控制過程包括自適應地控制所述抗噪聲信號的至少一個嘶聲區域中的噪聲放大,同時實現所述抗噪聲信號的非嘶聲區域中的消除。

    在具有噪聲放大控制的自適應噪聲消除的方法的一些實施例中,所述抗噪聲信號的所述嘶聲區域包括以下頻率帶寬,在所述頻率帶寬中檢測到所述環境噪聲和所述抗噪聲信號之間的相長干擾。所述噪聲放大控制過程還可以包括:定義復合誤差信號,所述復合誤差信號并入有噪聲整形濾波器,并且導出用于所述噪聲消除濾波器的新權重更新規則;使用最小均方算法來導出新權重更新規則;在操作期間自適應地調諧所述噪聲整形濾波器;和/或使成本函數適于將最小化,其中,e{.}是期望算子,γ是控制積極性的常數,并且e1(n)是經噪聲整形的抗噪聲信號y’(n)。所述權重更新規則可以使用梯度來導出。

    在具有噪聲放大控制的自適應噪聲消除的方法的一些實施例中,所述方法還包括檢測瞬態噪聲事件并且選擇性地設置瞬態噪聲檢測狀態以相應地啟用和禁用所述自適應地調整所述噪聲消除濾波器,和/或根據所存儲的濾波器系數來生成所述抗噪聲信號。

    在一個或多個實施例中,擴展帶寬的自適應噪聲消除系統包括:參考傳感器,所述參考傳感器能夠操作以感測環境噪聲并生成對應參考信號;誤差傳感器,所述誤差傳感器能夠操作以感測噪聲消除區域中的噪聲并生成對應誤差信號;噪聲消除路徑,所述噪聲消除路徑包括噪聲消除濾波器和可變增益組件,所述噪聲消除路徑能夠操作以接收所述參考信號并生成抗噪聲信號以消除耳鼓參考點處的所述環境噪聲;以及自適應模塊,所述自適應模塊能夠操作以接收所述參考信號和所述誤差信號并且自適應地調整所述噪聲消除濾波器和/或所述可變增益組件的權重。所述自適應模塊可以包括能夠操作以更新所述可變增益組件的自適應增益控制塊。

    在擴展帶寬的自適應噪聲消除系統的一些實施例中,到所述自適應增益控制塊的輸入使用可編程濾波器來調節,所述可編程濾波器能夠操作以防止所述環境噪聲中的低頻瞬態和/或高頻擾亂因素,和/或所述可編程濾波器包括低通濾波器,所述低通濾波器濾除被確定為處于在所述消除區域與所述耳鼓參考點之間創建相長干擾的范圍內的高頻。所述可編程濾波器可以包括高通濾波器,所述高通濾波器濾除被確定為處于所述噪聲消除系統的用戶不能聽到的范圍內的低頻。

    在擴展帶寬的自適應噪聲消除系統的一些實施例中,使用在所述噪聲消除區域中感測到的所述誤差信號來調諧所述自適應模塊以消除所述耳鼓參考點處的噪聲。所述自適應模塊還可以包括噪聲放大控制模塊,所述噪聲放大控制模塊能夠操作以自適應地控制所述抗噪聲信號的至少一個嘶聲區域中的噪聲放大,同時實現所述抗噪聲信號的非嘶聲區域中的消除。所述抗噪聲信號的所述嘶聲區域可以包括以下頻率帶寬,在所述頻率帶寬中檢測到所述環境噪聲和所述抗噪聲信號之間的相長干擾。

    在一些實施例中,擴展帶寬的自適應噪聲消除系統還包括瞬態活動檢測模塊,所述瞬態活動檢測模塊能夠操作以接收所述參考信號,檢測瞬態噪聲事件以及在所檢測到的瞬態噪聲事件期間選擇性地禁用所述自適應模塊。所述噪聲消除濾波器還可以能夠操作以根據所存儲的濾波器系數來生成所述抗噪聲信號;并且其中所述自適應模塊還能夠操作以修改所存儲的濾波器系數。擴展帶寬的自適應噪聲消除系統還可以包括揚聲器,所述揚聲器能夠操作以接收所述抗噪聲信號并生成抗噪聲以對消除區域中的所述噪聲進行消除。

    在一個或多個實施例中,一種操作擴展帶寬的自適應噪聲消除系統的方法包括:從第一傳感器接收參考信號,所述參考信號表示外部噪聲;通過包括噪聲消除濾波器和可變增益組件的噪聲消除路徑來處理所述參考信號,以生成抗噪聲信號;從第二傳感器接收誤差信號,所述誤差信號表示噪聲消除區域中的噪聲;以及響應于所述參考信號、所述誤差信號和自適應增益控制過程,自適應地調整所述噪聲消除濾波器,以消除耳鼓參考點處的所述外部噪聲。

    在一些實施例中,操作擴展帶寬的自適應噪聲消除系統的所述方法還包括使用可編程濾波器來調節到所述自適應增益控制過程的輸入,以防止所述外部噪聲中的低頻瞬態和/或高頻擾亂因素,其中,所述調節還包括低通濾除被確定為處于在所述消除區域與所述耳鼓參考點之間創建相長干擾的范圍內的高頻,和/或其中,所述調節還包括高通濾除被確定為處于用戶不能聽到的范圍內的低頻。

    在一個或多個實施例中,操作擴展帶寬的自適應噪聲消除系統的所述方法還包括使用在所述噪聲消除區域中感測到的所述誤差信號來調諧所述噪聲消除路徑以消除所述耳鼓參考點處的噪聲,和/或通過噪聲放大控制過程,自適應地控制所述抗噪聲信號的至少一個嘶聲區域中的噪聲放大,同時實現所述抗噪聲信號的非嘶聲區域中的消除。所述抗噪聲信號的所述嘶聲區域可以包括以下頻率帶寬,在所述頻率帶寬中檢測到所述外部噪聲和所述抗噪聲信號之間的相長干擾。

    在一個或多個實施例中,操作擴展帶寬的自適應噪聲消除系統的所述方法還包括通過瞬態活動檢測過程接收所述參考信號,檢測瞬態噪聲事件以及在所檢測到的瞬態噪聲事件期間選擇性地禁用自適應地調整所述噪聲消除濾波器。所述方法還可以包括根據所存儲的濾波器系數來生成所述抗噪聲信號;以及在操作期間自適應地修改所存儲的濾波器系數,和/或將所述抗噪聲信號輸出到揚聲器以生成抗噪聲以對消除區域中的所述噪聲進行消除。

    上述公開內容并非旨在將本公開內容限制為所公開的精確形式或特定使用領域。因此,考慮到本公開內容,無論在本文中明確描述還是暗示,對本公開內容的各種替代實施例和/或修改都是可能的。已經如此描述了本公開的實施例,本領域的普通技術人員將認識到在不脫離本公開的范圍的情況下可以在形式和細節上進行改變。因此,本公開僅由權利要求限制。

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