有源降噪耳機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種有源降噪聽筒，包括揚(yáng)聲器、多個(gè)麥克風(fēng)和反饋系統(tǒng)。每個(gè)麥克風(fēng)從揚(yáng)聲器和其他麥克風(fēng)移位，并且每個(gè)麥克風(fēng)響應(yīng)于接收到的聲學(xué)噪聲而生成麥克風(fēng)信號(hào)。反饋系統(tǒng)接收麥克風(fēng)信號(hào)的合并并且生成被應(yīng)用到揚(yáng)聲器的反相噪聲信號(hào)。揚(yáng)聲器生成反相聲學(xué)噪聲信號(hào)，其基本上消除在相對(duì)于揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的預(yù)定位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)。反饋系統(tǒng)可以包括與麥克風(fēng)聯(lián)通的麥克風(fēng)信號(hào)合并器。麥克風(fēng)信號(hào)合并器生成可以是麥克風(fēng)信號(hào)的求和或加權(quán)求和并且可以被用來(lái)生成反相噪聲信號(hào)的信號(hào)。相對(duì)于常規(guī)聽筒而言，該聽筒具有增大的降噪帶寬以及改進(jìn)的消除能力。
【專利說(shuō)明】有源降噪耳機(jī)
【背景技術(shù)】
[0001] 本公開涉及有源降噪，并且更具體地，涉及使用用于有源降噪的多個(gè)反饋麥克風(fēng) 的耳機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 以下提及的所有示例和特征可以以任何技術(shù)上可行的方式進(jìn)行結(jié)合。
[0003] 在一個(gè)方面，有源降噪聽筒包括聽筒主體、揚(yáng)聲器、多個(gè)麥克風(fēng)和反饋系統(tǒng)。揚(yáng)聲 器被附接到聽筒主體并且被配置為響應(yīng)于揚(yáng)聲器輸入信號(hào)而生成聲學(xué)信號(hào)。麥克風(fēng)被附接 到聽筒主體。每個(gè)麥克風(fēng)從揚(yáng)聲器的位置并且從其他麥克風(fēng)的位置移位。每個(gè)麥克風(fēng)被配 置為響應(yīng)于在麥克風(fēng)處接收到的聲學(xué)噪聲信號(hào)而生成麥克風(fēng)信號(hào)。反饋系統(tǒng)與揚(yáng)聲器和麥 克風(fēng)聯(lián)通。反饋系統(tǒng)接收麥克風(fēng)信號(hào)并且生成揚(yáng)聲器輸入信號(hào)。揚(yáng)聲器輸入信號(hào)包括反相 噪聲信號(hào)以在揚(yáng)聲器處生成反相聲學(xué)噪聲信號(hào)。反相聲學(xué)噪聲信號(hào)基本上消除在相對(duì)于揚(yáng) 聲器和麥克風(fēng)的預(yù)定位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)。
[0004] 有源降噪耳機(jī)的各個(gè)實(shí)施例可以包括以下特征中的一個(gè)，或者其任意組合。
[0005] 麥克風(fēng)中的一個(gè)麥克風(fēng)可以被置于與揚(yáng)聲器接近并且麥克風(fēng)中的另一個(gè)麥克風(fēng) 可以被置于與揚(yáng)聲器遠(yuǎn)離。麥克風(fēng)中的一個(gè)麥克風(fēng)被置于在其中由反相聲學(xué)噪聲信號(hào)導(dǎo)致 的聲壓與在耳道內(nèi)由反相聲學(xué)噪聲信號(hào)導(dǎo)致的聲壓基本上相等的位置。
[0006] 揚(yáng)聲器輸入信號(hào)可以包括音頻信號(hào)和反相噪聲信號(hào)。
[0007] 聽筒主體可以是罩耳式(circumaural)聽筒主體、貼耳式(supra-aural)聽筒主體 或入耳式（intra-aural)聽筒主體。
[0008] 反饋系統(tǒng)可以包括與麥克風(fēng)聯(lián)通的麥克風(fēng)信號(hào)合并器。在一個(gè)示例中，麥克風(fēng)信 號(hào)合并器生成作為由多個(gè)麥克風(fēng)生成的麥克風(fēng)信號(hào)的求和的信號(hào)。在另一不例中，麥克風(fēng) 合并器向麥克風(fēng)信號(hào)中的至少一個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)應(yīng)用權(quán)重，使得麥克風(fēng)信號(hào)的求和是加權(quán)的 求和。
[0009] 在另一方面，提供了一種用于主動(dòng)降噪的方法。該方法包括響應(yīng)于在聲學(xué)腔體中 的第一位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)而生成第一信號(hào)，響應(yīng)于在聲學(xué)腔體中的第二位置處的聲學(xué) 噪聲信號(hào)而生成第二信號(hào)，并且合并第一信號(hào)與第二信號(hào)以形成合并信號(hào)。第二位置與揚(yáng) 聲器分開并與第一位置分開。該方法還包括響應(yīng)于合并信號(hào)而生成反相噪聲信號(hào)以及響應(yīng) 于反相噪聲信號(hào)而在聲學(xué)腔體中生成反相聲學(xué)噪聲信號(hào)。反相聲學(xué)噪聲信號(hào)基本上消除在 聲學(xué)腔體中的預(yù)定位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)。
[0010]該方法的各個(gè)實(shí)施例可以包括以上和/或以下特征中的一個(gè)，或者其任意組合。
[0011] 第一位置可以接近于揚(yáng)聲器。預(yù)定位置可以是耳道。
[0012] 合并第一信號(hào)與第二信號(hào)可以包括對(duì)第一信號(hào)與第二信號(hào)求和。在對(duì)第一信號(hào)與 第二信號(hào)求和之前可以向第一信號(hào)和第二信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)應(yīng)用權(quán)重。
[0013] 該方法還可以包括響應(yīng)于在與揚(yáng)聲器分開并且與第一位置、第二位置和任何其他 附加信號(hào)被生成的任何其他位置分開的位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)而生成至少一個(gè)附加信號(hào)。 在該示例中，合并信號(hào)可以包括第一信號(hào)、第二信號(hào)和附加信號(hào)的合并。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是有源降噪耳機(jī)的實(shí)施例的圖示。
[0015] 圖2是用于在圖1的耳機(jī)的聽筒中使用的反饋環(huán)路的邏輯布置的框圖。
[0016] 圖3A和圖3B是用于有源降噪耳機(jī)的聽筒的相應(yīng)的內(nèi)部圖和截面?zhèn)纫晥D。
[0017] 圖4是用于聽筒的有源降噪的方法的實(shí)施例。
[0018] 圖5是根據(jù)用于聽筒的三個(gè)不同的麥克風(fēng)配置布置的測(cè)量到的非最小相位的繪 圖。
[0019] 圖6是針對(duì)在聽筒中的單個(gè)麥克風(fēng)配置以及其中在聽筒中設(shè)置兩個(gè)麥克風(fēng)的實(shí)施 例的測(cè)量到的傳遞函數(shù)的繪圖。
[0020] 圖7是可以根據(jù)針對(duì)具有單個(gè)麥克風(fēng)的聽筒以及針對(duì)具有雙麥克風(fēng)配置的聽筒的 實(shí)施例的頻率被實(shí)現(xiàn)的消除的繪圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 出于使用戶的耳朵與不理想的環(huán)境聲音隔離的目的的有源降噪(ANR)耳機(jī)和具有 圍繞用戶的耳朵穿戴的聽筒的個(gè)人ANR設(shè)備的其他物理配置已經(jīng)變得普遍。在其中不理想 的環(huán)境噪聲聲音被抗噪聲音的主動(dòng)生成抵消的ANR耳機(jī)已經(jīng)變得流行，即使與僅采用無(wú)源 降噪技術(shù)的耳機(jī)或耳塞相比（其中用戶的耳朵與環(huán)境噪聲被簡(jiǎn)單地物理隔離）。
[0022] ANR耳機(jī)可以使用反饋控制系統(tǒng)或前饋控制系統(tǒng)或者這兩者的組合?；贏NR耳機(jī) 的反饋通常利用反饋系統(tǒng)，其包括位于接近用戶的耳朵并且也接近聽筒揚(yáng)聲器的位置處的 麥克風(fēng)。反饋電路嘗試減小由于聲學(xué)噪聲而生成的麥克風(fēng)信號(hào)中的能量至零。為了消除由 麥克風(fēng)感應(yīng)到的噪聲信號(hào)，補(bǔ)償信號(hào)被生成，其與感應(yīng)到的噪聲信號(hào)的相位呈180反。由于 在揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)之間的距離，在揚(yáng)聲器處的噪聲信號(hào)與在麥克風(fēng)處接收到的噪聲信號(hào)之 間的相位差隨頻率增大而增大。因而，更高的頻率可以基于麥克風(fēng)與揚(yáng)聲器的分離而經(jīng)受 顯著的相位差，這導(dǎo)致在反饋系統(tǒng)上的帶寬限制。較低的頻率更容易被消除，而越來(lái)越高的 頻率變得更難消除，直到在某頻率之上消除就不再可能。
[0023] 聲學(xué)信號(hào)可以根據(jù)聽筒中的位置而變化，因此通常理想的是在接近耳朵的位置處 提供麥克風(fēng)以更加精確地確定在耳朵處接收到的噪聲。然而，在給定頻率處的相位差根據(jù) 與揚(yáng)聲器的距離增大而增大，因而從將麥克風(fēng)放置在接近耳朵帶來(lái)的任何益處至少部分被 無(wú)效。麥克風(fēng)在耳機(jī)中的位置通常被選擇為平衡這兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，并且該位置通常根據(jù)針 對(duì)不同類型的聽筒的尺寸變化而改變。而且，ANR可以被有效實(shí)施的頻率范圍通常在不同類 型的聽筒之間變化。
[0024] 如在附圖中所示，現(xiàn)在將參照其各個(gè)實(shí)施例以更多細(xì)節(jié)描述現(xiàn)有的教導(dǎo)。在本說(shuō) 明書中涉及的"一個(gè)實(shí)施例"或"實(shí)施例"意味著與該實(shí)施例相關(guān)描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或 特性被包括在本教導(dǎo)的至少一個(gè)實(shí)施例中。對(duì)本說(shuō)明書內(nèi)的特定實(shí)施例的參考并不必全部 涉及相同的實(shí)施例。雖然本教導(dǎo)結(jié)合各個(gè)實(shí)施例和示例進(jìn)行了描述，本教導(dǎo)并不旨在被限 制為這樣的實(shí)施例。相反地，本教導(dǎo)包括各種可替代方式、修改和等同物，如將由本領(lǐng)域技 術(shù)人員所領(lǐng)會(huì)的。獲取本文的教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附加的實(shí)施方式、修改方式 和實(shí)施例，以及其他使用領(lǐng)域，其在本文描述的本公開的范圍內(nèi)。
[0025] 在簡(jiǎn)要的概覽中，本發(fā)明涉及一種方法和一種有源降噪聽筒，其包括聽筒主體、揚(yáng) 聲器、多個(gè)麥克風(fēng)和反饋系統(tǒng)。每個(gè)麥克風(fēng)從揚(yáng)聲器和其他麥克風(fēng)移位，并且響應(yīng)于接收到 的聲學(xué)噪聲而生成麥克風(fēng)信號(hào)。反饋系統(tǒng)接收麥克風(fēng)信號(hào)的合并并且生成被應(yīng)用到揚(yáng)聲器 的反相噪聲信號(hào)。揚(yáng)聲器生成反相聲學(xué)噪聲信號(hào)，其基本上消除在相對(duì)于揚(yáng)聲器和麥克風(fēng) 的預(yù)定位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)。
[0026] 有利地，該方法和聽筒例如通過(guò)增大降噪帶寬而允許性能改進(jìn)，并且在與基于采 用單個(gè)麥克風(fēng)的噪聲消除反饋系統(tǒng)的常規(guī)聽筒相比時(shí)通?？梢愿倪M(jìn)消除能力。
[0027] 圖1示出了包括由頭帶18連接的兩個(gè)聽筒14的有源降噪耳機(jī)10。如圖示的，每個(gè)聽 筒14包括具有杯形殼22和墊26的聽筒主體。頭帶18在如由箭頭30表示的向內(nèi)的方向上施加 力，使得墊26抵靠用戶的頭部并且環(huán)繞耳朵(通常被稱為罩耳式）以包圍聲學(xué)腔體，該聲學(xué) 腔體可包括外耳和耳道。在可替代配置中，聽筒主體可以具有不同的形式并且可以被抵靠 用戶的耳朵(通常稱為貼耳式）以包圍聲學(xué)腔體，其可以包括外耳和耳道，或進(jìn)入耳道(通常 稱為入耳式）以限定可包括耳道的聲學(xué)腔體。通過(guò)將聽筒的一部分插入到耳道中，入耳式耳 機(jī)可以被實(shí)施為沒有頭帶18。
[0028]參照?qǐng)D2,框圖圖示了在ANR耳機(jī)的實(shí)施例中反饋環(huán)路32的邏輯布置。信號(hào)合并器 34被耦合到端子38以接收可選的輸入音頻信號(hào)￥1并且與反饋前置放大器42和繼而耦合到 功率放大器50的補(bǔ)償器46聯(lián)通。功率放大器50與在由點(diǎn)線58表不的腔體中的聲學(xué)驅(qū)動(dòng)器 (即揚(yáng)聲器)54聯(lián)通。當(dāng)ANR耳機(jī)的聽筒中的一個(gè)聽筒被壓入、抵靠或圍繞用戶的耳朵時(shí)，腔 體58被形成。
[0029]在腔體58內(nèi)呈現(xiàn)的合并器62并不是物理元件而是功能性地表示了從外部環(huán)境進(jìn) 入腔體58的聲學(xué)噪聲Pi與從揚(yáng)聲器54福射到腔體58中的聲學(xué)能量Ps的求和。該求和導(dǎo)致在 腔體58內(nèi)的聲學(xué)能量Po,針對(duì)在第一麥克風(fēng)66A處接收到的聲學(xué)能量被表示為P Q1，而針對(duì)在 第二麥克風(fēng)66B處接收到的聲學(xué)能量被表示為PQ2。在兩個(gè)麥克風(fēng)66處接收到的聲學(xué)能量是 不同的，因?yàn)辂溈孙L(fēng)66在聽筒內(nèi)部處于不同位置。更具體地，在每個(gè)麥克風(fēng)66處接收到的來(lái) 自揚(yáng)聲器54的聲能是不同的并且在每個(gè)麥克風(fēng)66處接收到的外部聲學(xué)噪聲能量是不同的。 麥克風(fēng)66與麥克風(fēng)信號(hào)合并器70聯(lián)通。通過(guò)示例，如果麥克風(fēng)66提供具有響應(yīng)于接收到的 聲學(xué)能量的幅度的大小的電流，麥克風(fēng)信號(hào)合并器70可以是與兩個(gè)麥克風(fēng)66的輸出共同的 阻性負(fù)載。因而，通過(guò)阻性負(fù)載的電流是來(lái)自兩個(gè)麥克風(fēng)66的電流的求和。在另一示例中， 如果每個(gè)麥克風(fēng)66生成響應(yīng)于接收到的聲學(xué)能量的幅度的輸出電壓，麥克風(fēng)信號(hào)合并器70 可以是單獨(dú)阻性負(fù)載的串行配置。在又一示例中，如果麥克風(fēng)66輸出數(shù)字地表示接收到的 聲學(xué)能量的幅度的數(shù)字信號(hào)，該麥克風(fēng)信號(hào)合并器70可以是數(shù)字加法器，并且可以在DSP內(nèi) 或其他微處理器內(nèi)被實(shí)施。在一些實(shí)施例中，DSP或微處理器可以不簡(jiǎn)單地執(zhí)行求和功能而 是可以根據(jù)可包括取決于頻率的處理的一個(gè)或多個(gè)算法而處理麥克風(fēng)信號(hào)。包括揚(yáng)聲器 54、兩個(gè)麥克風(fēng)66和腔體58的圖2的聲學(xué)元件被稱為"聲學(xué)框" 74。圖2中的電子元件（即，34、 42、46、50和70)中的任意一個(gè)或所有的可以在模擬電路或數(shù)字電路中被實(shí)施，其包括數(shù)字 信號(hào)處理器，具有在需要處添加的適當(dāng)?shù)哪?shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0030] 現(xiàn)在參照?qǐng)D3A和圖3B，其示出了聽筒14'的相應(yīng)的端部視圖和截面?zhèn)纫晥D。麥克風(fēng) 66A中的一個(gè)被置于與揚(yáng)聲器54的線圈接近，例如，其可以在揚(yáng)聲器54與耳朵之間被安裝在 揚(yáng)聲器前面的一些機(jī)械特征上。其他麥克風(fēng)66B被置于距揚(yáng)聲器54更大距離處，例如，離開 在接近殼22的內(nèi)表面的側(cè)面。在一些實(shí)施例中，第二麥克風(fēng)66B被較遠(yuǎn)地放置使得其在耳機(jī) 由用戶穿戴時(shí)更接近于耳朵，盡管并不要求如此。
[0031]再次參照?qǐng)D2,在操作中，放大的誤差信號(hào)VE與在信號(hào)合并器34處的輸入音頻信號(hào) h相減地合并，其繼而向補(bǔ)償器46提供差分求和的信號(hào)。如果沒有輸入音頻信號(hào)被呈現(xiàn)，反 相誤差信號(hào)-Ve被簡(jiǎn)單地提供到補(bǔ)償器46。補(bǔ)償器46提供相位和增益裕量以滿足奈奎斯特 (Nyquist)穩(wěn)定性判據(jù)。增大相位裕量可以延伸在其上系統(tǒng)保持穩(wěn)定的帶寬、可以增大被應(yīng) 用到頻率范圍以增大有源降噪的反饋的大小或者兩者皆有。包括應(yīng)用大小隨頻率變化的模 式的補(bǔ)償與被稱為"均衡"的過(guò)程類似，并且針對(duì)本說(shuō)明書的目的，在反饋環(huán)路32內(nèi)被應(yīng)用 的均衡與補(bǔ)償?shù)韧??？梢栽诃h(huán)路32中有其他均衡;例如音頻信號(hào)￥:可以在被應(yīng)用到信號(hào)合 并器34之前被均衡。功率放大器50放大補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并且向揚(yáng)聲器54提供放大的信號(hào)。揚(yáng)聲 器54將放大的信號(hào)換能為聲學(xué)能量，其與進(jìn)入腔體58的噪聲P〗合并以形成合并的聲學(xué)能量 P〇。每個(gè)麥克風(fēng)66A和66B將接收到的聲學(xué)能量P〇dPPQ2相應(yīng)地?fù)Q能為對(duì)應(yīng)的麥克風(fēng)信號(hào)1!和 工2。兩個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)Ιι和12例如在麥克風(fēng)信號(hào)合并器70處被求和或合并為表不合并的麥克 風(fēng)信號(hào)的電壓％。合并的信號(hào)vdi過(guò)前置放大器42被放大并且被相減地呈現(xiàn)為誤差信號(hào)Ve 至信號(hào)合并器34。
[0032]圖2的電路的閉環(huán)傳遞函數(shù)是
[0033]
[0034] 其中E、B、D、M和A相應(yīng)地表示補(bǔ)償器46、功率放大器50、揚(yáng)聲器54、麥克風(fēng)網(wǎng)絡(luò)(麥 克風(fēng)66A和66B，以及麥克風(fēng)信號(hào)合并器70)和反饋前置放大器42的取決于頻率的傳遞函數(shù)。 如果分母的EBDMA項(xiàng)是-1 ( 即，| EBDMA |的等價(jià)等于一且相位角度為-180°)，電路是不穩(wěn)定 的。因此，理想的是布置電路以使得存在相位裕量(如以下所描述的），從而EBDMA的相位角 度針對(duì)| EBDMA |大于或等于一處的任何頻率并不達(dá)到-180°。例如，如果電路被布置為使得 在| EBDMA |大于或等于一處的任何頻率處相位角度不比-135°在負(fù)向上更大的話，相位裕量 至少是45° (即，180°-135°)。換言之，為了維持典型的理想相位裕量不小于45°，在交叉頻率 處(EBDMA的增益是一或OdB處的頻率）的EBDMA的相位角度應(yīng)當(dāng)小于或等于-135°。致使在交 叉頻率的附近的傳遞函數(shù)EBDMA的相位在負(fù)向上更小可以允許交叉頻率的增大，由此延伸 系統(tǒng)的有效帶寬。
[0035] 根據(jù)頻率改變相位角度是至少兩個(gè)原因的結(jié)果:可以是取決于頻率的、與傳遞函 數(shù)E、B、D、M和A的大小關(guān)聯(lián)的相位偏移及時(shí)間延遲。時(shí)間延遲(例如，在由揚(yáng)聲器54的聲能輻 射與聲能在麥克風(fēng)66A和66B中的每一個(gè)麥克風(fēng)處的抵達(dá)之間的時(shí)間延遲）用作相位偏移， 其作為頻率的函數(shù)是線性的。時(shí)間延遲的其他示例是在信號(hào)處理部件中的延遲。與傳遞函 數(shù)E、B、D、M和A關(guān)聯(lián)的相位偏移通常相對(duì)于頻率是可變的。理想的是減小時(shí)間延遲并且減小 或補(bǔ)償與傳遞函數(shù)EBDMA關(guān)聯(lián)的相位偏移，使得電路的相位角度針對(duì)EBDMA的大小超出單位 一（即，OdB)處的頻率并不達(dá)到-180°并且優(yōu)選地并不超出-135°。
[0036] 與在反饋環(huán)路中采用的單個(gè)麥克風(fēng)以減小或排除外部聲學(xué)噪聲的常規(guī)聽筒相對(duì) 的是，在墻體內(nèi)布置兩個(gè)或更多麥克風(fēng)的聽筒的實(shí)施例(諸如根據(jù)圖2和圖3A和3B的那些） 可以更好地管理在腔體內(nèi)的聲變化并且適應(yīng)在用戶的耳朵處的聲場(chǎng)。麥克風(fēng)的特定類型以 及麥克風(fēng)相對(duì)于彼此和聽筒主體的位置至少部分地根據(jù)聽筒的幾何形狀和產(chǎn)生的聲學(xué)腔 體而被選擇為實(shí)現(xiàn)期望的性能水平。位于揚(yáng)聲器附近的麥克風(fēng)具有小的時(shí)間延遲。相對(duì)而 言，距揚(yáng)聲器更大距離的麥克風(fēng)將具有更大的時(shí)間延遲;然而，接近耳朵允許麥克風(fēng)更加準(zhǔn) 確地對(duì)在耳朵處接收到的聲能進(jìn)行采樣。而且，使用兩個(gè)或更多麥克風(fēng)可致使聽筒性能改 進(jìn)。
[0037] 圖4是有源降噪的方法100的實(shí)施例。該方法包括生成（110)響應(yīng)于在聲學(xué)腔體中 的第一位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)的第一信號(hào)，以及生成（120)響應(yīng)于在聲學(xué)腔體中的第二位 置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)的第二信號(hào)。該第一位置和第二位置優(yōu)選與彼此分開并且與腔體內(nèi)的 聲學(xué)揚(yáng)聲器分開。例如通過(guò)將對(duì)應(yīng)于第一信號(hào)和第二信號(hào)的電流或電壓求和，第一信號(hào)和 第二信號(hào)被合并（130)。在可選的進(jìn)一步實(shí)施例中，作為合并過(guò)程的部分，不同的權(quán)重和/或 過(guò)程例如通過(guò)提供相異的增益、衰減或?yàn)V波器而被應(yīng)用至第一信號(hào)和第二信號(hào)。響應(yīng)于合 并信號(hào)，反相噪聲信號(hào)被生成（140)。響應(yīng)于反相噪聲信號(hào)，反相聲學(xué)噪聲信號(hào)在聲學(xué)腔體 中被生成（150)。反相聲學(xué)噪聲信號(hào)基本上消除在聲學(xué)腔體中的預(yù)定位置處的聲學(xué)噪聲信 號(hào)。預(yù)定位置可以是用戶的耳道的位置。
[0038] 在方法100的進(jìn)一步實(shí)施例中，響應(yīng)于在聲學(xué)腔體內(nèi)的附加位置處的聲學(xué)噪聲信 號(hào)，一個(gè)或多個(gè)附加信號(hào)被使用。在這樣的實(shí)施例中，合并信號(hào)包括第一信號(hào)、第二信號(hào)和 一個(gè)或多個(gè)附加信號(hào)的合并。
[0039] 圖5圖示了根據(jù)頻率的三個(gè)信號(hào)的角度上的測(cè)量到的非最小相位（Φ)。具有最小 的測(cè)量到的非最小相位的信號(hào)202和具有最大的測(cè)量到的非最小相位的信號(hào)204對(duì)應(yīng)于來(lái) 自接近于揚(yáng)聲器54的單個(gè)麥克風(fēng)66A的以及距揚(yáng)聲器54最遠(yuǎn)的單個(gè)麥克風(fēng)66B相應(yīng)的信號(hào) (見圖3A和圖3B)。信號(hào)使用具有相同靈敏度的麥克風(fēng)66而被測(cè)量。測(cè)量到的針對(duì)麥克風(fēng)66A 的非最小相位在測(cè)量到的頻率跨度上是幾乎線性的，因?yàn)榉亲钚∠辔蛔兓饕蓵r(shí)間延遲 導(dǎo)致。使用并行負(fù)載耦合配置對(duì)來(lái)自兩個(gè)麥克風(fēng)66的信號(hào)的合并產(chǎn)生與針對(duì)來(lái)自最接近于 揚(yáng)聲器54的單個(gè)麥克風(fēng)66A的信號(hào)的非最小相位在較低頻率處幾乎相等的非最小相位206， 并且#持高頗蜜々卜略微審女.田而.笛一砉克風(fēng)的刺用#不?伸對(duì)非最小相位的實(shí)質(zhì) 劣化1
)。
[0040] 圖6圖示了兩種配置的傳遞函數(shù)。更具體地，附圖示出了（1)單個(gè)麥克風(fēng)66A相對(duì)于 揚(yáng)聲器54的輸入電壓的輸出電壓212,以及(2)兩個(gè)麥克風(fēng)66A和66B的合并信號(hào)相對(duì)于揚(yáng)聲 器54的輸入電壓的輸出電壓214。并行麥克風(fēng)配置展現(xiàn)了在低于大約2kHz的頻率處的更高 信號(hào)。
[0041] 圖7圖示了可以根據(jù)頻率被實(shí)現(xiàn)的噪聲消除。
[0042]在低于大約2kHz的頻率處，兩個(gè)麥克風(fēng)配置（曲線224)相對(duì)于僅采用最接近于揚(yáng) 聲器54的單個(gè)麥克風(fēng)66A的反饋系統(tǒng)（曲線222)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的性能改進(jìn)。例如，在700Hz處大 約有15dB的改進(jìn)并且在1kHz處大約有9dB的改進(jìn)。針對(duì)大于約2kHz的頻率，針對(duì)兩種配置的 性能大約是相同的；然而，在這些更高的頻率處，噪聲消除的要求通常也被實(shí)質(zhì)上減少，尤 其是在具有高無(wú)源降噪性能的聽筒中。兩個(gè)麥克風(fēng)配置的實(shí)質(zhì)上的性能改進(jìn)致使有效ANR 帶寬增大。例如，針對(duì)兩個(gè)麥克風(fēng)配置在大約2kHz處發(fā)生OdB最大消除，這與針對(duì)接近于揚(yáng) 聲器54的單個(gè)麥克風(fēng)66A的在大約700Hz處的相對(duì)。
[0043]因而，兩個(gè)麥克風(fēng)配置的益處是在更低的頻率處ANR系統(tǒng)的改進(jìn)的帶寬和性能而 沒有在延遲上的顯著影響。應(yīng)當(dāng)留意的是，如果使用接近于耳朵的單個(gè)麥克風(fēng)66B而不是使 用接近于揚(yáng)聲器的單個(gè)麥克風(fēng)66A，可以實(shí)現(xiàn)類似的性能改進(jìn);然而，相位延遲將被顯著地 不利影響并且?guī)拰⒏?br>[0044]在其他實(shí)施例中，三個(gè)或更多麥克風(fēng)可以被使用并且與利用兩個(gè)麥克風(fēng)的實(shí)施例 相似的優(yōu)點(diǎn)被實(shí)現(xiàn)。增大數(shù)量的麥克風(fēng)提供了在附加位置處采樣聲能的能力，其可以在待 機(jī)模式存在時(shí)提供益處。麥克風(fēng)信號(hào)可以被相等地合并。可替代地，麥克風(fēng)信號(hào)可以被不同 地加權(quán)以實(shí)現(xiàn)期望的消除性能，或者甚至使用不同方法而被單獨(dú)處理。換言之，N個(gè)麥克風(fēng) 可以使用導(dǎo)致單個(gè)反饋誤差信號(hào)Ve的Μ種方法而被處理。
[0045]若干實(shí)施方式已經(jīng)被描述。然而，將理解的是，可以做出附加的修改而不偏離本文 描述的發(fā)明構(gòu)思的范圍，并且相應(yīng)地，其他實(shí)施例也處于以下權(quán)利要求書的范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有源降噪聽筒，包括： 揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器被配置為響應(yīng)于揚(yáng)聲器輸入信號(hào)而生成聲學(xué)信號(hào)； 多個(gè)麥克風(fēng)，所述多個(gè)麥克風(fēng)中的每個(gè)麥克風(fēng)在位置上相對(duì)于所述揚(yáng)聲器并且相對(duì)于 其他麥克風(fēng)中的每個(gè)麥克風(fēng)被固定，所述麥克風(fēng)中的每個(gè)麥克風(fēng)被配置為響應(yīng)于在所述麥 克風(fēng)處接收到的聲學(xué)噪聲信號(hào)而生成麥克風(fēng)信號(hào)；以及 反饋系統(tǒng)，所述反饋系統(tǒng)與所述揚(yáng)聲器和所述多個(gè)麥克風(fēng)聯(lián)通，所述反饋系統(tǒng)接收所 述麥克風(fēng)信號(hào)并且生成所述揚(yáng)聲器輸入信號(hào)，其中所述揚(yáng)聲器輸入信號(hào)包括反相噪聲信號(hào) 以在所述揚(yáng)聲器處生成反相聲學(xué)噪聲信號(hào)，所述反相聲學(xué)噪聲信號(hào)在相對(duì)于所述揚(yáng)聲器和 所述麥克風(fēng)的預(yù)定位置處基本上消除所述聲學(xué)噪聲信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源降噪聽筒，其中所述麥克風(fēng)中的一個(gè)麥克風(fēng)被置于與所 述揚(yáng)聲器接近的位置并且所述麥克風(fēng)中的另一個(gè)麥克風(fēng)被置于遠(yuǎn)離所述揚(yáng)聲器的位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源降噪聽筒，其中所述揚(yáng)聲器輸入信號(hào)包括音頻信號(hào)和所 述反相噪聲信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源降噪聽筒，進(jìn)一步包括聽筒主體。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有源降噪聽筒，其中所述聽筒主體包括罩耳式聽筒主體、貼耳 式聽筒主體和入耳式聽筒主體之一。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源降噪聽筒，其中所述麥克風(fēng)中的一個(gè)麥克風(fēng)被置于如下 位置:在所述位置處由所述反相聲學(xué)噪聲信號(hào)導(dǎo)致的聲壓與在耳道內(nèi)由所述反相聲學(xué)噪聲 信號(hào)導(dǎo)致的聲壓基本上相等。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源降噪聽筒，其中所述反饋系統(tǒng)包括與所述多個(gè)麥克風(fēng)聯(lián) 通的麥克風(fēng)信號(hào)合并器。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源降噪聽筒，其中所述麥克風(fēng)信號(hào)合并器生成作為由所述 多個(gè)麥克風(fēng)生成的所述麥克風(fēng)信號(hào)之和的信號(hào)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的有源降噪聽筒，其中所述麥克風(fēng)信號(hào)合并器向所述麥克風(fēng)信 號(hào)中的至少一個(gè)麥克風(fēng)信號(hào)應(yīng)用權(quán)重，并且其中所述麥克風(fēng)信號(hào)之和是加權(quán)和。10. -種用于有源降噪的方法，所述方法包括： 響應(yīng)于在聲學(xué)腔體中的第一位置處的聲學(xué)噪聲信號(hào)而生成第一信號(hào)； 響應(yīng)于在所述聲學(xué)腔體中的第二位置處的所述聲學(xué)噪聲信號(hào)而生成第二信號(hào)，所述第 二位置與揚(yáng)聲器分開并且與所述第一位置分開； 合并所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)以形成合并信號(hào)； 響應(yīng)于所述合并信號(hào)而生成反相噪聲信號(hào)；以及 響應(yīng)于所述反相噪聲信號(hào)而在所述聲學(xué)腔體中生成反相聲學(xué)噪聲信號(hào)，所述反相聲學(xué) 噪聲信號(hào)在所述聲學(xué)腔體中的相對(duì)于所述第一位置和所述第二位置的預(yù)定位置處基本上 消除所述聲學(xué)噪聲信號(hào)。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一位置接近于所述揚(yáng)聲器。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于在與所述揚(yáng)聲器分開并且與所述 第一位置、所述第二位置和任何其他附加信號(hào)被生成的任何其他位置分開的位置處的聲學(xué) 噪聲信號(hào)而生成至少一個(gè)附加信號(hào)，其中所述合并信號(hào)包括所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào) 和所述附加信號(hào)的組合。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述預(yù)定位置是耳道。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中合并所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)包括對(duì)所述 第一信號(hào)與所述第二信號(hào)求和。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括，在對(duì)所述第一信號(hào)與所述第二信號(hào)求和 之前向所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)應(yīng)用權(quán)重。
【文檔編號(hào)】H04R1/10GK105900452SQ201480072614
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月25日
【發(fā)明人】M·林
【申請(qǐng)人】伯斯有限公司