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KR20170097732A - 피드백 적응 잡음 소거의 성능 및 안정성 제어를 위한 회로 및 방법 - Google Patents

피드백 적응 잡음 소거의 성능 및 안정성 제어를 위한 회로 및 방법 Download PDF

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KR20170097732A
KR20170097732A KR1020177020117A KR20177020117A KR20170097732A KR 20170097732 A KR20170097732 A KR 20170097732A KR 1020177020117 A KR1020177020117 A KR 1020177020117A KR 20177020117 A KR20177020117 A KR 20177020117A KR 20170097732 A KR20170097732 A KR 20170097732A
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noise
transducer
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양 루
다용 주오
안토니오 제이. 밀러
닝 리
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씨러스 로직 인코포레이티드
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Abstract

변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법은 변환기의 출력 및 변환기에서 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 변환기의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대항하기 위해 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있고, 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계는 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터를 적응시키는 단계 및 피드백 필터와 직렬인 가변 이득 소자를 적응시키는 단계를 포함한다. 방법은 피드백 필터로 하여금 잡음-방지 신호에서 바람직하지 않은 성분을 발생시키도록 유발할 수 있는 주변 오디오 이벤트가 발생하였는지 여부를 모니터링하는 단계 및 바람직하지 않은 성분을 감소시키기 위해 가변 이득 소자의 이득을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

피드백 적응 잡음 소거의 성능 및 안정성 제어를 위한 회로 및 방법
본 개시는 2014년 12월 19일자로 출원된 미국 가 특허 출원 일련 번호 제14/577,519호에 대한 우선권을 주장하며, 그 각각은 본원에서 전체적으로 참조로서 통합된다.
본 개시는 일반적으로 음향 변환기와 관련되어 적응 잡음 소거, 특히 피드백 능동 잡음 소거를 위한 성능 및 안정성 제어에 관한 것이다.
모바일/셀룰러 전화들, 코드리스 전화들과 같은 무선 전화들, 및 mp3 플레이어들과 같은 다른 소비자 오디오 장치들이 널리 사용되고 있다. 명료도(intelligibility)에 대하여 이러한 장치들의 성능은 주변 음향 이벤트들을 측정하기 위해 마이크로폰을 사용하여 및 그 후 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 잡음-방지 신호를 장치의 출력에 삽입하기 위해 신호 프로세싱을 사용하여 잡음 소거를 제공함으로써 개선될 수 있다.
적응형 잡음 소거 시스템에서, 최대 잡음 소거 효과가 항상 사용자에게 제공되도록 시스템이 완전히 적응적인 것이 종종 바람직하다. 적응형 잡음 소거 시스템은 저렴한 비용, 단순성, 광대역 잡음 소거 및 기타 장점들로 인해 종종 고정된 피드백 제어기를 사용한다. 그러나, 기존 피드백 잡음 소거 시스템들은 단점들을 갖는다. 예를 들어, 피드백 잡음 소거는 장치의 저하된 오디오 성능을 야기할 수 있는 소스 오디오 신호의 적어도 일부를 소거한다. 합리적인 오디오 성능을 유지하기 위해서, 피드백 제어기의 이득이 감소될 필요가 있을 수 있으므로, 잡음 소거 성능은 절충된다. 또한, 다양한 조건들(예를 들어, 사용자 귀들의 상이한 형태들, 사용자의 착용 헤드폰들의 상이한 방식들 등)로 인해, 잡음 소거 강도는 사용자마다 다를 수 있다. 더욱이, ANC를 이용하는 장치의 2차 경로가 변경되면, 피드백 제어기는 불안정해질 수 있다.
본 개시의 교시들에 따라, 피드백 적응 잡음 소거에 대한 기존 접근법들과 연관된 특정 단점들 및 문제점들은 감소되거나 소거될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따라, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로는 출력, 에러 마이크로폰 입력 및 프로세싱 회로를 포함할 수 있다. 출력은 청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대항하기 위한 잡음-방지 신호 양자 모두를 포함하는 출력 신호를 변환기에 제공하도록 구성될 수 있다. 에러 마이크로폰 입력은 변환기의 출력 및 변환기에서의 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 회로는 피드백 경로 및 이벤트 검출 및 감시 제어(oversight control)를 구현할 수 있다. 피드백 경로는 에러 마이크로폰 신호 및 피드백 필터와 직렬 연결된 가변 이득 소자에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터를 포함할 수 있다. 이벤트 검출 및 감시 제어는 피드백 필터로 하여금 잡음-방지 신호에서 바람직하지 않은 성분을 발생시킬 수 있는 주변 오디오 이벤트가 발생하고 있음을 검출하고, 바람직하지 않은 성분을 감소시키기 위해 가변 이득 소자의 이득을 제어할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 실시예들에 따라서, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로는 출력, 에러 마이크로폰 입력 및 프로세싱 회로를 포함할 수 있다. 출력은 청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 영향들에 대항하는 잡음-방지 신호 양자 모두를 포함하는 출력 신호를 변환기에 제공하도록 구성될 수 있다. 에러 마이크로폰 입력은 변환기의 출력 및 변환기에서의 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 회로는 특정 주파수 범위들에서 피드백 필터의 응답을 감소시키기 위해, 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호(anti-noise signal)를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터 및 피드백 필터와 직렬 연결된 피드백 경로의 적응형 노치 필터(adaptive notch filter)를 포함하는 피드백 경로를 구현할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 실시예들에 따라서, 변환기 부근의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법은 변환기의 출력 및 변환기에서의 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 영향에 대항하는 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있고, 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계는 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터를 적용하는 단계 및 피드백 필터와 직렬 연결된 가변 이득 소자를 적용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 피드백 필터로 하여금 잡음-방지 신호에서 바람직하지 않은 성분을 발생시킬 수 있는 주변 오디오 이벤트가 발생하고 있는지 여부를 모니터링하는 단계 및 바람직하지 않은 성분을 감소시키기 위해 가변 이득 소자의 이득을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법은 변환기에 제공된 오디오 신호를 발생시키기 위해 잡음-방지 신호를 소스 오디오 신호와 결합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 실시예들에 따라서, 변환기 부근의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법은 변환기의 출력 및 변환기에서의 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대항하는 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있고, 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계는 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터를 적용하는 단계 및 특정 주파수 범위들에서 피드백 필터의 응답을 줄이기 위해 피드백 필터와 직렬 연결된 적응형 노치 필터를 적용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 변환기에 제공된 오디오 신호를 발생시키기 위해 잡음-방지 신호를 소스 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 이점들은 본원에 포함된 도면들, 설명 및 청구항들로부터 당업자에게 용이하게 명백할 수 있다. 실시예들의 목적들 및 이점들은 적어도 청구항들에서 특별히 지적된 소자들, 특징들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 양자 모두 예시적이고 설명적이며, 본 명세서에 개시된 청구항들을 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 실시예들 및 그것에 관한 이점들의 보다 완전한 이해는 첨부된 도면들과 관련하여 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 얻어질 수 있고, 동일한 도면 부호들은 동일한 특징들을 나타낸다.
도 1a는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 무선 이동 전화의 예시도;
도 1b는 본 개시의 실시예들에 따른 결합된 헤드폰 어셈블리를 갖는 예시적인 무선 이동 전화의 예시도;
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 도 1에 도시된 무선 이동 전화 내의 선택된 회로들의 블록도;
도 3a는 본 개시의 실시예들에 따른 잡음-방지 신호를 생성하기 위해 피드포워드 필터링을 사용하는 도 2의 코더-디코더(CODEC: coder-decoder) 집적 회로의 예시적인 적응형 잡음 소거(ANC: Adaptive Noise Cancelling) 회로 내의 선택된 신호 프로세싱 회로들 및 기능적 블록들을 도시하는 블록도;
도 3b는 본 개시의 실시예들에 따른 잡음-방지 신호를 생성하기 위해 피드포워드 필터링을 사용하는 도 2의 코더-디코더(CODEC) 집적 회로의 예시적인 적응형 잡음 소거(ANC) 회로 내의 선택된 신호 프로세싱 회로들 및 기능적 블록들을 도시하는 블록도;
도 3c는 본 개시의 실시예들에 따른 잡음-방지 신호를 생성하기 위해 피드포워드 필터링을 사용하는 도 2의 코더-디코더(CODEC) 집적 회로의 다른 예시적인 적응형 잡음 소거(ANC) 회로 내의 선택된 신호 프로세싱 회로들 및 기능적 블록들을 도시하는 블록도;
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 2차 추정 필터의 이득의 함수로서 이벤트 검출 및 감시 제어 블록(oversight control block)에 의해 계산된 예시적인 이득을 묘사하는 그래프를 도시한 도면;
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 잡음 부스트 추정(noise boost estimate)의 이득의 함수로서 이벤트 검출 및 감시 제어 블록에 의해 계산된 예시적인 이득을 묘사하는 그래프를 도시한 도면;
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 존재할 때, 프로그램 가능한 이득 소자의 이득을 제어하기 위한 예시적인 방법의 흐름도;
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 노치 필터의 응답을 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 필터 구조의 블록도.
본 개시는 무선 전화와 같은 개인용 오디오 장치에서 구현될 수 있는 잡음 소거 기술들 및 회로들을 포함한다. 개인용 오디오 장치는 주변 음향 환경을 측정하고 주변 음향 이벤트들을 소거하기 위해 스피커(또는 다른 변환기) 출력에 주입된 신호를 생성할 수 있는 ANC 회로를 포함한다. 기준 마이크로폰(reference microphone)은 주변 음향 환경을 측정하기 위해 제공될 수 있고, 에러 마이크로폰은 잡음-방지 신호의 적응을 제어하여 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위해, 그리고 변환기를 통해 프로세싱 회로의 출력으로부터의 전기-음향 경로를 정정하기 위해 포함될 수 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따라 도시된 바와 같이 무선 전화(10)는 인간의 귀(5)에 근접하여 도시된다. 무선 전화(10)는 이러한 개시의 실시예들에 따른 기술들이 사용될 수 있는 장치의 예시이지만, 도시된 무선 전화(10)에서, 또는 후속하는 도면들에 도시된 회로들에서 구현된 소자들 또는 구성들의 모두가 청구항들에서 열거된 발명들을 실시하기 위해 요구되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 무선 전화(10)는, 링톤들(ringtones), 저장된 오디오 프로그램 자료, 균형잡힌 대화식 지각을 제공하는 근단 스피치(near-end speech)의 주입(즉, 무선 전화(10)의 사용자의 음성)과 같은 다른 로컬 오디오 이벤트들, 및 무선 전화(10)에 의한 재생을 필요로 하는 다른 오디오, 예를 들어 무선 전화(10)에 의해 수신된 웹 페이지들 또는 다른 네트워크 통신들로부터의 소스들 및 저 배터리 표시 및 다른 시스템 이벤트 통지들과 같은 오디오 표시들과 함께, 무선 전화(10)에 의해 수신된 원거리 음성(distant speech)을 재생하는 스피커(SPKR)와 같은 변환기를 포함할 수 있다. 근거리-스피치 마이크로폰(NS: near-speech microphone)은 무선 전화(10)로부터 다른 대화 참여자(들)로 송신되는 근단 스피치을 포착하기 위해 제공될 수 있다.
무선 전화(10)는 원거리 음성 및 스피커(SPKR)에 의해 재생된 다른 오디오의 명료도를 향상시키기 위해 잡음-방지 신호를 스피커(SPKR)에 주입하는 ANC 회로들 및 피처들을 포함할 수 있다. 기준 마이크로폰(R)은 주변 음향 환경을 측정하기 위해 제공될 수 있으며, 근단 스피치이 기준 마이크로폰(R)에 의해 생성된 신호에서 최소화될 수 있도록, 사용자의 입의 전형적인 위치로부터 멀리 위치될 수 있다. 무선 전화(10)가 귀(5)에 근접할 때, 귀(5)에 가까운 스피커(SPKR)에 의해 재생된 오디오와 결합된 주변 오디오의 측정을 제공함으로써 ANC 동작을 더 개선하기 위해, 다른 마이크로폰, 에러 마이크로폰(E)이 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 추가 기준 및/또는 에러 마이크로폰들이 사용될 수 있다. 무선 전화(10) 내의 회로(14)는 기준 마이크로폰(R), 근거리-스피치 마이크로폰들(NS), 및 에러 마이크로폰(E)으로부터의 신호들을 수신하고, 무선 전화 변환기를 갖는 무선-주파수(RF: radio-frequency) 집적 회로(12)와 같은 다른 집적 회로들과 인터페이스하는 오디오 CODEC 집적 회로(IC)(20)를 포함할 수 있다. 개시의 일부 실시예들에서, 본원에 개시된 회로들 및 기술들은 개인용 오디오 장치의 전체를 구현하기 위한 제어 회로들 및 다른 기능을 포함하는 단일 집적 회로, 예컨대 MP3 플레이어-온-어-칩(MP3 player-on-a-chip) 집적 회로에 통합될 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 본원에 개시된 회로들 및 기술들은 컴퓨터-판독가능한 미디어에서 구현되고 제어기 또는 다른 프로세싱 장치에 의해 실행가능한 소프트웨어 및/또는 펌웨어에서 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있다.
일반적으로, 본 개시의 ANC 기술들은 기준 마이크로폰(R)에 충돌하는 주변 음향 이벤트들(스피커(SPKR) 및/또는 근단 스피치의 출력과는 대조적인)을 측정함으로써, 또한 에러 마이크로폰(E)에 충돌하는 동일한 주변 음향 이벤트들을 측정함으로써, 무선 전화(10)의 ANC 프로세싱 회로들은 기준 마이크로폰(R)의 출력으로부터 생성된 잡음-방지 신호가 에러 마이크로폰(E)에서의 주변 음향 이벤트들의 진폭을 최소화하는 특징을 갖도록 적응시킨다. 음향 경로(P(z))는 기준 마이크로폰(R)에서 에러 마이크로폰(E)까지 연장하기 때문에, ANC 회로들은 CODEC IC(20)의 오디오 출력 회로들의 응답을 나타내는 전기-음향 경로(S(z))의 효과들을 소거하면서 효과적으로 음향 경로(P(z))를 추정하고, 무선 전화(10)가 귀(5)에 단단히 눌려지지 않을 때, 스피커(SPKR)의 음향/전기 전달함수는 귀(5)의 근접성 및 구조와 무선 전화(10)에 근접할 수 있는 다른 물리적 객체들 및 인간의 머리 구조들에 의해 영향을 받을 수 있는 특정 음향 환경에서의 스피커(SPKR)와 에러 마이크로폰(E) 사이의 결합을 포함한다. 도시된 무선 전화(10)가 제 3 근거리-스피치 마이크로폰(NS)을 갖는 2-마이크로폰 ANC 시스템을 포함하지만, 본 발명의 일부 양상들은 별도의 에러 및 기준 마이크로폰들을 포함하지 않는 시스템, 또는 기준 마이크로폰(R)의 기능을 수행하기 위해 근거리-스피치 마이크로폰들(NS)을 사용하는 무선 전화로 실시될 수 있다. 또한, 오디오 재생 전용으로 설계된 개인용 오디오 장치들에서, 근거리-스피치 마이크로폰들(NS)은 일반적으로 포함되지 않을 것이며, 이하에서 더 상세하게 설명되는 회로들에서의 근거리-스피치 신호 경로들은 마이크로폰으로의 입력을 위해 제공된 옵션들을 제한하는 것 이외에 개시의 범위를 변경하지 않고 생략될 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 오디오 포트(15)를 통해 헤드폰 어셈블리(13)에 연결된 헤드폰 어셈블리(13)를 갖는 무선 전화(10)가 도시된다. 오디오 포트(15)는 RF 집적 회로(12) 및/또는 CODEC IC(20)에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 따라서 헤드폰 어셈블리(13)의 구성요소들과 하나 이상의 RF 집적 회로(12) 및/또는 CODEC IC(20) 사이의 통신을 허용한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 헤드폰 어셈블리(13)는 콤박스(combox)(16), 좌측 헤드폰(18A), 및 우측 헤드폰(18B)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 헤드폰 어셈블리(13)는 무선 헤드폰 어셈블리를 포함할 수 있으며, 이 경우 CODEC IC(20)의 전부 또는 일부분들이 헤드폰 어셈블리(13)에 존재할 수 있고, 헤드폰 어셈블리(13)는 헤드폰 어셈블리(13)와 무선 전화(10) 사이에서 통신하기 위해 무선 통신 인터페이스(예를 들어, 블루투스)를 포함할 수 있다.
본 개시에서 사용된 바와 같이, 용어 "헤드폰(headphone)"은 청취자의 외이도(ear canal)에 근접한 곳에서 기계적으로 유지되도록 의도되는 그것과 연관된 임의의 라우드스피커 및 구조를 포함하고, 제한 없이 이어폰들, 이어버드들, 및 다른 유사한 장치들을 포함한다. 보다 구체적인 예들로서, "헤드폰"은 인트라-콘차 이어폰들(intra-concha earphones), 수프라-콘차 이어폰들(supra-concha earphones), 및 수프라-오럴 이어폰들(supra-aural earphones)을 나타낼 수 있다.
콤박스(16) 또는 헤드폰 어셈블리(13)의 또 다른 부분은 무선 전화(10)의 근거리-스피치 마이크로폰(NS) 외에 또는 그 대신에 근단 스피치를 캡처할 수 있는 근거리-스피치 마이크로폰(NS)을 가질 수 있다. 또한, 각각의 헤드폰(18A, 18B)은 신호음들, 저장된 오디오 프로그램 자료, 균형 잡힌 대화 지각을 제공하기 위한 근단 스피치(즉, 무선 전화(10)의 사용자의 스피치)의 주입, 및 무선 전화(10)에 의해 수신된 웹페이지들 또는 다른 네트워크 통신들로부터의 소스들 및 낮은 배터리 표시 및 다른 시스템 이벤트 통지들과 같은 오디오 표시들과 같은, 무선 전화(10)에 의한 재생을 요구하는 다른 오디오와 함께, 무선 전화(10)에 의해 수신된 원거리 스피치를 재생하는 스피커(SPKR)와 같은 변환기를 포함할 수 있다. 각각의 헤드폰(18A, 18B)은 주변 음향 환경을 측정하기 위한 기준 마이크로폰(R) 및 이러한 헤드폰(18A, 18B)이 청취자의 귀와 맞물릴 때 청취자의 귀에 가까운 스피커(SPKR)에 의해 재생된 오디오와 조합된 주변 오디오의 측정을 위한 에러 마이크로폰(E)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, CODEC IC(20)는 각각의 헤드폰의 기준 마이크로폰(R)과 에러 마이크로폰(E) 및 근거리-스피치 마이크로폰(NS)으로부터 신호들을 수신하며 본원에서 설명된 바와 같이 각각의 헤드폰에 대한 적응 잡음 소거를 수행할 수 있다. 다른 실시예들에서, CODEC IC 또는 또 다른 회로는 기준 마이크로폰(R), 근거리-스피치 마이크로폰(NS), 및 에러 마이크로폰(E)에 통신가능하게 결합되며, 본원에 설명된 바와 같이 적응 잡음 소거를 수행하도록 구성된 헤드폰 어셈블리(13) 내에 존재할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 무선 전화(10) 내에서 선택된 회로들은 블록도에 도시되고, 이는 다른 실시예들에서 하나 이상의 헤드폰들 또는 이어버드들과 같은 다른 위치들에 전체적으로 또는 부분적으로 위치할 수 있다. CODEC IC(20)는 마이크로폰(R)으로부터 기준 마이크로폰 신호를 수신하며 기준 마이크로폰 신호의 디지털 표현(ref)을 발생시키기 위한 아날로그-대-디지털 변환기(ADC: Analog-to-Digital Converter)(21A), 에러 마이크로폰(E)으로부터 에러 마이크로폰 신호를 수신하며 에러 마이크로폰 신호의 디지털 표현(err)을 발생시키기 위한 ADC(21B), 및 근거리 스피치 마이크로폰(NS)으로부터 근거리 스피치 마이크로폰 신호를 수신하며 근거리 스피치 마이크로폰 신호의 디지털 표현(ns)을 발생시키기 위한 ADC(21C)를 포함할 수 있다. CODEC IC(20)는, 결합기(26)의 출력을 수신하는 디지털-대-아날로그 변환기(DAC: Digital-to-Analog Converter)(23)의 출력을 증폭시킬 수 있는, 증폭기(A1)로부터 스피커(SPKR)를 구동하기 위한 출력을 발생시킬 수 있다. 결합기(26)는 내부 오디오 소스들(24)로부터의 오디오 신호들(ia), 관례상 기준 마이크로 신호(ref)에서의 잡음과 동일한 극성을 가지며 그러므로 결합기(26)에 의해 감해지는 ANC 회로(30)에 의해 발생된 잡음-방지 신호, 및 무선 전화(10)의 사용자가 라디오 주파수(RF) 집적 회로(22)로부터 수신될 수 있으며 또한 결합기(26)에 의해 결합될 수 있는, 다운링크 스피치(ds)와 적절한 관계에 있는 그 또는 그녀 자신의 음성을 들을 수 있도록 하는 근거리 스피치 마이크로폰 신호(ns)의 부분을 결합할 수 있다. 근거리 스피치 마이크로폰 신호(ns)는 또한 RF 집적 회로(22)에 제공될 수 있으며 안테나(ANT)를 통해 서비스 제공자에게 업링크 스피치로서 송신될 수 있다.
이제 도 3a을 참조하면, ANC 회로(30)를 구현하기 위해 사용될 수 있는 ANC 회로(30A)의 세부사항들이 본 개시의 실시예들에 따라 도시된다. 적응형 필터(32)는 기준 마이크로폰 신호(ref)를 수신할 수 있으며, 이상적인 상황들에서, 도 2의 결합기(26)에 의해 예시된 바와 같이, 변환기에 의해 재생될 소스 오디오 신호와 잡음-방지 신호를 결합하는 출력 결합기에 이후 제공될 수 있는, 잡음-방지 신호를 발생시키기 위해 결합기(50)에 의해 잡음 방지 신호의 피드백 잡음 방지 구성요소(이하에 더 상세히 기술됨)와 결합될 수 있는, 잡음 방지 신호의 피드포워드 잡음 방지 구성요소를 발생시키기 위해 그의 전달 함수(W(z))를 P(z)/S(z)이 되도록 적응시킬 수 있다. 적응형 필터(32)의 계수들은 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 기준 마이크로폰 신호(ref)의 이들 구성요소들 사이에서, 최소-평균 제곱들의 의미로, 일반적으로 에러를 최소화시키는, 적응형 필터(32)의 응답을 결정하기 위해 신호들의 상관을 사용하는 W 계수 제어 블록(31)에 의해 제어될 수 있다. W 계수 제어 블록(31)에 의해 비교된 신호들은 필터(34B)에 의해 제공된 경로(S(z))의 응답의 추정의 사본에 의해 형체를 이룬 바와 같은 기준 마이크로폰 신호(ref) 및 에러 마이크로폰 신호(err)를 포함하는 또 다른 신호일 수 있다. 응답(SECOPY(z))인, 경로(S(z))의 응답의 추정의 사본을 갖고 기준 마이크로폰 신호(ref)를 변환하며, 에러 마이크로폰 신호에서 주변 오디오 사운드들을 최소화함으로써, 적응형 필터(32)는 P(z)/S(z)의 원하는 응답에 적응할 수 있다. 에러 마이크로폰 신호(err) 외에, W 계수 제어 블록(31)에 의해 필터(34B)의 출력에 비교된 신호는 응답(SECOPY(z))이 사본인, 필터 응답(SE(z))에 의해 프로세싱된 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 반전된 양을 포함할 수 있다. 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 반전된 양을 주입함으로써, 적응형 필터(32)는 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 비교적 많은 양의 다운링크 오디오 및/또는 내부 오디오 신호에 적응하는 것으로부터 방지될 수 있다. 그러나, 경로(S(z))의 응답의 추정을 갖고 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 반전된 사본을 변환함으로써, 에러 마이크로폰 신호(err)로부터 소거되는 다운링크 오디오 및/또는 내부 오디오는, 전기 및 음향 경로(S(z))가 에러 마이크로폰(E)에 도달하기 위해 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)에 의해 취해진 경로이기 때문에, 에러 마이크로폰 신호(err)에서 재생된 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 예상된 버전과 일치해야 한다. 필터(34B)는 그 자체로, 적응형 필터가 아닐 수 있지만, 적응형 필터(34A)의 응답과 일치하도록 튜닝되는 조정 가능한 응답을 가질 수 있으며, 따라서, 필터(34B)의 응답은 적응형 필터(34A)의 적응을 추적한다.
상기를 구현하기 위해, 적응형 필터(34A)는 SE 계수 제어 블록(33)에 의해 제어된 계수들을 가질 수 있으며, 이것은 에러 마이크로폰(E)에 전달된 예상된 다운링크 오디오를 표현하기 위해 적응형 필터(34A)에 의해 필터링된, 상기-설명된 필터링된 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 소거 후 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia) 및 에러 마이크로폰 신호(err)를 비교할 수 있으며, 도 3a에서 PBCE로 도시된, 재생-정정 에러를 발생시키기 위해 결합기(36)에 의해 적응형 필터(34A)의 출력으로부터 소거되는, SE 계수 제어 블록(33)에 의해 제어된 계수들을 가질 수 있다. SE 계수 제어 블록(33)은 에러 마이크로폰 신호(err)에 존재하는 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)의 구성요소들과 실제 다운링크 스피치 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)를 상관시킬 수 있다. 적응형 필터(34A)는 그에 의해, 에러 마이크로폰 신호(err)로부터 감산될 때, 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)에 기인하지 않는 에러 마이크로폰 신호(err)의 콘텐트를 포함하는, 다운링크 오디오 신호(ds) 및/또는 내부 오디오 신호(ia)로부터 신호를 발생시키도록 적응될 수 있다.
도 3a에 묘사된 바와 같이, ANC 회로(30A)는 또한 피드백 필터(44)를 포함할 수 있다. 피드백 필터(44)는 재생 정정 에러 신호(PBCE)를 수신할 수 있고, 재생 정정 에러에 기초하여 피드백 신호를 발생시키기 위해 응답(FB(z))을 적용할 수 있다. 또한 도 3a에 묘사된 바와 같이, 피드백 잡음-방지 구성요소의 경로는 피드백 필터(44)와 직렬 연결된 프로그램 가능한 이득 요소(46)를 가질 수 있어서, 잡음-방지 신호의 피드백 잡음-방지 구성요소를 발생시키기 위해 응답(FB(z))과 프로그램가능한 이득 요소(46)의 이득의 곱이 재생 정정 에러 신호(PBCE)에 적용된다. 잡음-방지 신호의 피드백 잡음-방지 구성요소는 도 2의 결합기(26)에 의해 예시된 바와 같이, 변환기에 의해 재생될 소스 오디오 신호와 잡음-방지 신호를 결합하는 출력 결합기에 이후 제공될 수 있는 잡음-방지 신호를 발생시키기 위해 잡음-방지 신호의 피드포워드 잡음-방지 구성요소와 결합기(50)에 의해 결합될 수 있다.
동작에서, 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 증가된 이득은 피드백 잡음-방지 구성요소의 증가된 잡음 소거를 유발할 것이고, 감소된 이득은 피드백 잡음-방지 구성요소의 감소된 잡음 소거를 야기할 것이다. 일부 실시예들에서, 이하에서 더 상세히 기술된 바와 같이, 감시 제어(39)는, 이벤트 검출 블록(38)과 관련하여, 바람직하지 않은 구성요소를 줄이기 위해 피드백 필터(44)로 하여금 잡음-방지 신호에서 바람직하지 않은 구성요소를 발생시킬 수 있는 주변 오디오 이벤트의 검출에 응답하여 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 이득을 제어할 수 있다.
피드백 필터(44) 및 이득 요소(46)는 ANC 회로(30)의 개별 구성요소들로 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서 피드백 필터(44) 및 이득 요소(46)의 일부 구조 및/또는 기능이 결합될 수 있다. 예를 들어, 이러한 실시예들 중 일부에서, 피드백 필터(44)의 유효 이득은 피드백 필터(44)의 하나 이상의 필터 계수들의 제어를 통해 변경될 수 있다.
이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 제한 없이 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 이득을 제어하는 것을 포함하여, 본원에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 다양한 이벤트들에 응답하여 다양한 동작들을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 발명의 명칭이 Jon D. Hendrix 등에 의한 "개인용 오디오 장치에서 적응형 잡음 소거기의 감시 제어(Oversight Control of an Adaptive Noise Canceler in a Personal Audio Device)"인, 2011년 12월 1일자로 출원되고, 본 출원의 출원인에게 양도된 미국 특허 출원 시리얼 제 13/309,494 호에 기재된 이벤트 검출 및 감시 제어 로직과 구조 및/또는 기능면에서 유사할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 2차 추정 필터(34A) 및/또는 2차 추정 필터(34A)의 응답(SE(z))의 크기의 이득을 결정하기 위해 ANC 회로(30A) 내의 신호들(예를 들어, 소스 오디오 신호(ds/ia) 및 2차 추정 필터(34A)에 의한 신호 출력)을 모니터링할 수 있다. 2차 추정 필터(34A)는 사용자의 귀에 대한 전기 음향 경로를 모델링하기 때문에, 응답(SE(z))은 스피커(SPKR)가 사용자의 귀에 음향적으로 결합되는 방법을 나타낸다. 따라서, 특정 주파수 대역들에서의 응답(SE(z))의 크기 또는 이득은 장치(예를 들어, 헤드폰)가 사용자의 귀에 느슨하게 또는 단단하게 결합되는 방법을 나타낼 수 있다. 응답(SE(z))은 ANC 회로(30A)에 의해 연속적으로 트레이닝될 수 있으므로, 응답(SE(z))의 변화, 따라서 사용자의 귀에 대한 스피커(SPKR)의 피팅의 변화가 시간에 따라 추적될 수 있고, 프로그램 가능한 피드백 요소(46)의 이득은 응답(SE(z))의 변화의 함수로서 조정될 수 있다. 도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)에 의해 계산된 예시적인 이득을 2차 추정 필터(34A)의 이득의 함수로서 나타내는 그래프를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이득 요소(46)의 이득은 2차 경로 추정 필터(34A)의 이득이 감소할 때 증가할 수 있고, 2차 경로 추정 필터(34A)의 이득이 증가할 때 감소할 수 있다.
다른 예로서, 이들 및 다른 실시예들에서, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 ANC 회로(30A)의 잡음 부스트 추정을 결정하기 위해 ANC 회로(30A) 내의 신호들(예를 들어, 재생 정정 에러(PBCE) 및 기준 마이크로폰 신호(ref))을 모니터링할 수 있다. 일반적으로, ANC 회로(30A)가 적절하게 동작할 때, 에러 마이크로폰(E)은 일반적으로 소스 오디오 신호가 없을 때 기준 마이크로폰(R)보다 더 적은 음압을 감지할 수 있다. 그러나, 피드백 필터(44)를 포함하는 피드백 루프가 불안정하거나 2차 경로의 변화로 인해 또는 2차 경로가 예상과 다르기 때문에 예상대로 수행하지 않으면, 에러 마이크로폰(E)은 기준 마이크로폰(R)보다 높은 음압을 감지할 수 있다. 잡음 부스트의 양은 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서 수행될 수 있는 재생 정정 에러(PBCE)와 기준 마이크로폰 신호(ref) 사이의 차이 또는 비율의 레벨을 비교함으로써 추정될 수 있다. 이러한 잡음 부스트 추정에 기초하여, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 프로그램 가능한 피드백 요소(46)의 이득을 제어할 수 있다. 도 5는 본 개시의 실시예들에 따라, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)에 의해 계산된 예시적인 이득을 잡음 부스트 추정의 이득의 함수로서 나타내는 그래프를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이득 요소(46)의 이득은 잡음 부스트 추정이 감소할 때 증가할 수 있고, 잡음 부스트 추정이 증가할 때 감소할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 2차 경로 추정 필터(34A)의 이득에 관한 정보가 이용가능하지 않을 때(예를 들어, 어떠한 트레이닝 신호도 2차 경로 추정 필터(34A)를 적응시키기 위해 이용 가능하지 않을 때), 잡음 부스트 추정의 함수로서 이득 요소(46)의 이득을 변경할 수 있다.
다른 예로서, 이들 및 다른 실시예들에서, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 주변 오디오 이벤트가 스피커(SPKR)와 기준 마이크로폰(R) 사이의 결합의 변경으로 인해 기준 마이크로폰(R)을 통하는 포지티브 피드백으로 인한 신호일 때 및/또는 주변 오디오 이벤트가 스피커(SPKR)와 에러 마이크로폰(E) 사이의 결합의 변경으로 인해 에러 마이크로폰(E)을 통하는 포지티브 피드백으로 인한 신호일 때, 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 발생할 수 있다. 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 발생할 때, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 하울링 또는 클리핑이 더 이상 존재하지 않을 때까지 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 이득을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 하울링 또는 클리핑이 더 이상 존재하지 않을 때, 이벤트 검출(38) 및 감시 제어 블록(39)은 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 이득을 특정 레벨로 복원할 수 있다. 도 6은 본 개시의 실시예들에 따라 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑의 존재시, 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 이득을 제어하기 위한 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다. 일부 실시예들에 따르면, 방법(600)은 단계(602)에서 시작한다. 전술 한 바와 같이, 본 개시의 교시들은 무선 전화(10)의 다양한 구성으로 구현된다. 이와 같이, 방법(600)을 위한 바람직한 초기화 포인트 및 방법(600)을 포함하는 단계들의 순서는 선택된 구현에 의존할 수 있다.
단계(602)에서, 감시 제어 블록(39)은 변수들을 초기화할 수 있다. 예를 들어, 감시 제어 블록(39)은 프로그램 가능한 이득 요소(46)에 대한 이득(G)을 1의 값으로 초기화할 수 있다. 또한, 감시 제어 블록(39)은 프로그램 가능한 이득 요소(46)에 대한 포스트-하울링 최대 이득(Gh)을 1로 초기화할 수 있다.
단계(604)에서, 이벤트 검출 블록(38)은 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 발생하였는지 여부를 검출할 수 있다. 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 발생하는 경우, 방법(600)은 단계(606)로 진행할 수 있다. 그렇지 않으면, 방법(600)은 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 검출될 때까지 단계(604)에서 유지될 수 있다.
단계(606)에서, 감시 제어 블록(39)은 이득(G)을 인자 r만큼 감소시킬 수 있으며, 여기서 r은 1보다 작은 양의 값을 갖는다. 값 r은 단계(606)가 실행될 때마다 이득(G)이 감소되는 비율을 정의하는 상수일 수 있다. r의 값은 무선 전화(10)의 제조자 또는 다른 공급자 또는 ANC 회로(예를 들어, ANC 회로(30A 또는 30C)) 또는 무선 전화(10)의 사용자에 의해 미리 결정될 수 있다. 값 r은 감소 된 이득(G)의 전환의 순조로움 및 이득(G)이 감소되는 속도와 같은 하나 이상의 주관적 목표들을 달성하기 위해 설정될 수 있다. 또한, 감시 제어 블록(39)은 포스트-하울링 최대 이득(Gh)에 대한 값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 하울링 이벤트의 발생시, 감시 제어 블록(39)은 Gh = wGh + (1-w)G의 값을 설정할 수 있으며, 여기서 w는 포스트-하울링 최대 이득(Gh)의 현재 값 및 이득(G)의 사이의 새로운 포스트-하울링 최대 이득(Gh)의 중간 지점(middle ground)을 정의하는 가중치 인자이다. w가 1보다 작게 설정되면, 각 하울링 이벤트 후에, 포스트-하울링 최대 이득(Gh)이 감소되어, 결국 이득(G)은 하울링을 유발하지 않을 수 있는 최대 레벨로 설정될 것이다. w의 값은 무선 전화(10)의 제조자 또는 다른 공급자 또는 ANC 회로(예를 들어, ANC 회로(30A 또는 30C)) 또는 무선 전화(10)의 사용자에 의해 미리 결정될 수 있다.
단계(608)에서, 감시 제어 블록(39)은 카운터(n)를 0의 값으로 초기화할 수 있다.
단계(610)에서, 이벤트 검출 블록(38)은 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 여전히 발생하였는지 여부를 검출할 수 있다. 하울링 또는 에러 마이크로폰 클리핑이 여전히 발생하는 경우, 방법(600)은 단계(612)로 진행할 수 있다. 그렇지 않으면, 방법(600)은 단계(618)로 진행할 수 있다.
단계(612)에서, 감시 제어 블록(39)은 카운터(n)를 증가시킬 수 있다. 단계(614)에서, 감시 제어 블록(39)은 카운터(n)가 그 최댓값에 도달했는지를 결정할 수 있다. 카운터(n)가 최댓값에 도달했다면, 방법(600)은 단계(616)로 진행할 수 있다. 그렇지 않으면, 방법(600)은 다시 단계(610)로 진행할 수 있다.
단계(616)에서, 카운터(n)가 최댓값에 도달하는 것에 응답하여, 감시 제어 블록(39)은 이득(G)을 인자(r)만큼 다시 감소시킬 수 있다. 단계(616)의 완료 후에, 방법(600)은 단계(608)로 다시 진행할 수 있다.
단계(618)에서, 감시 제어 블록(39)은 포스트-하울링 최대 이득(Gh)까지 점진적으로 이득(G)을 증가시킬 수 있다. 단계(618)의 완료 후에, 방법(600)은 단계(604)로 다시 돌아갈 수 있다.
도 6은 방법(600)과 관련하여 취해질 특정 수의 단계들을 개시하고 있지만, 방법(600)은 도 6에 도시된 것들보다 더 많거나 적은 단계들로 실행될 수 있다. 또한, 도 6이 방법(600)과 관련하여 취해질 단계들의 특정 순서를 개시하고 있지만, 방법(600)을 포함하는 단계들은 임의의 적절한 순서로 완료될 수 있다.
방법(600)은 무선 전화(10) 또는 방법(600)을 구현하도록 동작가능한 임의의 다른 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 특정 실시예들에서, 방법(600)은 컴퓨터-판독가능한 매체에 구현되고 제어기에 의해 실행가능한 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있다.
방법(600)의 결과로서, 하울링 또는 에러 마이크로폰 클립핑이 존재할 때, 이득(G)은 주기적으로 (예를 들어, 각각의 감소에 대한 인자(r)에 의해) 감소될 수 있다. 하울링 또는 마이크로폰 클리핑이 더 이상 존재하지 않으면, 이득(G)은 최대 레벨(예를 들어, 포스트-하울링 최대 이득(Gh))로 복원될 수 있다.
이제 도 3b를 참조하면, ANC 회로(30)를 구현하는데 사용될 수 있는 ANC 회로(30B)의 상세들이 본 개시의 실시예들에 따라 도시된다. ANC 회로(30B)는 ANC 회로(30A)의 구성요소들과 공통인 많은 구성 요소들을 갖는다. 따라서, ANC 회로(30B)와 ANC 회로(30A) 사이의 차이점들만이 상세히 설명된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, ANC 회로(30B)는, 잡음-방지 신호의 피드백 잡음-방지 구성요소를 발생시키기 위해 응답(FB(z))과 노치 필터(48)의 응답(N(z))의 곱이 재생 정정 에러 신호(PBCE)에 인가되도록 피드백 필터(44)와 직렬인 노치 필터(48)를 포함할 수 있다. 잡음-방지 신호의 피드백 잡음-방지 구성요소는 잡음-방지 신호의 피드포워드 잡음-방지 구성요소와 결합기(50)에 의해 결합되어 잡음-방지 신호를 발생시킬 수 있으며, 잡음-방지 신호는 차례로 도 2의 결합기(26)에 의해 예시된 바와 같이 변환기에 의해 재생될 소스 오디오 신호를 잡음-방지 신호와 결합하는 출력 결합기로 제공될 수 있다.
노치 필터(48)의 응답(N(z))은 다른 주파수들(예를 들어, 50Hz 내지 1000Hz 범위의 더 낮은 주파수들)에서 피드백 경로의 잡음 소거 성능에 영향을 주지 않으면서, 특정 주파수들(예를 들어, 1000Hz 내지 8000Hz 범위의 더 높은 주파수들)에서 피드백 필터(44)를 포함하는 피드백 경로의 이득을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 노치 필터(48)는 특정 주파수들에서 발생할 수 있는 ANC 회로(30B)의 피드백 루프의 불안정성들을 감소시키거나 소거할 수 있다.
일부 실시예들에서, 노치 필터(48)의 응답(N(z))은 적응적일 수 있다. 예를 들어, 도 7은 본 개시의 실시예들에 따라 응답(N(z))을 구현하는데 사용될 수 있는 예시적 필터 구조의 블록도를 도시한다. 도 7에서, 변수 r은 노치 필터(48)의 주파수 노치의 대역폭을 제어하는 노치 필터(48)의 파라미터이다. 파라미터 r은 응답(N(z))이 원하지 않는 방해(예를 들어, 하울링)를 효율적으로 소거할 수 있고 잡음 소거 성능에 영향을 미치지 않는다는 원칙에 따라 미리 결정될 수 있다. 파라미터 μ는 적응형 노치 필터(48)의 스텝 사이즈이다. 함수(W(n))는 노치 필터(48)의 대역폭을 결정하는 노치 필터(48)의 하나 이상의 적응 계수들을 정의할 수 있다. 함수(x(n))는 노치 필터(48)의 입력을 포함할 수 있는 반면에, 함수(y(n))는 노치 필터(48)의 출력을 포함할 수 있다. 함수(v(n))는 도 7에 도시된 노치 필터 구조의 내부 신호를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 구조에서, 응답(N(z))은 다음의 방정식에 의해 주어질 수 있다:
N(z,n) = (1 + w(n)z-1 + z-2)/(1 + rW(n)z-1 + r2z-2)
여기서, W(n+1) = W(n) - μv(n-1)y(n)
이제 도 3c를 참조하면, ANC 회로(30)를 구현하는데 사용될 수 있는 ANC 회로(30C)의 상세들이 본 개시의 실시예들에 따라 도시되어있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, ANC 회로(30C)는 양자 모두 피드백 필터(44)와 직렬인 노치 필터(48)(예를 들어, ANC 회로(30B)의 그것과 유사하거나 동일한) 및 프로그램 가능한 이득 요소(46)(예를 들어, ANC 회로(30A)의 그것과 유사하거나 동일한)를 포함할 수 있어서, 응답(FB(z)), 노치 필터(48)의 응답(N(z)), 및 프로그램 가능한 이득 요소(46)의 이득의 곱이 잡음-방지 신호의 피드백 잡음-방지 구성요소를 발생시키기 위해 재생 정정 에러 신호(PBCE)에 인가된다. 잡음-방지 신호의 피드백 잡음-방지 구성요소는 잡음-방지 신호의 피드포워드 잡음-방지 구성요소와 결합기(50)에 의해 결합되어 잡음-방지 신호를 발생시킬 수 있으며, 도 2의 결합기(26)에 의해 예시된 바와 같이, 잡음-방지 신호는 차례로 변환기에 의해 재생될 소스 오디오 신호와 잡음-방지 신호를 결합시키는 출력 결합기로 제공될 수 있다.
본 개시는 당업자가 이해할 예시적인 실시예들에 대한 모든 변화들, 대체들, 변형들, 변경들, 및 수정들을 포함한다. 유사하게, 적절한 경우에, 첨부된 청구항들은 당업자가 이해할 본원에서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변화들, 대체들, 변형들, 변경들, 및 수정들을 포함한다. 게다가, 특정한 기능을 수행하도록 적응되고, 배열되고, 가능하고, 구성되고, 활성화되고, 동작 가능하거나 또는 동작적인 장치, 시스템, 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 첨부된 청구항들에서의 참조는, 상기 장치, 시스템, 또는 구성요소가 그렇게 적응되고, 배열되고, 가능하고, 구성되고, 활성화되고, 동작 가능하거나, 또는 동작적인 한, 그렇든 아니든 상기 특정한 기능이 활성화되고, 턴 온되거나, 또는 언록되는 상기 장치, 시스템, 또는 구성요소를 포함한다.
본원에 나열된 모든 예들 및 조건부 언어는 교육적인 목표들로, 이 기술분야를 발전시키기 위해 본 발명자에 의해 기여된 개념들 및 본 발명을 이해하도록 판독자를 돕기 위해 의도되며, 이러한 구체적으로 나열된 예들 및 조건들에 대한 제한이 없는 것으로서 해석된다. 본 발명들의 실시예들이 상세히 설명되었지만, 다양한 변화들, 대체들, 및 변경들이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 그것에 대해 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (24)

  1. 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로에 있어서:
    청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 효과에 대항하기 위한 잡음-방지 신호 양자 모두를 포함하는 출력 신호를 상기 변환기에 제공하기 위한 출력;
    상기 변환기의 상기 출력 및 상기 변환기에서 상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 에러 마이크로폰 입력; 및
    프로세싱 회로를 포함하고,
    상기 프로세싱 회로는,
    피드백 경로로서:
    상기 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터; 및
    상기 피드백 필터와 직렬인 가변 이득 소자를 포함하는, 상기 피드백 경로; 및
    상기 피드백 필터로 하여금 상기 잡음-방지 신호에서 바람직하지 않은 성분을 발생시킬 수 있는 주변 오디오 이벤트가 발생하고 있음을 검출하고, 상기 바람직하지 않은 성분을 감소시키기 위해 상기 가변 이득 소자의 이득을 제어하는 이벤트 검출 및 감시 제어를 구현하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 또한 특정 주파수 범위들에서 상기 피드백 필터의 상기 응답을 감소시키기 위해 상기 피드백 필터와 직렬인 상기 피드백 경로에서 적응형 노치 필터를 구현하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세싱 회로는 또한:
    상기 소스 오디오 신호의 전기-음향 경로를 모델링하고 상기 소스 오디오 신호로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 응답을 갖도록 구성되는 2차 경로 추정 필터; 및
    재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 적응시킴으로써 상기 소스 오디오 신호 및 상기 재생 정정 에러에 따라 상기 2차 경로 추정 필터의 응답을 형상화하는 2차 경로 추정 계수 제어 블록으로서, 상기 재생 정정 에러는 상기 에러 마이크로폰 신호 및 상기 2차 경로 추정 사이의 차이에 기초하는, 상기 2차 경로 추정 계수 제어 블록을 구현하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 이벤트는 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에서의 변화인, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 이벤트 검출 및 감시 제어는, 상기 가변 이득 소자의 이득이 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답의 이득이 감소할 때 증가하고, 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답의 상기 이득이 증가할 때 감소하도록, 상기 가변 이득 소자의 이득을 제어하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 기준 마이크로폰 입력을 더 포함하고, 상기 주변 오디오 이벤트는 상기 집적 회로의 잡음 부스트에서의 변화이고, 또한 상기 잡음 부스트는 상기 재생 정정 에러의 크기 및 상기 기준 마이크로폰 신호의 크기 사이의 차이에 기초하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이벤트 검출 및 감시 제어는, 상기 가변 이득 소자의 이득이 상기 잡음 부스트가 감소할 때 증가하고, 상기 잡음 부스트가 증가할 때 감소하도록, 상기 가변 이득 소자의 이득을 제어하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 기준 마이크로폰 입력을 더 포함하고, 상기 주변 오디오 이벤트는 상기 변환기와 상기 기준 마이크로폰 사이의 연결의 변경으로 인해 상기 기준 마이크로폰을 통하는 포지티브 피드백으로 인한 신호인, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이벤트 검출 및 감시 제어는 포지티브 피드백으로 인한 상기 신호가 소거될 때까지 상기 가변 이득 소자의 이득을 감쇠시키는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 이벤트는 상기 변환기 및 상기 에러 마이크로폰 사이의 연결의 변경으로 인해 상기 에러 마이크로폰을 통하는 포지티브 피드백으로 인한 신호인, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이벤트 검출 및 감시 제어는 포지티브 피드백으로 인한 상기 신호가 소거될 때까지 상기 가변 이득 소자의 이득을 감쇠시키는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  12. 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로에 있어서:
    청취자로의 재생을 위한 소스 오디오 신호 및 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 효과에 대항하기 위한 잡음-방지 신호 양자 모두를 포함하는 출력 신호를 상기 변환기에 제공하기 위한 출력;
    상기 변환기의 상기 출력 및 상기 변환기에서 상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하기 위한 에러 마이크로폰 입력; 및
    프로세싱 회로로서:
    피드백 경로로서:
    상기 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터; 및
    특정 주파수 범위들에서 상기 피드백 필터의 상기 응답을 감소시키기 위해 상기 피드백 필터와 직렬인 상기 피드백 경로 내의 적응형 노치 필터를 포함하는, 상기 피드백 경로를 구현하는, 상기 프로세싱 회로를 포함하는, 개인용 오디오 장치의 적어도 일부를 구현하기 위한 집적 회로.
  13. 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법에 있어서:
    상기 변환기의 출력 및 상기 변환기에서 상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하는 단계;
    상기 변환기의 음향 출력에서 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대항하기 위해 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계로서,
    상기 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터를 적응시키는 단계; 및
    상기 피드백 필터와 직렬인 가변 이득 소자를 적응시키는 단계를 포함하는, 상기 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계;
    상기 피드백 필터로 하여금 상기 잡음-방지 신호에서 바람직하지 않은 성분을 발생시킬 수 있는 주변 오디오 이벤트가 발생하였는지 여부를 모니터링하고, 상기 바람직하지 않은 성분을 감소시키기 위해 상기 가변 이득 소자의 이득을 제어하는 단계; 및
    상기 변환기에 제공된 오디오 신호를 발생시키기 위해 상기 잡음-방지 신호를 소스 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    특정 주파수 범위들에서 상기 피드백 필터의 상기 응답을 감소시키기 위해 상기 피드백 필터와 직렬인 적응형 노치 필터를 적용하는 단계를 더 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서:
    상기 소스 오디오 신호를 상기 소스 오디오 신호의 전기-음향 경로를 모델링하는 2차 경로 추정 필터로 필터링함으로써 상기 소스 오디오 신호로부터 2차 경로 추정을 발생시키는 단계; 및
    재생 정정 에러를 최소화하도록 상기 2차 경로 추정 필터를 적응시키는 단계로서, 상기 재생 정정 에러는 상기 에러 마이크로폰 신호 및 상기 2차 경로 추정 사이의 차이에 기초하는, 상기 2차 경로 추정 필터를 적응시키는 단계를 더 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 이벤트는 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답에서의 변화인, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답의 이득이 감소할 때 상기 가변 이득 소자의 상기 이득을 증가시키는 단계, 및 상기 2차 경로 추정 필터의 상기 응답의 이득이 증가할 때 상기 가변 이득 소자의 상기 이득을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 주변 오디오 이벤트는 상기 집적 회로의 잡음 부스트에서의 변화이고, 또한 상기 잡음 부스트는 상기 재생 정정 에러의 크기 및 상기 기준 마이크로폰 신호의 크기 사이의 차이에 기초하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 가변 이득 소자의 이득이 상기 잡음 부스트가 감소할 때 증가하고, 상기 잡음 부스트가 증가할 때 감소하도록, 상기 가변 이득 소자의 이득을 제어하는 단계를 더 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 기준 마이크로폰 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 주변 오디오 이벤트는 상기 변환기 및 상기 기준 마이크로폰 사이의 연결의 변경으로 인해 상기 기준 마이크로폰을 통하는 포지티브 피드백으로 인한 신호인, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 포지티브 피드백으로 인해 신호가 소거될 때까지 상기 가변 이득 소자의 이득을 감쇠시키는 단계를 더 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 주변 오디오 이벤트는 상기 변환기와 상기 에러 마이크로폰 사이의 연결의 변경으로 인해 상기 에러 마이크로폰을 통하는 포지티브 피드백으로 인한 신호인, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 포지티브 피드백으로 인해 신호가 소거될 때까지 상기 가변 이득 소자의 상기 이득을 감쇠시키는 단계를 더 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
  24. 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법에 있어서:
    상기 변환기의 출력 및 상기 변환기에서 상기 주변 오디오 사운드들을 나타내는 에러 마이크로폰 신호를 수신하는 단계;
    상기 변환기의 음향 출력에서의 주변 오디오 사운드들의 효과들에 대항하기 위해 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계로서:
    상기 에러 마이크로폰 신호에 기초하여 피드백 잡음-방지 신호를 발생시키는 응답을 갖는 피드백 필터를 적응시키는 단계; 및
    특정 주파수 범위들에서 상기 피드백 필터의 상기 응답을 감소시키기 위해 상기 피드백 필터와 직렬인 적응형 노치 필터를 적응시키는 단계를 포함하는, 상기 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 변환기에 제공된 오디오 신호를 발생시키기 위해 상기 잡음-방지 신호를 소스 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함하는, 변환기의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법.
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