專利名稱：噪聲消除濾波電路、噪聲降低信號生成方法和噪聲消除系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于噪聲消除系統(tǒng)的濾波電路和噪聲降低信號生成 方法，以及使用上述這種濾波電路和噪聲降低信號生成方法的噪聲消 除系統(tǒng)，所述噪聲消除系統(tǒng)應(yīng)用于例如使用戶能夠欣賞再現(xiàn)音樂等的 耳機(jī)，用于降低噪聲的聽筒等裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中可獲得并入耳機(jī)中的有源噪聲降低系統(tǒng)。所述噪聲 降低系統(tǒng)也稱為噪聲消除系統(tǒng)。因此，下文中將上述這種噪聲降低系 統(tǒng)稱為噪聲消除系統(tǒng)。目前投入實(shí)際應(yīng)用的噪聲消除系統(tǒng)都是以模擬 電路形式來實(shí)施的，并且被分為包括反饋型和前饋型的兩種類型。
例如，在日本專利特開HEI 3-214892 (下文中稱為專利文件l) 中公開了一種噪聲降低裝置。在專利文件l的噪聲降低裝置中，麥克 風(fēng)單元被i殳置在要附于用戶耳部的傳聲管(acoustic tube)中。由麥 克風(fēng)單元收集的傳聲管的內(nèi)部噪聲被相位轉(zhuǎn)換并且被從設(shè)置在麥克 風(fēng)單元附近的耳機(jī)組件發(fā)出，由此降低外部噪聲。
在日本特開HEI 3 - 96199 (下文中稱為專利文件2 )中公開了 一 種噪聲降低耳機(jī)。在專利文件2的噪聲降低耳機(jī)中，當(dāng)將耳機(jī)附于用 戶頭部時(shí)，第二麥克風(fēng)位于耳機(jī)與耳道之間。第二麥克風(fēng)的輸出被用 于使得從第一麥克風(fēng)到耳機(jī)的傳輸特性與外部噪聲抵達(dá)耳道所經(jīng)由 的路徑的傳輸特性相同，當(dāng)將耳機(jī)附于用戶頭部時(shí)，所述第一麥克風(fēng)
被設(shè)置在耳部附近并收集外部聲音。所述噪聲降低耳機(jī)由此可不考慮 所述耳機(jī)被附于用戶頭部的方式，而降低外部噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
在想要通過數(shù)字電路形成反饋型和前饋型噪聲消除系統(tǒng)(在現(xiàn)有 技術(shù)中由模擬電路組成)的情況下，如果嘗試使用西格馬-德耳塔
(》△)型模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(下文中簡稱為ADC)或者數(shù)字/模擬轉(zhuǎn) 換器(下文中簡稱為DAC)，則會(huì)引起表現(xiàn)出顯著的數(shù)字延遲和不能 實(shí)現(xiàn)充分的噪聲降低的問題。雖然在當(dāng)前情況下可獲得能夠執(zhí)行高速 轉(zhuǎn)換的順序轉(zhuǎn)換型ADC或者DAC,但它們實(shí)際上是為了軍事或者商 業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的并且非常昂貴。因此，很難在并入消費(fèi)者電器中的噪 聲消除系統(tǒng)中采用上述轉(zhuǎn)換器。
然而，用于耳機(jī)或者類似裝置的噪聲消除系統(tǒng)或者有源噪聲降低 系統(tǒng)的"數(shù)字化結(jié)構(gòu)"具有如下優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟軌驅(qū)⑾到y(tǒng)配置成允許在多 個(gè)模式中進(jìn)行自動(dòng)選擇，或者由用戶在這些模式中進(jìn)行人工選擇，所 以從用戶的角度而言，其增強(qiáng)了使用性能。另外，關(guān)于再現(xiàn)質(zhì)量，通 過采用可實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制的數(shù)字均衡能夠?qū)崿F(xiàn)高聲音質(zhì)量性能。
因此，要求提供一種濾波電路、噪聲降低信號生成方法以及噪聲 消除系統(tǒng)，其抑制了數(shù)字延遲的影響從而實(shí)現(xiàn)了噪聲的適當(dāng)降低，同 時(shí)保持了通過上述數(shù)字化構(gòu)成所產(chǎn)生的這些優(yōu)點(diǎn)，所述數(shù)字延遲的影 響是不能實(shí)現(xiàn)充分的噪聲降低的主要原因。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供一種濾波電路，用于生成噪聲降低 信號以降低由麥克風(fēng)收集的噪聲信號，所述濾波電路包括數(shù)字部， 所述數(shù)字部包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成 數(shù)字噪聲信號，數(shù)字濾波部，被配置成基于所述數(shù)字噪聲信號來生成 數(shù)字噪聲降低信號，和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部，被配置成將所述數(shù)字噪聲降
低信號轉(zhuǎn)換成模擬噪聲降低信號；模擬路徑，所述模擬路徑與所述數(shù) 字部并聯(lián)連接，并且被配置成使所述噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模 擬濾波器處理之后輸出；以及合成部，所述合成部被配置成將從所述
數(shù)字部的所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部輸出的所述模擬噪聲降低信號與從所 述模擬路徑輸出的模擬信號進(jìn)行合成，以生成用于噪聲降低的噪聲降
低信號。
所述濾波電路與噪聲消除系統(tǒng)一起使用。在所述濾波電路中，被 配置成使所述噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理之后輸 出的所述模擬路徑與所述數(shù)字部并聯(lián)連接，所述數(shù)字部包括所述模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換部，數(shù)字濾波部以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部。合成部將由所述數(shù) 字部生成的模擬噪聲降低信號與從所述模擬路徑輸出的所述模擬信 號進(jìn)行合成，以生成待用于噪聲降低的噪聲降低信號。
因此，通過數(shù)字部形成的噪聲降低信號和來自模擬路徑的模擬信 號，即，由模擬路徑形成的噪聲降低信號，在能夠降低噪聲的頻帶和 噪聲降低級別方面彼此低償。因此，可充分確保所述頻帶和所述噪聲 降低級別。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)通過提供所述數(shù)字部而產(chǎn)生數(shù)字化構(gòu)成的 優(yōu)點(diǎn)，即多個(gè)模式的設(shè)定或選擇和數(shù)字均衡功能的實(shí)施等，并且能夠 加強(qiáng)從用戶角度出發(fā)的用戶性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種反饋型噪聲消除系統(tǒng)，包
括麥克風(fēng)，設(shè)置在附于用戶耳部的殼體的內(nèi)部，并且被配置成收集 泄漏到所述殼體內(nèi)部的噪聲信號；濾波電路，被配置成形成噪聲降低 信號以降低來自所述麥克風(fēng)所收集的所述噪聲信號中的噪聲；放大 部，被配置成對通過所述濾波電路形成的所述噪聲降低信號進(jìn)行放 大；以及驅(qū)動(dòng)器，被配置成基于來自所述放大部的所述噪聲降低信號， 將聲音發(fā)射到殼體中；所述濾波電路包括數(shù)字部，所述數(shù)字部進(jìn)而 包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成接收由所述麥克風(fēng)收集的所述噪聲 信號的供給，并且將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字濾波部，被 配置成接收來自所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部的數(shù)字噪聲信號的供給，并且從 所述數(shù)字噪聲信號形成噪聲降低信號，以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部，被配置 成接收來自所述數(shù)字濾波部的所述噪聲降低信號的供給，并且將所述 噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所述濾波電路還包括模擬路徑，與 所述數(shù)字部并聯(lián)連接，并且被配置成使所述麥克風(fēng)所收集的所述噪聲
信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理之后輸出，以及合成部，被 配置成將從所述數(shù)字部的所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部輸出的模擬信號形式 的噪聲降低信號與來自所述模擬路徑的所述模擬信號進(jìn)行合成，以便 生成用于噪聲降低的噪聲降低信號。
在所述噪聲消除系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)置在要附于用戶耳部上的殼體內(nèi) 部的麥克風(fēng)所收集的噪聲信號來生成噪聲再現(xiàn)信號。所述噪聲消除系 統(tǒng)包括生成噪聲降低信號的所述數(shù)字電路并聯(lián)連接的數(shù)字部和模擬 路徑。
因此，通過所述數(shù)字部形成的所述噪聲降低信號和來自所述路徑 的所述模擬信號，即通過所述模擬路徑形成的所述噪聲降低信號，在 能夠噪聲降低的頻帶和噪聲降低級別方面彼此補(bǔ)償。因此，可充分確 保所述頻帶和所述噪聲降低級別。另外，也能夠受益于通過提供所述 數(shù)字部而進(jìn)行數(shù)字化構(gòu)成所產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。
所述噪聲消除系統(tǒng)還可以包括聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部，被配置成接收 作為再現(xiàn)對象的聲音信號的供給，并且基于所述聲音信號來執(zhí)行聲音 質(zhì)量調(diào)節(jié)；再現(xiàn)聲音放大部，被配置成接收來自所述聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部 的具有經(jīng)調(diào)節(jié)聲音質(zhì)量的聲音信號的供給，并且對所接收的聲音信號 進(jìn)行放大；以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，被配置成接收經(jīng)所述再現(xiàn)聲音放大部放 大的聲音信號的供給，并且響應(yīng)于所述聲音信號將聲音發(fā)射到所述殼 體的內(nèi)部。
在所述噪聲消除系統(tǒng)中，能夠同時(shí)運(yùn)行反饋型噪聲消除系統(tǒng)和包 括對來自外部的輸入聲音進(jìn)行處理的聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部、再現(xiàn)聲音放大 部以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)，所述反饋型的噪聲消除系統(tǒng)包括濾波電 路，所述濾波電路進(jìn)而包括并聯(lián)連接的所述數(shù)字部和所述模擬路徑。
利用所述噪聲消除系統(tǒng)，能夠在有效降低噪聲的同時(shí)，再現(xiàn)來自 外部的聲音信號以便由用戶欣賞。在這種情況下，能夠受益于濾波電 路的數(shù)字化構(gòu)成所提供的優(yōu)點(diǎn)以及通過聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部的功能加強(qiáng) 聲音質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。
或者，所述噪聲消除系統(tǒng)可進(jìn)一步包括前饋型噪聲消除系統(tǒng)部，
所述前饋型噪聲消除系統(tǒng)部進(jìn)而包括第二麥克風(fēng)，設(shè)置在將附于用
戶耳部的殼體的外部并且被配置成收集來自噪聲源的噪聲信號；第二
濾波電路，被配置成形成第二噪聲降低信號，以降低來自所述第二麥
克風(fēng)所收集的噪聲信號中的噪聲；第二放大部，被配置成對通過所述 第二濾波電路形成的所述第二噪聲降低信號進(jìn)行放大；以及第二驅(qū)動(dòng) 器，被配置成基于來自所述第二放大部的所述第二噪聲降低信號，將 聲音發(fā)射到殼體中。
所述噪聲消除系統(tǒng)被實(shí)施為可同時(shí)使用反饋型噪聲消除系統(tǒng)和 前饋型噪聲消除系統(tǒng)兩者的噪聲消除系統(tǒng)，在所述反饋型噪聲消除系 統(tǒng)中所述數(shù)字部和所述模擬路徑并聯(lián)連接。因此，可實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量級 的噪聲降低。此外，利用反饋型噪聲消除系統(tǒng)也能夠受益于所述濾波 電路的數(shù)字化構(gòu)成所提供的優(yōu)點(diǎn)。
在此情況下，所述噪聲消除系統(tǒng)可進(jìn)一步包括輸入聲音再現(xiàn)處 理部，所述輸入聲音再現(xiàn)處理部包括聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部，被配置成接 收作為再現(xiàn)對象的聲音信號的供給，并且基于所述聲音信號來執(zhí)行聲 音質(zhì)量調(diào)節(jié)，再現(xiàn)聲音放大部，被配置成接收來自所述聲音質(zhì)量調(diào)節(jié) 部的具有經(jīng)調(diào)節(jié)聲音質(zhì)量的聲音信號的供給，并且對所接收的聲音信 號進(jìn)行放大，以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，被配置成接收經(jīng)所述再現(xiàn)聲音放大部 放大的聲音信號的供給，并且響應(yīng)于所述聲音信號將聲音發(fā)射到所述 殼體的內(nèi)部；以及切換部，被配置成選擇性地使所述前饋型噪聲消除 系統(tǒng)部和所述輸入聲音再現(xiàn)處理部運(yùn)轉(zhuǎn)。
在所述噪聲消除系統(tǒng)中，能夠選擇性地設(shè)置是應(yīng)當(dāng)使前饋型噪聲 消除系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，還是應(yīng)當(dāng)使用于對輸入聲音進(jìn)行處理的所述輸入聲音 再現(xiàn)處理部與反饋型噪聲消除系統(tǒng)一起運(yùn)轉(zhuǎn)，所述反饋型噪聲消除系 統(tǒng)具有包括并聯(lián)連接的所述數(shù)字部和所述模擬路徑的所述濾波電路。
利用所述噪聲消除系統(tǒng)，如果選擇性地使所述前饋型噪聲消除系 統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，則能夠執(zhí)行高質(zhì)量級的噪聲降低，由此形成高質(zhì)量級的無聲 狀態(tài)。另一方面，如果選擇性地使所述輸入聲音再現(xiàn)處理部運(yùn)轉(zhuǎn)，則 可再現(xiàn)所輸入的再現(xiàn)對象的聲音，從而^f吏用戶能夠欣賞所述聲音，同
時(shí)通過所述反饋型噪聲消除系統(tǒng)抑制了噪聲。此外，無論使前饋型噪 聲消除系統(tǒng)和輸入聲音再現(xiàn)處理部中的哪一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)，都能受益于通過 反饋型噪聲消除系統(tǒng)的濾波電路的數(shù)字化構(gòu)成所提供的優(yōu)點(diǎn)。
總之，利用所述濾波電路和所述噪聲消除系統(tǒng)，由所述數(shù)字部形 成的噪聲消除信號和來自所述模擬路徑的所述模擬信號，即通過所述 模擬路徑形成的噪聲降低信號，在能夠噪聲降低的頻帶和噪聲降低級 別方面彼此補(bǔ)償。因此能夠充分確保所述頻帶和所述噪聲降低級別。
此外，能夠?qū)崿F(xiàn)通過提供所述數(shù)字部而進(jìn)行的數(shù)字化構(gòu)成的優(yōu) 點(diǎn)，即，對多個(gè)模式的設(shè)定或者選擇，以及數(shù)字均衡功能等的實(shí)施， 并且能夠加強(qiáng)從用戶角度出發(fā)的使用性能。
結(jié)合由相同參考標(biāo)號表示相同部件或者元件的附圖，本發(fā)明的上 述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將從下文的說明和所附權(quán)利要求中變得明了 。


圖1A和1B是分別示出反饋型噪聲消除系統(tǒng)的示意圖和框圖； 圖2A和2B是分別示出前饋型噪聲消除系統(tǒng)的示意圖和框圖； 圖3是例示了表示圖l中所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)的特性的計(jì) 算表達(dá)式的圖4是例示了反饋型噪聲消除系統(tǒng)中的相位裕度和增益裕度的 板圖(board diagram );
圖5是例示了表示圖2中所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)的特性的計(jì) 算表達(dá)式的圖6A、 6B以及6C是示出將圖1B中所示的反饋型噪聲消除系 統(tǒng)的FB濾波電路形成為數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)示例的框圖7A和7B是例示了與40個(gè)采樣(釆樣頻率是48kHz )的延遲 量相對應(yīng)的增益和相位的圖8A、 8B以及8C是例示了相位狀態(tài)的圖，其中，采樣頻率是 48kHz，并且延遲量分別是一個(gè)釆樣、兩個(gè)采樣和三個(gè)釆樣。
圖9A和9B是例示了在反饋型噪聲消除系統(tǒng)中從驅(qū)動(dòng)器到麥克
風(fēng)的傳遞函數(shù)的測量值的圖10A和10B是例示了 FB濾波電路的預(yù)期增益和相位特性的
圖11A和11B是示出根據(jù)本發(fā)明的FB濾波電路的結(jié)構(gòu)示例的
框圖12是例示了圖11B的FB濾波電路的特性和圖IIB中所示的 數(shù)字濾波部的特性的圖。
圖13A和13B是示出根據(jù)本發(fā)明的FB濾波電路的結(jié)構(gòu)的另一 示例的框圖14和15是示出應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的不同形式的FB濾波電路 的不同反饋型噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖16A和16B是分別例示了圖14和15所示的ADC/DAC部的 延遲特性中的增益和相位的圖17是示出了 FB濾波電路的具體結(jié)構(gòu)示例的框圖18是僅例示了圖17所示的FB濾波電路的數(shù)字濾波部(即 LPF和MPF的并聯(lián)電路)的特性的圖19A和19B是分別例示了圖17中所示的FB濾波電路的數(shù)字 濾波部和ADC/DAC部的相位和增益特性的圖20A和20B是例示了圖17所示的FB濾波電路的卩特性，和 通過將所述p特性與傳遞函數(shù)的實(shí)際測量特性(ADHM )相乘而獲得 的FB濾波電路的ADHM p特性的圖21是示出所述FB濾波電路的結(jié)構(gòu)的另一具體示例的框圖22A和22B是例示了圖21所示的FB濾波電路的(5特性，和 通過將所述P特性與傳遞函數(shù)的實(shí)際測量特性(ADHM)相乘而獲得 的FB濾波電路的ADHMp特性的圖23是示出具有合成濾波結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波部的FB濾波電路的
框圖24是示出對模擬輸入聲音進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換以便能夠執(zhí)行數(shù)字濾 波的噪聲消除系統(tǒng)的示意性框圖25是示出被配置成可接受數(shù)字輸入聲音的反饋型噪聲消除系 統(tǒng)的框圖26是示出包括反饋型系統(tǒng)部分和前饋型系統(tǒng)部分的組合的噪 聲消除系統(tǒng)的示意性框圖27是示出圖26中所示的噪聲消除系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示例的框 圖；以及
圖28是示出根據(jù)本發(fā)明的混合FB濾波電路的示意性框圖，該 混合FB濾波電路被應(yīng)用于互補(bǔ)地使用反饋系統(tǒng)和前饋系統(tǒng)的系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
[噪聲消除系統(tǒng)
積極消除外部噪聲的系統(tǒng)，即噪聲消除系統(tǒng)，開始在耳機(jī)和聽筒 中普及。幾乎市場上所有的噪聲消除系統(tǒng)都由模擬電路形成并且可根 據(jù)噪聲消除技術(shù)概略地分成反饋型和前饋型。
在描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式之前，參照圖1A到圖5來描述反 饋型噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作原理的示例，以及前饋型噪聲消除系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作原理的示例。
圖21示出FB濾波電路12D作為FB濾波電路的結(jié)構(gòu)的另一示 例，即具體示例2。參照圖21，也將FB濾波電路12D配置成將模擬 路徑設(shè)計(jì)成直通路徑，并且沒有使用模擬濾波器。此外，對圖21中 示出的FB濾波電路12D進(jìn)行處理，以便將具有IIR濾波器結(jié)構(gòu)的MPF 1223和另一MPF 1224設(shè)置在具有數(shù)字二階IIR濾波器的結(jié)構(gòu) 并且并聯(lián)設(shè)置的LPF 1221和MPF 122sa之后的位置處，并且MPF 1223和另一 MPF 1224分別用于在帶寬較窄情況下增加衰減量。
具體來說，雖然圖17所示的FB濾波電路12C的結(jié)構(gòu)用于相對 較寬的帶寬，但圖21所示結(jié)構(gòu)的FB濾波電路12D即使在帶寬較窄 的情況下也顯示出較大的衰減量。注意，圖21所示結(jié)構(gòu)的FB濾波電 路12D也具有直通特性的模擬路徑，并且是圖13所示的FB濾波電 路12B的結(jié)構(gòu)的具體示例之一。
另外在圖21所示的FB濾波電路12D的情況下，ADC 121和DAC 123由一個(gè)塊表示成用于生成延遲的部分，并且來自MPF 1224的輸 出由DAC 123轉(zhuǎn)換成模擬信號，隨后通過合成部125將其與來自模擬 路徑的模擬信號進(jìn)行合成。由合成部125合成的信號被提供給反相器 126，反相器126對所述信號進(jìn)行處理以便反轉(zhuǎn)其相位，此后輸出所 述信號。
圖22A例示了在固定模擬路徑時(shí)圖21所示結(jié)構(gòu)的FB濾波電路 12D的特性(p特性)。同時(shí)，圖22B是通過將圖22A所示的特性， 即圖21示出的FB濾波電路12D的特性(P特性)，與圖9A和9B 中所示的傳遞函數(shù)(ADHM)在頻率軸上的實(shí)際測量特性相乘所獲得 的特性(ADHMp)的曲線圖。
在圖22A和22B的每一個(gè)中，最上部的曲線圖是傳遞函數(shù)的脈 沖響應(yīng)的頂部(128個(gè)采樣)的曲線圖，其中橫坐標(biāo)軸表示采樣數(shù)并 且縱坐標(biāo)軸表示級別。中間部分上的曲線圖是相位特性的曲線圖，其 中橫坐標(biāo)軸表示頻率，并且縱坐標(biāo)軸表示相位。最下部的曲線圖是增 益特性的曲線圖，其中橫坐標(biāo)軸表示頻率并且縱坐標(biāo)軸表示增益。
仍然在圖22A中，與上述圖20A的情況類似，通過添加模擬路 徑來抑制相位旋轉(zhuǎn)，并且在從低頻區(qū)域到高頻區(qū)域的范圍上，相位沒 有旋轉(zhuǎn)一周。在從另一相位觀察特性的情況下，變成噪聲降低中心的 低頻特性受到數(shù)字濾波部122的影響很大，但在相位旋轉(zhuǎn)可能增加 ADC /DAC部的延遲的中頻區(qū)域和高頻區(qū)域中，可有效利用表示快速
響應(yīng)的模擬路徑的特性。
另外在圖22B中，與圖20B的情況類似，如果如中部上的曲線 圖所示，用于防止環(huán)路振蕩的相位裕度是30度(相位的有效范圍是 -150度到150度)，并且將增益縱坐標(biāo)軸視為相對值，則在圖20B 的最下部所示的曲線圖上FB濾波電路的特性(p特性)實(shí)際上可平 移，直到粗線表示的水平虛線抵達(dá)新的OdB。
雖然為了簡化描述，結(jié)合耳機(jī)的處理描述了本發(fā)明，但并非必須 將所有部件都并入耳機(jī)主體中，而是本發(fā)明也能應(yīng)用于如下情況，例 如，將處理機(jī)構(gòu)獨(dú)立地設(shè)置在耳機(jī)主體外部的盒子內(nèi)，或者將耳機(jī)主 體與不同裝置相結(jié)合。在此，不同的裝置可以具有能夠再現(xiàn)聲音或者 音樂信號的各種硬件，諸如便攜式音頻播放器、電話裝置以及網(wǎng)絡(luò)聲 音通信裝置。
當(dāng)然，也能夠?qū)⒈景l(fā)明應(yīng)用于在非常嘈雜的地方(諸如工廠或者 飛機(jī)場)工作的聽筒的噪聲消除系統(tǒng)，以消除噪聲。此外，在將本發(fā) 明應(yīng)用于便攜式電話組件的情況下，還能夠在嘈雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)以清 晰聲音進(jìn)行的電話會(huì)話。在將本發(fā)明應(yīng)用于便攜式音頻播放器的情況 下，在噌雜的環(huán)境中也能欣賞到清晰的音樂等。
此外，在上述實(shí)施方式中，將反饋型噪聲消除系統(tǒng)的FB濾波電路 配置成其中數(shù)字部和模擬路徑并聯(lián)連接的混合噪聲消除系統(tǒng)。然而，不 僅能夠?qū)B濾波電路進(jìn)行如此配置，也能將前饋型噪聲消除系統(tǒng)的FF 濾波器配置成其中數(shù)字部和模擬路徑并聯(lián)連接的混合噪聲消除系統(tǒng)。
雖然利用專用術(shù)語對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但這種 描述是僅為了例示的目的，并且應(yīng)該理解在不脫離隨后權(quán)利要求的精 神和范圍的情況下，能夠進(jìn)行變化和變型。
權(quán)利要求
1、一種濾波電路，用于生成噪聲降低信號以降低由麥克風(fēng)收集的噪聲信號，所述濾波電路包括數(shù)字部，所述數(shù)字部包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字噪聲信號，數(shù)字濾波部，被配置成基于所述數(shù)字噪聲信號來生成數(shù)字噪聲降低信號，和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部，被配置成將所述數(shù)字噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬噪聲降低信號；模擬路徑，所述模擬路徑與所述數(shù)字部并聯(lián)連接，并且被配置成使所述噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理之后輸出；以及合成部，所述合成部被配置成將從所述數(shù)字部的所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部輸出的所述模擬噪聲降低信號與從所述模擬路徑輸出的模擬信號進(jìn)行合成，以生成用于噪聲降低的噪聲降低信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電路，其中，所述數(shù)字部的所述 數(shù)字濾波部包括最小相移型有限脈沖響應(yīng)濾波器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電路，其中，所述數(shù)字部和所述 模擬路徑接收由設(shè)置在耳機(jī)殼體內(nèi)部的所述麥克風(fēng)收集的噪聲信號的供給，并且用在反饋型噪聲消除系統(tǒng)中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電路，其中，所述數(shù)字部和所述 模擬路徑接收由設(shè)置在耳機(jī)殼體外部的所述麥克風(fēng)收集的噪聲信號的供給，并且用在前饋型噪聲消除系統(tǒng)中。
5、 一種在噪聲消除系統(tǒng)中使用的用于生成噪聲降低信號的噪聲 降低信號生成方法，所述噪聲降低信號用于響應(yīng)于經(jīng)由麥克風(fēng)收集的 噪聲信號的供給來降低噪聲，所述噪聲降低信號生成方法執(zhí)行數(shù)字信號處理，所述數(shù)字信號處理包括以下步驟執(zhí)行將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字噪聲信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換 步驟，數(shù)字濾波步驟，基于在所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換步驟中被轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號的所述噪聲信號，形成噪聲降低信號，以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換步驟，將在所述數(shù)字濾波步驟中生成的所述噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬信號；與所述數(shù)字信號處理同步地執(zhí)行模擬信號處理，以便使所述噪聲 信號按原樣輸出或者經(jīng)模擬濾波器處理之后輸出；以及合成處理，將通過所述數(shù)字信號處理形成的模擬信號形式的所述 噪聲降低信號與通過所述模擬信號處理獲得的所述模擬信號進(jìn)行合 成，以便生成用于噪聲降低的噪聲降低信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噪聲降低信號生成方法，其中，在所 述數(shù)字濾波步驟中，使用最小相移型有限脈沖響應(yīng)濾波器來從所述噪 聲信號形成所述噪聲降低信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噪聲降低信號生成方法，其中，所述 噪聲降低信號生成方法用在反饋型噪聲消除系統(tǒng)中，其中，對于通過 所述數(shù)字信號處理和所述模擬信號處理而處理的所述噪聲信號，使用 由設(shè)置在耳機(jī)殼體內(nèi)部的所述麥克風(fēng)收集的噪聲信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噪聲降低信號生成方法，其中所迷噪 聲降低信號生成方法用在前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，其中，對于通過所 述數(shù)字信號處理和所述模擬信號處理而處理的所述噪聲信號，使用由 設(shè)置在耳機(jī)殼體外部的所述麥克風(fēng)收集的噪聲信號。
9、 一種反饋型噪聲消除系統(tǒng)，包括麥克風(fēng)，設(shè)置在附于用戶耳部的殼體的內(nèi)部，并且被配置成收集 泄漏到所述殼體內(nèi)部的噪聲信號；濾波電路，被配置成形成噪聲降低信號以降低來自所述麥克風(fēng)所 收集的所述噪聲信號中的噪聲；放大部，被配置成對通過所述濾波電路形成的所述噪聲降低信號 進(jìn)行放大；以及驅(qū)動(dòng)器，被配置成基于來自所述放大部的所述噪聲降低信號，將 聲音發(fā)射到殼體中；所述濾波電路包括數(shù)字部，所述數(shù)字部進(jìn)而包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成接收由所述麥克風(fēng)收集的所述噪 聲信號的供給，并且將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字濾波部，被配置成接收來自所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部的數(shù)字 噪聲信號的供給，并且從所述數(shù)字噪聲信號形成噪聲降低信號，以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部，被配置成接收來自所述數(shù)字濾波部的所述 噪聲降低信號的供給，并且將所述噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬信號， 所述濾波電路還包括模擬路徑，與所述數(shù)字部并聯(lián)連接，并且被配置成使所述麥 克風(fēng)所收集的所述噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理之 后輸出，以及合成部，被配置成將從所述數(shù)字部的所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部輸 出的模擬信號形式的噪聲降低信號與來自所述模擬路徑的所述模擬 信號進(jìn)行合成，以便生成用于噪聲降低的噪聲降低信號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括 聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部，被配置成接收作為再現(xiàn)對象的聲音信號的供給，并且基于所述聲音信號來執(zhí)行聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)；再現(xiàn)聲音放大部，被配置成接收來自所述聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部的具有 經(jīng)調(diào)節(jié)聲音質(zhì)量的聲音信號的供給，并且對所接收的聲音信號進(jìn)行放 大；以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，被配置成接收經(jīng)所述再現(xiàn)聲音放大部放大的聲音信 號的供給，并且響應(yīng)于所述聲音信號將聲音發(fā)射到所述殼體的內(nèi)部。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括前饋型噪聲消 除系統(tǒng)部，所述前饋型噪聲消除系統(tǒng)部進(jìn)而包括第二麥克風(fēng)，設(shè)置在將附于用戶耳部的殼體的外部并且被配置成 收集來自噪聲源的噪聲信號；第二濾波電路，被配置成形成第二噪聲降低信號，以降低來自所 述第二麥克風(fēng)所收集的噪聲信號中的噪聲； 第二放大部，被配置成對通過所述第二濾波電路形成的所述第二噪聲降低信號進(jìn)行放大；以及第二驅(qū)動(dòng)器，被配置成基于來自所述第二放大部的所述第二噪聲降低信號，將聲音發(fā)射到殼體中。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括 輸入聲音再現(xiàn)處理部，所述輸入聲音再現(xiàn)處理部包括聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部，被配置成接收作為再現(xiàn)對象的聲音信號的 供給，并且基于所述聲音信號來執(zhí)行聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)；再現(xiàn)聲音放大部，被配置成接收來自所述聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部的 具有經(jīng)調(diào)節(jié)聲音質(zhì)量的聲音信號的供給，并且對所接收的聲音信號進(jìn) 行放大；以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，被配置成接收經(jīng)所述再現(xiàn)聲音放大部放大的聲 音信號的供給，并且響應(yīng)于所述聲音信號將聲音發(fā)射到所述殼體的內(nèi) 部；以及切換部，被配置成選擇性地使所述前饋型噪聲消除系統(tǒng)部和所述 輸入聲音再現(xiàn)處理部運(yùn)轉(zhuǎn)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll或12所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中，所述第 二濾波電路具有模擬濾波器的結(jié)構(gòu)，或者所述第二濾波電路具有數(shù)字濾波器的另一結(jié)構(gòu)，所述數(shù)字濾波器 的另一結(jié)構(gòu)包括第二模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成接收由所述第二麥 克風(fēng)收集的噪聲信號的供給并將所接收的噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 第二數(shù)字濾波部，被配置成接收來自所述第二模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部的數(shù)字 噪聲信號的供給，以便形成噪聲降低信號；以及第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部， 被配置成接收來自所述第二數(shù)字濾波部的所述噪聲降低信號的供給， 并且將所述噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，或者所述第二濾波電路具有如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第二模擬路徑，該 第二模擬路徑與所述數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)并聯(lián)連接并且被配置成使所述第二麥克風(fēng)收集的噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理 之后輸出，并且該結(jié)構(gòu)將所述數(shù)字濾波器的輸出與所述模擬路徑的輸 出進(jìn)行合成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中所述數(shù)字部的所 述數(shù)字濾波部包括最小相移型有限脈沖響應(yīng)濾波器。
15、 一種前饋型噪聲消除系統(tǒng)，包括麥克風(fēng)，設(shè)置在將附于用戶耳部的殼體的外部，并且被配置成收 集來自噪聲源的噪聲信號；濾波電路，被配置成形成噪聲降低信號以降低來自所述麥克風(fēng)所 收集的所述噪聲信號中的噪聲；放大部，被配置成對通過所述濾波電路形成的所述噪聲降低信號 進(jìn)行放大；以及驅(qū)動(dòng)器，被配置成基于來自所述放大部的所述噪聲降低信號，將 聲音發(fā)射到殼體中；所述濾波電路包括數(shù)字部，所述數(shù)字部進(jìn)而包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成接收由所述麥克風(fēng)收集的所述噪 聲信號的供給，并且將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字濾波部，被配置成接收來自所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部的數(shù)字 噪聲信號的供給，并且從所述數(shù)字噪聲信號形成噪聲降低信號，以及 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部，被配置成接收來自所述數(shù)字濾波部的所述 噪聲降低信號的供給，并且將所述噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬信號， 所述濾波電路還包括模擬路徑，與所述數(shù)字部并聯(lián)連接，并且被配置成使所述麥克風(fēng)所收集的所述噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理之 后輸出，以及合成部，被配置成將從所述數(shù)字部的所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部輸 出的模擬信號形式的噪聲降低信號與來自所述模擬路徑的所述模擬 信號進(jìn)行合成，以便生成用于噪聲降低的噪聲降低信號。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括反饋型噪聲 消除系統(tǒng)部，所述反饋型噪聲消除系統(tǒng)部進(jìn)而包括第二麥克風(fēng)，設(shè)置在將附于用戶耳部的殼體的內(nèi)部并且被配置成 收集泄漏到所述殼體中的噪聲信號；第二濾波電路，被配置成形成第二噪聲降低信號，以降低來自所 述第二麥克風(fēng)所收集的噪聲信號中的噪聲；第二放大部，被配置成對通過所述第二濾波電路形成的所述第二 噪聲降低信號進(jìn)行放大；以及第二驅(qū)動(dòng)器，被配置成基于來自所述第二放大部的所述第二噪聲降低信號，將聲音發(fā)射到殼體中。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括 聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部，被配置成接收作為再現(xiàn)對象的聲音信號的供給，并且基于所述聲音信號來執(zhí)行聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)；再現(xiàn)聲音放大部，被配置成接收來自所述聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部的具有 經(jīng)調(diào)節(jié)聲音質(zhì)量的聲音信號的供給，并且對所接收的聲音信號進(jìn)行放 大；以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，被配置成接收經(jīng)所述再現(xiàn)聲音放大部放大的聲音信 號的供給，并且響應(yīng)于所述聲音信號將聲音發(fā)射到所述殼體的內(nèi)部。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的噪聲消除系統(tǒng)，還包括 輸入聲音再現(xiàn)處理部，所述輸入聲音再現(xiàn)處理部包括聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部，被配置成接收作為再現(xiàn)對象的聲音信號的 供給，并且基于所述聲音信號來執(zhí)行聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)；再現(xiàn)聲音放大部，被配置成接收來自所述聲音質(zhì)量調(diào)節(jié)部的 具有經(jīng)調(diào)節(jié)聲音質(zhì)量的聲音信號的供給，并且對所接收的聲音信號進(jìn) 行放大；以及再現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，被配置成接收經(jīng)所述再現(xiàn)聲音放大部放大的聲 音信號的供給，并且響應(yīng)于所述聲音信號將聲音發(fā)射到所述殼體的內(nèi) 部；以及切換部，被配置成選擇性地使所述反饋型噪聲消除系統(tǒng)部和所述 輸入聲音再現(xiàn)處理部運(yùn)轉(zhuǎn)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16或18所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中，所述第 二濾波電路具有模擬濾波器的結(jié)構(gòu)，或者所述第二濾波電路具有數(shù)字濾波器的另一結(jié)構(gòu)，所述數(shù)字濾波器的另一結(jié)構(gòu)包括第二模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，被配置成接收由所述第二麥 克風(fēng)收集的噪聲信號的供給并將所接收的噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 第二數(shù)字濾波部，被配置成接收來自所述第二模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部的數(shù)字 噪聲信號的供給，以便形成噪聲降低信號；以及第二數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部， 被配置成接收來自所述第二數(shù)字濾波部的所述噪聲降低信號的供給， 并且將所述噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，或者所述第二濾波電路具有如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括第二模擬路徑，該 第二模擬路徑與所述數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)并聯(lián)連接并且被配置成使所述第二麥克風(fēng)收集的噪聲信號按原樣輸出或者在經(jīng)模擬濾波器處理 之后輸出，并且該結(jié)構(gòu)將所述數(shù)字濾波器的輸出與所述模擬路徑的輸 出進(jìn)行合成。
20、根據(jù)權(quán)利要求15所述的噪聲消除系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字部 的所述數(shù)字濾波部包括最小相移型有限脈沖響應(yīng)濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于噪聲消除的濾波電路、噪聲降低信號生成方法以及噪聲消除系統(tǒng)。提供一種用于生成噪聲降低信號的濾波電路，所述噪聲降低信號用于降低通過麥克風(fēng)收集的噪聲信號，所述濾波電路包括數(shù)字部，所述數(shù)字部包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部，其被配置成將所述噪聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字噪聲信號；數(shù)字濾波部，其被配置成基于所述數(shù)字噪聲信號生成數(shù)字噪聲降低信號；以及數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部，其被配置成將所述數(shù)字噪聲降低信號轉(zhuǎn)換成模擬噪聲降低信號；模擬路徑，其與所述數(shù)字部并聯(lián)連接并且被配置成按原樣輸出所述噪聲信號或者在通過模擬濾波器進(jìn)行處理之后再輸出；以及合成部，其被配置成將從所述數(shù)字部的所述數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部輸出的所述模擬噪聲降低信號與從所述模擬路徑輸出的模擬信號進(jìn)行合成以生成要用于噪聲降低的噪聲降低信號。
文檔編號H04R3/00GK101184346SQ20071018634
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者板橋徹德, 淺田宏平 申請人:索尼株式會(huì)社