專利名稱：用于檢測聲反饋的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)中判斷是否
發(fā)生了聲反饋(acoustic feedback)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)中，來自揚(yáng)聲器的輸出的一 部分被反饋回麥克風(fēng)，這可能導(dǎo)致所謂的聲反饋(其是一種振蕩現(xiàn)象)。 聲反饋常常產(chǎn)生諸如長而尖銳的噪聲之類的令人煩惱的中/高頻常規(guī)噪聲， 并且還產(chǎn)生諸如隆隆聲之類的低頻常規(guī)噪聲。
聲反饋不僅發(fā)生在連接有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲學(xué)設(shè)備(各種公共廣播 系統(tǒng))而且發(fā)生在耳機(jī)系統(tǒng)和配備有噪聲消除系統(tǒng)的助聽器中。
因此，己開發(fā)了用于聲反饋的各種技術(shù)。例如，日本未審查專利申請 公報(bào)No. 08-193876公開了一種裝置和方法，用來對由麥克風(fēng)收集的聲音 信號(hào)執(zhí)行FFT (快速傅里葉變換)處理，確定功率譜的峰值頻率點(diǎn)，并且 判斷是否發(fā)生了聲反饋。
日本未審査專利申請公報(bào)No. 2004-032387公開了一種裝置，用來測 量發(fā)生聲反饋的時(shí)間和未發(fā)生聲反饋的時(shí)間，根據(jù)所測得的時(shí)間的長度設(shè) 置聲音信號(hào)的增益上限，并且控制聲音信號(hào)的增益從而防止聲反饋。

發(fā)明內(nèi)容
在日本未審查專利申請公報(bào)No. 08-193876中公開的技術(shù)可以確定哪 種頻率的聲音信號(hào)會(huì)引起聲反饋。然而，在日本未審查專利申請公報(bào)No. 08-193876公開的技術(shù)中的處理有些復(fù)雜，這是因?yàn)閳?zhí)行了 FFT處理和功 率譜確定處理。
在日本未審查專利申請公報(bào)No. 2004-032387中公開的技術(shù)即使在可能發(fā)生聲反饋的狀況持續(xù)時(shí)也可以穩(wěn)定地抑制聲反饋。然而，希望更精確 地防止聲反饋。具體地，在回放音樂的系統(tǒng)中，希望在不惡化要回放的音 樂聲音的情況下防止聲反饋。
因此，希望允許在不使用復(fù)雜的處理以使得可以獲得足夠的測量的情 況下有效地判斷是否發(fā)生了聲反饋。
鑒于前面的情況，本發(fā)明提供了一種聲反饋檢測裝置。該聲反饋檢測 裝置包括第一電平檢測裝置，用于檢測從連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音 信號(hào)系統(tǒng)中的位置獲得的聲音信號(hào)的信號(hào)電平；提取裝置，用于從被檢測 了信號(hào)電平的聲音信號(hào)中提取具有為至少一個(gè)預(yù)定中心頻率中的每個(gè)中心 頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；第二電平檢測裝置，用于檢測每個(gè)頻帶 中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信號(hào)是由所述提取裝置提取的；以及判斷裝
置，用于基于根據(jù)由第一電平檢測裝置檢測到的信號(hào)電平和由第二電平檢 測裝置檢測到的每個(gè)信號(hào)電平的波形所確定的閾值，判斷是否正在發(fā)生聲 反饋。
在該聲反饋檢測裝置中，第一電平檢測裝置檢測包括可以由連接了麥 克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)處理的所有頻帶中的信號(hào)在內(nèi)的聲音信號(hào) (全頻帶信號(hào))的信號(hào)電平。在此情況中，在各個(gè)頻帶中提取的信號(hào)是被 確定聲反饋發(fā)生的可能性較高的頻帶中的信號(hào)。第二電平檢測裝置檢測由 提取裝置提取的每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平。
判斷裝置隨后基于由第一電平檢測裝置檢測到的全頻帶信號(hào)的信號(hào)電 平設(shè)置用于判斷聲反饋是否發(fā)生的閾值。利用該閾值以及由第二電平檢測 裝置檢測到的每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，判斷裝置基于信號(hào)的幅度和 周期性來判斷聲反饋是否正在發(fā)生。
因此，不用執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算處理，該聲反饋檢測裝置可以適當(dāng)?shù)夭⒂?效地檢測聲反饋是否發(fā)生。
該聲反饋檢測裝置還可以包括第三電平檢測裝置，用于檢測將被提
供到聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置的外部聲音信號(hào)的信號(hào)電平；第二提取裝置，
用于從外部聲音信號(hào)中提取具有為至少一個(gè)中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)
定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；以及第四電平檢測裝置，用于檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信號(hào)是由所述第二提取裝置提取的。判斷裝置可 以基于從由第三電平檢測裝置執(zhí)行的檢測得出的輸出以及從由第四電平檢 測裝置執(zhí)行的檢測得出的輸出，判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
在該聲反饋檢測裝置中，第三電平檢測裝置檢測被提供到聲音信號(hào)系 統(tǒng)的外部聲音信號(hào)的信號(hào)電平。第二提取裝置從外部聲音信號(hào)提取具有用 于預(yù)定中心頻率的預(yù)定帶寬的頻帶中的信號(hào)。在此情況中，在各個(gè)頻帶中 提取的信號(hào)是被確定聲反饋發(fā)生的可能性較高的頻帶中的信號(hào)。
第四電平檢測裝置檢測由第二提取裝置檢測到的每個(gè)頻帶中的信號(hào)的 信號(hào)電平。判斷裝置將從由第三檢測裝置執(zhí)行的檢測得到的輸出與從由第 四檢測裝置執(zhí)行的檢測得到的輸出相比較，并且在考慮外部輸入信號(hào)原本 是否具有可以被誤認(rèn)為聲反饋的周期性分量的情況下，判斷聲反饋是否正 在發(fā)生。
在此情況中，為了精確地判斷聲反饋是否發(fā)生，從由第三和第四電平
檢測裝置執(zhí)行的檢測得到的輸出也被考慮。這是因?yàn)榇嬖谶@樣的情況即
使在基于由第一電平檢測裝置檢測到的全頻帶信號(hào)的信號(hào)電平與從全頻帶
信號(hào)提取的各個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平判定聲反饋發(fā)生時(shí)，從外部提供 的外部聲音信號(hào)實(shí)際上可能包含周期性分量。因此，即使當(dāng)諸如音樂信號(hào)
之類的外部聲音信號(hào)從外部被提供來時(shí)，可以適當(dāng)且有效地判斷聲反饋是 否發(fā)生。
在該聲反饋檢測裝置中，閾值的最小值可以被預(yù)定為具有大于零 (0)的值。
艮口，用于判斷聲反饋是否正在發(fā)生的閾值被設(shè)置為大于零。 利用這種布置，可以防止聲音信號(hào)不存在或聲反饋未發(fā)生的情況被錯(cuò)
誤地檢測為聲反饋發(fā)生的情況。因此，可以適當(dāng)且有效地執(zhí)行對聲反饋的檢測。
該聲反饋檢測裝置還可包括調(diào)節(jié)裝置，用于在聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位
置中調(diào)節(jié)聲音信號(hào)的增益和相位中的至少一個(gè)；以及控制裝置，用于基于
由判斷裝置執(zhí)行的判斷的結(jié)果控制調(diào)節(jié)裝置。
艮口，聲音信號(hào)系統(tǒng)可以包括用于調(diào)節(jié)聲音信號(hào)的增益和相位中的至少一個(gè)的調(diào)節(jié)裝置。調(diào)節(jié)裝置被控制裝置根據(jù)由判斷裝置執(zhí)行的檢測的結(jié)果 進(jìn)行控制。
利用這種布置，當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，控制裝置控制調(diào)節(jié)裝置以調(diào)節(jié)聲音 信號(hào)的增益和相位中的至少一個(gè)，以便破壞聲音振蕩條件，從而使得能夠 防止聲反饋。因此，可以對聲反饋是否發(fā)生有效地執(zhí)行判斷，并且當(dāng)聲反 饋發(fā)生時(shí)，可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> 調(diào)節(jié)裝置可能能對為至少一個(gè)中心頻率的每個(gè)預(yù)定的每種帶寬的信號(hào) 執(zhí)行調(diào)節(jié)，并且控制裝置控制調(diào)節(jié)裝置以便對聲反饋發(fā)生的頻帶中的聲音 信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)。
在聲反饋檢測裝置中，判斷裝置可以針對被提取裝置提取了信號(hào)的每 個(gè)頻帶檢測聲反饋是否發(fā)生。因此，控制裝置可以只對聲反饋發(fā)生的頻帶 中的聲音信號(hào)執(zhí)行增益和/或相位調(diào)節(jié)。
利用這種布置，可以有效地對聲反饋是否發(fā)生執(zhí)行判斷，并且當(dāng)聲反 饋發(fā)生時(shí)，能夠在不執(zhí)行過多處理的情況下采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> 根據(jù)本發(fā)明，可以在不執(zhí)行復(fù)雜處理的情況下有效地對聲反饋是否發(fā) 生執(zhí)行判斷，以便能夠采取足夠的措施。


圖1圖示出了反饋型噪聲消除系統(tǒng)的概況；
圖2圖示出了表明反饋型噪聲消除系統(tǒng)的特性的計(jì)算表達(dá)式； 圖3是示出反饋型噪聲消除系統(tǒng)的配置的概況的示圖； 圖4是圖示出聲反饋檢測/控制部件的配置示例的框圖； 圖5是圖示出用于判斷聲反饋是否發(fā)生的方法的示圖； 圖6是圖示出聲反饋檢測/控制部件的操作的具體示例的流程圖； 圖7是圖示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的框圖； 圖8是圖示出聲反饋檢測/控制部件的配置示例的框圖； 圖9A和9B是圖示出用于判斷聲反饋是否發(fā)生(該判斷是由聲反饋檢 測/控制部件進(jìn)行的)的方法的示圖10是圖示出聲反饋檢測/控制部件的操作的具體示例的流程圖；圖ll是圖示出前饋型噪聲消除系統(tǒng)的概況的示圖12圖示出了表示前饋型噪聲消除系統(tǒng)的特性的計(jì)算表達(dá)式；
圖13是示出前饋型噪聲消除系統(tǒng)的配置的概況的示圖14是示出前饋型噪聲消除系統(tǒng)的配置的另一示例的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝置和方法。下面的描述給 出了本發(fā)明被應(yīng)用到用于耳機(jī)的噪聲消除系統(tǒng)的示例。
第一實(shí)施例 [反饋型噪聲消除系統(tǒng)]
首先描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的反饋型噪聲消除系統(tǒng)。
圖1是示出當(dāng)耳機(jī)放在用戶頭部(用戶(收聽者)頭部)HD上時(shí)使 用反饋型噪聲消除系統(tǒng)的耳機(jī)的右聲道側(cè)的配置。
圖2圖示出了表示反饋型噪聲消除系統(tǒng)的特性的計(jì)算表達(dá)式，并且圖 3是示出反饋型噪聲消除系統(tǒng)的整體配置的框圖。
反饋系統(tǒng)一般具有將麥克風(fēng)111布置在耳機(jī)外殼HP內(nèi)部的配置，如 圖l所示。
由麥克風(fēng)111收集的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào))的反相分量(噪聲 減小信號(hào))被反饋并經(jīng)受伺服控制，以使得從外部被引入耳機(jī)外殼HP內(nèi) 的噪聲被衰減。
在這種情況中，麥克風(fēng)111的位置變成與收聽者的耳朵位置相對應(yīng)的 消除點(diǎn)(控制點(diǎn))。因此，考慮到噪聲衰減效果，通常將麥克風(fēng)111防置 在臨近收聽者耳朵的位置，即，在揚(yáng)聲器152的振動(dòng)膜的前側(cè)。
在圖1中，字符N表示從外部噪聲源NS進(jìn)入耳機(jī)外殼HP中的麥克 風(fēng)lll附近的噪聲，而字符P表示到達(dá)收聽者耳朵的聲壓(輸出聲音)。
如上所述，在用于耳機(jī)的反饋型噪聲消除系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器152和用于 噪聲消除的麥克風(fēng)lll都被布置在耳機(jī)外殼HP中。
如上所述，對于圖1所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)，麥克風(fēng)111通常被
10布置在揚(yáng)聲器152的振動(dòng)膜的前側(cè)。因此，可以說聲反饋發(fā)生的可能性相 對較高。
現(xiàn)在將參考圖2所示的計(jì)算表達(dá)式和圖3所示的框圖詳細(xì)描述根據(jù)本
發(fā)明實(shí)施例的反饋型噪聲消除系統(tǒng)。
圖3所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)包括具有麥克風(fēng)111和麥克風(fēng)放大器 112的麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大器部件11。噪聲消除系統(tǒng)還包括被設(shè)計(jì)用于反 饋控制的濾波器電路(在下文中稱為"fb濾波器電路")12、組合部件
13、 功率放大器14、驅(qū)動(dòng)器15以及均衡器16。驅(qū)動(dòng)器15具有驅(qū)動(dòng)電路 151和揚(yáng)聲器152。
圖3所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)還包括聲反饋檢測/控制部件17。聲 反饋檢測/控制部件17基于從耳機(jī)放大器112輸出的聲音信號(hào)檢測是否發(fā) 生了聲反饋。當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，聲反饋檢測/控制部件17控制fb濾波器 電路以便防止聲反饋。下面將描述聲反饋檢測/控制部件17的細(xì)節(jié)。
在圖3中，在塊中示出的字符a、 d、 m和-P分別表示功率放大器
14、 驅(qū)動(dòng)器15、麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大器部件11以及fb濾波器電路12的 傳輸函數(shù)。
類似地，在圖3中，均衡器16的塊中的字符E表示均衡器16的傳輸 函數(shù)，該傳輸函數(shù)被乘以要收聽的音樂的外部輸入信號(hào)s (例如音樂信 號(hào))。置于驅(qū)動(dòng)器15和消除點(diǎn)cp之間的塊中的字符h表示從驅(qū)動(dòng)器15 到麥克風(fēng)111的空間的傳輸函數(shù)(驅(qū)動(dòng)器15和消除點(diǎn)cp之間的傳輸函 數(shù))。以復(fù)數(shù)表示法來表示傳輸函數(shù)。
在圖3中，字符n表示從外部噪聲源ns進(jìn)入到耳機(jī)外殼hp中的麥 克風(fēng)111附近的噪聲，而字符p表示到達(dá)收聽者耳朵的聲壓(輸出聲 音)，如圖l所示的情況。
噪聲n傳輸?shù)蕉鷻C(jī)外殼hp中的原因例如是從耳機(jī)外殼hp的耳墊部 分中的縫隙泄露出來的聲壓，或者作為由于聲壓使耳機(jī)外殼hp顫動(dòng)的結(jié) 果而傳播到外殼hp內(nèi)部的聲音。
在此情況中，在圖3所示的噪聲消除系統(tǒng)中，到達(dá)收聽者耳朵的聲壓 p可以表示為圖2所示的表達(dá)式(1)。在圖2所示的表達(dá)式(1)中，當(dāng)注意噪聲N時(shí)，可以明白，噪聲N被衰減到1/(l+ADHMp)。然而，為了 由圖2所示的表達(dá)式(1)表示的系統(tǒng)作為噪聲消除機(jī)構(gòu)在噪聲被減少而 不振蕩的頻帶中穩(wěn)定地操作， 一般需要滿足圖2所示的表達(dá)式(2)。
在此反饋系統(tǒng)中，在滿足圖2中的表達(dá)式(2)時(shí)，設(shè)計(jì)者考慮到人 聲特性來設(shè)計(jì)濾波器。在許多情況中，對考慮人聲特性的濾波器設(shè)計(jì)的評 估由設(shè)計(jì)者自身來執(zhí)行。許多反饋型噪聲消除耳機(jī)已被開發(fā)并出售，并且 可以說在市場上可被廣泛獲得。
接下來，將描述耳機(jī)在具有上述噪聲消除功能的反饋型噪聲消除系統(tǒng) (圖3所示)中再現(xiàn)聲音的情況。
圖3所示的從外部輸入的聲音S是假設(shè)要被耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)器再現(xiàn)的聲音 信號(hào)的總稱，例如，來自音樂回放裝置的音樂信號(hào)、由外殼外面的麥克風(fēng) 收集的聲音信號(hào)(例如，當(dāng)系統(tǒng)被用作助聽器功能時(shí))以及經(jīng)由諸如電話 通信之類的通信的聲音信號(hào)(例如，當(dāng)系統(tǒng)被用作耳機(jī)時(shí))。
當(dāng)注意到圖2中的表達(dá)式(1)中的輸入聲音S時(shí)，均衡器16的傳輸 函數(shù)E可以表示為圖2中的表達(dá)式(3)。當(dāng)還注意到圖2中的表達(dá)式 (3)中的均衡器16的傳輸函數(shù)時(shí)，圖3所示的噪聲消除系統(tǒng)的輸出聲音 P可以表示為圖2所示的表達(dá)式(4)。
如上所述，字符H表示從驅(qū)動(dòng)器15到麥克風(fēng)111 (耳朵)的傳輸函 數(shù)，并且字符A和D分別表示功率放大器14和驅(qū)動(dòng)器15的傳輸函數(shù)。因 此，可以明白，當(dāng)麥克風(fēng)111的位置非常接近耳朵的位置時(shí)，與沒有噪聲 減少功能的典型耳機(jī)的特性類似的特性被獲得。在此情況中的均衡器16 的傳輸特性E基本上等于沿著頻率軸觀察到的開環(huán)特性。
如上所述，在反饋型噪聲消除系統(tǒng)中，F(xiàn)B濾波器電路12從由布置在 耳機(jī)外殼HP中的麥克風(fēng)111收集到的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))生成噪聲消 除信號(hào)。噪聲消除信號(hào)被與經(jīng)由均衡器16提供來的輸入聲音S組合，以 使得耳機(jī)外殼HP中的噪聲被消除。
如上所述，在圖1和3所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)中，麥克風(fēng)111和 揚(yáng)聲器152被布置在耳機(jī)外殼HP中。因此，在反饋型噪聲消除系統(tǒng)中， 聲反饋可以發(fā)生。因此，根據(jù)第一實(shí)施例的反饋型噪聲消除系統(tǒng)包括聲反
12饋檢測/控制部件17，如圖3所示。
如上所述，聲反饋檢測/控制部件17基于由麥克風(fēng)111收集的并經(jīng)麥 克風(fēng)放大器112放大的噪聲信號(hào)來判斷聲反饋是否發(fā)生。當(dāng)聲反饋發(fā)生
時(shí)，聲反饋檢測/控制部件17控制FB濾波器電路12來調(diào)節(jié)從麥克風(fēng)放大 器112輸出的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))的增益和/或相位，從而抑制聲反饋的 發(fā)生。
下面描述設(shè)置在圖3所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制 部件17的配置示例和操作。圖4是圖示出設(shè)置在圖3所示的反饋型噪聲消 除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制部件n的配置示例的框圖。
如圖4所示，聲反饋檢測/控制部件17包括電平檢査部件171、帶通 濾波器(BPF) 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)，電平檢查部件173 (1) 、 173 (2)和173 (3)，以及確定和控制部件174。
電平檢查部件171檢測輸入給它的麥克風(fēng)輸入信號(hào)G的信號(hào)電平，將 檢測到的信號(hào)電平發(fā)送到確定和控制部件174，并且直接將麥克風(fēng)輸入信 號(hào)G提供給后續(xù)的BPF 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)。
提供給電平檢查部件171的麥克風(fēng)輸入信號(hào)G是由麥克風(fēng)111收集并 經(jīng)麥克風(fēng)放大器112放大的噪聲信號(hào)。即，提供給電平檢査部件171的麥 克風(fēng)輸入信號(hào)G是包括麥克風(fēng)111可收集的、不受頻帶限制等的所有頻帶 中的聲音信號(hào)的全頻帶信號(hào)(all-band signal)。
因此，這里將由麥克風(fēng)111收集的包括全頻帶聲音信號(hào)的麥克風(fēng)輸入 信號(hào)稱作"全頻帶信號(hào)G"。
BPF 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)的每個(gè)從自電平檢査部件171提 供來的全頻帶信號(hào)G提取預(yù)定中心頻率處的具有預(yù)定帶寬的聲音信號(hào)。
BPF 172 (1)提取例如13 Hz中心頻率處具有數(shù)赫茲帶寬的頻帶中的 聲音信號(hào)。BPF 172 (2)提取例如1300 Hz中心頻率處具有數(shù)十赫茲帶寬 的頻帶中的聲音信號(hào)。BPF 172 (3)提取例如5000 Hz中心頻率處具有數(shù) 十赫茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。以這種方式，BPF 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)提取具有彼此不同的帶寬的聲音信號(hào)。
BPF 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)使用的中心頻率和帶寬是預(yù)定 的。具體地，所希望的噪聲消除系統(tǒng)被配置并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，以使得根據(jù)音頻 機(jī)制在噪聲消除系統(tǒng)中可能發(fā)生聲反饋的頻帶被挑選出來?；陬l帶挑選 結(jié)果，來設(shè)置BPF172 (1) 、 172 (2)和172 (3)的中心頻率和帶寬。
因此，在意圖得到的連接有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)(音頻系 統(tǒng))中，目標(biāo)被窄化到可能發(fā)生聲反饋的頻帶，并且用于檢測(提取)聲 反饋頻率的BPF (帶通濾波器)被用來過濾全頻帶信號(hào)G (其作為麥克風(fēng) 輸入信號(hào))。
預(yù)定頻帶中的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))，由BPF 172 (1) 、 172 (2)和 172 (3)提取的聲音信號(hào)被提供給對應(yīng)的電平檢査部件173 (1) 、 173 (2)和173 (3)。
響應(yīng)于從BPF 172 (1)提供來的頻帶受限的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))， 電平檢査部件173 (1)檢測聲音信號(hào)的信號(hào)電平，并且將檢測到的信號(hào)電 平提供給確定和控制部件174。
類似地，響應(yīng)于從BPF 172 (2)提供來的頻帶受限的聲音信號(hào)(噪聲 信號(hào))，電平檢查部件173 (2)檢測聲音信號(hào)的信號(hào)電平，并且將檢測到 的信號(hào)電平提供給確定和控制部件174。
響應(yīng)于從BPF 172 (3)提供來的頻帶受限的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))， 電平檢査部件173 (3)檢測聲音信號(hào)的信號(hào)電平，并且將檢測到的信號(hào)電 平提供給確定和控制部件174。
因此，從電平檢查部件171所提供的全頻帶信號(hào)的信號(hào)電平和在可能 發(fā)生聲反饋的頻帶中的聲音信號(hào)的信號(hào)電平(后者信號(hào)電平從電平檢查部 件173 (1) 、 173 (2)和173 (3)提供來)被提供給確定和控制部件 174。
當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，聲反饋的音量占全頻帶信號(hào)G的較大比例。因此， 當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，正發(fā)生聲反饋的頻帶中的經(jīng)濾波的信號(hào)的幅度也變得較 大以便與全頻帶信號(hào)的幅度相對應(yīng)。
相反，當(dāng)未發(fā)生聲反饋時(shí)，經(jīng)濾波的信號(hào)的幅度與頻帶中它們的原始信號(hào)相對應(yīng)，因此遠(yuǎn)小于全頻帶信號(hào)的幅度。
基于從電平檢查部件171提供來的全頻帶信號(hào)的信號(hào)電平，確定和控
制部件174確定全頻帶最大值Max，其是全頻帶信號(hào)G的最大值。接下 來，根據(jù)所確定的全頻帶最大值Max，確定和控制部件174設(shè)置用作判斷 聲反饋是否發(fā)生的基準(zhǔn)的閾值Th。
更具體地，根據(jù)全頻帶最大值Max來確定閾值Th，以使得可能發(fā)生 聲反饋的頻帶中的信號(hào)具有比在未發(fā)生聲反饋的正常狀態(tài)中獲得的信號(hào)的 幅度稍大的值。例如，閾值Th被確定為具有為全頻帶最大值Max的百分 之兒十的值，或者為小于全頻帶最大值Max的數(shù)十分貝的值。
全頻帶最大值Max和閾值Th被調(diào)節(jié)以使得其最小值大于零(0)。即 使全頻帶信號(hào)具有零值或更小值，至少閾值Th被設(shè)為大于O。這是為了防 止當(dāng)閾值Th較小時(shí)，不會(huì)引起聲反饋的噪聲信號(hào)被檢測為引起聲反饋的 信號(hào)的錯(cuò)誤檢測，如下所述。
確定和控制部件174基于所設(shè)置的閾值Th和被提取并從電平檢查部 件173 (1) 、 173 (2)和173 (3)提供來的帶內(nèi)噪聲信號(hào)，來判斷聲反 饋是否發(fā)生。
當(dāng)確定聲反饋發(fā)生時(shí)，確定和控制部件174使用控制信號(hào)CT來控制 FB濾波器電路12，以便對聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))執(zhí)行處理，由此破壞振 蕩條件，從而防止聲反饋。更具體地，執(zhí)行操作以使得通過減小要處理的 聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))的增益、位移噪聲信號(hào)的相位或執(zhí)行這兩種操作來 破壞振蕩條件。
在第一實(shí)施例的情況中，如上參考圖4所述的，可能發(fā)生聲反饋的三 個(gè)頻帶中，具體地，具有13 Hz中心頻率的頻帶中、具有1300 Hz中心頻 率的頻帶中以及具有5000 Hz中心頻率的頻帶中的噪聲信號(hào)被提取出來。
因此，當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，可以標(biāo)識(shí)聲反饋發(fā)生在哪個(gè)頻帶中。因此， 可以對所標(biāo)識(shí)的頻帶中的噪聲信號(hào)執(zhí)行增益和/或相位調(diào)節(jié)。
接下來，將描述用于判斷聲反饋是否發(fā)生的具體方法。當(dāng)聲音信號(hào)系 統(tǒng)形成反饋環(huán)時(shí)(例如，當(dāng)由麥克風(fēng)收集并隨后從揚(yáng)聲器輸出的聲音被該 麥克風(fēng)收集時(shí))，由于聲音信號(hào)系統(tǒng)中振蕩的發(fā)生而使聲反饋發(fā)生。由于聲音信號(hào)系統(tǒng)中的這種振蕩現(xiàn)象而使聲反饋發(fā)生，因此，當(dāng)聲反 饋發(fā)生時(shí)觀察到的聲音信號(hào)(聲反饋信號(hào))像正弦波一樣周期性地變化。
因此，當(dāng)電平檢查部件173 (1) 、 173 (2)禾n 173 (3)的信號(hào)電平 的波形具有類似于正弦波的波形的且具有超過所設(shè)置閾值Th的周期性波 形時(shí)，確定和控制部件174確定聲反饋正在發(fā)生。
圖5圖示出了用于判斷是否正在發(fā)生聲反饋的方法。在圖5中，水平 軸表示時(shí)間而垂直軸表示信號(hào)幅度。經(jīng)由麥克風(fēng)收集的全頻帶信號(hào)(麥克 風(fēng)輸入信號(hào)) 一般具有復(fù)雜的波形。然而，聲反饋信號(hào)是周期性的，因 此，為了使圖示容易并使描述簡化，由麥克風(fēng)lll收集的全頻帶信號(hào)G在 圖5中被示為具有周期性波形。
由圖5中的細(xì)實(shí)線所示的波形表示由麥克風(fēng)111收集的全頻帶信號(hào) (源麥克風(fēng)輸入信號(hào))G。由圖5中的粗線所示的波形表示全頻帶信號(hào)G 的全頻帶最大值Max的波形。
可以簡單地通過連接全頻帶信號(hào)G的峰值點(diǎn)來確定全頻帶最大值Max 的波形。還可以通過適當(dāng)方法來確定全頻帶最大值Max的波形，例如將全 頻帶信號(hào)G的最大峰值用作最大值Max或者將全頻帶信號(hào)G的峰值的平 均值用作最大值Max。
如圖5所示，基于全頻帶最大值Max來設(shè)置用來判斷是否正在發(fā)生聲 反饋的閾值Th。如上所述，閾值Th是基于全頻帶最大值Max而設(shè)置的， 以使得具有例如為全頻帶最大值Max的百分之幾十的值。
例如，當(dāng)由BPF 172 (1)提取并濾波的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào)) 的幅度小于或等于閾值Th時(shí)，如圖5中的點(diǎn)劃線指示的波形a所示的， 則確定頻帶中未發(fā)生聲反饋。
相反，當(dāng)由BPF 172 (1)提取并濾波的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào)) 的幅度大于閾值Th時(shí)，如圖5中的虛線指示的波形b所示的，則確定頻 帶中正在發(fā)生聲反饋。
對于由BPF 172 (2)和BPF 172 (3)提取的帶內(nèi)噪聲信號(hào)，也對相 應(yīng)的頻帶中是否正在發(fā)生聲反饋進(jìn)行判斷，如由BPF 172 (1)提取的噪聲 信號(hào)的情況。
16如上所述的以及圖5所示的，即使當(dāng)全頻帶信號(hào)G具有0值或更小值
時(shí)，全頻帶最大值Max的最小值和閾值Th的最小值也被設(shè)置得大于0。 這是為了防止對聲反饋的錯(cuò)誤檢測。
在圖5中，對波形在幅度減小方向上改變時(shí)的過零點(diǎn)之間的波長的觀 察也使得能夠判斷經(jīng)濾波的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào))是否周期性改 變。不用說，布置也可以是使得基于峰值點(diǎn)的出現(xiàn)周期來對經(jīng)過濾的麥克 風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào))是否是周期性的進(jìn)行判斷。
以這種方式，閾值Th是基于來自麥克風(fēng)111的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪 聲信號(hào))的最大值Max來設(shè)置的。當(dāng)目標(biāo)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平的波形 是具有超過閾值Th的幅度的正弦曲線形的周期性波形時(shí)，可以確定正在 發(fā)生聲反饋。
具有圖4所示的配置的聲反饋檢測/控制部件17可由DSP (數(shù)字信號(hào) 處理器)、CPU (中央處理單元)等來實(shí)現(xiàn)。在這種情況中，圖4所示的 電平檢查部件171、 BPF 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)，電平檢查部件 173 (1) 、 173 (2)和173 (3)以及確定和控制部件174由程序?qū)崿F(xiàn)。
BPF 172 (1) 、 172 (2)禾Q 172 (3)例如由弱的無線沖擊響應(yīng) (IIR)濾波器實(shí)現(xiàn)。這種布置使得能夠在DSP或CPU沒有大量負(fù)荷的情 況下來實(shí)現(xiàn)參考圖4和圖5描述的聲反饋檢測和控制算法。
接下來將參考圖6所示的流程圖描述根據(jù)第一實(shí)施例的設(shè)置在噪聲消 除系統(tǒng)(上面參考圖4和圖5所述的)中的聲反饋檢測/控制部件17的操 作的具體示例。
圖6是圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的聲反饋檢測/控制部件17的具體示例 的流程圖。圖6所示的處理例如在根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)被供電 時(shí)被執(zhí)行。
在步驟S101中，聲反饋檢測/控制部件17檢測全頻帶信號(hào)G的信號(hào) 電平以及目標(biāo)頻帶中的濾波后信號(hào)的信號(hào)電平，并將檢測結(jié)果提供到確定 和控制部件174。為了實(shí)現(xiàn)步驟S101中的處理，電平檢查部件171、 BPF172 (1) 、 172 (2)和172 (3)以及電平檢査部件173 (1) 、 173 (2) 和173 (3)彼此協(xié)作工作。
在步驟S102，確定和控制部件174基于提供來的全頻帶信號(hào)G的信 號(hào)電平的波形來標(biāo)識(shí)全頻帶信號(hào)的最大值Max。接下來，在步驟103，基 于在步驟S102中標(biāo)識(shí)的最大值Max，確定和控制部件174設(shè)置用于判斷 聲反饋是否發(fā)生的閾值Th。
在步驟S104，確定和控制部件174將在步驟S103在設(shè)置的閾值Th與 從電平檢査部件173 (1) 、 173 (2)和173 (3)提供來的各個(gè)帶內(nèi)信號(hào) 的幅度進(jìn)行比較，并且還判斷帶內(nèi)信號(hào)是否是周期性的。
在步驟S105，基于在步驟S104中執(zhí)行的比較和判斷，確定和控制部 件174判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
更具體地，在步驟S105，當(dāng)即使由BPF提取的帶內(nèi)信號(hào)的任一個(gè)具 有大于閾值Th的幅度并周期性改變時(shí)，確定和控制部件174就判定正在 發(fā)生聲反饋。反之，當(dāng)由BPF提取的帶內(nèi)信號(hào)中沒有信號(hào)具有大于閾值 Th的幅度時(shí)，確定和控制部件174判定未發(fā)生聲反饋。
當(dāng)確定和控制部件174在步驟S105中的判斷處理中判定未發(fā)生聲反 饋時(shí)，則重復(fù)步驟SIOI以及其后續(xù)步驟中的處理。
當(dāng)確定和控制部件174在步驟S105中的判斷處理中判定正在發(fā)生聲 反饋時(shí)，處理前進(jìn)到步驟S106，在步驟S106中，確定和控制部件174啟 動(dòng)用于防止聲反饋的控制處理。
更具體地，在步驟S106中，確定和控制部件174執(zhí)行用于生成使得 FB濾波器電路12調(diào)節(jié)信號(hào)的增益和/或相位的控制信號(hào)CT并將控制信號(hào) CT提供給FB濾波器電路12的處理。此后，聲反饋檢測/控制部件17重復(fù) 步驟SIOI中的處理。
如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)分析作為由麥克風(fēng)111收 集的麥克風(fēng)輸入信號(hào)的全頻帶信號(hào)G，由此使得能夠精確且有效地判斷是 否正在發(fā)生聲反饋。
當(dāng)檢測到正在發(fā)生聲反饋時(shí)，噪聲消除系統(tǒng)還可以通過控制麥克風(fēng)輸 入信號(hào)的增益和/或相位來破壞振蕩條件，由此防止聲反饋。當(dāng)正在發(fā)生聲反饋時(shí)，根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)控制FB濾波 器電路12調(diào)節(jié)麥克風(fēng)輸入信號(hào)的增益和/或相位從而破壞振蕩條件，由此 防止聲反饋。然而，本發(fā)明不限于這種布置。
布置還可以是例如使得用于聲音信號(hào)的諸如延遲電路之類的相位控制 電路和/或增益控制電路被設(shè)置在麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大器部件11與驅(qū)動(dòng)器 15之間的部分并且被控制。不用說，可以僅設(shè)置增益控制電路和相位控制 電路中的 一個(gè)或者設(shè)置這兩種電路。
雖然上述根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制部件
17適于提取三個(gè)不同頻帶中的信號(hào)，然而本發(fā)明不限于此。
取決于音頻系統(tǒng)，可以發(fā)生聲反饋的頻帶數(shù)目可以是大于3的4、 5
等。在這種情況中，根據(jù)要提取的頻帶數(shù)目，可以增加BPF的數(shù)目以及接
收從BPF提供來的信號(hào)的電平檢查部件的數(shù)目。
當(dāng)可以發(fā)生聲反饋的頻帶數(shù)目被限于1或2時(shí)，BPF的數(shù)目以及接收
從BPF (或多個(gè))提供來的信號(hào)的電平檢查部件的數(shù)目也可以被減少以配
置聲反饋檢測/控制部件17。
第二實(shí)施例
在上述根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，僅麥克風(fēng)輸入信號(hào)被分析 以使得能夠判斷是否發(fā)生了聲反饋。然而，存在這樣的情況從外部提供 來的輸入信號(hào)(外部輸入信號(hào))S自身也可能是與聲反饋信號(hào)類似地周期 性改變的聲音信號(hào)。
例如，哨子(whistle)的聲音信號(hào)具有像聲反饋信號(hào)那樣周期性改變 的傾向。另外，由各種電子音樂器件生成并輸出的一些聲音信號(hào)也具有與 聲反饋信號(hào)類似地周期性改變的傾向。
因此，在上述根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，取決于外部輸入信 號(hào)S的特性，存在實(shí)際上沒有聲反饋發(fā)生時(shí)錯(cuò)誤地檢測到聲反饋的發(fā)生的 情況。
因此，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，外部輸入聲音信號(hào)S的特性也被考 慮來提高聲反饋的檢測精確度。圖7是圖示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的框圖。根據(jù)第 二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)也是反饋型噪聲消除系統(tǒng)，如第一實(shí)施例的情 況。
在圖7所示的根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，以與圖3所示的根
據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中相同的方式配置的部件用相同的標(biāo)號(hào)表 示，并且不給出對其的描述。
根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)也具有聲反饋檢測/控制部件18，其 不同于用在根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制部件 17。
第二實(shí)施例中的聲反饋檢測/控制部件18具有與第一實(shí)施例中的聲反 饋檢測/控制部件17的功能類似的功能。即，聲反饋檢測/控制部件18具 有用于檢測是否發(fā)生了聲反饋的功能。聲反饋檢測/控制部件18還具有如 下功能當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，控制FB濾波器電路12以停止聲反饋。
根據(jù)第二實(shí)施例，如圖7所示，從麥克風(fēng)放大器112提供來的麥克風(fēng) 輸入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G以及從均衡器16提供來的輸入信號(hào)(外部輸入 信號(hào))S被輸入聲反饋檢測/控制部件18。
第二實(shí)施例中的聲反饋檢測/控制部件18首先分析從麥克風(fēng)放大器 112提供來的全頻帶信號(hào)G，以由此判斷是否存在發(fā)生聲反饋的可能性。
另外，根據(jù)第二實(shí)施例的聲反饋檢測/控制部件18分析外部輸入信號(hào) S來判斷外部輸入信號(hào)S原本是否是周期性的，并且聲反饋檢測/控制部件 18還基于判斷結(jié)果判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
現(xiàn)在描述設(shè)置在圖7所示的反饋型噪聲消除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制 部件18的配置示例和操作。圖8是圖示出設(shè)置在圖7所示的反饋型噪聲消 除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制部件18的配置示例的框圖。
如圖8所示，第二實(shí)施例中的聲反饋檢測/控制部件18—般具有用于 全頻帶信號(hào)G的第一處理器81和用于外部輸入信號(hào)S的第二處理器82。
如圖8所示，用于全頻帶信號(hào)G的第一處理器81包括電平檢査部件811、 BPF 812 (1) 、 812 (2)和812 (3)，以及電平檢查部件813
(1) 、 813 (2)和813 (3)。這些部件實(shí)現(xiàn)了上面參考圖4描述的第一 實(shí)施例中的聲反饋檢測/控制部件17中的對應(yīng)部件的類似功能。
因此，電平檢査部件811檢測提供給它的麥克風(fēng)輸入信號(hào)G的信號(hào)電 平，將檢測到的信號(hào)電平發(fā)送給確定和控制部件83，并直接將麥克風(fēng)輸入 信號(hào)G提供給后續(xù)的BPF812 (1) 、 812 (2)和812 (3)。
被提供給電平檢查部件811的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G是由 麥克風(fēng)111收集并經(jīng)麥克風(fēng)放大器112放大的噪聲信號(hào)，并且包括可由麥 克風(fēng)111收集的所有頻帶中的聲音信號(hào)。
BPF 812 (1) 、 812 (2)和812 (3)的每個(gè)從電平檢查部件811所提 供來的全頻帶信號(hào)G中提取預(yù)定中心頻率處的具有預(yù)定帶寬的聲音信號(hào)。
在第二實(shí)施例中，BPF 812 (1)提取例如13 Hz中心頻率處具有數(shù)赫 茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。BPF 812 (2)提取例如1300 Hz中心頻率處 具有數(shù)十赫茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。BPF 812 (3)提取例如5000 Hz 中心頻率處具有數(shù)十赫茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。以這種方式，BPF 812 (1) 、 812 (2)和812 (3)提取具有彼此不同的帶寬的聲音信號(hào)。
在第二實(shí)施例中，用于BPF 812 (1) 、 812 (2)和812 (3)的中心 頻率和帶寬是預(yù)定的，如第一實(shí)施例的情況。
艮P，所希望的噪聲消除系統(tǒng)被配置并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，以使得根據(jù)音頻機(jī)制 在噪聲消除系統(tǒng)中可能發(fā)生聲反饋的頻帶被挑選出來?；陬l帶挑選結(jié) 果，來設(shè)置BPF812 (1) 、 812 (2)和812 (3)的中心頻率和帶寬。
因此，在使得適合于連接麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的所希望的音頻信號(hào)系統(tǒng) (音頻系統(tǒng))中，目標(biāo)被變窄到可能發(fā)生聲反饋的頻帶中，并且用于檢測 (提取)聲反饋頻率的BPF被用來對全頻帶信號(hào)G (其是麥克風(fēng)輸入信 號(hào))濾波。
預(yù)定頻帶中的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))，由BPF812 (1) 、 812 (2)和 812 (3)提取的聲音信號(hào)被提供給對應(yīng)的電平檢查部件813 (1) 、 813
(2) 和813 (3)。
當(dāng)接收到來自對應(yīng)的BPF 812 (1) 、 812 (2)和812 (3)的頻帶受限的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))時(shí)，電平檢查部件813 (1) 、 813 (2)禾n 813 (3)檢測聲音信號(hào)的信號(hào)電平。電平檢査部件813 (1) 、 813 (2)和 813 (3)將檢測到的信號(hào)電平提供給確定和控制部件83。
因此，從電平檢查部件811提供的全頻帶信號(hào)G的信號(hào)電平和全頻帶 信號(hào)G的在預(yù)定頻帶(其中可能發(fā)生聲反饋)中的聲音信號(hào)的信號(hào)電平 (后者信號(hào)電平是從電平檢査部件813 (1) 、 813 (2)禾n 813 (3)提供 的)被提供到確定和控制部件83。
另一方面，用于外部輸入信號(hào)S的第二處理器82對外部輸入信號(hào)S 執(zhí)行與由用于全頻帶信號(hào)G的第一處理器81執(zhí)行的處理類似的處理。
如圖8所示，用于外部輸入信號(hào)S的第二處理器82包括電平檢查部 件821、 BPF 822 (1) 、 822 (2)和822 (3)，以及電平檢查部件823 (1) 、 823 (2)和823 (3)。
電平檢査部件821檢測外部輸入信號(hào)S的信號(hào)電平，將檢測到的信號(hào) 電平發(fā)送給確定和控制部件83，并直接將外部輸入信號(hào)S提供給后續(xù)的 BPF822 (1) 、 822 (2)和822 (3)。
被提供給電平檢查部件821的外部輸入信號(hào)S是從外部提供到第一實(shí) 施例的噪聲消除系統(tǒng)并將由耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)器15再現(xiàn)的聲音信號(hào)。
更具體地，如上所述，外部輸入信號(hào)S可以是從音樂回放裝置輸出的 音樂信號(hào)、由布置在外殼外面的麥克風(fēng)收集的聲音信號(hào)(例如，當(dāng)系統(tǒng)用 作助聽器功能時(shí))，或者經(jīng)由諸如電話通信之類的通信的聲音信號(hào)(例 如，當(dāng)系統(tǒng)用作手機(jī)時(shí))。
BPF 822 (1) 、 822 (2)和822 (3)的每個(gè)從自電平檢查部件821提 供來的外部輸入信號(hào)S提取預(yù)定中心頻率處的具有預(yù)定帶寬的聲音信號(hào) (噪聲信號(hào))。
在本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中與被挑選作為可能發(fā)生聲反饋的頻帶的 頻率帶相對應(yīng)的中心頻率和帶寬也被設(shè)置用于BPF 822 (1) 、 822 (2)和 822 (3)。
因此，在第二實(shí)施例中，BPF 822 (1)也提取例如13 Hz中心頻率處 具有數(shù)赫茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。BPF 822 (2)提取例如1300 Hz中心頻率處具有數(shù)十赫茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。BPF 822 (3)提取例如 5000 Hz中心頻率處具有數(shù)十赫茲帶寬的頻帶中的聲音信號(hào)。
如在第二實(shí)施例的情況中所描述的，在使得適于連接麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器 的音頻系統(tǒng)中，目標(biāo)被變窄到可能發(fā)生聲反饋的頻帶中。此外，用于檢測 (提取)聲反饋頻率的BPF用來對從外部提供來的外部輸入信號(hào)S濾波。
預(yù)定頻帶中的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))，由BPF 822 (1) 、 822 (2)和
822 (3)提取的聲音信號(hào)被提供給對應(yīng)的電平檢査部件823 (1) 、 823
(2) 和823 (3)。
當(dāng)接收到來自對應(yīng)的BPF 822 (1) 、 822 (2)和822 (3)的頻帶受 限的聲音信號(hào)(噪聲信號(hào))時(shí)，電平檢查部件823 (1) 、 823 (2)和823
(3) 檢測聲音信號(hào)的信號(hào)電平。電平檢查部件823 (1) 、 823 (2)和
823 (3)隨后將檢測到的信號(hào)電平提供給確定和控制部件83。
因此，從電平檢査部件821提供來的外部輸入信號(hào)S的信號(hào)電平以及 外部輸入信號(hào)S的預(yù)定頻帶(其中可能發(fā)生聲反饋)中的聲音信號(hào)的信號(hào) 電平(后者信號(hào)電平是從電平檢查部件823 (1) 、 823 (2)和823 (3) 提供來的)被提供給確定和控制部件83。
根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)真的確定和控制部件83首先基于來 自用于全頻帶信號(hào)G的處理器81的信號(hào)判斷是否存在發(fā)生聲反饋的可能 性。
另外，基于從用于外部輸入信號(hào)S的處理器82提供來的信號(hào)，確定 和控制部件83判斷外部輸入信號(hào)S是否包含如聲反饋信號(hào)中的周期性信 號(hào)分量。
因此，當(dāng)基于來自用于外部輸入信號(hào)S的處理器82的信號(hào)判定出外 部輸入信號(hào)S原本是周期性的時(shí)，確定和控制部件83判定未沒有聲反饋 發(fā)生。以上述方式，提高了聲反饋檢測的精確度。
圖9A和9B是圖示出用于判斷是否發(fā)生了聲反饋的方法的示圖，判斷 是由根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制部件18進(jìn)行 的。
圖9A是圖示出作為麥克風(fēng)輸入信號(hào)的全頻帶信號(hào)G的信號(hào)波形的示圖，而圖9B是圖示出外部輸入信號(hào)S的信號(hào)波形的示圖。在圖9A和9B 中，水平軸表示時(shí)間而垂直軸表示信號(hào)幅度。
如上所述，聲音信號(hào)通常具有非常復(fù)雜的波形，而聲反饋信號(hào)具有周 期性波形。為了使圖示容易并使描述簡化，全頻帶信號(hào)G和外部輸入信號(hào) S在圖9A和9B中都被示為具有周期性波形。
圖9A示出了類似于第一實(shí)施例中的上述圖5的特性。即，由圖9A中 的細(xì)實(shí)線所示的波形表示由麥克風(fēng)111收集的全頻帶信號(hào)(源麥克風(fēng)輸入 信號(hào))G。由圖9A中的粗線所示的波形表示全頻帶信號(hào)G的全頻帶最大 值Max的波形。
可以簡單地通過連接全頻帶信號(hào)G的峰值點(diǎn)來確定全頻帶最大值Max 的波形，如上面在第一實(shí)施例中所描述的。還可以通過適當(dāng)方法來確定全 頻帶最大值Max的波形，例如將全頻帶信號(hào)G的最大峰值用作最大值 Max或者將全頻帶信號(hào)G的峰值的平均值用作最大值Max。
如圖9A所示，基于全頻帶最大值Max來設(shè)置用來判斷聲反饋是否發(fā) 生的閾值Th。閾值Th是基于全頻帶最大值Max而設(shè)置的，以使得具有例 如全頻帶最大值Max的百分之幾十。
例如，當(dāng)由BPF812 (1)提取并濾波的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào)) 的幅度小于或等于閾值Th時(shí)，如圖9A中的點(diǎn)劃線指示的波形a所示的， 則確定頻帶中未發(fā)生聲反饋。
相反，當(dāng)由BPF812 (1)提取并濾波的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào)) 是幅度大于閾值Th的周期性信號(hào)時(shí)，如圖9A中的虛線指示的波形b所示 的，則確定存在聲反饋發(fā)生在頻帶中的可能性。即，在此階段中，這仍然 只是聲反饋發(fā)生的一種可能性，因此，還不確定實(shí)際上發(fā)生了聲反饋。
對于由BPF 812 (2)和BPF 812 (3)提取的帶內(nèi)噪聲信號(hào)，也對相 應(yīng)的頻帶中是否發(fā)生了聲反饋進(jìn)行判斷，如由BPF812 (1)提取的噪聲信 號(hào)的情況。
在第二實(shí)施例中，如圖9A所示，即使當(dāng)全頻帶信號(hào)G具有0值或更 小值時(shí)，全頻帶最大值Max的最小值和閾值Th的最小值也被設(shè)置得大于 0，如上面參考圖5所述的第一實(shí)施例。這是為了防止對聲反饋的錯(cuò)誤檢在第二實(shí)施例中，例如，對過零點(diǎn)之間的波長的觀察也使得能夠判斷 經(jīng)濾波的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信號(hào))是否周期性改變。不用說，布置也 可以是使得基于峰值點(diǎn)的出現(xiàn)周期來對經(jīng)過濾的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(噪聲信 號(hào))是否是周期性的進(jìn)行判斷。
在根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，如上所述，外部輸入信號(hào)S也 被考慮來判斷是否發(fā)生了聲反饋。
如上所述，圖9B是示出外部輸入信號(hào)S的信號(hào)波形的示圖。由圖9B
中的細(xì)實(shí)線所示的波形表示從例如音樂回放裝置等提供來的外部輸入信號(hào)s。
例如，當(dāng)由BPF 822 (1)濾波并提取的外部輸入信號(hào)的幅度基本上等 于原始外部輸入信號(hào)S的幅度時(shí)，如由圖9B中點(diǎn)劃線指示的波形c所示 的，則判定不存在發(fā)生聲反饋的可能性。
艮口，當(dāng)經(jīng)BPF 822 (1)濾波后的信號(hào)具有基本上與原始的外部輸入信 號(hào)S的幅度相等的幅度時(shí)，可以確定經(jīng)BPF 822 (1)濾波后的信號(hào)不同于 引起聲反饋的信號(hào)，這是因?yàn)樵嫉耐獠枯斎胄盘?hào)S本身是周期性的。
例如，當(dāng)由BPF 822 (1)濾波并提取的外部輸入信號(hào)的幅度遠(yuǎn)小于原 始外部輸入信號(hào)S的幅度時(shí)，如由圖9B中虛線指示的波形d所示的，則 根據(jù)全頻帶信號(hào)G的分析結(jié)果來判斷存在/不存在聲反饋。
當(dāng)經(jīng)濾波的外部輸入信號(hào)的幅度遠(yuǎn)小于原始外部輸入信號(hào)S的幅度 時(shí)，如在由圖9B中虛線指示的波形d中，則可以判定原始外部輸入信號(hào)S 不是周期性的。
對于由BPF 822 (2)和822 (3)提取的帶內(nèi)輸入信號(hào)，如在由BPF 822 (1)提取的外部輸入信號(hào)的情況中那樣，來對是否存在在相應(yīng)頻帶中 發(fā)生聲反饋的可能性進(jìn)行判斷。
如上所述，外部輸入信號(hào)S在目標(biāo)頻帶中被濾波，經(jīng)濾波的信號(hào)波形 的幅度與原始外部輸入信號(hào)S的信號(hào)波形的幅度被彼此相比較，由此使得 能夠判斷外部輸入信號(hào)是引起聲反饋的信號(hào)還是原始外部輸入信號(hào)。利用 這種布置，可以更精確地判斷是否發(fā)生了聲反饋。經(jīng)BPF 822 (1) 、 822 (2)和822 (3)濾波的信號(hào)的幅度與外部輸 入信號(hào)S的幅度之間的比較使得能夠判斷外部輸入信號(hào)S自身是否包含類 似于聲反饋的信號(hào)分量的周期性信號(hào)分量。然而，本發(fā)明不限于這種布 置。
如在要處理全頻帶信號(hào)G的情況中那樣，外部輸入信號(hào)S的最大值被 確定并用作基準(zhǔn)。例如，當(dāng)經(jīng)濾波的信號(hào)具有為外部輸入信號(hào)S的最大值 的80%或更大的幅度時(shí)，則判定外部輸入信號(hào)S本身是周期性的。
而且，例如，當(dāng)經(jīng)濾波的信號(hào)具有低于外部輸入信號(hào)S的80%的幅度 時(shí)，則判定外部輸入信號(hào)S本身不具有可以被誤當(dāng)作聲反饋的周期性。
如上所述，不用說，可以基于外部輸入信號(hào)S的最大值和外部輸入信 號(hào)S的經(jīng)濾波的信號(hào)來對外部輸入信號(hào)S是否是周期性信號(hào)進(jìn)行判斷。
接下來將參考圖10所示的流程圖描述設(shè)置在根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲 消除系統(tǒng)(上面參考圖8和9所述的)中的聲反饋檢測/控制部件18的操 作的具體示例。
圖10是圖示出根據(jù)第二實(shí)施例的聲反饋檢測/控制部件18的操作的具 體示例的流程圖。圖10所示的處理例如在根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系 統(tǒng)被供電時(shí)被執(zhí)行。
在步驟S201中，聲反饋檢測/控制部件18檢測全頻帶信號(hào)G的信號(hào) 電平和全頻帶信號(hào)G的目標(biāo)頻帶中的經(jīng)過濾信號(hào)的信號(hào)電平，并且將檢測 結(jié)果提供給確定和控制部件83。為了實(shí)現(xiàn)步驟S201中的處理，電平檢查 部件811、 BPF 812 (1) 、 812 (2)和812 (3)以及電平檢査部件813 (1) 、 813 (2)和813 (3)彼此協(xié)同工作。
在步驟S202，確定和控制部件83基于提供來的全頻帶信號(hào)G的信號(hào) 電平的波形標(biāo)識(shí)全頻帶信號(hào)的最大值Max。接下來，在步驟S203中，確 定和控制部件83基于在步驟S202中標(biāo)識(shí)的最大值Max設(shè)置用于判斷是否 發(fā)生聲反饋的閾值Th。
在步驟S204，與上述步驟S201到S203中的處理并行地，聲反饋檢測
26/控制部件18檢測外部輸入信號(hào)S的信號(hào)電平以及外部輸入信號(hào)S的各個(gè) 目標(biāo)頻帶中的經(jīng)濾波信號(hào)的信號(hào)電平，并且將檢測結(jié)果提供給確定和控制
部件83。為了實(shí)現(xiàn)歩驟S204中的處理，電平檢査部件821、 BPF 822 (1) 、 822 (2)和822 (3)以及電平檢查部件823 (1) 、 823 (2)和 823 (3)彼此協(xié)同工作。
在步驟S205中，確定和控制部件83基于對全頻帶信號(hào)G的分析判斷 是否存在發(fā)生聲反饋的可能性，并且還基于對外部輸入信號(hào)S的分析檢査 外部輸入信號(hào)S是否具有周期性分量(元素)。
具體地，在步驟S205中，確定和控制部件83執(zhí)行用于將在步驟S203 中設(shè)置的閾值Th與全頻帶信號(hào)G的預(yù)定頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平(信號(hào) 電平是在步驟S201中檢測到并從電平檢査部件813 (1) 、 813 (2)和 813 (3)提供來的)相比較的處理，并且還判斷各個(gè)帶內(nèi)信號(hào)是否是周期 性的。
另外，在歩驟S205中，確定和控制部件83將在步驟S204中檢測到 的外部輸入信號(hào)S的信號(hào)電平與外部輸入信號(hào)S的預(yù)定頻帶中的信號(hào)的信 號(hào)電平(信號(hào)電平是由電平檢查部件823 (1) 、 823 (2)和823 (3)檢 測到的)相比較，由此檢査外部輸入信號(hào)S自身是否具有周期性分量(周 期性質(zhì))。
在步驟S206，基于在步驟S205中獲得的判斷結(jié)果和檢查結(jié)果，確定 和控制部件83判斷是否發(fā)生了聲反饋。
在步驟S206中由確定和控制部件83執(zhí)行的判斷處理包括如下判斷。 即，如上參考圖9A和9B所述的，確定和控制部件83首先判斷全頻帶信 號(hào)G的經(jīng)濾波信號(hào)的幅度是否大于基于全頻帶信號(hào)G的最大值Max確定 的閾值Th，以及經(jīng)濾波的信號(hào)是否是周期性信號(hào)。
在此情況中，當(dāng)全頻帶信號(hào)G的經(jīng)濾波信號(hào)的幅度大于閾值Th并且 經(jīng)濾波的信號(hào)是周期性信號(hào)時(shí)，確定和控制部件83還判斷外部輸入信號(hào)S 是否是周期性信號(hào)。
當(dāng)判定全頻帶信號(hào)G的經(jīng)濾波信號(hào)的幅度大于閾值Th，經(jīng)濾波信號(hào) 是周期性信號(hào)，并且外部輸入信號(hào)S不是周期性信號(hào)時(shí)，確定和控制部件83判定發(fā)生了聲反饋。
否則，確定和控制部件83判定未發(fā)生聲反饋。例如，當(dāng)全頻帶信號(hào)
G的經(jīng)濾波信號(hào)的幅度大于閾值Th，經(jīng)濾波信號(hào)是周期性信號(hào)，并且外部 輸入信號(hào)S不是周期性信號(hào)時(shí)，確定和控制部件83判定未發(fā)生聲反饋。
當(dāng)確定和控制部件83在步驟S206的判斷處理中判定未發(fā)生聲反饋 時(shí)，重復(fù)步驟S201及其后續(xù)步驟中的處理。
當(dāng)確定和控制部件83在步驟S206的判斷處理中判定發(fā)生了聲反饋 時(shí)，處理前進(jìn)到步驟S207，在步驟S207中，確定和控制部件83啟動(dòng)用于 防止聲反饋的控制處理。
更具體地，在步驟S207中，確定和控制部件83執(zhí)行用于生成使得 FB濾波器電路12調(diào)節(jié)信號(hào)的增益和/或相位的控制信號(hào)CT以及用于將控 制信號(hào)CT提供給FB濾波器電路12的處理。此后，聲反饋檢測/控制部件 18重復(fù)步驟S201中的處理。
如上所述，根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)可以通過不僅考慮全頻帶 信號(hào)G (由麥克風(fēng)111收集的麥克風(fēng)輸入信號(hào))而且考慮外部輸入信號(hào)S 來更精確地判斷是否發(fā)生了聲反饋。
當(dāng)檢測到聲反饋發(fā)生時(shí)，噪聲消除系統(tǒng)可以通過控制麥克風(fēng)輸入信號(hào) 的增益和/或相位來破壞振蕩條件，由此防止聲反饋。
當(dāng)聲反饋發(fā)生時(shí)，根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)還控制FB濾波器 電路12調(diào)節(jié)麥克風(fēng)輸入信號(hào)的增益和/或相位，以破壞振蕩條件，由此防 止聲反饋。然而，本發(fā)明不限于這種布置。
在根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，布置還可以是使得用于聲音信 號(hào)的諸如延遲電路之類的增益控制電路和/或相位控制電路被設(shè)置在麥克風(fēng) 和麥克風(fēng)放大器部件ll和驅(qū)動(dòng)器15之間的部分，并且被控制。不用說， 可以只設(shè)置增益控制電路和相位控制電路之一或者設(shè)置這些電路中的兩 者。
如在根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除 系統(tǒng)中的聲反饋檢測/控制部件18適于提取三個(gè)不同頻帶中的信號(hào)。然 而，本發(fā)明不限于這種布置。取決于音頻系統(tǒng)，可以發(fā)送聲反饋的頻帶數(shù)目可以是大于3的4、 5
等。在這種情況中，根據(jù)要提取的頻帶數(shù)目，可以增加BPF的數(shù)目以及接 收從BPF提供來的信號(hào)的電平檢査部件的數(shù)目(BPF和電平檢査部件包括 在聲反饋檢測/控制部件18中)。
當(dāng)可以發(fā)生聲反饋的頻帶數(shù)目被限于1或2時(shí)，BPF的數(shù)目以及接收 從BPF (或多個(gè))提供來的信號(hào)的電平檢査部件的數(shù)目也可以被減少以配 置聲反饋檢測/控制部件18。
雖然第一和第二實(shí)施例中的描述給出了本發(fā)明應(yīng)用到反饋型噪聲消除 系統(tǒng)中的示例，然而，本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還可以應(yīng)用到前饋型噪聲 消除系統(tǒng)。
這是因?yàn)榍梆佇驮肼曄到y(tǒng)可以具有這樣的聲音信號(hào)系統(tǒng)，其中， 麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器被連接，并且由此可以形成從揚(yáng)聲器輸出的聲音被麥克風(fēng) 收集的反饋環(huán)?，F(xiàn)在將描述本發(fā)明被應(yīng)用到前饋型噪聲消除系統(tǒng)的示例。
接下來，將描述前饋型噪聲消除系統(tǒng)。
圖11是示出當(dāng)耳機(jī)系統(tǒng)被放在用戶頭部(用戶(收聽者)頭部)HD 上時(shí)的使用了前饋型噪聲消除系統(tǒng)的耳機(jī)的右聲道側(cè)的配置的示圖。
圖12圖示出了表示前饋型噪聲消除系統(tǒng)的特性的計(jì)算表達(dá)式，并且 圖13是示出前饋型噪聲消除系統(tǒng)的整體配置的框圖。
在前饋型系統(tǒng)中，麥克風(fēng)211基本上被布置在耳機(jī)外殼HP的外面， 如圖11所示。適當(dāng)?shù)臑V波被施加到麥克風(fēng)211收集的噪聲，并且耳機(jī)外 殼HP中的驅(qū)動(dòng)器25 (圖13所示)再現(xiàn)得出的信號(hào)從而消除臨近耳朵的 位置處的噪聲。
圖11中的字符N表示外部噪聲源。字符P表示到達(dá)收聽者耳朵的聲 壓(輸出聲音)。起源于噪聲源N的噪聲進(jìn)入耳機(jī)外殼HP的主要原因與 結(jié)合上述反饋型噪聲消除系統(tǒng)描述的相同。在具有圖11所示的配置的前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，麥克風(fēng)211被布
置在耳機(jī)外殼HP的外部并且揚(yáng)聲器252被布置在耳機(jī)外殼HP的內(nèi)部。
與上述第一和第二實(shí)施例中的反饋型噪聲消除系統(tǒng)相比，聲反饋發(fā)生
的可能性較低。然而，前饋型噪聲消除系統(tǒng)具有在耳機(jī)外殼HP從用戶頭 部被移除時(shí)可以發(fā)生聲反饋的可能性。
另外，當(dāng)從耳機(jī)外殼HP中的揚(yáng)聲器252輸出的聲音泄露到外殼HP 的外部或者當(dāng)從揚(yáng)聲器252輸出的振動(dòng)傳播到麥克風(fēng)211時(shí)，聲反饋可能 發(fā)生。
因此，將本發(fā)明應(yīng)用到前饋型噪聲消除系統(tǒng)也使得能夠抑制聲反饋的 發(fā)生。
現(xiàn)在將參考圖12所示的表達(dá)式和圖13所示的框圖更詳細(xì)地描述前饋 型噪聲消除系統(tǒng)。圖13所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)包括麥克風(fēng)和麥克風(fēng) 放大器部件21，其具有麥克風(fēng)211和麥克風(fēng)放大器212。
該噪聲消除系統(tǒng)還包括被設(shè)計(jì)用于前饋控制的濾波器電路(在下文中 稱作"FF濾波器電路")22、組合部件23、功率放大器24以及驅(qū)動(dòng)器 25。驅(qū)動(dòng)器25具有驅(qū)動(dòng)電路251和揚(yáng)聲器252。
在圖13所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，塊中所示的字符A、 D、 M分 別表示功率放大器24、驅(qū)動(dòng)器25以及麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大器部件21的傳 輸函數(shù)。
在圖13中，字符N表示外部噪聲源而字符P指示到達(dá)收聽者耳朵的 聲壓(輸出聲音)。在圖13中，字符F表示從外部噪聲源N的位置到耳 朵位置CP的傳輸函數(shù)(噪聲源和消除點(diǎn)之間的傳輸函數(shù))。
在圖13中，字符F表示從噪聲源N到麥克風(fēng)211的傳輸函數(shù)(噪聲 源和麥克風(fēng)之間的傳輸函數(shù))。而且，字符H表示從驅(qū)動(dòng)器25到消除點(diǎn) (耳朵位置)的傳輸函數(shù)(驅(qū)動(dòng)器和消除點(diǎn)之間的傳輸函數(shù))。
當(dāng)用作前饋型噪聲消除系統(tǒng)的核心的FF濾波器電路22的傳輸函數(shù)用-oc表示時(shí)，到達(dá)收聽者耳朵的聲壓P (輸出聲音)可以被給出為圖12所示 的表達(dá)式(1)。
當(dāng)考慮理想狀態(tài)時(shí)，噪聲源N和消除點(diǎn)CP之間的傳輸函數(shù)F可以被
30給出為圖12所示的表達(dá)式(2)。將圖12的表達(dá)式(2)帶入圖12的表達(dá)
式(1)消除了第一項(xiàng)和第二項(xiàng)。
結(jié)果，在圖13所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，輸出聲音P可以被給 出為圖12中的表達(dá)式(3)。如從圖12中的表達(dá)式(3)可以明白的，噪 聲被消除并且只有音樂信號(hào)(或要收聽的聲音信號(hào)等)保留，以使得與通 過典型耳機(jī)操作獲得的聲音類似的聲音可以被收聽。
然而，實(shí)際上，難以實(shí)現(xiàn)具有完全滿足圖12所示的表達(dá)式(2)的傳 輸函數(shù)的全部濾波器配置。具體地，例如，取決于各個(gè)人的耳朵的形狀會(huì) 變化，并且耳機(jī)放置狀態(tài)也會(huì)變化，因此，個(gè)人之間的差別較大。
例如取決于噪聲的位置和麥克風(fēng)的位置，特性也會(huì)變化。鑒于上述原 因，有源噪聲消除處理一般不對中高頻率執(zhí)行，并且耳機(jī)外殼用來提供無 源聲音屏蔽。
圖12中的表達(dá)式(2)意味著(如從其可清楚的)從噪聲源N到耳朵 位置的傳輸函數(shù)a是通過包括傳輸函數(shù)的電子電路來模擬的。
在該反饋系統(tǒng)中，在滿足圖12中的表達(dá)式(2)的同時(shí)，設(shè)計(jì)者考慮 到人聲特性設(shè)計(jì)了濾波器?？紤]到人聲特性的濾波器設(shè)計(jì)在許多情況中是 由設(shè)計(jì)者自身來評估的。許多前饋型噪聲消除系統(tǒng)已被設(shè)計(jì)并出售，并且 可以說可在市場上可被廣泛獲得。
圖11和13所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)中的消除點(diǎn)CP可以被設(shè)置在 如圖11所示的收聽者的任意耳朵位置，而不像圖1所示的反饋型噪聲消 除系統(tǒng)。
然而， 一般地，傳輸函數(shù)a是固定的，并且在設(shè)計(jì)階段，針對某種類 型的目標(biāo)特性而執(zhí)行了粗略估計(jì)。而且，由于耳朵形狀隨著各個(gè)收聽者而 變化，因此存在如下情況未獲得足夠的噪聲消除效果，噪聲分量以非反 相形式被相加，或者產(chǎn)生了異常聲音。
鑒于上述原因， 一般地，前饋系統(tǒng)由于振蕩的可能性低而是高度穩(wěn)定 的，但是難以提供足夠量的衰減。另一方面，在反饋系統(tǒng)中，可以預(yù)期大 量衰減，但是相反，應(yīng)當(dāng)注意系統(tǒng)的穩(wěn)定性。即，反饋系統(tǒng)和前饋系統(tǒng)具 有各自不同的特性。如上所述，上面參考圖11至13描述的前饋型噪聲消除系統(tǒng)也可以具 有連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)。
因此，前饋型噪聲消除系統(tǒng)也具有引起聲反饋的可能性，盡管與反饋 型噪聲消除系統(tǒng)相比其是穩(wěn)定的，如上所述。因此，如圖13所示，前饋
型噪聲消除系統(tǒng)也具有聲反饋檢測/控制部件26。
聲反饋檢測/控制部件26具有與上面參考圖4描述的用于第一實(shí)施例 中的反饋型噪聲消除系統(tǒng)的聲反饋檢測/控制部件17的配置類似的配置。
在此示例中的聲反饋檢測/控制部件26的情況中，基于來自麥克風(fēng)放 大器212的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G的信號(hào)電平，也確定了最大 值Max并且設(shè)置了閾值Th，如上參考圖4至6所述。
聲反饋檢測/控制部件26隨后從全頻帶信號(hào)G中檢測在噪聲消除系統(tǒng) 中聲反饋發(fā)生的可能性高的目標(biāo)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平。
然后，聲反饋檢測/控制部件26將閾值Th與目標(biāo)頻帶中的信號(hào)的幅度 相比較，并且還在考慮目標(biāo)頻帶中的信號(hào)是否是周期性的情況下判斷是否 發(fā)生了聲反饋。
當(dāng)確定發(fā)生了聲反饋時(shí)，聲反饋檢測/控制部件26控制FF濾波器電路 22來控制麥克風(fēng)輸入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G的增益和/或相位，以破壞振 蕩條件，從而防止聲反饋。
如上所述，在前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，由麥克風(fēng)211收集的麥克風(fēng)輸 入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G被分析來判斷聲反饋是否發(fā)生，從而使得能夠抑 制聲反饋。
圖14是示出前饋型噪聲消除系統(tǒng)的配置示例的示圖。如圖14所示， 也考慮了外部輸入信號(hào)S的聲反饋檢測/控制部件28也被設(shè)置以便更精確 地判斷是否發(fā)生了聲反饋。
在圖14中，與圖13所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)中的部件類似的配置
的部件用相同的標(biāo)號(hào)來表示，并且省略對其的詳細(xì)描述。
在圖14所示的前饋型噪聲消除系統(tǒng)的情況中，輸入信號(hào)S從外部經(jīng) 由均衡器27被提供給組合部件23。均衡器27的塊中的字符E表示均衡器 27的傳輸函數(shù)，該傳輸函數(shù)被乘以要收聽的音樂的外部輸入信號(hào)S (例如音樂信號(hào))。
如圖14所示，來自麥克風(fēng)放大器212的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(全頻帶信
號(hào))G和外部輸入信號(hào)S被提供給聲反饋檢測/控制部件28。在此示例中 的聲反饋檢測/控制部件28具有與上面參考圖8至10描述的第二實(shí)施例的 聲反饋檢測/控制部件18的配置類似的配置，并且以相同的方式工作。
艮口，在此示例中的聲反饋檢測/控制部件28的情況中，基于來自麥克 風(fēng)212的麥克風(fēng)輸入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G的信號(hào)電平，全頻帶信號(hào)G的 最大值Max被確定并且閾值Th被設(shè)置，如上參考圖8至IO所述。
聲反饋檢測/控制部件28隨后從全頻帶信號(hào)G檢測在噪聲消除系統(tǒng)中 聲反饋發(fā)生的可能性高的目標(biāo)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平。
然后，聲反饋檢測/控制部件28將所設(shè)置的閾值Th與目標(biāo)頻帶中的信 號(hào)的幅度相比較，并且還在考慮目標(biāo)頻帶中的信號(hào)是否是周期性信號(hào)的情 況下判斷是否存在發(fā)生聲反饋的可能性。
另外，在此示例中的聲反饋檢測/控制部件28檢測外部輸入信號(hào)S的 信號(hào)電平并且還從外部輸入信號(hào)S檢測在噪聲消除系統(tǒng)中聲反饋發(fā)生的可 能性高的目標(biāo)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平。
然后，聲反饋檢測/控制部件28將所設(shè)置的閾值Th與目標(biāo)頻帶中的信 號(hào)的幅度相比較，并且還在考慮目標(biāo)頻帶中的信號(hào)是否是周期性信號(hào)的情 況下判斷是否存在發(fā)生聲反饋的可能性。
另外，聲反饋檢測/控制部件28還將外部輸入信號(hào)S的信號(hào)電平的波 形與目標(biāo)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平的波形相比較(后者信號(hào)電平是從外部 輸入信號(hào)提取出來的)，并且判斷外部輸入信號(hào)S原本是否包含可以被誤 認(rèn)為聲反饋的周期性信號(hào)分量。
聲反饋檢測/控制部件28分析全頻帶信號(hào)G來確定存在聲反饋的可能 性。當(dāng)判定外部輸入信號(hào)S自身不具有可以被誤認(rèn)為聲反饋的周期性分量 時(shí)，聲反饋檢測/控制部件28判定發(fā)生了聲反饋。
以上述方式，當(dāng)判定聲反饋發(fā)生時(shí)，聲反饋檢測/控制部件28控制FF 濾波器電路22來控制麥克風(fēng)輸入信號(hào)(全頻帶信號(hào))G的增益和/或相位 以破壞振蕩條件，從而防止聲反饋。如上所述，在前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，不僅全頻帶信號(hào)G (其是麥克 風(fēng)輸入信號(hào))而且外部輸入信號(hào)S也被考慮來精確地判斷聲反饋是否發(fā) 生，從而使得能夠抑制聲反饋。
在上面參考圖11至M所述的前饋型噪聲消除系統(tǒng)中，當(dāng)聲反饋發(fā)生
時(shí)，F(xiàn)F濾波器電路22被控制來停止聲反饋。然而，本發(fā)明不限于該布 置。
在上面參考圖11至14所述的示例中，布置也可以是使得用于聲音信 號(hào)的諸如延遲電路之類的增益控制電路和/或相位控制電路被設(shè)置在麥克風(fēng) 和麥克風(fēng)放大器部件21和驅(qū)動(dòng)器25之間的部分，并且被控制。不用說， 可以設(shè)置增益控制電路和相位控制電路中的僅一個(gè)或這些電路的兩個(gè)。
在上面的描述中，圖13所示的聲反饋檢測/控制部件26具有與第一實(shí) 施例中的聲反饋檢測/控制部件17類似的配置，并且圖14所示的聲反饋檢 測/控制部件26具有與第二實(shí)施例中的聲反饋檢測/控制部件18類似的配 置。然而，本發(fā)明不限于這種布置。
取決于音頻系統(tǒng)，可以發(fā)生聲反饋的頻帶的數(shù)目可以是大于3的4、 5 等。在這種情況中，根據(jù)要提取的頻帶的數(shù)目，可以增加BPF的數(shù)目和接 收從BPF提供來的信號(hào)的電平檢查部件的數(shù)目(BPF和電平檢查部件可以 包括在聲反饋檢測/控制部件26和28中)。
當(dāng)可以發(fā)生聲反饋的頻帶的數(shù)目被限于1或2時(shí)，BPF的數(shù)目和接收 從BPF (或多個(gè))提供來的信號(hào)電平檢查部件的數(shù)目也可以被減少以配置 聲反饋檢測/控制部件26和28。
在上述實(shí)施例中，由圖4所示的聲反饋檢測/控制部件17和圖8所示 的聲反饋檢測/控制部件18執(zhí)行的處理與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的相應(yīng) 步驟中的處理相對應(yīng)。
更具體地，圖6和10所示的流程圖中示出的處理是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的方法的處理。因此，上述處理也可以由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方 法來實(shí)現(xiàn)。
34[修改]
在上述實(shí)施例中，第一電平檢測裝置的功能是由電平檢查部件171或 811實(shí)現(xiàn)的。提取裝置的功能是由BPF 172 (1) 、 172 (2)和172 (3)或 者BPF812 (1) 、 812 (2)和812 (3)實(shí)現(xiàn)的。
第二電平檢測裝置的功能是由電平檢查部件173 (1) 、 173 (2)和 173 (3)或者電平檢查部件813 (1) 、 813 (2)禾n 813 (3)實(shí)現(xiàn)的。判 斷裝置的功能是由確定和控制部件174或確定和控制部件83實(shí)現(xiàn)的。
第三電平檢測裝置的功能是由電平檢查部件821實(shí)現(xiàn)的。第二提取裝 置的功能是由BPF 822 (1) 、 822 (2)和822 (3)實(shí)現(xiàn)的。第四電平檢 測裝置的功能是由電平檢査部件823 (1 ) 、 823 (2)和823 (3)實(shí)現(xiàn) 的。
調(diào)節(jié)裝置的功能是由FB濾波器電路12實(shí)現(xiàn)的，并且控制裝置的功能 是由確定和控制部件174或確定和控制部件83實(shí)現(xiàn)的。
如上所述，目標(biāo)頻帶的信號(hào)被從作為麥克風(fēng)輸入信號(hào)的全頻帶信號(hào)G 中提取出來，以便確定是否發(fā)生了聲反饋。結(jié)果，能夠識(shí)別聲反饋發(fā)生在 哪個(gè)頻帶中。因此，可以對發(fā)生聲反饋的頻帶中的聲音信號(hào)執(zhí)行增益/相位 調(diào)節(jié)。利用這種布置，可以有效地防止聲反饋并且可以減少對要處理的聲 音信號(hào)的影響量。
上面實(shí)施例中的描述給出了 FB濾波器電路12或FF濾波器電路22執(zhí) 行增益/相位調(diào)節(jié)的情況。更具體地，F(xiàn)B濾波器電路12和/或FF濾波器電 路22可以改變例如中心頻率、銳度、增益特性和相位特性針中的至少一 個(gè)以破壞振蕩條件。
不用說，本發(fā)明不限于FB濾波器電路12禾n/或FF濾波器電路22執(zhí) 行調(diào)節(jié)的布置。例如，可以在麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間的位置處相對于聲音信 號(hào)改變中心頻率、銳度、增益特性和相位特性針中的至少一個(gè)。
雖然上面的實(shí)施例中的描述給出了增益/相位調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)來作為防止聲 反饋的方法的情況，然而本發(fā)明不限于此。例如，可以通過各種方法來防 止聲反饋，例如，以發(fā)生聲反饋的頻帶為中心執(zhí)行壓縮器處理，后者減弱聲反饋發(fā)生的頻帶中的聲音信號(hào)。S卩，可以使用適于破壞振蕩條件的各種 方法。
雖然上面實(shí)施例中的描述給出了本發(fā)明被應(yīng)用到反饋型噪聲消除系統(tǒng) 和前饋型噪聲消除系統(tǒng)的示例，然而，本發(fā)明不限于此。
本發(fā)明還可以應(yīng)用到另外類型的噪聲消除系統(tǒng)，例如，自適應(yīng)濾波器 型噪聲消除系統(tǒng)。
本發(fā)明不限于噪聲消除系統(tǒng)，而是還可應(yīng)用到連接了麥克風(fēng)和壓縮器 的聲音信號(hào)系統(tǒng)。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到所謂的"公共廣播系統(tǒng)"，例 如，音樂廳中的音頻可視系統(tǒng)和音頻系統(tǒng)。
本發(fā)明還可以應(yīng)用到具有用于檢測揚(yáng)聲器的振動(dòng)膜的運(yùn)動(dòng)并將檢測到
的運(yùn)動(dòng)反饋回輸入信號(hào)的配置的運(yùn)動(dòng)反饋揚(yáng)聲器(MFB揚(yáng)聲器)，以及具
有從揚(yáng)聲器輸出的聲音被麥克風(fēng)收集并被反饋的配置的聲反饋揚(yáng)聲器
(AFB揚(yáng)聲器)。
艮口，本發(fā)明可以應(yīng)用到具有如下反饋配置的各種音頻系統(tǒng)從揚(yáng)聲器
輸出的聲音或振動(dòng)被反饋到揚(yáng)聲器的輸入信號(hào)，由此引起聲反饋。
本發(fā)明包含與2008年7月1日向日本特許廳提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申 請JP 2008-171937公開的主題相關(guān)的主題，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié) 合于此。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素進(jìn)行各種 修改、組合、子組合和變更，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍 之內(nèi)。
3權(quán)利要求
1.一種聲反饋檢測裝置，包括第一電平檢測裝置，用于檢測從連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置獲得的聲音信號(hào)的信號(hào)電平；提取裝置，用于從被檢測了信號(hào)電平的所述聲音信號(hào)中提取具有為至少一個(gè)預(yù)定中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；第二電平檢測裝置，用于檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信號(hào)是由所述提取裝置提取的；以及判斷裝置，用于基于根據(jù)由所述第一電平檢測裝置檢測到的所述信號(hào)電平所確定的閾值和由所述第二電平檢測裝置檢測到的每個(gè)信號(hào)電平的波形，判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲反饋檢測裝置，還包括第三電平檢測裝置，用于檢測將被提供到所述聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置 的外部聲音信號(hào)的信號(hào)電平；第二提取裝置，用于從所述外部聲音信號(hào)中提取具有為所述至少一個(gè) 中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；以及第四電平檢測裝置，用于檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信 號(hào)是由所述第二提取裝置提取的；其中，所述判斷裝置基于從由所述第三電平檢測裝置執(zhí)行的檢測得出 的輸出以及從由所述第四電平檢測裝置執(zhí)行的檢測得出的輸出，判斷是否 正在發(fā)生聲反饋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聲反饋檢測裝置，其中，所述閾值的最 小值被預(yù)定為具有大于零的值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的聲反饋檢測裝置，還包括 調(diào)節(jié)裝置，用于在所述聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置上調(diào)節(jié)所述聲音信號(hào)的增益和相位中的至少一個(gè)；以及控制裝置，用于基于由所述判斷裝置執(zhí)行的判斷的結(jié)果來控制所述調(diào) 節(jié)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲反饋檢測裝置，其中，所述調(diào)節(jié)裝置能夠 對每種帶寬的信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)，所述每種帶寬是為至少一個(gè)中心頻率中的每 個(gè)中心頻率預(yù)定的，以及所述控制裝置控制所述調(diào)節(jié)裝置以便對正在發(fā)生聲反饋的頻帶中的聲 音信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)。
6. —種聲反饋檢測方法，包括以下步驟檢測從連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置獲得的聲音信號(hào)的信號(hào)電平；從被檢測了所述信號(hào)電平的所述聲音信號(hào)中提取具有為至少一個(gè)預(yù)定中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信號(hào)是從所述聲音信號(hào)中提 取的；以及基于根據(jù)檢測到的聲音信號(hào)的信號(hào)電平所確定的閾值以及檢測到的每 個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平的波形，判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲反饋檢測方法，還包括以下步驟檢測將被提供到所述聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置的外部聲音信號(hào)的信號(hào)電平；從所述外部聲音信號(hào)中提取具有為所述至少一個(gè)中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；以及檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信號(hào)是從所述外部聲音信號(hào) 提取的；其中，在判斷步驟中，基于對所述外部聲音信號(hào)的信號(hào)電平的檢測的 結(jié)果以及對所述每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平的檢測的結(jié)果，判斷是否正 在發(fā)生聲反饋。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的聲反饋檢測方法，其中，所述閾值的最 小值被預(yù)定為具有大于零的值。
9. 一種聲反饋檢測裝置，包括第一電平檢測部件，被配置為檢測從連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信 號(hào)系統(tǒng)中的位置獲得的聲音信號(hào)的信號(hào)電平；第一提取部件，被配置為從被檢測了信號(hào)電平的所述聲音信號(hào)中提取 具有為至少一個(gè)預(yù)定中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信 號(hào)；第二電平檢測部件，被配置為檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所 述信號(hào)是由所述第一提取部件提取的；以及判斷部件，被配置為基于根據(jù)由所述第一電平檢測部件檢測到的所述 信號(hào)電平所確定的閾值和由所述第二電平檢測部件檢測到的每個(gè)信號(hào)電平 的波形，判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲反饋檢測裝置，還包括第三電平檢測部件，被配置為檢測將被提供到所述聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置的外部聲音信號(hào)的信號(hào)電平；第二提取部件，被配置為從所述外部聲音信號(hào)中提取具有為所述至少 一個(gè)中心頻率中的每個(gè)中心頻率預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；以及第四電平檢測部件，被配置為檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所 述信號(hào)是由所述第二提取部件提取的；其中，所述判斷部件基于從由所述第三電平檢測部件執(zhí)行的檢測得出 的輸出以及從由所述第四電平檢測部件執(zhí)行的檢測得出的輸出，判斷是否 正在發(fā)生聲反饋。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的聲反饋檢測裝置，其中，所述閾值的 最小值被預(yù)定為具有大于零的值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中的一項(xiàng)所述的聲反饋檢測裝置，還包括 調(diào)節(jié)部件，被配置為在所述聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置上調(diào)節(jié)所述聲音信號(hào)的增益和相位中的至少一個(gè)；以及控制部件，用于基于由所述判斷部件執(zhí)行的判斷的結(jié)果控制所述調(diào)節(jié) 部件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的聲反饋檢測裝置，其中，所述調(diào)節(jié)部件能 夠?qū)γ糠N帶寬的信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)，所述每種帶寬是為至少一個(gè)中心頻率中的 每個(gè)中心頻率預(yù)定的，以及所述控制部件控制所述調(diào)節(jié)部件以便對正在發(fā)生聲反饋的頻帶中的聲音信號(hào)執(zhí)行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于檢測聲反饋的裝置和方法。一種聲反饋檢測裝置包括第一電平檢測部件，被配置為檢測從連接了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的聲音信號(hào)系統(tǒng)中的位置獲得的聲音信號(hào)的信號(hào)電平；第一提取部件，被配置為從被檢測了信號(hào)電平的聲音信號(hào)中提取具有為至少一個(gè)預(yù)定中心頻率中的每個(gè)預(yù)定的帶寬的頻帶中的信號(hào)；第二電平檢測部件，被配置為檢測每個(gè)頻帶中的信號(hào)的信號(hào)電平，所述信號(hào)是由第一提取部件提取的；以及判斷部件，被配置為基于根據(jù)由第一電平檢測部件檢測到的信號(hào)電平和由第二電平檢測部件檢測到的每個(gè)信號(hào)電平的波形所確定的閾值來判斷是否正在發(fā)生聲反饋。
文檔編號(hào)H04R29/00GK101621730SQ200910149490
公開日2010年1月6日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者淺田宏平, 白石吾朗 申請人:索尼株式會(huì)社