專利名稱：：降噪電路及其方法
技術領域：
：本發(fā)明各種實施例的方面涉及降噪，具體方面涉及利用安裝到用戶耳朵的音頻設備來降噪。
背景技術：
：多年來，音頻揚聲器以多種形式用于欣賞音樂或電影、收聽廣播節(jié)目、教學用途和通信。音頻揚聲器具有很多種形式，范圍從廣泛應用的擴音器到用在頭戴式送受話器(headset)、耳機(earphone)和耳塞(earbud)中的個人揚聲器。對于個人收聽欣賞，非常不希望存在環(huán)境噪聲。例如，收聽頭戴式送受話器、耳機和耳塞中的揚聲器的用戶可以相對于揚聲器生成的聲音而聽到不期望的環(huán)境噪聲。當用戶希望以相對低的音量級(volumelevel)(在這個音量級，可以聽到蓋過來自揚聲器的聲音的環(huán)境噪聲)來收聽時，克服這個問題變得特別有挑戰(zhàn)性。雖然已經(jīng)有多種嘗試使用主動降噪來處理噪聲，例如，涉及反饋系統(tǒng)、前饋系統(tǒng)和自適應系統(tǒng)的嘗試，但是這些方法對于很多應用來說是有限制的。例如，當耳塞的位置發(fā)生移動時，泄漏的耳塞型頭戴式受話器(leakyearbud-typeheadphone)揚聲器可以表現(xiàn)出向耳道的不同噪聲泄漏。這些和其它問題向噪聲消除和相關設備提出了挑戰(zhàn)。
發(fā)明內容不同的示例性實施例涉及諸如頭戴式送受話器、耳機和耳塞之類的音頻設備的噪聲消除。根據(jù)示例性實施例，耳機設備包括外殼、揚聲器、麥克風和降噪電路。外殼具有近端和遠端，近端被配置為安裝到用戶耳朵，遠端位于近端的相對側并且被配置為布置在用戶耳朵外部附近(例如，外殼從用戶耳道附近的近端延伸到遠離用戶耳道的遠端)。揚聲器被配置為基于音頻信號生成聲音以經(jīng)由外殼的近端傳入用戶的耳道。麥克風位于遠端，并且被配置為在外殼的近端插入用戶耳朵的一部分中的情況下，檢測環(huán)境噪聲和所生成的聲音中從用戶耳道內部泄漏的部分(例如檢測經(jīng)過(past)和/或通過(through)外殼而泄漏的聲音)。降噪電路基于所生成的聲音中檢測到的泄漏部分來生成正向泄漏傳遞函數(shù)以評估進入用戶耳道的噪聲，并利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號以生成噪聲消除信號。輸出該噪聲消除信號，以與音頻信號一起用來生成聲音，從而消除傳入用戶耳道的環(huán)境噪聲的至少一部分。另一示例性實施例涉及一種音頻降噪電路，用于減小收聽由耳機設備生成的聲音的用戶可聽的環(huán)境噪聲，耳機設備具有插入用戶耳朵中的近端、用于響應于音頻信號來生成聲音的揚聲器、以及耳機設備的遠端處的麥克風，耳機設備的遠端用于放在用戶耳道的外面。所述音頻降噪電路包括評估電路，使用所生成的聲音中與(如由麥克風檢測到的)在耳機設備插入耳朵中的情況下從用戶耳道泄漏的部分相對應的信號，來確定用于對進入用戶耳道的環(huán)境噪聲加以表征的正向泄漏傳遞函數(shù)。所述音頻降噪電路還包括降噪電路，利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成和輸出噪聲消除信號，從而消除檢測到的環(huán)境噪聲的至少一部分。根據(jù)另一示例性實施例，以如下方式來減小收聽耳機設備生成的聲音的用戶可聽的環(huán)境噪聲。通常，耳機設備具有插入用戶耳朵中的近端、用于響應于音頻信號來生成聲音的揚聲器、以及在耳機設備的遠端處的麥克風，耳機設備的遠端用于放在用戶耳道的外面。在評估電路中，當耳機的近端插入耳朵中時，使用所生成的聲音中與(如麥克風檢測到的)從用戶耳道泄漏的部分相對應的信號，來確定正向泄漏傳遞函數(shù)以表征進入用戶耳道的環(huán)境噪聲。在降噪電路中，利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與(麥克風檢測到的)環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成和輸出噪聲消除信號，從而消除檢測到的環(huán)境噪聲的至少一部分。以上的討論/概述并非意圖描述每個實施例或本發(fā)明公開的每種實現(xiàn)。以下的附圖和詳細描述也是示例性的各種實施例。結合附圖，根據(jù)下文詳細的描述，可以更全面地理解不同示例性實施例，其中圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的降噪電路；圖IB示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的耳塞型裝置；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的音頻頭戴式受話器電路的框圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例消除噪聲的流程圖。具體實施例方式雖然本發(fā)明可以被修改為各種變體和備選形式，但是已經(jīng)在附圖中通過示例的方式示出了本發(fā)明的特定細節(jié)，并將對這些特定細節(jié)進行詳細地描述。但是應該理解，本發(fā)明不限于所描述的特定實施例。相反，本發(fā)明將涵蓋包括權利要求中所限定方面的本發(fā)明范圍之內的所有修改、等同和替換。認為本發(fā)明的方面可應用于與音頻揚聲器一起使用的多種不同類型的過程、設備和裝置，所述音頻揚聲器例如是頭戴式送受話器、耳機、耳塞和其一部分被安裝到用戶耳朵的其它揚聲器設備。雖然本發(fā)明不限于此，但是可以使用該上下文，通過對示例的討論來理解本發(fā)明的各個方面。根據(jù)示例性實施例，可以使用正向傳遞函數(shù)(forwardtransferfunction)和檢測到的環(huán)境噪聲，來實施噪聲消除，以生成反噪聲消除信號(invertednoise-cancellationsignal)，其中正向傳遞函數(shù)表示聲音向用戶耳道的傳播。將反向噪聲消除信號提供給用戶的耳道(例如，通過將反向噪聲信號添加到音頻信號或白噪聲信號中以消除部分或所有的環(huán)境噪聲)。在各種實施例中，本文所討論的噪聲消除方法可以用于生成特定于具體應用的專用(tailored)正向傳遞函數(shù)，所述具體應用包括特定用戶的耳朵的外觀(aspect)和向用戶提供音頻聲音的其它特性。因此，不同實施例也涉及以下噪聲消除方法所述噪聲消除方法包括使用耳塞或耳機設備來確定正向傳遞函數(shù)，其中，耳塞或耳機設備可以不與用戶的耳朵緊緊地密封，并且還根據(jù)用戶耳朵的幾何結構以不同方式安裝到不同用戶的耳朵。根據(jù)更具體的示例性實施例，使用位于用戶耳道外部(outerportion)附近和/或在用戶耳道外面(outside)的麥克風來估計(estimate)正向傳遞函數(shù)或確定正向傳遞函數(shù)。使用麥克風檢測來自耳道的泄漏聲音，并(例如在處理電路中)對泄漏的聲音進行處理以確定正向傳遞函數(shù)。然后使用所確定的函數(shù)和檢測到的環(huán)境噪聲來產生反轉的噪聲消除信號并消除進入用戶耳道的噪聲的至少一部分，其中，輸出反轉的噪聲消除信號以用于消除噪聲，例如，通過例如將反轉的噪聲消除信號添加到為用戶生成聲音的音頻信號中來消除噪聲。例如，可以將與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的反轉的信號跟正向泄漏傳遞函數(shù)相乘，以生成噪聲消除信號。在另一示例性實施例中，針對傳入用戶耳道的聲音，確定正向傳遞函數(shù)，并且使用所述正向傳遞函數(shù)來如下實施噪聲消除。利用插入用戶耳朵(例如在耳道附近的耳廓間(interconchal)區(qū)域中)的揚聲器設備來生成聲音，檢測所生成的聲音中從用戶耳道泄漏的部分。使用檢測到的泄漏聲音和用于生成聲音的已知音頻信號來確定正向傳遞函數(shù)。使用所確定的正向傳遞函數(shù)和檢測到的環(huán)境噪聲來產生反轉的噪聲消除信號，將該反轉的噪聲消除信號信號添加到音頻信號中以為用戶生成聲音。所生成的聲音具有音頻信號的特性和環(huán)境噪聲消除聲音的特性?？梢允褂枚喾N輸入、處理方法和電路來確定正向輸入函數(shù)。在一些實現(xiàn)中，如上所述，使用檢測到的泄漏聲音和已知音頻信號來確定反向泄漏傳遞函數(shù)，所述反向泄漏傳遞函數(shù)表征了當用戶收聽音頻時從用戶耳道泄漏的聲音。例如，反向泄漏傳遞函數(shù)可以用于表征插入用戶耳朵的耳機或耳塞泄漏的音頻聲音。然后，基于該反向泄漏傳遞函數(shù)來估計(例如，確定)正向傳遞函數(shù)，所述反向泄漏傳遞函數(shù)也特定于用戶耳道和用于生成音頻聲音的揚聲器設備。在不同實施例中，也使用環(huán)境的其它特性來確定正向泄漏傳遞函數(shù)。例如，用戶可以設置輸入?yún)?shù)，例如，與環(huán)境條件有關的參數(shù)、耳塞大小、噪聲消除的增益或水平、揚聲器設備的用途(例如，在頭盔內部，在戶外，在水下)等等。將這些用戶輸入和檢測到的泄漏噪聲一起使用來確定正向泄漏傳遞函數(shù)。在其它示例性實施例中，使用動態(tài)方法確定對進入用戶耳道的聲音加以表征的正向泄漏傳遞函數(shù)。動態(tài)地生成正向泄漏傳遞函數(shù)，以基于正向泄漏函數(shù)的變化的特性(例如，與耳機外殼在用戶耳朵中的定位(positioning)相關的特性)來自適應地消除噪聲。當檢測到變化的環(huán)境噪聲時，使用動態(tài)生成的正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與噪聲相對應的反轉的信號。該方法可以與一個或多個上述實施例或本文討論的其它實施例一起實現(xiàn)，并且可以適應變化的環(huán)境條件。例如，很多揚聲器設備被配置為插入用戶耳朵，揚聲器設備在使用過程中可以移位或移動。諸如熱、壓強、流體(例如汗水、水)的存在等其它環(huán)境條件也可以影響聲音傳入用戶耳道的方式。因此，正向泄漏傳遞函數(shù)可以動態(tài)地變化。通過這個方法，可以動態(tài)地調節(jié)噪聲消除來處理環(huán)境的變化?？梢栽诙喾N條件下實現(xiàn)動態(tài)主動噪聲消除。例如，當用戶收聽諸如音樂、無線電廣播、電視廣播或對話之類的音頻源時，如上所述，可以通過使用用戶收聽的音頻作為輸入并且還使用用戶收聽的音頻來確定泄漏的聲音，來估計正向泄漏傳遞函數(shù)。當用戶收聽的音頻中斷時，例如當音頻暫?；蛲Ｖ箷r(例如，在不存在用于估計泄漏的采樣音頻信號的情況下)，可以使用最后已知的用于估計正向泄漏傳遞函數(shù)的泄漏條件(例如，使用先前生成的正向泄漏傳遞函數(shù))，來使噪聲消除暫停、停止或繼續(xù)。例如，當用戶收聽音樂時，通常在歌曲之間不產生聲音。在這些時間段期間，可以使用先前生成的或最后已知的正向傳遞函數(shù)來執(zhí)行噪聲消除，其中，使用剛剛結束的歌曲來估計所述先前生成的或最后已知的正向傳遞函數(shù)。當音頻信號重新開始時，如本文所討論的，可以使用重新開始的音頻信號來生成新的正向泄漏傳遞函數(shù)，以生成新的噪聲消除信號。根據(jù)其它示例性實施例，使用采樣音頻源來估計正向泄漏傳遞函數(shù)，以消除進入用戶耳道的噪聲。例如，采樣源可以是測試信號，測試信號被施加到揚聲器以生成音頻聲音并將該音頻聲音提供給用戶耳道，檢測所生成的聲音中泄漏的部分，并使用所述泄漏的部分來估計正向泄漏傳遞函數(shù)。例如，測試信號可以用于生成用戶可聽的聲音或者生成用戶基本上不可聽的聲音，例如超聲、亞聲(infrasound)或者在人檢測極限附近的聲音(例如，在20Hz附近或在20kHz附近)。例如，生成不可聽聲音可以用在靜寂(silent)操作模式中，以在沒有任何用于確定正向泄漏傳遞函數(shù)的音頻信號的情況下，實施噪聲消除。通過生成不可聽的聲音以及對不可聽的聲音的泄漏進行檢測，可以估計或動態(tài)地估計正向傳遞函數(shù)，并且使用所述正向傳遞函數(shù)來消除噪聲，而不必將音頻提供給用戶。在一些實施例中，生成可聽的聲音包括生成白噪聲，所述白噪聲從用戶耳朵的泄漏是可以被檢測到的。如上述不可聽的示例一樣，基于泄漏的白噪聲來估計正向傳遞函數(shù)，并使用所述正向傳遞函數(shù)來生成與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的噪聲消除信號。其它實施例涉及生成噪聲消除信號，以將環(huán)境聲音/噪聲的僅特定方面濾除。例如，當用戶想要聽到說的話而過濾除諸如機器噪聲或引擎噪聲之類的其它環(huán)境噪聲時，可以如上所述使用正向傳遞函數(shù)來生成噪聲消除信號，并且特別地避免消除想要聽到的聲音。這種方法可以包括在與要濾除的噪聲相對應的特定頻率范圍內，對檢測到的環(huán)境噪聲施加正向傳遞函數(shù)，同時避免其他范圍，如，語音頻率范圍(例如300-3400HZ)。其它實施例還包括增強或放大檢測到的、想要聽見的、本來被耳塞或耳機組件阻礙的環(huán)境聲音(如，在語音頻率范圍內的聲音)，以幫助傳入用戶的耳道。如可以根據(jù)本文所描述的實施例來實現(xiàn)的，一種濾除環(huán)境聲音/噪聲特定方面的方法包括對不期望的背景噪聲進行采樣，并使用采樣來生成噪聲消除信號。例如，可以將噪聲消除電路設置為“采樣”或配置模式，并且在采樣期間使用該噪聲消除電路對不期望的噪聲進行采樣，以確定不期望的噪聲的特性(例如，與頻率相關的特性)，以對所選的環(huán)境背景噪聲進行濾波。麥克風用于檢測要被濾波的環(huán)境噪聲的頻率特性，降噪電路處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號。例如，可以使用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與麥克風檢測到的背景噪聲的頻率范圍內的環(huán)境噪聲相對應的信號。通過這種方法，可以減小所選頻率范圍內的噪聲，同時促進其它頻率范圍內的環(huán)境噪聲的可聽度(audibility)。例如，當其他聲音與環(huán)境背景噪聲一同存在時(例如，可以從音樂或人的說話中生成的聲音)，消除一部分或全部背景噪聲，而沒有消除其它的環(huán)境聲音。一個這樣的方法包括允許在語音頻率范圍(例如300-3000HZ)內的背景噪聲通過，而對其它環(huán)境噪聲濾波。這種方法可以消除不期望的背景噪聲，而允許用戶聽到期望的環(huán)境聲音。根據(jù)其它示例性實施例，噪聲消除電路被配置為生成正向泄漏傳遞函數(shù)，所述正向泄漏傳遞函數(shù)表示進入用戶耳道的噪聲的(估計)量。噪聲消除電路還被配置為使用正向泄漏傳遞函數(shù)和表示環(huán)境噪聲的音頻信號來生成反信號，以消除進入用戶耳道的環(huán)境噪聲。噪聲消除信號有效地利用正向泄漏傳遞函數(shù)來估計檢測到的將到達用戶耳膜的環(huán)境噪聲的量，并且生成與估計量的反相對應的信號，以消除用戶耳道中的噪聲。其它示例性實施例涉及諸如揚聲器、頭戴式送受話器、耳機和耳塞之類的音頻設備，所述音頻設備包括揚聲器，用于根據(jù)音頻信號生成聲音；麥克風，用于檢測環(huán)境噪聲；以及噪聲消除電路，使用如上所述的方法來生成噪聲消除信號以提供給揚聲器。揚聲器、麥克風和噪聲消除電路被布置為便于針對個人用途而安裝音頻設備，其中麥克風被布置在用戶耳道外部附近或布置在用戶耳道外面。在一個實施例中，耳機或耳塞型音頻設備包括端部，被配置為插入用戶耳朵；以及相對端部，包括在耳道外面或在耳道外部附近的麥克風。噪聲消除電路動態(tài)地對從用戶耳道的音頻泄漏進行采樣，使用所采樣的泄漏來自適應地修改正向傳遞函數(shù)，并相應地調整噪聲消除聲音的產生，以適應所估計的由于耳機或耳塞的定位而產生的正向泄漏。在一些實現(xiàn)中，耳機包括單個麥克風，所述單個麥克風布置在耳道外面，用于感測經(jīng)過(past)包括揚聲器的耳機或耳塞從用戶耳朵內的音頻(例如，音樂)泄漏。噪聲電路使用該信息來確定針對從用戶耳道漏出(escape)的音頻的反向音頻泄漏傳遞函數(shù)，所述反向音頻泄漏傳遞函數(shù)進而被用于估計針對進入用戶耳道的噪聲的正向泄漏傳遞函數(shù)。單個麥克風也檢測環(huán)境噪聲，噪聲消除電路將該環(huán)境噪聲反轉，并利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理(與正向泄漏傳遞函數(shù)相乘)，以生成噪聲消除音頻信號。耳機將這種得到的信號添加到發(fā)送至揚聲器的源信號(例如，音樂)，從而減小耳朵中的噪聲，而不必將麥克風放在用戶耳道中。在更具體的示例性實施例中，如下使用上述單個麥克風。提取(針對檢測到的聲音的)麥克風信號中與揚聲器輸入信號相對應的部分，下文中稱作mic_Sp。耳塞麥克風信號中不與揚聲器輸入相對應的部分是噪聲信號，下文中稱作mic_n。執(zhí)行自適應例程以將揚聲器輸入信號與mic_sp對應，該例程的輸出是f(s)。在該例程用于多種耳塞位置記錄的情況下，該例程是可調整(adaptable)的。另一例程使用f(s)來產生向1/f(s)的近似，并且另一例程向揚聲器輸入信號添加由以下等式表示的噪聲消除分量(_l*mic_n)/f(s)等式A得到的信號包括揚聲器輸入信號和所添加的等式A中的噪聲消除分量，向揚聲器提供該得到的信號以生成與揚聲器輸入信號和消除聲音相對應的聲音，所述消除聲音用于消除進入用戶耳道的環(huán)境噪聲的至少一部分。根據(jù)如本文所討論的各種實施例，諸如耳機、耳塞、頭戴式受話器、頭戴式送受話器和與實施噪聲消除的音頻揚聲器設備相關的其它部件之類的術語是可以互換使用的。例如，不同的出處(source)通?？苫Q地使用諸如耳機、耳塞和頭戴式受話器之類的術語，以應用于相對相似的設備。在這種上下文中，在本文描述和在附圖中示出的實施例可以用于多種設備的實現(xiàn)，所述多種設備可以與所示出的(例如，附圖IB中示出的)或所描述的設備不相同。相似地，將耳機、耳塞或其它音頻設備安裝到或插入用戶耳朵一般是指插入用戶耳道附近的用戶耳朵部分中，以將聲音傳送到用戶耳道中。因此，不同實施例包括將音頻設備安裝到或插入用戶耳朵的通向耳道的部分中或該部分附近?，F(xiàn)在轉向附圖，圖IA示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的降噪電路100。降噪電路100包括麥克風110、揚聲器120和生成降噪信號的音頻信號處理電路130。揚聲器120被配置為生成與音頻信號相對應的聲音，并經(jīng)由例如耳機或耳塞型設備將該聲音提供給用戶。麥克風110檢測由揚聲器120生成并從用戶耳道中泄漏或反射的音頻。麥克風還檢測環(huán)境噪聲，并向音頻信號處理電路130提供與環(huán)境噪聲和泄漏的音頻相對應的信號。音頻信號處理電路130使用麥克風檢測到的泄漏音頻來確定針對進入用戶耳道的噪聲的正向泄漏傳遞函數(shù)。該正向泄漏傳遞函數(shù)表示對進入用戶耳道的噪聲的表征，受用戶佩戴的耳機或耳塞的影響，并且有效地阻止了一些進入耳道的環(huán)境噪聲。因此，該正向泄漏傳遞函數(shù)使得可以估計用戶實際可聽的環(huán)境噪聲的量。通過使用該正向泄漏傳遞函數(shù)和與麥克風110檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，音頻信號處理電路130生成噪聲消除信號，并該噪聲消除信號提供給揚聲器120，揚聲器120通過生成聲音來作出響應，以消除進入用戶耳道的環(huán)境噪聲。例如，可以將噪聲消除信號添加到提供給揚聲器120音頻信號中以供重放(playback)，或將噪聲消除信號添加到提供給音頻處理電路的音頻信號中，音頻處理電路進而生成用于操作揚聲器輸出。在這種上下文中，揚聲器120生成的結果聲音包括噪聲消除聲音，從而減小了用戶可聽的噪聲量，并提高了用戶收聽由特定源(例如，音樂播放器或諸如收音機或電視之類的廣播設備)提供的音頻信號的能力?？梢园凑丈鲜鲆粋€或多個實施例的方式來生成這種正向泄漏傳遞函數(shù)，例如，通過產生反向泄漏傳遞函數(shù)的反來生成正向泄漏傳遞函數(shù)，該反向泄漏傳遞函數(shù)是經(jīng)由在麥克風Iio處檢測到的泄漏聲音來確定的。在這種方法中，音頻信號處理電路130首先基于經(jīng)由麥克風110而確定的檢測到的泄漏噪聲來生成反向泄漏傳遞函數(shù)，然后通過反轉或其他修改(例如，在簡單地反轉反向泄漏傳遞函數(shù)不準確的情況下)，根據(jù)反向泄漏傳遞函數(shù)來估計正向泄漏傳遞函數(shù)。因此，可以基于多種因素(包括本文所討論的因素)來確定正向泄漏傳遞函數(shù)。使用一種或多種方法處理在麥克風110處檢測到的音頻，以確定音頻信號中與聲音相對應的部分和與環(huán)境噪聲相對應的部分。在一個實施例中，音頻信號處理電路130使用提供給揚聲器120的例如與音樂(在合適的情況下添加有噪聲消除)相對應的輸入音頻信號，來相對于環(huán)境噪聲而分離或識別出從用戶耳道泄漏的聲音。例如，通過使用提供給揚聲器的已知音頻信號，可以將組合的噪聲/檢測到的反向泄漏聲音的一部分分離，剩下的檢測到的聲音主要對應于環(huán)境噪聲。圖IB示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的耳塞型設備140，耳塞型設備140包括耳塞外殼內的噪聲消除電路。耳塞設備140被配置為安裝到用戶耳朵150，具有用于插入用戶耳朵的耳道152附近的近端142(例如，如虛線設備141所示)。耳塞設備140的遠端144保持處于耳朵150外部附近的用戶耳道152外面，噪聲消除電路146位于耳塞內。耳塞設備140包括揚聲器，揚聲器被定位成經(jīng)由近端142向用戶耳道152提供音頻聲音，例如，在近端142和遠端144之間的位置。耳塞設備140還包括遠端144附近的麥克風，麥克風被配置為檢測環(huán)境噪聲以及由耳塞設備生成并經(jīng)過耳塞設備近端142從用戶耳道152泄漏出的音頻。噪聲消除電路146被配置為根據(jù)本文討論的一個或多個實施例來操作。特別地，噪聲消除電路146使用經(jīng)由耳塞140的麥克風而檢測到的泄漏音頻，來確定正向泄漏傳遞函數(shù)。噪聲消除電路146還使用泄漏傳遞函數(shù)和經(jīng)由麥克風而檢測到的環(huán)境噪聲，來生成向耳塞的揚聲器提供的噪聲消除信號，耳塞的揚聲器基于如所示的到來的音頻信號和噪聲消除聲音來生成音頻聲音。如上所討論的，圖IA中的降噪電路100可以與多種設備一起使用。在這種上下文中，可以使用多種不同類型的頭戴式受話器、耳機、耳塞和相關設備來實現(xiàn)對降噪電路的單一設計，而不必使噪聲消除專用于特定的設備，這是因為噪聲消除的自適應特性特定于具體應用的泄漏聲音。例如，如圖IB中所應用的，降噪電路110可以與耳塞140中的電路146相集成。例如，揚聲器120可以位于耳塞的近端142的附近，或者在近端144的軟部分(用于在耳道152附近插入或安裝到耳朵150)與遠端144之間的過渡部分中。麥克風110可以位于耳塞140的遠端144，以檢測環(huán)境噪聲和從耳道152泄漏的音頻。噪聲消除電路130還可以被實現(xiàn)圖IB所示的電路146。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的音頻頭戴式受話器電路200的框圖。音頻頭戴式受話器電路200包括添加器電路210、揚聲器230、傳遞函數(shù)評估(evaluation)電路240和降噪電路250，這些電路中的一些或全部可以彼此集成(例如，作為公共的降噪電路的一部分)。例如，可以用耳塞型裝置(如，圖IB所示的或本文描述的耳塞型裝置)來實現(xiàn)音頻頭戴式受話器電路200，使用揚聲器220將音頻提供到用戶的耳道中。音頻頭戴式受話器電路200從本文所描述的音頻源接收音頻源信號，并且利用用添加器電路210來處理音頻信號，該添加器電路210將降噪信號分量(稍后討論)添加到音頻源信號，以向揚聲器220提供降噪的修改后的音頻信號。揚聲器使用該信號來生成提供給用戶耳朵的聲音。麥克風230檢測環(huán)境噪聲，所述環(huán)境噪聲中的一些也傳入用戶的耳朵中，麥克風230還檢測從用戶耳道的泄漏的音頻。這種泄漏的音頻包括與添加器電路210處接收到的音頻輸入信號相對應的音頻，并且被提供給傳遞函數(shù)評估電路M0。將檢測到的泄漏音頻提供給傳遞函數(shù)評估電路Mo，并與提供給揚聲器220的音頻信號(直接經(jīng)由音頻輸入信號，或者降噪的修改后音頻信號)一起使用，以生成反向傳遞函數(shù)。在一起提供組合的噪聲/泄漏音頻信號的情況下，傳遞函數(shù)評估電路240使用提供給揚聲器220的音頻信號來識別組合的噪聲/泄漏音頻中如麥克風230處檢測到的與泄漏的音頻相對應的分量(例如，通過丟棄和/或分離噪聲分量以便將來使用)。在傳遞功能評估電路中對0，該反向傳遞函數(shù)也用于評估(例如，估計)正向傳遞函數(shù)。降噪電路250將正向傳遞函數(shù)和麥克風230檢測到的噪聲信號一起使用來生成降噪信號，并將降噪信號提供給添加器電路210。例如，可以通過以下操作來獲得噪聲信號確定麥克風230處檢測到的聲音的環(huán)境噪聲分量，并使用該分量和正向泄漏傳遞函數(shù)來生成與泄漏到用戶耳道的預期的噪聲量相對應的反轉的信號?？梢宰鳛殡娐肥褂锰峁┙o揚聲器220的音頻信號來確定泄漏音頻分量的這一操作的一部分，經(jīng)由傳遞函數(shù)評估電路240來獲得噪聲信號。例如，麥克風處檢測到的與音頻信號相對應的聲音可以被識別為泄漏音頻，而可以信號的剩余部分可以被識別為噪聲。因此，可以經(jīng)由傳遞函數(shù)評估電路240或直接從麥克風230，向降噪電路250提供圖2中所示的噪聲信號。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例消除噪聲的流程圖。在塊300，基于來自音頻源的輸入音頻信號，經(jīng)由用戶的耳道向用戶提供音頻聲音，所述音頻源例如是音樂播放器、廣播接收器(例如，收音機或電視)、移動電話或白噪聲生成器?？梢允褂妙^戴式受話器、耳機或耳塞(如圖IB所示的耳塞)來提供聲音。在塊310，使用麥克風來檢測從用戶耳道反射或泄漏的音頻聲音，所述麥克風可以位于耳道的外部。在塊320，還使用麥克風來檢測環(huán)境噪聲?？梢酝瑫r執(zhí)行這些檢測步驟，根據(jù)需要來分離或區(qū)分相應的噪聲和泄漏音頻信號以進行處理，從而識別出檢測到的聲音中與噪聲相對應的部分和與泄漏音頻相對應的部分。在特定實施例中，不將噪聲信號與檢測到的聲音分離，其中，使用組合的信號，或者基于已知的輸入音頻信號來使用與泄漏的音頻相對應的總體信號的一部分?？梢韵鄬τ谏院笥懻摰沫h(huán)境噪聲處理步驟，以不同順序來執(zhí)行包括確定正向泄漏傳遞函數(shù)在內的以下步驟。還可以組合特定的步驟。在一個實現(xiàn)中，不使用塊330，在塊340中使用在塊310檢測到的反射音頻聲音來確定正向音頻泄漏傳遞函數(shù)。在另一實現(xiàn)中，不使用塊310和330，在塊340與這些步驟無關地生成的正向泄漏傳遞函數(shù)。當使用塊330時，塊330包括基于來自用戶耳道的反射聲音或泄漏聲音，確定反向音頻泄漏傳遞函數(shù)。然后在塊340，使用反向音頻泄漏傳遞函數(shù)來確定正向音頻泄漏傳遞函數(shù)，以表征環(huán)境噪聲經(jīng)過用戶佩戴的耳機、耳塞或頭戴式送受話器型設備向用戶耳道的泄漏(傳送)。因此，可以使用在塊300提供的已知音頻聲音從用戶耳道的泄漏，來評估環(huán)境噪聲向用戶耳道的泄漏。在塊350，將與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號反轉以用于消除，在塊360，利用正向音頻泄漏傳遞函數(shù)來處理反轉的信號，以生成噪聲消除信號，噪聲消除信號專用于(tailoredto)(例如，經(jīng)過耳塞)泄漏到用戶耳道的期望的環(huán)境噪聲量。在塊380，將噪聲消除信號添加到來自音頻源的輸入音頻信號，并提供給用戶(如在塊300—樣)?？蛇x地，所示出的過程繼續(xù)進行動態(tài)降噪，動態(tài)降噪可以包括對泄漏噪聲和環(huán)境噪聲采樣，其中相應的降噪專用于變化的條件，所述變化的條件可以與耳塞移動和環(huán)境條件變化等有關?？梢圆煌绞綀?zhí)行在塊360對噪聲消除信號的生成。例如，可以省略在塊350處對環(huán)境噪聲信號的反轉，首先使用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理環(huán)境噪聲信號以估計實際進入用戶耳道的噪聲量。然后可以如塊380中所示將該估計量反轉并施加到音頻信號。此外，也可以省略在塊350處的環(huán)境噪聲信號的反轉，當在塊320中處理檢測到的噪聲時，將正向傳遞函數(shù)自身反轉或修改，以生成反轉信號?；谝陨嫌懻摵徒忉?，本領域技術人員將容易認識到可以對本發(fā)明進行各種修改和改變，而不必嚴格遵照本文示出和描述的示例性實施例和應用。例如，可以使用諸如存儲數(shù)據(jù)、預測數(shù)據(jù)和使用其它麥克風檢測到的反射聲音之類的各種特征和輸入來確定正向傳遞函數(shù)。可以使用不同類型的頭戴式受話器或揚聲器裝置執(zhí)行噪聲消除，可以基于環(huán)境條件或其它，在不同控制方法下實施對施加消除信號的控制。這種修改不背離包括權利要求所闡述的本發(fā)明的真實精神和范圍。權利要求1.一種耳機設備，包括外殼，具有近端和遠端，近端被配置為插入用戶耳朵中，遠端位于近端的相對側并且被配置為放置在用戶耳朵外部附近；揚聲器，被配置和布置為基于音頻信號來生成聲音以經(jīng)由外殼的近端傳入用戶耳道中；麥克風，處于遠端，并且被配置為在外殼的近端插入耳朵中的情況下，檢測環(huán)境噪聲，并檢測所生成的聲音中從用戶耳道內部泄漏的部分；以及降噪電路，被配置為基于檢測到的所生成的聲音中的泄漏部分，生成正向泄漏傳遞函數(shù)以估計進入用戶耳道的噪聲；利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成和輸出噪聲消除信號，從而消除傳入用戶耳道中的環(huán)境噪聲的至少一部分。2.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為通過如下操作生成正向泄漏傳遞函數(shù)基于檢測到的從耳道泄漏的聲音，確定反向泄漏傳遞函數(shù)，以及基于反向泄漏傳遞函數(shù)，生成正向泄漏傳遞函數(shù)。3.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成噪聲消除信號，其中，所述噪聲消除信號在用于經(jīng)由揚聲器來生成音頻時，生成與以下信號的反相對應的聲音與經(jīng)過外殼的近端并進入用戶耳道的環(huán)境噪聲相對應的信號。4.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為將與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號反轉，利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成噪聲消除信號，其中，通過利用正向泄漏傳遞函數(shù)處理反轉的信號來生成噪聲消除信號。5.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為將與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號反轉，利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成噪聲消除信號，其中，通過將反轉的信號與正向泄漏傳遞函數(shù)相乘來生成噪聲消除信號；以及輸出處理后的反轉的信號，以通過將噪聲消除信號添加到音頻信號，來與音頻信號一起使用。6.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為動態(tài)地生成正向泄漏函數(shù)，以基于正向泄漏函數(shù)的變化特性，自適應地消除噪聲，其中，正向泄漏函數(shù)的變化特性與外殼在用戶耳朵中的定位有關，以及當檢測到變化的環(huán)境噪聲時，使用最新動態(tài)生成的正向泄漏函數(shù)來處理與噪聲相對應的反轉的信號，并輸出變化的已處理反轉的信號，以生成可變的聲音，從而消除傳入用戶耳朵中的環(huán)境噪聲的至少一部分。7.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為接收和使用音頻信號，以將來自麥克風的信號分離為與泄漏自用戶耳道內部的所生成的聲音相對應的信號和與環(huán)境噪聲相對應的信號，其中，與泄漏自用戶耳道內部的所生成的聲音相對應的信號和與環(huán)境噪聲相對應的信號分別用于生成正向泄漏傳遞函數(shù)和生成噪聲消除信號。8.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為通過如下操作，基于所生成的聲音中檢測到的泄漏部分，來生成正向泄漏傳遞函數(shù)以估計進入用戶耳道的噪聲基于所生成的聲音中檢測到的泄漏部分，生成反向泄漏傳遞函數(shù)，以表征來自外殼近端的從用戶耳道泄漏的聲音，以及使用反向泄漏傳遞函數(shù)生成與環(huán)境噪聲向用戶耳道的泄漏相對應的正向泄漏傳遞函數(shù)。9.如權利要求1的設備，其中，降噪電路被配置為通過以下操作來響應音頻信號的中斷在音頻已中斷之后，使用先前生成的正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與麥克風檢測的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成噪聲消除信號；以及通過以下操作來響應音頻信號的重新開始在音頻信號已重新開始之后，在使用重新開始的音頻信號而生成的聲音中，利用檢測到的從耳朵內部泄漏的部分來生成新的正向泄漏傳遞函數(shù)，并使用所述新的正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成噪聲消除信號。10.如權利要求1的設備，其中，外殼被配置為將麥克風固定在用戶耳朵外部的位置，其中外殼的遠端插入用戶耳朵的一部分中。11.如權利要求1的設備，其中，耳機設備被配置為工作在配置模式下，以通過操作麥克風檢測要被濾波的環(huán)境噪聲的頻率特性，來對所選的環(huán)境背景噪聲濾波；以及降噪電路被配置為通過以下方式來利用正向泄漏傳遞函數(shù)處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號在配置模式下的麥克風所檢測到的所選環(huán)境背景噪聲的頻率范圍內，處理與檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，其中，在減小所述頻率范圍內的噪聲的同時，促進其它頻率范圍內的環(huán)境聲音的可聽度。12.如權利要求1的設備，其中，耳機設備被配置為通過以下方式在靜寂模式工作生成音頻信號，作為人耳基本上不可聽的信號；基于不可聽的信號，使用揚聲器來生成聲音；使用麥克風來檢測所生成的不可聽聲音中從耳道泄漏的部分；在降噪電路中，基于所生成的不可聽聲音中檢測到的泄漏部分，生成正向泄漏傳遞函數(shù)。13.如權利要求1的設備，其中，耳機設備被配置為通過以下方式在白噪聲模式工作生成音頻信號，作為用于生成白噪聲的信號；基于所生成的音頻信號，使用揚聲器來生成白噪聲；使用麥克風來檢測所生成的白噪聲中從耳道泄漏的部分；在降噪電路中，基于白噪聲中檢測到的泄漏部分，生成正向泄漏傳遞函數(shù)。14.一種音頻降噪電路，用于減小收聽由耳機設備生成的聲音的用戶可聽的環(huán)境噪聲，耳機設備具有插入用戶耳朵中的近端、用于響應于音頻信號來生成聲音的揚聲器、以及耳機設備的遠端處的麥克風，耳機設備的遠端位于用戶耳道的外面，所述音頻降噪電路包括評估電路，被配置為使用所生成的聲音中與麥克風檢測到的在耳機的近端插入耳朵中的情況下從用戶耳道泄漏的部分相對應的信號，來確定用于對進入用戶耳道的環(huán)境噪聲加以表征的正向泄漏傳遞函數(shù)；以及降噪電路，被配置為利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成和輸出噪聲消除信號，從而消除檢測到的環(huán)境噪聲的至少一部分。15.如權利要求14的設備，其中，評估電路被配置為通過以下方式來確定正向泄漏傳遞函數(shù)使用來自麥克風的、與所生成的聲音中檢測到的在耳機的近端插入耳朵中的情況下從用戶耳道泄漏的部分相對應的信號，來確定反向音頻泄漏傳遞函數(shù)；以及使用反向音頻泄漏函數(shù)來確定用于對在耳機的近端插入用戶耳朵中的情況下進入用戶耳朵的環(huán)境噪聲加以表征的正向泄漏傳遞函數(shù)。16.如權利要求14的設備，其中，降噪電路被配置為利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與用麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以通過以下方式生成和輸出噪聲消除信號將與用麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號反轉，以及將反轉的信號與正向泄漏傳遞函數(shù)相乘，以生成噪聲消除信號。17.—種減小收聽由耳機設備生成的聲音的用戶可聽的環(huán)境噪聲的方法，耳機設備具有插入用戶耳朵中的近端、用于響應于音頻信號來生成聲音的揚聲器、以及在耳機設備的遠端處的麥克風，耳機設備的遠端位于用戶耳道的外面，所述方法包括在評估電路中，使用所生成的聲音中與麥克風檢測到的在耳機的近端插入耳朵中的情況下從用戶耳道泄漏的部分相對應的信號，來確定用于對進入用戶耳道的環(huán)境噪聲加以表征的正向泄漏傳遞函數(shù)；以及在降噪電路中，利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成和輸出噪聲消除信號，從而消除檢測到的環(huán)境噪聲的至少一部分。18.如權利要求17的方法，其中，確定正向泄漏傳遞函數(shù)包括使用來自麥克風的、與所生成的聲音中檢測到的在耳機的近端插入耳朵中的情況下從用戶耳道泄漏的部分相對應的信號，來確定反向音頻泄漏傳遞函數(shù)；以及在耳機的近端插入用戶耳朵中的情況下，使用反向音頻泄漏函數(shù)來確定用于對進入用戶耳朵的環(huán)境噪聲加以表征的正向泄漏傳遞函數(shù)。19.如權利要求17的方法，其中，利用正向泄漏傳遞函數(shù)處理與麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號以生成和輸出噪聲消除信號包括將與麥克風檢測到的環(huán)境噪聲相對應的信號反轉，以及將反轉的信號與正向泄漏傳遞函數(shù)相乘，以生成噪聲消除信號。20.如權利要求17的方法，其中，確定正向泄漏傳遞函數(shù)包括動態(tài)地生成正向泄漏函數(shù)，以基于正向泄漏函數(shù)的變化的特性來自適應地消除噪聲，所述變化的特性與耳機設備在用戶耳朵中的定位有關；以及處理與環(huán)境噪聲相對應的信號包括當檢測到變化的環(huán)境噪聲時，使用最新動態(tài)生成的正向泄漏函數(shù)來處理與噪聲相對應的反轉的信號，以及輸出變化的已處理的反轉的信號，以生成可變的聲音，從而消除傳入用戶耳朵中的環(huán)境噪聲的至少一部分。全文摘要針對音頻設備實現(xiàn)噪聲消除。根據(jù)不同實施例，使用與所生成的聲音中檢測到的在耳機的近端插入(或安裝到)耳朵中的情況下從用戶耳道泄漏部分相對應的信號，來確定正向泄漏傳遞函數(shù)?？梢允褂迷撜蛐孤﹤鬟f函數(shù)來表征進入用戶耳道的環(huán)境噪聲。利用正向泄漏傳遞函數(shù)來處理與環(huán)境噪聲相對應的信號，以生成和輸出噪聲消除信號，從而消除檢測到的環(huán)境噪聲的至少一部分。文檔編號H04R3/00GK102413403SQ201110258340公開日2012年4月11日申請日期2011年9月2日優(yōu)先權日2010年9月3日發(fā)明者斯科特·丹尼斯·弗農申請人:Nxp股份有限公司