[发明专利]环境噪声消除的自动极性适应

说明书

技术领域

本发明涉及声音再现设备的领域，并且更具体地说，涉及具有扬声器、麦克风和环境噪声消除（ANC）系统的类型的声音再现设备，所述麦克风被定位为采集环境噪声并且生成包括噪声的麦克风信号，所述ANC系统被构造为从麦克风接收麦克风信号并且生成与该麦克风信号中的环境噪声相对应的抗噪声。本发明也涉及便携式通信装置，并且涉及环境噪声消除方法。

背景技术

声音再现设备当然存在许多不同的类型。一种常用的示例是立体声耳机，当立体声耳机涉及声源、音量等时，立体声耳机允许用户按照私人方式享受音乐、无线电广播或电视节目，而不需要必须注意其它人的爱好。

为了减少来自环境噪声源的干扰，诸如立体声耳机的声音重新设备有时设置有“环境噪声消除”系统、或者“自动噪声消除”系统，常常缩写为ANC。ANC系统中的一个或更多个麦克风采集周围噪声，并且该ANC系统使得一个或更多个扬声器在用户的耳朵中播放“抗噪声”。这导致在用户的耳膜处的低噪声级。

ANC系统能够是“前馈”或“反馈”类型的，或者上述类型的组合。在图3a中看到，在至少一个扬声器302被设置为从音频信号301产生声音的情形下，使用反馈ANC系统300。所产生的声音用于被用户10的耳朵11感知。反馈ANC系统300使用或多或少位于耳朵11内部（通常，位于外耳的耳甲腔内部或附近）的至少一个麦克风304。麦克风304感测周围（环境）噪声和抗噪声的总和并且产生包括这些含量（content）的麦克风信号305。诸如一个或更多个信号滤波器的信号处理装置306处理麦克风信号305并且用于提供抗噪声输出信号307，该抗噪声输出信号307将抵消环境噪声。在308处，将抗噪声输出信号307加到被馈送到扬声器302的音频信号301，并且因而形成的反馈回路将随着时间的推移尽可能多地消除环境噪声。

要注意的是：图3a中的布局是示意性的并且没有示出反馈ANC系统的实际实施的所有可能元件。例如，通常在信号处理装置306生成抗噪声输出信号307之前移除麦克风信号305的音频信号分量。这种移除可以通过信号处理装置306自身（访问音频信号301，如在301’处看到的）中的功能来完成，或通过在附图中没有示出的单独功能来完成。如反馈ANC系统的领域中公知的，从麦克风信号305中移除音频信号分量可以例如包括最小均方（LMS）优化滤波器以及其它固定或自适应滤波器的使用，以便于解释包括扬声器302的电声系统的固定的或变化的传递函数。

前馈系统使用仅感测周围噪声的耳朵外部的（多个）麦克风。参见图3b中的麦克风304。在商业上使用这两种拓扑结构，各有利弊。为了获得任何消除效果，相比于周围噪声，必须以反转的极性来播放抗噪声，即信号307。如果极性不正确，则结果将是更多噪声，而不是更少。

即将到来的趋势是移动电话的听筒模式中的ANC。原理是相同的，但是现在通过移动电话的耳塞式扬声器来播放抗噪声。仅在一个耳朵中感知该效果，并且通常不能消除低频。然而，市面上的产品总是使用该功能。麦克风被制造并且安装为具有一致的极性，以如打算的那样工作。然而，不能总是保证耳塞式扬声器具有一致的极性。此外，可以将耳塞式扬声器机械地设计为旋转对称，这意味着所述耳塞式扬声器可以以多于一种方式来适应电话。为了使用耳塞式扬声器进行ANC，部件制造商必须保证一致的极性并且必须确保移动电话组装。这可意味着部件需要具有引导引脚或使得不正确的安装不能进行的类似引脚。可能无法使用现成的部件。

发明内容

本发明的目的在于避免、消除或至少减少以上提到的针对具有环境噪声消除（ANC）系统的声音再现设备的问题中的一个或更多个。

作为本发明背后的一种概念性理解，已经认识到声音再现设备应设置有自动地适应抗噪声的极性的装置，使得在需要的情况下，所生成的抗噪声的效果在涉及获得噪声消除时能够被检测并且来自ANC系统的抗噪声信号的极性能够反转。

基于该概念性理解，本发明已经降低到至少根据下面提到的本发明的多个方面和实施方式来实践。

因此，本发明的一个方面是一种声音再现设备，所述声音再现设备具有：扬声器，所述扬声器被设置为根据音频信号产生声音，所述音频信号由音频信号源提供；麦克风，所述麦克风被定位为采集环境噪声并且生成包括所述噪声的麦克风信号；环境噪声消除（ANC）系统，所述ANC系统被设置为从所述麦克风接收所述麦克风信号并且生成与所述麦克风信号中的所述环境噪声相对应的抗噪声；以及自动极性适应（AAP）系统，所述AAP系统被设置为监测所述ANC系统，并且当满足决策标准时，针对所生成的抗噪声进行极性转换。