[發(fā)明專利]主動噪聲降低耳機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380067612.6
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104871556B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·M·小高格爾;M·K·希爾
• 申請（專利權(quán)）人: 伯斯有限公司
• 主分類號: H04R1/10
• 分類號: H04R1/10;G10K11/178
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;楊立

在主動噪聲降低耳機(jī)中，信號處理器應(yīng)用濾波器并且控制前饋和反饋主動噪聲消除信號路徑兩者的增益。該信號處理器被配置為在提供環(huán)境聲音的有效消除的第一操作模式期間向前饋信號路徑應(yīng)用第一前饋濾波器并且向反饋信號路徑應(yīng)用第一反饋濾波器，并且在提供具有環(huán)境自然度的環(huán)境聲音的主動透聽的第二操作模式期間向前饋信號路徑應(yīng)用第二前饋濾波器。

背景技術(shù)

本公開涉及在主動噪聲降低(ANR)耳機(jī)中提供自然的透聽 (hear-through)，與ANR耳機(jī)中的透聽同時再現(xiàn)音頻信號，并且排 除ANR耳機(jī)中的閉塞效應(yīng)(occlusioneffect)。

噪聲降低耳機(jī)被用來阻止環(huán)境噪聲到達(dá)用戶的耳朵。噪聲降低耳 機(jī)可以是主動的，即ANR耳機(jī)，在其中電子電路被用來生成與環(huán)境 噪聲相消干涉從而消除它的抗噪聲信號，或者噪聲降低耳機(jī)可以是被 動的，在其中耳機(jī)物理地阻塞及減弱環(huán)境聲音。大多數(shù)主動耳機(jī)還提 供被動噪聲降低措施。用于通信或者用于收聽娛樂音頻的耳機(jī)可以包 括主動和被動噪聲降低能力中的一者或兩者。ANR耳機(jī)可以針對音 頻(其包括通信和娛樂兩者)和消除使用相同的揚(yáng)聲器，或者可以針 對每個具有單獨(dú)的揚(yáng)聲器。

一些耳機(jī)提供了通常稱為“透講(talk-through)”或“監(jiān)聽 (monitoring)”的特征，在其中外部麥克風(fēng)被用來檢測用戶可能想 聽見的外部聲音。那些聲音被耳機(jī)內(nèi)部的揚(yáng)聲器再現(xiàn)。在具有透講功 能的ANR耳機(jī)中，用于透講的揚(yáng)聲器可以是與用于噪聲消除的相同 的揚(yáng)聲器，或者可以是附加的揚(yáng)聲器。外部麥克風(fēng)還可以被用于前饋 主動噪聲消除，用于通信的目的拾取用戶自己的嗓音，或者外部麥克 風(fēng)可以專用于提供透講。典型的透講系統(tǒng)僅向外部信號應(yīng)用最小信號 處理，并且我們將這些稱為“直接透講”系統(tǒng)。有時直接透講系統(tǒng)使 用帶通濾波器以限制外部聲音至嗓音帶或感興趣的一些其它帶。直接 透講特征可以是手動觸發(fā)的或者可以被諸如嗓音或警報之類的感興 趣的聲音的檢測觸發(fā)。

一些ANR耳機(jī)包括臨時地減弱噪聲消除使得用戶可以聽見環(huán)境 的特征，但它們并不同時提供透講，反而，它們依賴于被動地穿過耳 機(jī)的足夠聲音以使得環(huán)境可聽見。我們將該特征稱為被動監(jiān)聽。

發(fā)明內(nèi)容

通常，在一些方面，主動噪聲降低耳機(jī)包括被配置為耦合至佩戴 者的耳朵以定義包括佩戴者的耳道以內(nèi)的空氣的體積以及耳杯以內(nèi) 的體積的聲體積的耳杯，聲耦合至外部環(huán)境并且電耦合至前饋主動噪 聲消除信號路徑的前饋麥克風(fēng)，被聲耦合至聲體積并且被電耦合至反 饋主動噪聲消除信號路徑的反饋麥克風(fēng)，經(jīng)由耳杯以內(nèi)的體積被聲耦 合至聲體積并且被電耦合至前饋和反饋主動噪聲消除信號路徑兩者 的輸出換能器，以及被配置為應(yīng)用濾波器和控制前饋和反饋主動噪聲 消除信號路徑兩者的增益的信號處理器。該信號處理器被配置為在提 供環(huán)境聲音的有效消除的第一操作模式向前饋信號路徑應(yīng)用第一前 饋濾波器并且向反饋信號路徑應(yīng)用第一反饋濾波器，并且在提供具有 環(huán)境自然度的環(huán)境聲音的主動透聽的第二操作模式向前饋信號路徑 應(yīng)用第二前饋濾波器。

各個實(shí)施方式可以包括以下中的一個或多個。前饋濾波器可以致 使耳機(jī)具有在佩戴者的耳朵處的可以是平滑及分段線性的總系統(tǒng)響 應(yīng)。在第一操作模式與第二操作模式之間的語音噪聲的總噪聲降低之 差可以至少為12dBA。第二前饋濾波器可以具有被選擇為致使公式 與預(yù)定目標(biāo)值大致相等的值K_ht。信號處理器可以進(jìn)一 步被配置為在第二操作模式期間向反饋信號路徑應(yīng)用與第一反饋濾 波器不同的第二反饋濾波器。反饋信號路徑和耳杯的結(jié)合可以在 100Hz與10kHz之間的所有頻率處以最少8dB減小到達(dá)耳道的入口的 環(huán)境噪聲。反饋信號路徑可以在高于500Hz延伸的頻率范圍是操作的。第二前饋濾波器可以致使總系統(tǒng)響應(yīng)在延伸到高于3kHz的頻率的區(qū) 域中是平滑的及分段線性的。第二前饋濾波器可以致使總系統(tǒng)響應(yīng)在 延伸到低于300Hz的頻率的區(qū)域中是平滑的及分段線性的。反饋信 號路徑可以在數(shù)字信號處理器中被實(shí)施并且可以具有小于250μs的時 延。第二前饋濾波器定義在特征化前饋信號路徑的傳遞函數(shù)中的非最 小相位零點(diǎn)。