[发明专利]用于电声通道的自适应控制和均衡的方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2008年7月29日提交的美国专利临时申请第61/137,377号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的各个方面涉及音频信号处理。本发明的方面包括用于改变电声通道中的声场的方法以及用于获得滤波器集的方法，其中该滤波器的线性组合估计时变传输通道的脉冲响应。本发明的方面还包括用于执行这样的方法的设备、以及存储在计算机介质上的、用于使得计算机执行这样的方法的计算机程序。特别地，尤其是通过减小外部环境噪声的影响和/或通过改进噪声环境中的语音可理解性，本发明的方面对改进便携式多媒体装置和通信装置的可听性特别有用。本发明的方面一般在用于主动噪声控制(ANC)和各种类型的均衡(包括谱线增强(line enhancement)和声回波消除)的任何环境中是有用的。

背景技术

主动噪声控制(ANC)和自适应均衡可用于减小外部环境噪声的影响和/或改进噪声环境中的语音可理解性。例如，ANC系统检测干扰噪声信号，然后生成相等幅度且相反相位的声波，从而降低感知到的干扰水平。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种用于改变电声通道中的声场的方法，其中，通过第一机电换能器将第一音频信号施加到声空间，引起声空间中空气压力的改变，并且响应于声空间中空气压力的改变通过第二机电换能器获得第二音频信号，该方法包括：(a)响应于第一音频信号的至少一部分和第二音频信号，建立电声通道的传递函数估计，该传递函数估计是从选自传递函数组的传递函数之一或组合导出的，该传递函数估计响应于电声通道的传递函数的时间变化而自适应，以及(b)获得一个或更多个滤波器，其传递函数基于传递函数估计，并且利用一个或更多个滤波器至少对第一音频信号的部分进行滤波，其中，第一音频信号的该部分可以是或者可以不是与第一音频信号的首次提及的部分相同的部分。

该方法还可包括利用多个非时变滤波器中的一个或更多个滤波器来实现传递函数估计。传递函数基于传递函数估计的一个或更多个滤波器可具有传递函数估计的逆反形式的传递函数。传递函数估计可响应于电声通道的传递函数的时间变化的时间平均而自适应。多个非时变滤波器中的一个或更多个滤波器可以是IIR滤波器。替选地，多个非时变滤波器的一个或更多个滤波器可以是两个级联的滤波器，其中，第一滤波器是IIR滤波器以及第二滤波器是FIR滤波器。另外，传递函数基于传递函数估计的一个或更多个滤波器可以是IIR滤波器。替选地，传递函数基于传递函数估计的一个或更多个滤波器可以是两个级联的滤波器，其中，第一滤波器是IIR滤波器以及第二滤波器是FIR滤波器。

通过采用误差最小化技术，从选自传递函数组的传递函数之一或组合可导出传递函数估计。替选地，通过采用误差最小化技术，通过从选自传递函数组的传递函数之一或组合中的一个传递函数匀滑转换(cross fade)到另一个传递函数可建立传递函数估计。作为又一替选，通过从传递函数组选择传递函数中的两个或更多个传递函数，并基于误差最小化技术形成所述两个或更多个传递函数的加权线性组合可建立传递函数。

传递函数组中一个或多个传递函数的特性可包括在随时间的脉冲响应变化范围上电声通道的脉冲响应。脉冲响应可以是实际的和/或模拟的传输通道的测量的脉冲响应。

根据特征向量方法可获得传递函数组的特性。例如，通过导出非时变滤波器特性的自相关矩阵的特征向量可获得传递函数组。替选地，通过导出从执行矩形矩阵的奇异值分解而得到的特征向量可获得规定的非时变滤波器特性组，其中，在该矩形矩阵中，矩阵的行是较大的非时变滤波器特性组。

第一机电换能器可以是扬声器、耳扬声器(earspeaker)、头戴式耳机(headphone ear piece)以及入耳式耳机(ear bud)中的一种。

第二机电换能器是麦克风。

声空间可以是至少部分地由贴耳式耳机(over-the-ear cup)或包耳式耳机(around-the-ear cup)限定的小的声空间，其中，小的声空间被包围的程度取决于耳机相对于耳朵的接近和居中。电声通道的传递函数的变化可由小的声空间相对于耳朵的位置的改变而产生。

电声通道的传递函数的每个估计可以是频率范围内的通道幅度响应的估计。

声空间还可接收音频干扰信号。