[发明专利]频域自适应噪声消除系统

说明书

可以利用执行频域自适应的自适应噪声消除(ANC)系统来改进针对音频信号对干扰的处理。ANC系统可以被配置为确定在从参考麦克风接收的第二输入信号中是否在第一频率存在干扰。ANC系统可以通过改变自适应滤波器的算法的参数，至少部分地基于第一输入信号、第二输入信号和基于自适应滤波器的输出的反馈信号来更新自适应滤波器的算法，以使得当存在干扰时，自适应滤波器围绕与其它频率不同的第一频率做出适应。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月24日提交的美国非临时专利申请No.15/495,714的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及自适应噪声消除(ANC)系统。更具体地，本公开内容的部分涉及频域ANC系统的自适应控制。引入的技术也可以应用于其它自适应滤波器应用，诸如声学回声消除(AEC)。

背景技术

无线电话(诸如移动/蜂窝电话和无绳电话)以及其它消费音频设备(诸如mp3播放器)被广泛使用。通过使用麦克风提供噪声消除可以改进这种设备关于音频清晰度方面的性能。在噪声消除中，麦克风测量周围声学事件，然后将抗噪声信号插入设备的输出中，以消除麦克风所测量的周围声学事件。由于个人音频设备周围的声学环境可能根据存在的噪声源和设备本身的位置而显著地变化，因此可以采用自适应噪声消除(ANC)系统来适应噪声消除，以考虑到环境变化。然而，许多缺点与ANC系统的常规时域实施方式相关联。特别地，常规的ANC系统可能是复杂的，可能消耗大量功率，并且在某些情况下可能生成不期望的结果。

在此提到的缺点仅是代表性的，并且被包括在内仅用于强调存在对改进的电气部件、特别是对改进的ANC系统的需求。本文所描述的实施例解决了某些缺点，但是未必一定是在此描述的或本领域已知的每一个缺点。

发明内容

可以通过将自适应滤波器配置为基于从麦克风输入接收的特定数据进行适应来改进ANC系统的性能。在一些实施例中，可以基于信号干扰比(SDR)来调整自适应滤波器的各方面。例如，可以基于周围噪声频谱来调整用于辅助路径识别(SE(z))的自适应滤波器的步长；可以基于干扰噪声频谱来调整用于控制滤波器(W(z))的自适应滤波器的步长。具体地，可以基于信号干扰比(SDR)来调整步长，以实现期望的ANC性能水平，诸如增加或减小自适应滤波器的收敛速度。可以通过根据参考信号和输入回放信号上的信号幅值的周围噪声测量或通过其它信号在ANC系统中估计SDR。在一些实施例中，SDR估计可以针对单个频率区(bin)。在一些实施例中，步长可以被归一化。

可以通过检测由麦克风接收的声学事件并调整ANC系统的操作以减少那些声学事件期间的快速变化的不期望的结果来改进ANC系统的性能。某些声学事件可能导致ANC系统发散或以其它方式与所需输出交互，从而为用户生成不愉快的干扰。例如，诸如周围音调、啸叫以及风和刮擦噪声之类的声学干扰可能导致ANC系统的自适应滤波器生成不期望的噪声。通过使用控制器检测来自麦克风输入的声学事件并执行操作以减少自适应滤波器的发散或交互，可以减少或消除来自ANC系统的不期望的结果。

在ANC系统的一些实施例中，当检测到音调干扰时，代替冻结全频带自适应滤波器，滤波器自适应可以在检测到的音调干扰的频率周围的频率区处保持相对恒定。在一些实施例中，当检测到啸叫时，代替使全频带抗噪声静音，可以在啸叫频率附近的频率区处减小抗噪声强度。在一些实施例中，当检测到风或刮擦时，代替使全频带抗噪声静音，自适应滤波器可以被配置为生成所检测到的风或刮擦的频率下或附近的高频抗噪声信号。

可以通过限制自适应滤波器的幅值来改进ANC系统的性能。例如，ANC系统中不受约束的控制器可能导致自适应滤波器发散或生成不需要的噪声。可以在ANC系统中应用频谱增益约束，以减少自适应滤波器会发散的情况，或减小发散率，从而减小ANC系统输出中的不需要的噪声。