[发明专利]可变速率自适应有源噪声消除

说明书

一种音频信号处理方法包括确定有源噪声消除ANC滤波器的第一输入帧的滤波器参数的第一集合与ANC滤波器的第二输入帧的滤波器参数的第二集合之间的差异。所述方法进一步包括基于所述滤波器参数的第一集合与所述滤波器参数的第二集合之间的所述差异选择性地修改与所述ANC滤波器相关联的自适应ANC处理的占空比。

相关申请的交叉参考

本申请主张2014年10月31日递交的第62/073,563号美国临时申请以及2015年5月18日递交的第14/714,839号美国申请的优先权，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及音频信号处理。

背景技术

技术的进步已产生更小且更强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包括无线计算装置(例如，便携式无线电话)、个人数字助理(PDA)以及体积小、重量轻，且易于由用户携带的寻呼装置。更确切地说，例如蜂窝式电话和互联网协议(IP)电话等的便携式无线电话可经由无线网络传送语音和数据包。另外，许多此类无线电话包括并入其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可包括数字静态相机、数码摄像机、数字记录器和音频文件播放器。并且，此类无线电话可处理可执行指令，所述指令包括软件应用程序，例如可用于上网的网页浏览器应用程序。因而，这些无线电话可包括相当大的计算容量。

无线电话可以使用有源噪声消除(ANC)技术来有源地减少声噪声，方法是产生为噪声波的逆形式(例如，具有相同水平以及相反相位)的波形,也被称作抗噪声波形。ANC系统通常使用一或多个麦克风来检测噪声参考信号、基于噪声参考信号来产生抗噪声波形以及通过一或多个扬声器再现抗噪声波形。抗噪声波形与噪声波相消地干扰以减小到达位于扬声器的范围内的用户的噪声的水平。

声噪声消除(ANC)设备可以包括：麦克风(“参考麦克风”)以从环境中捕获参考声噪声；以及另一个麦克风(“误差麦克风”)以捕获声音误差信号。ANC设备可以包括使用来自参考麦克风的参考信号的ANC滤波器以估计噪声并且产生抗噪声信号。抗噪声信号具有与参考信号的幅值相匹配的幅值，并且抗噪声信号具有与参考信号的相位相反的相位。在反馈布置中，由误差麦克风所捕获的误差信号可用于调整抗噪声信号。

有源噪声消除技术可以应用于个人计算装置(例如，蜂窝电话)以及声音再现装置(例如，头戴式耳机)以减少来自周围环境的声噪声。在此类应用中，ANC技术的使用可以减少在传递有用声音信号(例如，音乐或语音)时到达耳朵的背景噪声的水平(例如，高达二十分贝)。在用于通信应用的头戴式耳机中，举例来说，设备通常具有麦克风以及扬声器。麦克风用于捕获用户的语音以用于传输，且扬声器用于再现所接收到的信号。

发明内容

本发明涉及基于周围环境中的声音变化的速率来改变自适应有源噪声消除(ANC)处理的速率的系统和方法。在一些情况下，自适应算法可以处理输入音频帧的子集，而不是处理每一个输入帧。在减少数量的输入帧(即，输入帧的子集)上执行自适应ANC处理可以引起装置(例如，无线电话)的较少电力消耗以及提高的电池寿命。

在自适应ANC处理系统中，处理器可以使用自适应算法来调整与ANC滤波器相关联的滤波器参数。可以基于由参考麦克风捕获的音频将输入参考信号提供到处理器。可以将在特定时间周期(例如，二十毫秒)内所捕获的音频以音频数据的输入帧的形式提供到处理器。在一些情况下，自适应ANC处理系统可以处理音频数据的每一个输入帧(例如，以恒定速率)。当处理每一个输入帧可以允许快速适配时，大量声音变化可以在一些情况下相对地不频繁地发生。在大量声音变化不频繁地发生的情况下，以恒定速率(即，在每一个输入帧上)执行自适应ANC处理可以消耗处理资源以便计算对于滤波器参数的相对轻微的调整。在本发明中，基于滤波器参数集合之间的差异来修改自适应ANC处理的速率。可以通过在输入帧的子集(即，并非全部输入帧)上执行自适应ANC处理来保存处理资源，而不是在每一个输入帧上执行自适应ANC处理。