在头戴式耳机中的主动噪声降低制造技术

公开了涉及用于具有刚性杯状外壳的头戴式耳机的主动噪声降低系统和方法的实施方案，所述刚性杯状外壳具有外表面和内表面，所述内表面包括具有开口的腔。所述系统和方法包括在有规律地分布在所述外表面上的至少三个位置处拾取声音并提供代表所拾取的声音的第一电信号。所述系统和方法还包括：过滤所述第一电信号以提供第二电信号以及在所述腔的开口中从所述第二电信号产生声音。使用被配置来使得穿过所述外壳从所述外表面那边行进到所述内表面那边的噪声由在所述开口中产生的所述声音降低的传递特性来执行滤波。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及主动噪声控制(ANC)头戴式耳机和用于操作ANC头戴式耳机的方法。专利技术背景头戴式耳机可包括也被称为主动噪声消除(ANC)的主动噪声降低。通常，噪声降低可被分类为反馈噪声降低或前馈噪声降低或其组合。在反馈噪声降低系统中，麦克风位于从噪声源延伸到收听者的耳朵的声路径中。扬声器位于麦克风和噪声源之间。来自噪声源的噪声和从扬声器发出的反噪声由麦克风收集，且基于其中的残余噪声，反噪声被控制以降低来自噪声源的噪声。在前馈噪声降低系统中，麦克风位于噪声源和扬声器之间。噪声由麦克风收集，在相位上反转并从扬声器发出以降低外部噪声。在组合前馈/反馈(混合)噪声降低系统中，第一麦克风位于在扬声器和收听者的耳朵之间的声路径中。第二麦克风位于在噪声源和扬声器之间的声路径中并从噪声源收集噪声。第二麦克风的输出用于使从第一麦克风到扬声器的声路径的传输特性与来自噪声源的噪声到达收听者的耳朵所沿着的声路径的传输特性相同。扬声器位于第一麦克风和噪声源之间。由第一麦克风收集的噪声在相位上反转并从扬声器发出以降低外部噪声。希望改进已知的头戴式耳机以便降低由多个噪声源从多个方向发出的噪声。
技术实现思路
主动噪声降低头戴式耳机包括具有内表面和外表面的刚性杯状外壳，其中内表面包括具有开口的腔。头戴式耳机还包括被配置来在
有规律地分布在外表面上的至少三个位置处拾取声音并提供代表所拾取的声音的第一电信号的麦克风布置和被配置来基于第一电信号提供第二电信号的主动噪声控制滤波器。此外，头戴式耳机包括被布置在腔的开口中并被配置来从第二电信号产生声音的扬声器。主动噪声控制滤波器具有被配置来使得穿过外壳从外表面那边行进到内表面那边的噪声由扬声器所产生的声音降低的传递特性。公开了具有刚性杯状外壳的头戴式耳机的主动噪声降低方法，刚性杯状外壳具有凸表面和包括具有开口的腔的凹表面。该方法包括在有规律地分布在凸表面上的至少三个位置处拾取声音以及提供代表所拾取的声音的第一电信号。该方法还包括：过滤第一电信号以提供第二电信号，以及在腔的开口中从第二电信号产生声音。使用被配置来使得穿过外壳从凸表面那边行进到凹表面那边的噪声由在开口中产生的声音降低的传递特性来执行滤波。当检查下面的附图和详细描述时，其它系统、方法、特征和优点对本领域中的技术人员将是或将变得明显。意图是全部这样的额外系统、方法、特征和优点被包括在这个说明书中，在本专利技术的范围内，并被下面的权利要求保护。附图简要说明参考附图从非限制性实施方案的下面的描述中可更好地理解本公开，其中下面：图1是示例性反馈型主动噪声控制(ANC)耳机的简化图示；图2是示例性前馈型ANC耳机的简化图示；图3是示例性混合型ANC耳机的简化图示；图4是具有常规单个小(参考)麦克风的示例性耳机的简化图示；图5是具有界面式(参考)麦克风(areal microphone)的示例性耳机的简化图示；图6是具有近似于界面式麦克风的(参考)麦克风阵列的示例性耳机的简化图示；图7是在图6中示出的麦克风阵列的下游连接的电路的简化电路图；图8是有规律地布置在耳机的外壳上的示例性麦克风阵列的简化图示；以及图9是带有麦克风阵列和具有桶状形状的外壳的另一示例性耳机的简化图示。具体实施方式图1是示例性反馈型主动噪声控制(ANC)耳机100(例如作为具有两个耳机的头戴式耳机的部分)的简化图示。由管101表示的声路径(也被称为通道)由也被称为外听道的耳道和耳机100的部分建立，噪声、即主要噪声102在第一端109处从噪声源103被引入到耳机100的部分内。主要噪声102的声波穿过管101行进到管101的第二端110，当耳机100附着到收听者的头时，声波从第二端110辐射到例如收听者的耳朵104的鼓膜。为了降低或消除在管101中的主要噪声102，声辐射换能器例如扬声器105将抵消声音106引入到管101内。抵消声音106具有对应于主要噪声102或与主要噪声102相同的振幅，但是相反的相位。进入管101的主要噪声102由误差麦克风107收集并由反馈ANC处理模块108处理以产生抵消信号并接着由扬声器105发出以降低主要噪声102。误差麦克风107布置在扬声器105的下游并因此比扬声器105更接近管101的第二端110，即它更接近收听者的耳朵104，特别是它的鼓膜。图2是示例性前馈型ANC耳机200的简化图示。耳机200不同
于图1所示的耳机100，因为麦克风201布置在管101的第一端109和扬声器105之间，而不是如图1所示的耳机100中的麦克风107一样布置在扬声器105和管101的第二端110之间。此外，代替反馈ANC处理模块108，前馈ANC处理模块202连接在麦克风、即麦克风201和扬声器105之间。如所示的前馈ANC处理模块202可以是例如非自适应滤波器，即具有固定传递函数的滤波器，但可以可选地结合额外的误差麦克风203是自适应的，误差麦克风203布置在扬声器105和管101的第二端110之间并控制前馈ANC处理模块202(的传递函数)。图3是示例性混合型ANC耳机300的简化图示。基于上面结合图1和图2所述的头戴式耳机100和200，(参考)麦克风201感测主要噪声102，且它的输出用于模拟从扬声器105到(误差)麦克风107的传输特性，使得它匹配主要噪声102到达管101的第二端110所沿着的路径的传输特性。主要噪声102和从扬声器105辐射的声音由(误差)麦克风107感测，使用从扬声器105到误差麦克风107的信号路径的所适应的(例如估计的)传输特性在相位上反转，并接着由布置在两个麦克风201和107之间的扬声器105发出，从而降低在收听者的耳朵104处的不希望有的噪声。信号反转、传输路径模拟(估计)和——视情况而定——适应由混合ANC处理模块301执行。例如，混合ANC处理模块301可包括类似于处理来自麦克风201的信号的图2所示的前馈ANC处理模块202的前馈处理模块以及类似于处理来自麦克风107的信号的图1所示的反馈ANC处理模块108的反馈处理模块。在图4所示的示例性耳机400(具有两个耳机的前馈ANC头戴式耳机的部分)中，刚性杯状外壳401具有内、例如凸表面402和包括具有开口405的腔404的外、例如凹表面403。用于将电信号转换成声音的电声换能器例如扬声器406布置在腔404的开口405中并从由主动噪声控制滤波器407提供的电信号产生声音。主动噪声控制(ANC)滤波器407通常被提供有仅来自单个(参考)麦克风408
的电信号，单个(参考)麦克风408只在外壳401的凸表面402上的一个位置处拾取声音。ANC滤波器407可例如被配置来提供前馈型或混合型的主动噪声控制。即使麦克风408具有全向特性，由噪声源409发出的声音的部分410仍可由麦克风408拾取，而另一部分411可以不被麦克风408拾取。但是，部分410和411都可到达戴着头戴式耳机的收听者(未示出)的耳朵，使得由麦克风408拾取的声音和因而对应于所拾取的声音的电信号不或不完全代表到达收听者的耳朵的声音。多少麦克风信号对应于由收听者感知的声音取决于噪声源409的位置和方向性。作为结果，头戴式耳机的噪声降低性能尤其取决于噪声源409相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动噪声降低头戴式耳机，其包括：刚性杯状外壳，其具有内表面和外表面；所述内表面包括具有开口的腔；麦克风布置，其被配置来在有规律地分布在所述凸表面上的至少三个位置处拾取声音并提供代表所拾取的声音的第一电信号；主动噪声控制滤波器，其被配置来基于所述第一电信号提供第二电信号；以及扬声器，其布置在所述腔的所述开口中并被配置来从所述第二电信号产生声音；其中所述主动噪声控制滤波器具有被配置成通过由所述扬声器所产生的所述声音来使得穿过所述外壳从所述外表面那边行进到所述内表面那边的噪声降低的传递特性。

【技术特征摘要】
2015.05.08 EP 15167002.31.一种主动噪声降低头戴式耳机，其包括：刚性杯状外壳，其具有内表面和外表面；所述内表面包括具有开口的腔；麦克风布置，其被配置来在有规律地分布在所述凸表面上的至少三个位置处拾取声音并提供代表所拾取的声音的第一电信号；主动噪声控制滤波器，其被配置来基于所述第一电信号提供第二电信号；以及扬声器，其布置在所述腔的所述开口中并被配置来从所述第二电信号产生声音；其中所述主动噪声控制滤波器具有被配置成通过由所述扬声器所产生的所述声音来使得穿过所述外壳从所述外表面那边行进到所述内表面那边的噪声降低的传递特性。2.如权利要求1所述的头戴式耳机，其中所述麦克风布置包括被配置来在所述外表面的大于50％的表面面积上拾取声音的界面式麦克风。3.如权利要求2所述的头戴式耳机，其中所述麦克风布置包括被配置来在所述外表面的大于90％的表面面积上拾取声音的界面式麦克风。4.如权利要求2或3所述的头戴式耳机，其中所述界面式麦克风包括声压敏感膜。5.如权利要求4所述的头戴式耳机，其中所述声压敏感膜由机电膜制成。6.如权利要求1所述的头戴式耳机，其中所述麦克风布置包括布置在有规律地分布在所述外表面上的所述至少三个位置处的至少
\t三个单独的麦克风。7.如权利要求6所述的头戴式耳机，其中所述至少三个单独的麦克风连接在信号组合器模块的上游，所述信号组合器模块被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克里斯托夫，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE